Los clientes a veces nos hacen una pregunta sencilla: “¿Puede este aislador proporcionar un 90% de aislamiento de vibraciones?”

El porcentaje suena sencillo, pero no se puede responder solo con el modelo del aislador. La eficiencia del aislamiento cambia con la masa del equipo, la frecuencia de excitación, la rigidez y el amortiguamiento del aislador.

En las revisiones de aplicaciones, hemos visto a clientes elegir un soporte primero por la capacidad de carga y luego verificar la frecuencia de vibración. El soporte puede soportar el equipo de forma segura, pero aún así operar demasiado cerca de la resonancia para proporcionar un aislamiento útil.

Es por eso que HOAN normalmente solicita el peso del equipo y la frecuencia de vibración juntos.

¿Cómo se calcula la eficiencia del aislamiento de vibraciones?

La eficiencia del aislamiento describe la reducción de la vibración transmitida a través de un sistema de aislamiento.

Una expresión comúnmente utilizada es:

Eficiencia de Aislamiento (%) = (1 − T) × 100

donde T es la transmisibilidad de vibración.

Si: T = 0.2

entonces:Eficiencia de Aislamiento = 80%

En términos simples, la respuesta transmitida representada por esa relación de transmisibilidad es el 20% de la entrada.

Pero esto no significa que el aislador tenga una “eficiencia del 80%” fija. Cambie la frecuencia de excitación o la masa soportada, y el resultado puede cambiar.

Esta es la primera distinción que hacemos al revisar una aplicación de aislamiento.

¿Por qué la relación de frecuencia determina la eficiencia del aislamiento?

Para un sistema de aislamiento de vibraciones simplificado, la relación clave es la relación de frecuencia:

r = f / fn

donde:

· f = frecuencia de excitación

· fn = frecuencia natural del sistema aislado

El comportamiento cambia considerablemente a medida que aumenta esta relación.

Esta relación es mucho más útil que pedir un porcentaje de aislamiento sin especificar la frecuencia.

Un ejemplo práctico: equipo eléctrico a bordo de un barco

Considere un gabinete eléctrico a bordo de un barco expuesto a una vibración dominante alrededor de 30 Hz.

Si el sistema montado tiene una frecuencia natural de 15 Hz:

r = 30 / 15 = 2

El sistema está por encima del umbral teórico de aislamiento, pero la relación de frecuencia sigue siendo relativamente baja.

Ahora considere un aislador que reduce la frecuencia natural del sistema a 7.5 Hz:

r = 30 / 7.5 = 4

La relación más alta puede proporcionar una atenuación de vibraciones sustancialmente mejor.

En teoría, la segunda opción parece mejor. Sin embargo, en una instalación real, el montaje más blando puede permitir un mayor movimiento del gabinete.

La holgura de los cables, el movimiento de los conectores, la estabilidad del montaje y el desplazamiento disponible ahora forman parte de la decisión.

Esta es una situación a la que prestamos mucha atención durante la selección del aislador: una frecuencia natural más baja puede mejorar el aislamiento teórico, pero el movimiento resultante aún debe encajar en la instalación del equipo.

Excitación de 30 Hz

Opción A: fn = 15 Hz → r = 2
Opción B: fn = 7.5 Hz → r = 4

Debajo:

Relación de frecuencia más alta → menor transmisibilidad, pero verifique el desplazamiento disponible.

¿Cómo afectan la rigidez y la masa del equipo a la frecuencia natural?

Para un sistema simplificado:

fn = (1 / 2π) √(k / m)

donde k es la rigidez y m es la masa soportada.

Esto explica por qué seleccionar un aislador solo por la carga máxima puede causar problemas.

Dos soportes pueden soportar el mismo peso del equipo y tener características de rigidez muy diferentes. Sus frecuencias naturales resultantes, y por lo tanto su rendimiento de aislamiento, pueden ser diferentes.

Reducir la rigidez generalmente reduce la frecuencia natural y mejora el aislamiento cuando la frecuencia de operación es suficientemente alta.

El costo es una deflexión adicional.

Para equipos con espacio limitado, simplemente elegir el soporte más blando disponible rara vez es un buen enfoque de ingeniería.

¿Cómo afecta el amortiguamiento al aislamiento de vibraciones?

El amortiguamiento es más importante alrededor de la resonancia porque controla el pico de respuesta.

Sin embargo, un mayor amortiguamiento no produce automáticamente un mejor aislamiento a frecuencias muy por encima de la resonancia.

Para diseños no lineales como aisladores de cable de alambre y aisladores de amortiguación por fricción, los datos reales de carga-deflexión y pruebas de vibración pueden ser más útiles que tratar el soporte como un resorte lineal ideal.

Esto es particularmente relevante cuando el equipo experimenta velocidad variable, arranque y parada en lugar de operar continuamente a una frecuencia fija.

¿Por qué es importante el rango de frecuencia de operación?

Un generador, compresor o ventilador rara vez se comporta como una fuente de vibración de frecuencia única perfecta.

Suponga que un compresor tiene vibraciones significativas alrededor de 25 Hz y 50 Hz. Evaluar el aislador solo a 50 Hz puede mostrar un excelente aislamiento, pero pasar por alto una respuesta potencial más cercana a la resonancia a la frecuencia más baja.

Para equipos de velocidad variable, el arranque y la parada también pueden barrer la frecuencia natural del sistema.

En estas aplicaciones, preferimos revisar el rango de frecuencia de operación o el espectro de vibración, no solo un valor de frecuencia.

Eso generalmente nos dice más sobre el requisito real de aislamiento que un porcentaje solicitado como “eficiencia del 90%”.

¿Es el 90% de aislamiento siempre mejor que el 80%?

No si lograrlo crea demasiado movimiento.

Un sistema de aislamiento más blando puede mejorar la atenuación, pero una deflexión excesiva puede provocar tensión en los cables, movimiento de los conectores, contacto con estructuras circundantes o una mala estabilidad del equipo.

Por lo tanto, el objetivo de ingeniería no es el porcentaje más alto posible.

Es reducir la vibración transmitida a un nivel aceptable sin exceder el desplazamiento disponible o comprometer la instalación.

Este equilibrio es especialmente importante para gabinetes, equipos de comunicación, sistemas ópticos y otras instalaciones donde el espacio de movimiento es limitado.

¿Qué información necesita HOAN?

Para una revisión preliminar de aislamiento, el peso del equipo y la frecuencia de vibración son los mejores puntos de partida. También consideramos el número y la posición de los soportes, la orientación de la instalación, el movimiento disponible y el centro de gravedad cuando se conoce.

Si hay datos de prueba disponibles, envíe el espectro de vibración original en lugar de convertirlo en una sola frecuencia.

Un dibujo de montaje también es útil. A menudo revela problemas de distribución de carga y holgura que no se pueden identificar solo con el peso del equipo.

Para aplicaciones que también tienen un requisito de choque mecánico separado, el rendimiento del choque debe evaluarse independientemente de la eficiencia del aislamiento de vibraciones.

Preguntas frecuentes

¿Es bueno el 90% de aislamiento de vibraciones?

Puede serlo, pero el porcentaje solo tiene sentido cuando se conocen la frecuencia de operación y las condiciones de medición. La atenuación requerida depende de la sensibilidad del equipo protegido.

¿Cuándo comienza el aislamiento de vibraciones?

Para un sistema lineal simplificado, la transmisibilidad cae por debajo de 1 cuando la relación excitación-frecuencia natural excede aproximadamente √2.

¿Un aislador de vibraciones más blando proporciona un mejor aislamiento?

Puede reducir la frecuencia natural del sistema y mejorar el aislamiento a relaciones de frecuencia más altas, pero también aumenta la deflexión. Se debe verificar el desplazamiento disponible antes de seleccionar un soporte más blando.