Vibración y ruido estructural

La vibración importa a la acústica tres veces. Primero como fuente de sonido: una bomba o un ventilador atornillados a un edificio inyectan potencia estructural que viaja por muros y forjados y se vuelve a radiar como ruido audible varias salas más allá. Segundo como exposición humana por derecho propio: la vibración transmitida a una persona de pie, sentada o que empuña una herramienta se mide, pondera y limita de forma muy parecida al ruido, con sus propias métricas y valores legales de acción. Tercero como diagnóstico de la propia máquina: el mismo espectro que alimenta las dos primeras preguntas nombra además el rodamiento, el engranaje o el álabe que lo produjo, porque toda periodicidad que hay en él pertenece a algo que gira, engrana o pasa, a una frecuencia que fija la geometría.

Las páginas de fuentes de ruido estructural siguen la cadena de la fuente en orden. La familia de funciones de respuesta en frecuencia de ISO 7626 (receptancia, movilidad, acelerancia) es el vocabulario; los coeficientes de transmisión del enfoque ondulatorio de una unión de placas describen la estructura por la que corre después esa potencia; la rigidez de transferencia de ISO 10846 caracteriza los elementos resilientes que interrumpen ese camino; ISO/TS 7849 estima la potencia aérea que una superficie vibrante radia directamente; EN 15657 mide la potencia estructural que una máquina inyecta en una placa de recepción; y EN 12354-5 lo ensambla todo en el nivel de presión acústica predicho en un recinto receptor. Esa predicción final es también donde esta sección entrega el testigo a los modelos de aislamiento acústico de la sección de edificación. En ese mismo grupo está la única pregunta que no trata del sonido: si la sacudida daña el edificio, que DIN 4150-3 responde con valores de referencia para la velocidad de pico de la partícula, leídos a la frecuencia dominante de la vibración medida. El anexo D de ISO 4866 estima otra frecuencia distinta, la propia del edificio, a partir de su altura o de su número de plantas cuando no se ha medido ningún modo; ambas coinciden sólo donde la respuesta es el edificio contestando a esa frecuencia, que es de lo que tratan el plano de la última planta y el forjado del apartado 5.2.

Las páginas de vibración en humanos comparten la filosofía de medida de un sonómetro, aplicada a la aceleración: ponderaciones frecuenciales que reflejan la respuesta del cuerpo, promedios móviles e integrados, y magnitudes de dosis comparadas con los valores de acción y límite de la Directiva 2002/44/CE, más el modelo dedicado de respuesta espinal para vibración con choques repetidos. Cubren también la única pieza de material que hay entre la máquina y la persona: el asiento, medido por el método de laboratorio de ISO 10326-1, que responde con un solo cociente si el asiento atenúa lo que recibe o lo amplifica.

Empieza por Movilidad mecánica y la familia de FRF si te interesa el ruido que una máquina causa en un edificio, por Vibración en humanos si te interesa la dosis que recibe una persona, o por Frecuencias de fallo en máquinas si te interesa el estado de la propia máquina.

Del vocabulario de FRF al nivel predicho en el recinto receptor.

• Movilidad mecánica y la familia de FRF (ISO 7626-1): receptancia, movilidad y acelerancia con sus recíprocas, y el resonador de referencia de un grado de libertad.
• Transmisión de onda de flexión en uniones de placas (Cremer/Craik/Hopkins): los coeficientes del enfoque ondulatorio independientes de la frecuencia para uniones rígidas en X, T, L y en línea, su media angular y el factor de pérdidas por acoplamiento y el Kij derivados, y la vía experimental que mide esos mismos factores de pérdidas por acoplamiento por inyección de potencia.
• Rigidez dinámica de transferencia (ISO 10846): la rigidez de transferencia dinámica de aisladores de vibración por los métodos directo, indirecto y del punto de excitación, en bandas de tercio de octava.
• Potencia acústica a partir de la vibración (ISO/TS 7849): potencia aérea radiada a partir de la velocidad superficial y un factor de radiación.
• Potencia acústica estructural de equipos (EN 15657): el método de la placa de recepción y las magnitudes de fuente independientes de la placa.
• Ruido estructural instalado (EN 12354-5): el nivel de presión acústica en el recinto receptor predicho a partir de las movilidades de fuente y receptor.

La vibración transmitida al cuerpo humano, de la exposición diaria al riesgo de lesión lumbar.

• Vibración en humanos: ponderaciones de cuerpo entero y mano-brazo (ISO 8041-1), medidas r.m.s. y de dosis (ISO 2631-1), exposición diaria A(8) (ISO 5349) y los valores de la Directiva 2002/44/CE.
• Vibración con choques múltiples (ISO 2631-5): el modelo de respuesta espinal y la probabilidad de lesión lumbar para vibración con múltiples choques.
• Lo que un asiento hace con la vibración (ISO 10326-1): el factor SEAT de un ensayo de asiento en laboratorio, la corrección a la entrada que el ensayo pretendía y la transmisibilidad en resonancia del ensayo de amortiguamiento.
• Verificación del vibrómetro de vibración en humanos (ISO 8041-1): la banda de tolerancia de cada ponderación frecuencial, la desviación característica de fase, el decaimiento del valor eficaz móvil y las indicaciones de la ráfaga en diente de sierra que un instrumento conforme tiene que reproducir, y el medidor personal de exposición a vibraciones de la ISO 8041-2, que se califica con las mismas tablas de ráfaga.

Convertir un espectro de vibración en un diagnóstico de la máquina que lo produjo.

• Frecuencias de fallo en máquinas: las frecuencias características de rodamientos, engranajes y ejes, y el análisis de envolvente que las encuentra bajo el ruido de banda ancha de una máquina en marcha.

El instrumento que dan por supuesto las normas alemanas de protección frente a inmisiones, la valoración que hace posible y las medidas junto a la vía para las que se usa.

• Medida de la inmisión de vibración (DIN 45669-1): la ponderación KB y la intensidad de vibración ponderada en que se expresa una medida según la DIN 4150, las bandas de tolerancia con que se juzga un vibrómetro y la velocidad de valoración del anexo E, que juzga un edificio sin frecuencia dominante.
• Vibración junto a una vía férrea (DIN 45672): un paso de tren reducido a los números que se pueden comparar, del valor de suceso de una hora de tráfico a los espectros en tercios de octava y la densidad en banda estrecha que hay detrás, y las constantes del terreno a partir de dos velocidades de onda.
• Vibración y personas en edificios (DIN 4150-2): los valores de referencia con que se juzga una lectura por zona y franja horaria, el orden en que los lee la norma, la intensidad de valoración de un día de exposición y las reglas para voladuras, carreteras, ferrocarriles y obras.
• Vibración ferroviaria por categoría de tren (E DIN 4150-2): el borrador que va a sustituir a la DIN 4150-2, un ferrocarril juzgado por categoría de tren con un factor de ponderación por tipo, y el resto de sus cambios.
• Previsión de la vibración ferroviaria (E DIN 45672-3): el espectro de un ferrocarril sobre un forjado construido término a término antes de que haya nada que medir, y los valores KB formados desde él.
• Previsión de la vibración antes de medir (DIN 4150-1): el decaimiento con la distancia, lo que le hace un edificio y las formas de una voladura, una masa que cae y una nave de máquinas.

• los apartados que son aritmética

  Un instrumento se juzga por los apartados que se pueden calcular. Todo criterio de la ISO 8041-1 que sea pura aritmética está implementado, en la página de verificación del vibrómetro: la banda de tolerancia alrededor de cada ponderación frecuencial, la etapa de limitación de banda por separado, la desviación característica de fase, los tiempos de decaimiento del valor eficaz móvil y las 228 indicaciones de la ráfaga en diente de sierra que la norma imprime. El resto de esa norma, los apartados de indicación, linealidad, sobrecarga, temperatura, humedad y compatibilidad electromagnética, son ensayos de laboratorio sobre hardware, así que cumplir aquí es condición necesaria para la conformidad y nunca un certificado de ella.

• Tampoco se emite ningún veredicto de severidad para una máquina. Las páginas de maquinaria predicen dónde estaría una línea, nunca si está presente ni si la máquina tiene un problema: los criterios de amplitud que convierten una línea presente en una valoración (las tendencias del factor de cresta y de la curtosis, y las bandas de severidad en velocidad de las ISO 10816 / ISO 20816) quedan fuera de la biblioteca, igual que el equilibrado de rotores (ISO 21940) y el seguimiento de órdenes.

• Ni tampoco para lo que se siente dentro de un edificio. La edición de 2003 de la ISO 2631-2 suprimió a propósito los valores orientativos de su predecesora, así que para la respuesta humana a la vibración en edificios no hay magnitudes admisibles con las que comparar; lo que da la biblioteca es la magnitud ponderada, y el juicio se queda con quien evalúa y con el código nacional. Los valores de referencia de DIN 4150-3 son otra cosa y sí están implementados: van del daño a la estructura, y cumplir uno no es un certificado, igual que superarlo no es un dictamen de daño.

• Dos predicciones estructurales son idealizaciones y no mediciones. Los coeficientes de transmisión de unión son un resultado en forma cerrada para una unión rígida y simplemente apoyada (el índice de reducción vibratoria medido de la ISO 10848 es Transmisión por flancos en laboratorio) y la página de FRF devuelve recíprocas libres elemento a elemento, correctas para el punto de excitación o para una sola vía pero no para una matriz de FRF completa, sin procesado de excitación por martillo de impacto (ISO 7626-5) y sin magnitudes matriciales bloqueadas. En la página de aisladores, el ensayo de linealidad de la ISO 10846 (apartado 7.7 de las Partes 2, 4 y 5, apartado 7.6 de la Parte 3) se describe, pero la biblioteca no lo calcula por ti, y los nomogramas de la Figura 11 de la ISO 10846-4 para masas de bloqueo de acero no están tabulados.

Toda magnitud de aquí parte de un registro de aceleración o de velocidad, que la firma de cada función nombra, y casi todas también de una estimación espectral, así que el filtrado, las curvas de ponderación y los estimadores espectrales que hay detrás están en Análisis de señal, y Análisis espectral es la página sobre la que se construye el diagnóstico de maquinaria. Las derivaciones están en Teoría de la vibración: las ponderaciones de vibración en humanos, el modelo de choques de la ISO 2631-5 y las movilidades puntuales y la eficiencia de radiación.

Si has llegado aquí desde una búsqueda y quieres la forma de la biblioteca entera, ¿Qué necesitas medir? la indexa por el trabajo y Todas las guías lista todas las páginas con una línea sobre cada una.