❱❱ Czy wibroizolacja urządzeń HVAC jest konieczna?

Drugim ważnym zadaniem izolacji drgań jest ochrona budynków. Obiekty budowlane mogą być poddawane rożnego rodzaju oddziaływaniom dynamicznym, które powinny być uwzględniane w obliczeniach projektowych i diagnostyce budowli. W całym cyklu życia budynków, począwszy od procesu budowy, oddziałują na nie drgania. Na etapie eksploatacji, zarówno budynki, jak również i ludzie w nich przebywający są narażeni na drgania m.in. spowodowane pracą urządzeń mechanicznych, wynikających z technicznego wyposażenia budynku, w tym również urządzenia wentylacyjne i klimatyzacyjne. Długotrwałe oddziaływanie wibracji na budynek może źle wpływać na jego stan techniczny. Mogą pojawiać się pęknięcia, które nie tylko szpecą ściany, lecz także w skrajnych przypadkach mogą prowadzić do katastrofy budowlanej, wywołanej osłabieniem konstrukcji. Lekkie konstrukcje są również bardzo wrażliwe na drgania. Dotyczy to przede wszystkim budynków żelbetowych z wielkopowierzchniowymi elewacjami ze szkła. Zastosowanie wibroizolacji umożliwia spełnienie wymogów prawa budowlanego. Dzięki prawidłowo dobranej izolacji spełnione zostają wymagania zarówno przepisów ochrony środowiska i BHP, jak również wymogi normy akustycznej PN-B-02151 i warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Zastosowanie izolacji drgań ma również duży wpływ na podwyższenie wartości lokalu/obiektu. Nie bez znaczenia jest wpływ wibracji na inne urządzenia. Drgania mogą powodować zakłócenia wskazań (np. wagi) lub mogą mieć negatywny wpływ na samą pracę. Elastyczne posadowienie urządzenia, które ma być chronione (izolacja bierna) lub urządzenia zakłócającego (izolacja czynna) w dłuższej perspektywie przynoszą wymierne korzyści ekonomiczne. Dzięki ochronie przeciwdrganiowej można podnieść wydajność procesów produkcyjnych w zakładach, np. wydłużając czas między przeglądami technicznymi. Ważnym argumentem przemawiającym za stosowaniem wibroizolacji, zwłaszcza dla wykonawców, są reklamacje. Zastosowanie wibroizolacji technicznego wyposażenia budynków zmniejsza ryzyko występowania reklamacji związanych z oddziaływaniem wibracji na otoczenie. W niektórych sytuacjach zainstalowanie wibroizolacji po fakcie (np. pod fundamentami maszyn, zmiana przebiegu instalacji ze względu na brak miejsca na zastosowanie wibroizolatorów itp.) pociąga za sobą wysokie koszty lub jest niemożliwe. Oprócz kosztów materialnych, związanych z usunięciem problemu wibracji, często powstają „koszty” w postaci utraty zaufania do wykonawcy, co może się bezpośrednio przełożyć na utratę klientów. Zastosowanie wibroizolacji daje wymierne korzyści, jednak trzeba pamiętać, by dobrze rozpoznać potrzeby użytkownika. Aby wibroizolatory spełniły swoją funkcję i były skuteczne, muszą być zawsze dobierane indywidualnie do konkretnego urządzenia.

Zasady doboru wibroizolatorów

Aby prawidłowo dobrać wibroizolatory, niezbędne są następujące informacje:

• rodzaj maszyny – określa to charakter drgań z jakimi mamy do czynienia, bo inne drgania generuje wentylator a inne prasa,
• ciężar całkowity maszyny i liczba otworów w podstawie (liczba punktów podparcia),pozwala to na wstępny dobór obciążeń jednostkowych wibroizolatorów i ich liczby,
• częstotliwość i kierunek drgań maszyny wynikająca np. z prędkości obrotowej silnika, wirnika itp. oraz położenia osi obrotu elementów wirujących, co pozwala na dobór wibroizolatorów o takiej częstotliwości drgań własnych i konstrukcji, które zapewnią optymalną skuteczność wibroizolacji,
• geometria urządzenia rzutuje na konieczność stosowania wibroizolatorów z zabezpieczeniami na wypadek pojawienia się sił poprzecznych lub wykonania konstrukcji pośredniej, która pozwoli na zwiększenie rozstawu izolatorów,
• geometria otworów w podstawie, np. przelotowe niegwintowane lub gwintowane, nieprzelotowe gwintowane itp. determinuje późniejszą możliwość przymocowania wibroizolatora do urządzenia/konstrukcji,
• wymagania specjalne, np. kontakt z żywnością, agresywne środowisko, wysoka temperatura, oddziaływanie wiatru itp., co umożliwia dobór takich wibroizolatorów, które zapewnią właściwe funkcjonowanie, odpowiednią trwałość w określonych warunkach środowiskowych i bezpieczeństwo użytkowania.

Liczba wibroizolatorów jest najczęściej dobierana na podstawie ciężaru urządzenia i jego gabarytów.

Gdy izolowana konstrukcja jesz sztywna, to dystans między nimi nie powinien być większy niż 1,5 m.

Określając przewidywane obciążenie jednostkowe wibroizolatorów, należy mieć na uwadze, że rozstawienie otworów w podstawach urządzeń nie zapewnia zazwyczaj równomiernego obciążenia wibroizolatorów. Aby nie dopuścić do niezamierzonego przeciążenia niektórych wibroizolatorów, zaleca się w praktyce, aby przyjęte średnie obciążenie wibroizolatora nie przekraczało 50÷70% maksymalnego obciążenia jednostkowego. Trzeba się tyko liczyć z tym, że w związku z przewymiarowaniem pogorszą się parametry izolacji (wzrośnie częstotliwość drgań własnych). Niektóre z urządzeń nie są przystosowane do bezpośredniego montażu na wibroizolatorach. Dlatego też dla wentylatorów i podobnych maszyn, których podstawa nie jest odpowiednio sztywna i przystosowana do ustawiania na wibroizolatorach, stosowane są ramy pośrednie lub fundamenty. W układzie tym maszyna przykręcana jest swoją podstawą do ramy pośredniej, a ta z kolei ustawiana jest na wibroizolatorach.

Wskazane jest, aby tego typu maszyny były dostarczane wraz z ramą i wibroizolatorami przez ich wytwórców. Uwaga ta dotyczy głównie producentów wentylatorów. W praktyce jednak często zachodzi konieczność wibroizolacyjnego ustawienia wentylatora we własnym zakresie. W takim przypadku, znając niezbędny zakres wymagań dotyczących wibroizolacji, ramę pośrednią można wykonać we własnym zakresie lub by uzyskać właściwe posadowienie jej projekt zlecić specjalistycznej firmie. Chcąc samemu prawidłowo ustawić wentylator na wibroizolatorach, należy znać przynajmniej podstawowe wymagania, które powinno spełniać posadowienie wibroizolacyjne. Jednym z takich wymagań jest zastosowanie odpowiednio sztywnej ramy, a następnie prawidłowy dobór wibroizolatorów. Dobierając sztywności ramy podporowej, należy uwzględnić oprócz obciążenia statycznego, również wymagania wynikające z częstotliwości drgań wymuszonych maszyny. Dla większości przypadków, rama pośrednia może być wykonana z profili walcowanych, np. ceowników. Bardzo często smukła konstrukcja pomp z napędem o pionowej osi obrotu wymusza stosowanie konstrukcji pośredniej. Dobrze, by taki element (np. betonowy cokół) miał masę co najmniej dwa razy większą niż izolowany obiekt. Dobór wibroizolatorów w głównej mierze zależy od obciążenia statycznego oraz prędkości obrotowej elementów wirujących. Dla urządzeń o drganiach wymuszonych okresowo zmiennych, jako wskaźnik efektywności określany jest współczynnik przenoszenia (T), będący ilorazem amplitudy siły przeniesionej na podłoże (Fp) i amplitudy siły wymuszającej (Fo). Wylicza się go z następującej zależności:

gdzie:

λst – ugięcie statyczne wibroizolatorów [cm] W praktyce często posługuje się wskaźnikiem skuteczności wibroizolacji (η) wyrażonym w %.

η = (1 – T) 100 [%]

Doboru wibroizolatorów należy dokonać tak, by zapewnić w przybliżeniu jednakowe ich ugięcie. Z tego też względu należy w miarę dokładnie określić obciążenie we wszystkich punktach podparcia (obciążenie każdego wibroizolatora). Zaleca się, by współczynnik μ zawierał się w granicach 3÷6 co w przybliżeniu odpowiada skuteczności wibroizolacji w granicach 87÷97%. Co prawda przy jeszcze wyższym współczynniku μ skuteczność wibroizolacji będzie jeszcze wyższa (ale już nieznacznie), za to wzrosną również prędkości drgań elementów mechanicznych maszyny, co z kolei ma wpływ na żywotność niektórych elementów a szczególnie łożysk.