{"id":19222,"date":"2023-05-18T11:45:49","date_gmt":"2023-05-18T16:45:49","guid":{"rendered":"https:\/\/carbide.audio\/medidas\/utilizacion-de-elastomeros-de-bajo-factor-de-forma\/"},"modified":"2025-05-09T11:33:28","modified_gmt":"2025-05-09T16:33:28","slug":"utilizacion-de-elastomeros-de-bajo-factor-de-forma","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/carbide.audio\/es\/medidas\/utilizacion-de-elastomeros-de-bajo-factor-de-forma\/","title":{"rendered":"Utilizaci\u00f3n de elast\u00f3meros de bajo factor de forma"},"content":{"rendered":"

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Utilizaci\u00f3n de elast\u00f3meros de bajo factor de forma<\/h1>\n

 <\/p>\n

Los pol\u00edmeros viscoel\u00e1sticos o elast\u00f3meros se utilizan ampliamente en aplicaciones de control de vibraciones debido a su gran capacidad de amortiguaci\u00f3n. Los elast\u00f3meros tambi\u00e9n pueden aislar eficazmente las vibraciones de baja frecuencia al adoptar determinadas formas. El factor de forma es el t\u00e9rmino de arte utilizado para cuantificar el rendimiento de aislamiento de una forma determinada de elast\u00f3mero. La implicaci\u00f3n es que cuanto menor sea el factor de forma, menor ser\u00e1 la frecuencia de resonancia potencial. Una frecuencia de resonancia baja suele dar lugar a un amplio ancho de banda de aislamiento de las vibraciones. Esto se debe al aislamiento de las frecuencias de vibraci\u00f3n por encima de la frecuencia de resonancia. <\/p>\n

 <\/p>\n

Para las formas m\u00e1s comunes, el factor de forma se define generalmente como:[\/vc_column_text][vc_column_text el_class=\u00bbformula\u00bb]<\/p>\n

\n
Factor de forma =<\/div>\n
\n
Superficie media cargada<\/div>\n
Superficie abultada<\/div>\n<\/div>\n<\/blockquote>\n

[\/vc_column_text][vc_column_text el_class=\u00bbsection-row\u00bb]La superficie media cargada es la media de las superficies superior e inferior que soportan la carga \u00fatil. La superficie de abombamiento es la superficie libre para abombarse perpendicularmente a la carga. <\/p>\n

 <\/p>\n

La estabilidad de un elast\u00f3mero puede verse comprometida por debajo de un determinado factor de forma a medida que el material se hace cada vez m\u00e1s alto y estrecho. Algunos fabricantes de elast\u00f3meros recomiendan mantenerse por encima de un factor de forma de 0,3 para evitar el pandeo, un problema que puede hacer que el equipo apoyado se vuelque. <\/p>\n

 <\/p>\n

Al dise\u00f1ar el ViscoRing\u2122<\/a> elast\u00f3mero utilizado en los Carbide Base<\/em><\/a> pies, se planific\u00f3 un factor de forma de 0,17. Esto se eligi\u00f3 para hacer que la frecuencia de resonancia fuera lo suficientemente baja como para que las frecuencias audibles m\u00e1s bajas pudieran aislarse de forma efectiva.[\/vc_column_text][vc_column_text el_class=\u00bbsection-row\u00bb]<\/p>\n

Mejorar la estabilidad<\/h2>\n

Se realiz\u00f3 un experimento para comprobar la capacidad de la ViscoRing\u2122 para soportar verticalmente una carga y evitar el pandeo. El experimento consisti\u00f3 en aplicar gradualmente peso y medir la deformaci\u00f3n vertical del material. Se aplicaron pesos sobre el medio ViscoRing\u2122 en incrementos de 1,13 kg (2,5 lbs) en un ambiente a temperatura ambiente. La distancia de deformaci\u00f3n vertical se traz\u00f3 en la forma de la curva de tensi\u00f3n-deformaci\u00f3n mostrada. El eje y representa la tensi\u00f3n o peso aplicado, y el eje x representa la tensi\u00f3n o deformaci\u00f3n vertical causada por la aplicaci\u00f3n del peso.[\/vc_column_text][vc_row_inner row_type=\u00bbrow\u00bb type=\u00bbfull_width\u00bb text_align=\u00bbleft\u00bb css_animation=\u00bb\u00bb el_class=\u00bbsection-row\u00bb][vc_column_inner offset=\u00bbvc_col-lg-6 vc_col-md-6 vc_col-xs-12″][vc_single_image image=\u00bb13312″ img_size=\u00bbfull\u00bb alignment=\u00bbcenter\u00bb qode_css_animation=\u00bb\u00bb el_class=\u00bbimg-1000″][\/vc_column_inner][vc_column_inner offset=\u00bbvc_col-lg-6 vc_col-md-6 vc_col-xs-12″][vc_single_image image=\u00bb13322″ img_size=\u00bbfull\u00bb alignment=\u00bbcenter\u00bb qode_css_animation=\u00bb\u00bb el_class=\u00bbimg-1000″][\/vc_column_inner][\/vc_row_inner][vc_column_text el_class=\u00bbsection-row\u00bb]La curva roja<\/span> muestra el ViscoRing\u2122 solo sin carcasa. Se puede observar que poco despu\u00e9s de la aplicaci\u00f3n inicial del peso, el material comenz\u00f3 a combarse y a deformarse considerablemente bajo la carga. El material soport\u00f3 mal incluso una masa peque\u00f1a, lo que era de esperar dado el factor de forma extremadamente bajo.<\/p>\n

 <\/p>\n

Para mejorar la estabilidad del ViscoRing\u2122, se dise\u00f1\u00f3 un alojamiento para \u00e9l dentro de la parte superior del Carbide Base<\/em> pie de p\u00e1gina como se muestra en el gr\u00e1fico simplificado anterior. Se a\u00f1adieron crestas a intervalos espaciados alrededor del per\u00edmetro del ViscoRing\u2122 para apuntalarlo y evitar el pandeo. Los rebordes se espaciaron a distintas distancias del exterior del ViscoRing\u2122. Esto liber\u00f3 una superficie sustancial para abombarse hacia el exterior, preservando as\u00ed gran parte de la ventaja de rendimiento del bajo factor de forma.<\/p>\n

 <\/p>\n

A medida que la ViscoRing\u2122 se abombaba hacia el exterior, un porcentaje progresivamente mayor de la superficie abombada entraba en contacto con las crestas inclinadas. Este aumento del factor de forma con un incremento de la masa de la carga \u00fatil proporcion\u00f3 una frecuencia de resonancia m\u00e1s coherente en una gama m\u00e1s amplia de masas de carga \u00fatil. En otras palabras, el rendimiento de aislamiento del Carbide Base<\/em> pie de apoyo se hizo m\u00e1s constante en funci\u00f3n de los distintos pesos de la carga \u00fatil con este dise\u00f1o de factor de forma progresivo. <\/p>\n

 <\/p>\n

La curva azul<\/span> muestra el mismo ViscoRing\u2122 colocado en el alojamiento de la parte superior del Carbide Base<\/em> pie de p\u00e1gina. Se observ\u00f3 un aumento relativamente lineal de la deformaci\u00f3n vertical con la aplicaci\u00f3n de peso. El material no se doblaba como estaba previsto. La rigidez del material acaba por aumentar gradualmente con el incremento de la tensi\u00f3n a medida que se arriostra una mayor parte de la superficie sin carga. Esto aument\u00f3 deseablemente la capacidad m\u00e1xima de soporte de peso del material.<\/p>\n

 <\/p>\n

Los elast\u00f3meros no pueden comprimirse en un volumen menor. Por lo tanto, hay que dejar que los elast\u00f3meros se abulten hacia fuera para que se deformen bajo una carga. La ViscoRing\u2122 con refuerzo selectivo no mostr\u00f3 un aumento repentino de la pendiente o la rigidez, como habr\u00eda ocurrido si se hubiera impedido que el material siguiera abomb\u00e1ndose. Una baja rigidez o \u00edndice de elasticidad es importante para lograr una baja frecuencia de resonancia con un sistema muelle-masa como \u00e9ste.[\/vc_column_text][vc_column_text]<\/p>\n

Mejorar el aislamiento horizontal<\/h2>\n

Una vez que se logr\u00f3 utilizar un elast\u00f3mero de bajo factor de forma para el aislamiento vertical, se deseaba obtener beneficios similares para el aislamiento horizontal. Se incorporaron elast\u00f3meros de bajo factor de forma orientados horizontalmente junto con rodamientos de bolas para mejorar a\u00fan m\u00e1s el rendimiento del aislamiento horizontal. <\/p>\n

 <\/p>\n

La utilizaci\u00f3n de rodamientos de bolas para proporcionar aislamiento horizontal es un concepto bien conocido. Muchos dise\u00f1os interponen rodamientos de bolas entre pistas de rodadura curvadas[1]<\/a>. <\/p>\n

 <\/p>\n

El dise\u00f1o ideado para la parte inferior de los Carbide Base<\/em> zapatas era diferente, ya que las pistas de rodadura de los cojinetes eran planas en lugar de curvas. Los elast\u00f3meros orientados horizontalmente actuaban como muelles altamente amortiguados que manten\u00edan el dispositivo centrado en respuesta a las vibraciones. Para minimizar la deformaci\u00f3n y la resistencia a la rodadura, se eligi\u00f3 el \u00f3xido de circonio para los cojinetes y el acero para muelles endurecido y pulido para las pistas de rodadura de los cojinetes.[\/vc_column_text][vc_single_image image=\u00bb13376″ img_size=\u00bbfull\u00bb alignment=\u00bbcenter\u00bb qode_css_animation=\u00bb\u00bb el_class=\u00bbimg-800 section-row\u00bb][vc_row_inner row_type=\u00bbrow\u00bb type=\u00bbfull_width\u00bb text_align=\u00bbleft\u00bb css_animation=\u00bb\u00bb el_class=\u00bbsection-row\u00bb][vc_column_inner offset=\u00bbvc_col-lg-3 vc_col-md-3 vc_col-xs-12″][vc_single_image image=\u00bb13342″ img_size=\u00bbfull\u00bb alignment=\u00bbcenter\u00bb onclick=\u00bblink_image\u00bb qode_css_animation=\u00bb\u00bb el_class=\u00bbimg-borders\u00bb][vc_column_text]<\/p>\n

Pruebas de vibraci\u00f3n<\/h3>\n

[\/vc_column_text][\/vc_column_inner][vc_column_inner offset=\u00bbvc_col-lg-9 vc_col-md-9 vc_col-xs-12″][vc_column_text]<\/p>\n

Medici\u00f3n del aislamiento horizontal<\/h2>\n

Para evaluar la mejora del aislamiento horizontal se realiz\u00f3 otro experimento. El objetivo del experimento era cuantificar la mejora que supon\u00eda la adici\u00f3n de los rodamientos de bolas y los elast\u00f3meros orientados horizontalmente para el aislamiento horizontal. <\/p>\n

 <\/p>\n

Se utiliz\u00f3 una mesa vibratoria electromagn\u00e9tica para generar vibraciones para el experimento. La mesa se controlaba digitalmente mediante una pantalla t\u00e1ctil y diales conectados a unidades de frecuencia variable (VFD). Se utilizaron para modular con precisi\u00f3n la amplitud y la frecuencia de vibraci\u00f3n de la superficie de la mesa. <\/p>\n

 <\/p>\n

Cuatro Carbide Base<\/em> pies con el medio ViscoRings\u2122 instalado se colocaron encima de la mesa de vibraci\u00f3n. A continuaci\u00f3n, se atornill\u00f3 una placa de aluminio lastrada con una masa total de aproximadamente 45 kg (100 libras) sobre los pies de p\u00e1gina. Se utilizaron dos sensores aceler\u00f3metros ACH-01 de Measurement Specialties para medir las vibraciones. El primer sensor se fij\u00f3 con cinta adhesiva de doble cara al borde delantero de la mesa de vibraci\u00f3n. El segundo sensor se fij\u00f3 de forma similar al borde delantero de la placa de aluminio. La salida de ambos sensores se registr\u00f3 para determinar la aceleraci\u00f3n que experimentaban la mesa y la placa de aluminio.[\/vc_column_text][\/vc_column_inner][\/vc_row_inner][vc_column_text el_class=\u00bbsection-row\u00bb]<\/p>\n

Graficar el aislamiento horizontal<\/h3>\n

La frecuencia de vibraci\u00f3n hacia adelante y hacia atr\u00e1s (eje Y) se ajust\u00f3 en incrementos de 10 Hz desde 10 Hz hasta 300 Hz. La salida de tensi\u00f3n de ambos sensores se traz\u00f3 en cada intervalo. La amplitud de la mesa se ajust\u00f3 para garantizar que la mesa oscilara sinusoidalmente con una aceleraci\u00f3n de aproximadamente 4 m\/s2<\/span>. <\/p>\n

 <\/p>\n

Restando la salida de los sensores se obtuvo la transmisi\u00f3n de vibraciones a trav\u00e9s de los Carbide Base<\/em> pies de p\u00e1gina. Los valores positivos indican una amplificaci\u00f3n de las vibraciones a trav\u00e9s del dispositivo. Esto era de esperar en las frecuencias de vibraci\u00f3n alrededor de la frecuencia de resonancia del dispositivo. Los valores negativos indican una reducci\u00f3n de las vibraciones generadas por la mesa. Es decir, un aislamiento de las vibraciones que se deseaba. Cuanto m\u00e1s negativo sea el valor, mayor ser\u00e1 el aislamiento. <\/p>\n

 <\/p>\n

La l\u00ednea roja<\/span> muestra las mediciones tomadas con los Carbide Base<\/em> rodamientos de bolas y los elast\u00f3meros orientados horizontalmente. S\u00f3lo el elast\u00f3mero ViscoRing\u2122 proporcionaba aislamiento. La l\u00ednea azul<\/span> muestra las mediciones realizadas con los rodamientos y los elast\u00f3meros horizontales colocados. La incorporaci\u00f3n de rodamientos de bolas y elast\u00f3meros horizontales mejor\u00f3 sustancialmente el rendimiento del aislamiento horizontal. La reducci\u00f3n de la amplitud de las vibraciones fue especialmente pronunciada en torno a la frecuencia de resonancia, lo que indica un mayor nivel de amortiguaci\u00f3n.[\/vc_column_text][vc_single_image image=\u00bb13363″ img_size=\u00bbfull\u00bb alignment=\u00bbcenter\u00bb qode_css_animation=\u00bb\u00bb el_class=\u00bbimg-1200 section-row\u00bb][vc_column_text el_class=\u00bbsection-row\u00bb]<\/p>\n

Conclusi\u00f3n<\/h2>\n

Se incorporaron varias caracter\u00edsticas de dise\u00f1o en los Carbide Base<\/em> pies para utilizar de forma fiable elast\u00f3meros de bajo factor de forma para el aislamiento de las vibraciones. Los elast\u00f3meros formados en factores de forma que antes se consideraban demasiado inestables se hicieron suficientemente estables con una carcasa especialmente dise\u00f1ada. La combinaci\u00f3n adicional de rodamientos y elast\u00f3meros orientados horizontalmente mejor\u00f3 a\u00fan m\u00e1s el aislamiento horizontal. Estas novedosas caracter\u00edsticas se incorporaron posteriormente a una patente pendiente.[\/vc_column_text][vc_column_text]<\/p>\n

Referencias<\/h3>\n

[1] Kemeny, Zoltan A. \u00abFiltro mec\u00e1nico de se\u00f1ales\u00bb.
\nUS 6520283 B2, Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos, 18 de febrero de 2003.
\nPatentes de Google, https:\/\/patents.google.com\/patent\/US6520283B2<\/a> <\/cite>[\/vc_column_text][\/vc_column][vc_column width=\u00bb1\/6″][\/vc_column][\/vc_row][vc_row css_animation=\u00bb\u00bb row_type=\u00bbrow\u00bb use_row_as_full_screen_section=\u00bbno\u00bb type=\u00bbfull_width\u00bb angled_section=\u00bbno\u00bb text_align=\u00bbleft\u00bb background_image_as_pattern=\u00bbwithout_pattern\u00bb][vc_column el_class=\u00bblower-angle-polygon\u00bb][vc_raw_html]PHN2ZyB2aWV3Ym94PSIwIDAgMTAwIDYiIGNsYXNzPSJzbW9vdGgtYWxsIiBzdHlsZT0iIj4KICAgICAgICA8cG9seWdvbiBwb2ludHM9IjAsMyAwLDAgMTAwLDAgMTAwLDIgNzAsMSIgc3R5bGU9ImZpbGw6ICNmZmZmZmY7Ii8+CiAgICAgICAgPHBvbHlnb24gcG9pbnRzPSIwLDUgMCwwIDEwMCwwIDEwMCw0IDY5LDEuNSIgc3R5bGU9ImZpbGw6ICNmZmZmZmY4ZjsiLz4KPC9zdmc+[\/vc_raw_html][\/vc_column][\/vc_row]<\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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