Almohadillas Fabreeka para la reducción del impacto de shock y vibración por estructura

La almohadilla laminada para fabrica es diseñada científicamente y fabricada con un compuesto de capas firmemente dobladas y cosidas a un ligero algodón de fábrica, cada capa es impregnada con un compuesto de elastómero que contiene un molde con agentes inhibidores de moho. Las propiedades de FABREEKA son excepcionalmente empleadas en la reducción de shock por impacto, vibración y ruido causado por estructura.

Fuerza en la compresión. –

FABREEKA puede soportar cargas de 10,000 psi (69 MPa) gasta 20,000 psi (138 MPa) antes de su quiebre, dependiendo del grosor y tamaño de la almohadilla. En general, las tensiones de compresión no deben exceder los 2,000 psi (13.8 MPa) para una vida mas larga, sin mencionar el alto grado de seguridad.

Compresión. –

FABREEKA es comprimido debido a su composición y no depende el fluido para ser para dar flexión necesaria. Automáticamente retiene su largo y ancho original bajo compresión e impacto.

Prepara y deforma. –

Una de las grandes ventajas de FABREEKA es el hecho de que el incremento en deflexión, mantiene sustancialmente el largo y ancho original bajo compresión e impacto.

Densidad. –

  • 74 lbs/ft¨3 (1185 kg/m3)

 

Módulos de compresión. –

La curva por deflexión de carga de FABREEKA es no lineal, por lo tanto, sus modulo varia con la carga y es determinado por:

Se acerca a un máximo de 23,000 psi (158 MPa) y carga hasta 2,000 psi (13.8 MPa)

Con los módulos de compresión, El rango de resistencia estático de FABREEKA varia con la carga. La formula es:

Amortiguación. –

FABREEKA cuenta con un gran radio de amortiguamiento (el radio de amortiguamiento es de 0.14), su radio de amplitudes sucesivas (2 a 1) es cuatro veces mayor al del caucho natural y 100 veces mas que el acero. La disminución de riesgo es de 0.69, el alto grado de secado de FABREEKA es atribuido a la gran pérdida de energía por ciclo (histéresis) 25% a 45%.

 

Dureza y estabilidad. –

La capacidad de dureza del durómetro Shore A de FABREEKA es muy alto, esto combinado con una compresibilidad limitada permite un mejor grado de estabilidad que es encontrada en otros tipos de aislantes de vibración.

 

Aislamiento eléctrico. –

FABREEKA tiene una fuerza dieléctrica de 12,500 volteos (210 volteos/mil) y una resistencia de 8.5 x 10*9 ohm-cm. (Clasificación de materiales de aislamiento requiere una resistencia mayor que 10*5 ohm-cm)

Caucho natural tiene un valor de resistencia de 10*5 ohm-cm, la constante dieléctrica es de 9.34 con un factor de poder de 0.201 y un índice de perdida de 1.881, todos estos valores son para las condiciones estándar de cuarto de 73°F (23°C) y una humedad relativa de 50%.

 

Servicio de por vida. –

La inusual fuerza de FABREEKA y su habilidad para soportar condiciones de servicio en ambientes internos como externos garantiza una larga vida y un performance eficiente y continuo.

 

Resistente al agua, aceite y calor. –

FABREEKA es impermeable a la mayoría de los aceites y es resistente a los efectos producidos por agua, humedad, mojadura y salmuera.

Para asegurar una larga calidad de vida es necesario no sobrepasar los límites de exposición a temperaturas no mayores de 200°F (95°c) y no menores de -65°F (-55°C).

 

 Fabricación. –

FABREEKA puede ser construido en forma de almohadillas, arandelas, pujas y formas moldeadas especialmente acorde a las especificaciones del cliente y sus diseños; unidades especiales de acero o plástico pegadas a FABREEKA también están disponibles.

  • Dimensiones:

 

Ingles

Métrica

Largo y ancho de la almohadilla

±1/16”

1.6 mm

Grosor de la almohadilla (avg)

±5%

5%

Arandelas OD/ID

±1/16”

1.6 mm

Pujas OD/ID

±1/32”

0.8 mm

Largo de las arandelas

±1/32”

0.8 mm

 

  • Tamaños:

 

FABREEKA es fabricado en espesores nominales de. –

Ingles

Métrica

Ingles

Métrica

1/16 “

1.6 mm

9/32 “

7.0 mm

3/32 “

2.4 mm

11/32 “

8.8 mm

1/8 “

3.2 mm

½ “

12.7 mm

5/32 “

4.0 mm

5/8 “

16.0 mm

3/16 “

4.8 mm

¾ “

19.0 mm

15/64 “

6.0 mm

1 “

25.4 mm

 

Otros espesores están disponibles al combinar y formular los estándares de espesor mencionados arriba (El espesor mostrado es nominal y las tolerancias promedio).

Por favor contacta FABREEKA Internacional para valores de espesor y tolerancia actuales.

 

La almohadilla FABREEKA como rotura térmica. –

K = 1.9 btu/hr/ft*2/in/°F

K = 0.274 W/m*°K

R value = T/k

R value = Resistencia al flujo de calor

Conductibilidad térmica

T = espesor de la almohadilla (in, m)

 

Las almohadillas FABREEKA pueden ser utilizadas en:

  • Cargas pesadas donde sea requerido la aislación de rotura térmica.
  • Control de vibración y aislamiento de la rotura térmica.
  • Texturas desiguales en la superficie (concreto con concreto o concreto y acero)
  • Aplicaciones donde cargas compresivas sean aplicadas.

La almohadilla FABREEKA no es recomendada en el uso de conexiones estructurales adjuntas, tales como balcones y marquesinas; FABREEKA-TIM de rotura térmica es recomendado para conexiones estructurales adjuntas.

 

Como funciona FABREEKA al absorber el impacto

Introducción. –

Los problemas relacionados con shock por impacto y vibración son comúnmente encontrados en la industria, esto conlleva a perdidas en la eficiencia, costos por reparo e inconformidad por parte de los trabajadores, estos daños son incluso mas intensos y comunes conforme pasa el tiempo y el peso de las cargas aumenta.

 

Teoría del aislamiento de shock. –

Una maquina que transmite impactos a sus cimientos provoca desajustes y mal opera miento dependiendo de la intensidad aplicada, para ilustrar la teoría de reducción de shock por impacto, imagina una maquina (martillo de poder, prensa troqueladora, etc) puesta rígidamente en sus cimientos, creando una transmisión extrema de shock por impacto a los suelos y estructuras de alrededor, dichos disturbios son en ocasiones tan pronunciados que impiden la correcta operación del equipo sin mencionar la reducción del correcto funcionamiento de la máquina.

Un ejemplo sencillo de una situación con shock por impacto es la de un objeto rígido al cual se le aplica peso de manera vertical en relación con la distancia al piso (Ver figura 1ª). La fuerza máxima de impacto que será transmitida hacia el piso depende de la deflexión necesaria para descansar el objeto sobre la superficie (si el peso aplicado y la caída vertical se mantienen constantes).

En orden de determinar la fuerza de impacto, la energía cinética del objeto deberá ser calculada antes de que haga contacto con el suelo, esta energía cinética será igual al peso del objeto multiplicado por la distancia vertical a través de la que cae. El piso debe absorber esta energía cinética al atraer el objeto al impacto.

Por ejemplo:

Peso del objeto = 2000 lbs (8896 N)

Caída de distancia vertical = 50 in (1.27 m)

Energía cinética desarrollada = KE

Ingles

Métrica

KE = 2000 lbs x 50 in

KE = 8896 N x 1.27 m

KE = 100,000 in-lbs

KE = 11 300 joules

 

 

Asumamos que el piso es una estructura de concreto rígida normal que causa una deflexión de 1/64” (0.0004 metros) antes de que el objeto llegue a su punto, debemos analizar la curva de deflexión de carga del piso para determinar la fuerza máxima de impacto (F1) transmitida.

Podemos asumir de manera segura que la curva será una línea recta, en otras palabras, cualquier carga (fuerza) en el piso será una función linear de la deflexión resultada en el piso (ver figura 1B).

El área sombreada debajo de la curva de deflexión del piso en la Figura 1B representa la energía cinética absorbida por el piso al entrar en contacto con el objeto, ya que el área es un simple triangulo, la relación entre (F1) la fuerza de impacto transmitida, deflexión del piso y energía cinética desarrollada y absorbida es de:

KE = Área de la curva = Área del triangulo

KE = ½ x F1 x Deflexion

 

  F1 puede ser calculado de la siguiente manera:

F1 = 2 x KE/ deflexión

Ingles

Métrica

F1 = (2 x 100,000) / 1/64

F1 = 2 x 11 300/0.000397

F1 = 2 x 100,000 x 64

F1 = 2 x 11 300 x 2 519

F1 = 12,800,000 lbs

F1 = 56 936 960 N

 

Esto significa que cuando el objeto alcance el suelo, la fuerza por impacto transmitida en el piso se elevara de un valor mínimo 0 al máximo de 12.8 x 10*6 lbs (56.94 x 10*6 newtons ((N)) mientras que el piso deflexo simultáneamente de 0 a 1/64” (0.0004 m) en absorber la energía cinética del objeto en caída.

Asumamos que esta magnitud de fuerza es problemática y debe ser reducida en un 75%, para que una reducción tan drástica sea posible, la almohadilla FABREEKA  será puesta en la superficie del piso para recibir todo el impacto del objeto en caída y absorber la mayor energía cinética posible, la cantidad de energía restante que el piso absorberá será la necesaria para crear una fuerza de impacto máxima de 25 por ciento de su valor previo sin la almohadilla FABREEKA, por lo tanto, la deflexión del piso será reducida con éxito.

F2 = 0.25 x F1

Ingles

Métrica

F2 = 0.25 x 12,800,000

F2 = 0.25 x 56 936 960

F2 = 3,200,000 lbs

F2 = 14 234 240 N

Ver figura 2ª, B y C

 

El área sombreada del piso (Es) en las figuras 2B y las almohadillas FABREEKA (ef) en la figura 2C, todas representan la porción de la energía cinética inicial que absorbe.

Es evidente que el estado de equilibrio debe existir entre las fuerzas desarrolladas en el piso y en la almohadilla FABREEKA mientras absorbe la energía cinética del objeto en caída, esta fuerza es F2 o 3,200,000 lbs (14.2 x 10*6 N).

Ahora debemos calcular que porción de la energía cinética absorbe cada una; i.e. piso y almohadilla FABREEKA respectivamente:

Piso

ES = ½ x F2 x Ds

Donde

Ds = deflexión de almohadilla a 3,200,000 lbs. (14.2 x 10*6N)

 

Ya que sabemos que una carga de 12.8 x 10*6 lbs (56.94 x 10*6N) produce una deflexión de 1/64” (0.0004 m) en el piso y la pendiente de la curva de la carga-deflactada del piso es constante; por proporción debemos calcula Ds de la siguiente manera:

Ingles

Métrica

12,800,000/(1/64) = 3,200,000/Ds

56 939 960/0.0004 = 14 234 240/Ds

Ds = 3,200,000/12,800,000 x 64

Ds = 14 234 240 x 0.0004/56 936 960

Ds = 0.0039”

Ds = 0.0001 m (0.10 mm)

 

Sabiendo que (Ds), podemos determinar Es:

Es = ½ x 3,200,000 x Ds

Es = ½ x 14 234 240 x Ds

S = 1,600,000 x 0.0039

Es = 7 117 120 x 0001

Es = 6250 en lbs

Es = 712 joules

 

Recordando que:

Ahora podemos encontrar la porción de la KE exacta que las almohadillas FABREEKA absorben.

FABREEKA

Ef = KE – Es

Ingles

Métrica

Ef = 100,000 – 6,250

Ef = 11 300 – 712

Ef = 93,750 en-lbs

Ef = 10 588 joules

 

Nota: FABREEKA absorbe un 93.75% de KE, mientras que el piso solamente absorbe 6.25%.

El siguiente paso es determinar el área y grosor de las almohadillas FABREEKA para cumplir con las condicione establecidas.

FABREEKA tiene una capacidad de tensión de hasta 2,000 psi (13.9 MPa) si los impactos son poco frecuentes, al contrario, si los impactos ocurren frecuente (uno por segundo), la tensión es limitada a 500 psi (3.5 MPa), sin embargo, existe un factor de tensión seguro de al menos 5 a 1 debido a que la tensión de compresión excede los 10,000 psi (69 MPa). En este ejemplo, asumiremos que los impactos son relativamente frecuentes por lo que limitara la capacidad de tensión a 1,000 psi (6.9 MPa) y por consiguiente el área mínima (Af) es de:

F2 = capacidad de tensión x Af

Af = F2 / capacidad de tensión

Ingles

Métrica

Af = 3,200,000/1000

Af = 14 234 240/6.9 x 10*6

Af = 3200 in*2

Af = 2.063 m*2

 

Ahora debemos encontrar la relación matemática entre la tensión desarrollada en FABREEKA como resultado de la absorción de energía cinética, esta relación es derivada de la tensión de FABREEKA vs curva de deflexión, para conveniencia, hemos trazado tensión vs deflexión en porcentaje de su grosor original (ver Figura 3), esto nos permite determinar la deflexión para cada grosor de FABREEKA, el área bajo esta curva nos da la energía almacenada por unidad de volumen de FABREEKA teniendo las siguientes unidades:

Unidades del área de curva = F/Af x 100 (Df/Tf)

Donde:

Af = Área de FABREEKA

Tf = Grosor original de FABREEKA

F = fuerza de FABREEKA

Df = Deflexión de FABREEKA

 

Ingles

Métrica

Unidad del área de curva = C A U

Unidad del area de curva = C A U

C A U = LBS/in*2 x 100 inches/inch

C A U = n/m*2 x 100 metros/metros

C A U = 100 x in-libs/in*3

C A U = 100 x metros-N/m*3

C A U/100 = in-libs/in*3

C A U / 100 = joules

Nota: metros-N/m*3 = joules

 

El área bajo tensión vs curva de tensión será determinada matemáticamente y una nueva curva trazando la tensión relativa vs energía almacenada por unidad de volumen FABREEKA (ver Figura 4).

Podemos utilizar Figura 4 para encontrar el grosor requerido de la almohadilla FABREEKA en una tensión de 1,000 psi (6.9 MPa):

Ingles

Métrica

Ef/Af x Tf = 36in-libs/in*3

Ef/Af x Tf = 24.84 x 10*4 joules

Tf = Ef/36 x Af

Tf = Ef/24.84 x 10*4 x Af

Tf = 93,750 in-libs/36 x 3,200

Tf = 10 588 joules/ 24.84 x 10*4 x 2.063

Tf = 0.814” (approx. 13/16”)

Tf = 0.02066 m (approx.21 mm)

 

 

Una solución matemáticamente pura en lugar de la solución grafica es también posible, la curva de la ecuación en Figura 4 puede ser utilizada de la siguiente manera:

F/af = (Constante x Ef / Af x Tf) * 3/5

Ingles

Métrica

F/Af = (2693 x Ef/Af x Tf) 3/5

F/af = (985 000 x Ef/Af x Tf)*3/5

 

Acomodando los términos y resolviendo Tf:

Tf = 2693 x Ef / Af x (F/Af) *5/3

Tf = (985 000 x Ef / Af x (F/af) *5/3) /                    (Af x (F/af)*5/3)

Tf = 2693 x 93.750 / 3200 x (1000) *5/3

Tf = 985 000 x 10 588/2.063 x (6.9 x 10*6) *5/3

Tf = 0.79”

Tf = 0.0202 m

 

Nota: Las respuestas gráficas y matemáticas estará dentro 5% de cada una.

 

Soluciones para dificultades de shock por problemas de impacto:

Analizar el problema de impacto es algo sencillo, pero la teoría de energía utilizada puede ser aplicada para resolver algunos de los problemas mas complicados en la industria, por ejemplo, en el molino de acero, los componentes de FABREEKA han sido diseñados y utilizados en componentes antichoque para detener el movimiento de lingotes calientes o amortiguar las mesas manipulables de los impactos de lingotes,  en la tienda de forje, la misma teoría de energía es utilizada en conjunto con otras leyes básicas de ingeniería para diseñar las almohadillas FABREEKA Anvil para martillos de forjado.

En adición de amortiguar los impactos iniciales, FABREEKA ofrece un amortiguamiento inherente, esto significa que una pequeña porción de la energía absorbida será expulsada en forma de rebote.

Pruebas para cargas dinámicas en una maquina de prueba Roelig indica que el rango de energía perdida por ciclo es de 25 a 45 por ciento del total de energía mecánica almacenada de FABREEKA.

El shock por impacto producido por estas máquinas impacta en estas mismas produciendo vibraciones que pueden ser dañinas si no son amortiguadas rápidamente, FABREEKA, cuenta con esta habilidad debido a su alta capacidad de amortiguado y su histéresis interna.

La almohadilla FABREEKA tiene dos funciones, impacto por shock (mencionado en esta sección) y el aislamiento de vibración, el cual mencionaremos en la siguiente sección.

Caso de Estudio impacto por shock – aplicación amortiguadora:

Este particular caso de estudio trabaja entorno a una planta de acero la cual requiere un amortiguador para el paquete de discos de acero que será transportado, los siguientes cálculos aplicaran a cualquier tipo de aplicación paragolpes:

Dado que:

Peso del paquete con discos de acero = 15,000 lbs (6803 Kg)

Tiempo de parachoques = 120 ft/minuto (36.6 m/minuto)

Área disponible para parachoques = 9” x 9” (0.229 m x 0.299 m)

 

  • Paso 1: Limita la tensión acumulada de FABREEKA a 1,500 psi (10.35 MPa)

La tensión vs la energía almacenada por unidad de volumen de FABREEKA a 1500 psi (10.35 MPa) (Figura 4)

  • Paso 2: divide el volumen de KE/Unit entre el total de KE para obtener el volumen requerido de la almohadilla FABREEKA

 

 

  • Paso 3: divide el volumen por el área de impacto para obtener el grosor adecuado de las almohadillas FABREEKA

En base imagen 3

 

Por lo tanto, el paquete de discos es detenido en una desviación en lugar de un detenimiento instantáneo, recuerda que la fuerza de impacto desarrollada es en proporción directa a la distancia de detención (desviación en este caso), una distancia mas larga de impacto significa una menor fuerza de impacto y viceversa.

Conclusión. –

Utiliza el tamaño indicado para la almohadilla FABREEKA:

 

Como FABREEKA funciona en la reducción de transmisión de ruido y vibraciones ocasionadas por estructura:

El tratamiento analítico de la vibración en estado estacionario es fundamentalmente diferente del tratamiento de las condiciones de choque. La vibración es una perturbación continua en la que existe un movimiento oscilante a una frecuencia constante o una combinación de frecuencias. Es una condición de estado estacionario cuando el patrón de amplitud de vibración se repite durante cada ciclo. La vibración amortiguada existe cada vez que el patrón se repite con amplitudes sucesivamente decrecientes.

Cualquier sistema mecánico que posea masa y elasticidad es capaz de vibrar, los sistemas con capacidad de vibración obviamente varían en forma y a menudo pueden ejecutar movimientos complejos. El número de coordenadas independientes requeridas para describir el movimiento de un sistema designa el número de grados de libertad del sistema. Por lo tanto, la vibración se clasifica como que tiene “uno”, “dos” o “muchos” grados de libertad.

El choque, en contraste con la vibración, es una condición transitoria en la que el equilibrio de un sistema se ve interrumpido por una fuerza aplicada repentinamente o por un cambio repentino en la dirección de la fuerza. Esta perturbación y la consiguiente reacción del sistema al restablecer el equilibrio constituyen una condición de shock. El aislamiento de vibraciones o golpes es el

almacenamiento temporal de energía y su posterior liberación sustancialmente en su totalidad, pero en una relación temporal diferente. El aislamiento es, por lo tanto, claramente diferente de la absorción o disipación de energía.

Los dos aspectos del principio de aislamiento son:

1) AISLAMIENTO DE MOVIMIENTO: la reducción de tensiones y deflexiones en miembros cuyo soporte experimenta movimiento como resultado de un choque o vibración.

2) AISLAMIENTO DE FUERZAS: la reducción de fuerzas creadas por la operación de maquinaria.

Un aislador es un elemento elástico con elasticidad y amortiguación controladas, que cuando se instala adecuadamente en un sistema mecánico, controlará las fuerzas dinámicas y los movimientos de ese sistema.

La función de un aislador FABREEKA puede entenderse mejor reduciéndolo primero a su forma más simple (Ver Figura 5). El sistema incluye una masa rígida (m) soportada por un resorte sin masa (k)

 

Frecuencia natural:

En un sistema estable de un solo grado de libertad, la frecuencia natural es el número de ciclos de oscilaciones verticales que un sistema montado llevará a cabo en una unidad de tiempo cuando se desplaza de su equilibrio y se le permite vibrar libremente.

Cada vez que se monta un peso (masa) sobre un material elástico y se somete a una fuerza externa que se retira repentinamente, oscilará libremente hacia arriba y hacia abajo en su montaje un número definido de veces hasta que la oscilación se extinga. Ver Figura 5A. Un ciclo completo de esta vibración libre implica el movimiento del peso desde la posición de equilibrio (M), hacia arriba a través de la posición más alta (N), hacia abajo a través de la posición más baja (O), y finalmente de regreso a la posición de equilibrio de nuevo (P). La amplitud de este ciclo es la distancia (A) entre la posición más alta (N) y la posición de equilibrio. Las amplitudes de cualquiera de los ciclos siguientes se miden de manera similar. La repetibilidad o tasa de esta oscilación libre se mide en ciclos por segundo (Hertz).

Solo hay dos parámetros que afectan la frecuencia natural de un sistema. Estos son masa (peso) y rigidez (tasa de resorte) como se ve en la fórmula de frecuencia natural (Nf).

Aumentar el peso (masa) o reducir la tasa de resorte producirá una frecuencia natural más baja, y por el contrario, reducir el peso o aumentar la tasa de resorte dará como resultado una frecuencia natural más alta.

Con una almohadilla FABREEKA, lo anterior se relaciona de la siguiente manera: un aumento o disminución de peso produce un cambio de estrés correspondiente en FABREEKA. Un aumento o disminución en el grosor resulta en un cambio en la tasa de resorte; es decir, una almohadilla FABREEKA más delgada aumenta la velocidad de resorte, mientras que una almohadilla más gruesa disminuye la velocidad. Esto se ve fácilmente en la (Figura 6). También es interesante observar que la frecuencia natural de FABREEKA disminuye a medida que aumenta la carga hasta un nivel de 400 psi (2.8 MPa), donde es esencialmente independiente de la carga.

Se realizaron pruebas para determinar la frecuencia de resonancia real (natural) de FABREEKA para varios espesores a diversas cargas. Se aplicaron vibraciones forzadas y la amplitud se monitoreó electrónicamente para determinar la frecuencia a la que se produjo la amplitud o resonancia máxima para las diversas cargas y espesores de FABREEKA.

Los resultados de estas extensas pruebas se muestran en la (Figura 6), donde la carga estática (tensión) y el grosor se trazan contra la frecuencia natural (resonante). Esta curva es el resultado de pruebas dinámicas y, por lo tanto, es más confiable que las frecuencias naturales obtenidas de la información estática.

Si el peso al que se hace referencia representa una máquina, tendría una frecuencia natural definida en su montaje. Además, puede generar vibraciones perturbadoras propias mientras está en funcionamiento. Estas últimas vibraciones son causadas por partes móviles desequilibradas dentro de la máquina o por una condición desequilibrada que surge del trabajo que se realiza. Estas vibraciones se denominan vibraciones forzadas, y sus frecuencias se denominan frecuencias forzadas. La mayor frecuencia de forzamiento (perturbador) es generalmente la velocidad de operación de las partes más pesadas de la máquina. Sin embargo, las frecuencias secundarias más altas a veces pueden crear más perturbaciones que las creadas por la velocidad de operación en sí, lo que requiere que estas frecuencias secundarias también estén aisladas. La instrumentación puede ser necesaria en algunos casos para determinar las frecuencias perturbadoras.

 

Radio de frecuencia:

La frecuencia de forzamiento dividida por la frecuencia natural es la relación que indica la efectividad de un aislador de vibraciones (Ver Figura 7).

La transmisibilidad es el porcentaje de perturbación que se transmite a través del aislador (montaje). Se expresa por la relación de amplitudes o fuerzas de vibración; es decir, es la relación de amplitud o fuerza transmitida a la amplitud o fuerza generada.

Por ejemplo: si el propósito de un aislador es reducir la fuerza transmitida al soporte, entonces:

Si lo que se busca es que el movimiento de apoyo sea reducido, entonces:

Tenga en cuenta que, en ambos casos, la reducción solo ocurre cuando la transmisibilidad es menor a 1.

Los aisladores (almohadillas) FABREEKA están diseñados para que la fuerza transmitida a la base sea solo una pequeña fracción de la fuerza desequilibrada generada y que actúa sobre el sistema. Esto se logra mediante el diseño de un aislador FABREEKA con una frecuencia natural más baja que la de la frecuencia o frecuencias perturbadoras (armónicos).

La medida de aislamiento así obtenida se llama transmisibilidad. Si la máquina se montara rígidamente en su soporte o base (sin aisladores), la transmisibilidad sería la unidad porque la amplitud o fuerza transmitida sería igual a la generada por la máquina desequilibrada. Esta condición está representada por la línea AB en la (Figura 7).

Una transmisibilidad de cero es necesaria para un aislamiento teóricamente perfecto; sin embargo, es evidente a partir de la curva de transmisibilidad que la relación de frecuencia debería ser infinitamente grande.

Alternativamente, se obtiene una transmisibilidad infinitamente grande cuando un aislador no tiene amortiguación (curva punteada en la Figura 7) y la relación de frecuencia es la unidad. Esta última condición existe cuando la frecuencia natural es igual a la frecuencia de forzamiento y se llama resonancia. Es evidente que debe evitarse a toda costa una condición resonante porque aumenta la perturbación inicial muchas veces su valor original. Es aún más evidente que la introducción de la amortiguación como en un aislador FABREEKA (curva sólida) reduce en gran medida este aumento.

La reducción de las perturbaciones no ocurre hasta que la relación de frecuencia excede el valor 1.414 y todos los valores por debajo de eso darán lugar a un aumento. Es deseable tener una frecuencia natural tan baja como sea práctica. Sin embargo, no siempre es posible obtener la baja frecuencia natural deseada sin crear una montura muy suave y, por lo tanto, inestable. En estos casos, los montajes de compromiso efectivos se pueden usar como ventaja. Esto se discutirá más detalladamente más adelante bajo el título “Reconciliación de teoría y práctica”.

 

Mojadura:

El tiempo requerido para que la vibración se extinga depende de las características de amortiguación del aislador. Esta propiedad inherente de un aislador resiste el movimiento y, por lo tanto, hace que la oscilación libre disminuya rápidamente. FABREEKA tiene una gran resistencia interna al movimiento llamada histéresis (fricción interna). Es esta propiedad de histéresis la que convierte la energía mecánica del movimiento en calor que luego se disipa. En vibración libre, un gran porcentaje de la energía se disipa en forma de calor durante cada ciclo, lo que hace que la vibración se amortigüe rápidamente.

Un término usado para indicar la cantidad de amortiguamiento en un sistema es la relación de amortiguamiento:

Un sistema críticamente amortiguado cuando se desplaza de su posición de equilibrio volverá inmediatamente al equilibrio sin vibrar.

El coeficiente de amortiguamiento crítico para FABREEKA es 14.3 por ciento:

Otro término utilizado es decremento logarítmico, que es el logaritmo natural de la relación de dos ciclos de amplitud sucesivos en una oscilación libre.

Se han realizado pruebas de laboratorio para determinar la tasa de descomposición de la oscilación libre en FABREEKA. Se colocó una gran masa (peso) en FABREEKA (produciendo una desviación estática), después de lo cual se aplicó una gran fuerza externa a este sistema de masa-FABREEKA, de modo que la desviación dinámica inducida fue mayor que la desviación estática. Se liberó la fuerza y se permitió que el peso oscilara libremente sobre FABREEKA. Se realizó una grabación de amplitud vs tiempo. (Ver Figura 8.) Las condiciones de peso, la fuerza aplicada externamente y los espesores de FABREEKA se utilizan para simular las condiciones reales en servicio. La relación promedio de amplitud sucesiva A / B o B / C, etc. es 2.

Logaritmo de depreciación de FABREEKA  = 0.69

Esta alta proporción de amplitudes sucesivas explica por qué, por ejemplo, el movimiento libre de un yunque de martillo de forja en un aislador FABREEKA se amortigua rápidamente. Es importante que el yunque esté inmóvil antes de que se golpee el siguiente golpe.

El tiempo necesario para amortiguar una oscilación libre en FABREEKA depende de la frecuencia natural y la amplitud inicial de la oscilación. La baja frecuencia y la alta amplitud inicial requieren más tiempo para desaparecer que las condiciones inversas de alta frecuencia y baja amplitud inicial. En la Figura 8, tardó un cuarto de segundo (0.25 segundos) para que una oscilación típica en FABREEKA se extinguiera. En general, el tiempo máximo para amortiguar una aplicación típica con FABREEKA sería aproximadamente medio segundo.

Hay muchos casos en los que una máquina, mientras corre o disminuye la velocidad de funcionamiento, pasará por la resonancia con sus aisladores. El movimiento de una máquina puede acumularse hasta tal punto que se dañe si sus aisladores no están amortiguados. Por otro lado, los aisladores amortiguados evitan el movimiento excesivo, por lo que la amortiguación evita el movimiento excesivo de la máquina montada.

Es interesante observar (en la Figura 7) que a relaciones de frecuencia superiores a 1.414, la curva no amortiguada (discontinua) muestra un poco menos de transmisibilidad que la curva amortiguada (sólida). Se produce una ligera pérdida de eficiencia cuando se utiliza un material altamente amortiguado, como FABREEKA, pero esto se ve compensado en gran medida por las condiciones muy mejoradas en la resonancia.

La amortiguación es necesaria en un aislador para evitar un movimiento excesivo en la resonancia y para amortiguar rápidamente el movimiento asociado con golpes e impactos. FABREEKA es tal aislante.

Aislamiento de maquinaria de perturbaciones externas:

A veces es necesario aislar una máquina o un equipo en particular de la perturbación entrante que no pudo aislarse en su origen. Por ejemplo, una gran amoladora que realiza trabajos de precisión debe estar aislada de las perturbaciones generadas por un martillo de forja (fuente) que opera cerca. Si los impulsos de choque y la vibración no se interrumpieran, podrían causar fallas en la pieza de trabajo. Es más práctico en este caso aislar la unidad ofendida en lugar de la unidad infractora. Sin embargo, siempre que sea posible, el aislamiento en la fuente debería ser la primera consideración.

A veces se hace necesario aislar tanto el receptor como el transmisor de perturbaciones. La misma teoría de vibración utilizada para reducir las vibraciones transmitidas se utiliza para aislar contra las perturbaciones entrantes. En otras palabras, la frecuencia natural del aislador debe ser menor que la de la frecuencia perturbadora entrante.

 

Reconciliación de teoría y práctica:

Por lo general, más de una frecuencia perturbadora está presente en una máquina. Como regla general, se debe intentar aislar la frecuencia que produce la mayor amplitud de vibración, evitando la resonancia con las otras frecuencias perturbadoras.

También hay casos en los que la respuesta humana desfavorable a frecuencias particulares (generalmente altas) se convierte en una consideración importante. Por ejemplo, un motor eléctrico monofásico tiene dos frecuencias perturbadoras predominantes. Uno está a la velocidad de funcionamiento y el otro está al doble de la frecuencia actual. Si la velocidad de funcionamiento del motor es de 1200 RPM y la frecuencia actual es de 60 ciclos por segundo, hay dos frecuencias de forzamiento, a saber, 1200 divididas por 60, o 20 ciclos por segundo, y 2 veces 60 o 120 ciclos por segundo, frecuencia de forzamiento secundario. Es esta última frecuencia secundaria la que puede ser más perturbadora debido a la respuesta humana desfavorable. Se puede diseñar un aislador FABREEKA para aislar la frecuencia secundaria más alta mientras se evita la resonancia con la frecuencia más baja o la velocidad de operación del motor.

Si el aislador seleccionado tiene una frecuencia natural de 40 cps, existe una relación de frecuencia de 3 entre él y la frecuencia secundaria que resulta en una reducción del 84% en la transmisión de esta perturbación. Consulte la Figura 7. Por otro lado, la relación de frecuencia entre la velocidad de operación y el aislador es 0.50, lo que indica un pequeño aumento. Aunque se transmite más de la amplitud de frecuencia más baja, hemos logrado reducir la perturbación más problemática.

La experiencia práctica ha demostrado la necesidad de tal aislamiento de compromiso. La vibración de alta frecuencia de naturaleza secundaria transmite muy a menudo un ruido de estructura objetable que afecta la comodidad personal.

FABREEKA se puede aplicar para aislar eficazmente estas perturbaciones. Un ejemplo de esto es en la industria marina, donde FABREEKA se utiliza para aislar los motores de propulsión marina del ruido transmitido por la estructura (frecuencias armónicas) a través de la embarcación.

 

Consideraciones prácticas:

Al resolver problemas de vibración, es posible diseñar un aislador ideal utilizando la teoría aceptada y terminar con un desempeño insatisfactorio desde un punto de vista práctico. Un ejemplo de ello es la estabilidad. Rara vez es posible diseñar un aislador sin considerar el requisito de estabilidad.

FABREEKA, con su resistencia limitada, deflexión mínima y alta resistencia, a menudo sirve como un aislador más práctico que los materiales más blandos. Por ejemplo, un aislador para un motor diesel a bordo de un barco puede diseñarse de acuerdo con la teoría de vibración aceptada y, sin embargo, crear mayores problemas de los que resolvió. A altas velocidades o en mares agitados, la resistencia y la estabilidad de un aislador son vitales para mantener la alineación adecuada del eje y evitar un movimiento excesivo que puede causar la ruptura de los pernos y las conexiones.

FABREEKA, con su desviación limitada, ha demostrado ser la solución ideal en muchos casos en los que se debe mantener la alineación entre el conductor y el conductor; es decir, donde la deflexión relativa entre aisladores debe ser mínima.

El aislamiento satisfactorio, por lo tanto, es a menudo un compromiso entre la teoría y la aplicación práctica. Un material que tiene una resistencia limitada, una deflexión mínima, una gran resistencia y una alta amortiguación de FABREEKA, a menudo proporciona una mejor solución que un material más blando seleccionado solo por consideraciones teóricas. FABREEKA, por lo tanto, es un material práctico para la reducción de golpes y vibraciones.

 

Aislamiento de ruido estructural:

El problema del ruido se ha agudizado como lo demuestra la introducción de los límites de exposición al ruido establecidos por las regulaciones gubernamentales.

La parte de FABREEKA en el aislamiento del ruido es reducir el ruido transmitido por la estructura. FABREEKA reduce las vibraciones mecánicas que pueden convertirse en ruido aéreo. Por ejemplo, la operación de una máquina establece vibraciones dentro de la estructura de un edificio. Estas vibraciones viajan a través de la estructura causando que una pared, panel, techo u otras superficies palpiten.

Los movimientos (pulsaciones) de estas superficies se transfieren al aire como vibraciones o ruidos audibles. Esto se llama “cabeza de tambor” o efecto de caja de resonancia.

Al aislar el ruido transmitido por la estructura, es esencial que se bloqueen todos los caminos conductores de vibración. La construcción de múltiples capas de FABREEKA ofrece una multitud de interfaces que ofrecen un alto desajuste acústico de impedancias, reduciendo así la transferencia de energía acústica o transmisión de sonido. Por lo tanto, se requieren almohadillas, arandelas y bujes FABREEKA para romper completamente el contacto de metal a metal entre la unidad aislada y su soporte. Todas las conexiones a la unidad, como tuberías, cables, conductos de ventilación deben aislarse también con conexiones flexibles y similares.

El ruido transmitido por el aire que irradia directamente desde la máquina (equipo) puede ser contenido empleando una caja tratada acústicamente. Esto está aislando en la fuente. Puede ser más práctico en algunos casos aislar acústicamente (aislar) una habitación, oficina o área de quejas del ruido ofensivo.

En resumen, FABREEKA reduce las vibraciones mecánicas y bloquea la transmisión de energía acústica, las cuales actúan para aislar el ruido transmitido por la estructura.

 

Vibración de baja frecuencia:

Si una perturbación de vibración es de baja frecuencia, se debe tener especial consideración al seleccionar y aplicar el sistema de aislamiento.

En ciertas situaciones, puede resultar poco práctico colocar aisladores directamente debajo de la unidad infractora. Por ejemplo, puede ser necesario un montaje muy blando y, por lo tanto, inestable, en cuyo caso, se puede colocar un bloque de inercia debajo de la unidad que se va a aislar. Esto agrega resistencia a la masa de la unidad, así como estabilidad. Se puede colocar una cantidad adecuada de aisladores entre el bloque de inercia y su base de soporte.

Se obtiene así un sistema de aislamiento más efectivo y estable empleando el bloque de inercia. Los bloques de inercia generalmente están hechos de hormigón armado; sin embargo, algunos han usado losas de acero. Otros han conectado la máquina ofensiva a una base de acero estructural unificadora y luego vierten hormigón en este marco de acero formando así el bloque de inercia.

Hay momentos en que FABREEKA no es práctico para vibraciones de baja frecuencia y se requiere un material más suave, como nuestra almohadilla Fabcel. Póngase en contacto con nosotros para recibir una copia de la guía de ingeniería Fabcel.

Determinación del aislador FABREEKA adecuado:

Los aisladores FABREEKA son muy simples de diseñar. El siguiente ejemplo ilustra el procedimiento utilizado:

Ejemplo: Use las Figuras 6 y 7. Una máquina crea una perturbación importante a una velocidad de operación de 3600 RPM.

El peso y el área de apoyo de la máquina son tales que se aplica una tensión de 200 psi (1,40 MPa) en el aislador FABREEKA. Nota: El área de apoyo de FABREEKA es la misma que la de la máquina. Queremos un aislador cuya frecuencia natural sea inferior a la mitad de la frecuencia perturbadora:

En la Figura 6, vemos que con una carga de 200 psi (1.40MPa) y un grosor de 1-1 / 4 “(31 mm) obtenemos una frecuencia natural de 30 cps (Hz). En la Figura 7, un se muestra una transmisibilidad de 0.40 para una relación de frecuencia de 2. Esto significa que se está transmitiendo el 40% de la perturbación original, por lo tanto, se ha logrado una reducción del 60%. Se puede obtener una reducción mayor al disminuir la frecuencia natural de FABREEKA de los siguientes:

1) Aumenta el grosor de FABREEKA.

2) Aumente la densidad en FABREEKA reduciendo el área de la almohadilla FABREEKA.

Las siguientes relaciones de frecuencia y sus respectivos valores de transmisibilidad y reducción se enumeran por conveniencia:

Ratio        Transmissibility      Percent Reduction

 

1.414                 1.0                          0

1.75                 0.48                       52%

2                   0.33                       67%

3                   0.13                       87%

4                   0.07                       93%

Solo se utiliza el peso flotante libre en FABREEKA (o cualquier aislador) para determinar la frecuencia natural. Las tuercas de los pernos de anclaje solo deben apretarse hasta que se observe un pequeño abultamiento en la arandela FABREEKA. Los tornillos de apriete excesivo disminuirán la eficiencia de FABREEKA al aumentar su frecuencia natural.

NO COMETA EL ERROR DE PENSAR QUE LA CARGA DE PERNO ADICIONAL, QUE AUMENTA EL ESTRÉS EN LA FABREEKA, DISMINUIRÁ LA FRECUENCIA NATURAL. ESTO ES ERRÓNEO PORQUE USTED ESTÁ APRETANDO O AUMENTANDO LA TASA DE RESISTENCIA DE FABREEKA MIENTRAS QUE EL PESO ESTÁTICO LIBRE SIGUE IGUAL (VEA LA FORMULA Nf).

 Pasos para aplicar correctamente FABREEKA para aislar la vibración:

1) Determine la frecuencia perturbadora (forzada) más problemática.

2) Seleccione la relación de frecuencia que ofrece el grado de aislamiento deseado (Figura 7).

3) Determine la frecuencia natural que producirá la relación de frecuencia seleccionada.

4) Determine el área total mínima de FABREEKA necesaria para asegurar un soporte estable para la máquina. Al hacerlo, organice el área total de FABREEKA en tantas almohadillas como sea necesario para brindar el apoyo adecuado y evitar la distorsión de la base. El área de cada almohadilla debe ser proporcional a la carga que transporta, de modo que la carga de la unidad o la tensión en todas las almohadillas sea aproximadamente la misma.                                           

5) Divida el peso de la máquina, incluida la carga de trabajo, por el área total mínima para encontrar la tensión estática en FABREEKA. (Si se utiliza una subbase de concreto o acero, el peso de esto debe incluirse en el peso total a montar).

6) Obtenga el grosor de FABREEKA requerido para producir la frecuencia natural deseada (Consulte la Figura 6).

7) Si se usan pernos de cimentación, proporcione una arandela FABREEKA cubierta por una arandela de acero y, si se justifica, un buje FABREEKA alrededor de cada perno. (Figura 8.)

8) Proporcione flexibilidad en todas las tuberías, ejes y otras conexiones a la unidad montada.

9) Cuando dos o más unidades están rígidamente acopladas o engranadas juntas (es decir, conjuntos de motor-generador), deben atornillarse rígidamente a una subbase común de metal u hormigón para preservar su alineación. La subbase se aísla en FABREEKA.

10) FABREEKA debe recibir un apoyo firme (una base sólida) para funcionar correctamente. Es importante que el aislador y no su soporte se desvíen en condiciones dinámicas, un soporte suave y flexible reducirá en gran medida la eficacia de FABREEKA para aislar.

11) Si la base de una unidad aislada está directamente sobre roca (repisa) o en una bolsa de agua subterránea y la intención es reducir las perturbaciones transmitidas, entonces se requiere un mayor grado de aislamiento. La piedra y el agua son extremadamente buenos conductores de vibraciones y ondas de choque.