Diseño y Estructura de Armazones para Máquinas

Armazones y Bastidores

Tanto para el diseño como para la estructura de los armazones, los parámetros más importantes son:

1. Resistencia (resistir esfuerzos para evitar rupturas en el armazón).
2. Aspecto.
3. Resistencia a la corrosión.
4. Tamaño.
5. Atenuar la vibración.
6. Rigidez (que no sufra deformaciones).
7. Costos de fabricación.
8. Peso.
9. Reducción de ruidos.
10. Vida útil.

Factores a tomar en cuenta antes de iniciar un proyecto de diseño de un armazón:

1. Las fuerzas que ejercen los componentes de la máquina a través de los puntos de montaje como cojinetes, abrazaderas.
2. La manera en la que se va a soportar la propia estructura.
3. Precisión del sistema; deflexión permisible de los componentes.
4. Cantidades que se van a producir e instalaciones disponibles.
5. Disponibilidad de herramientas analíticas.
6. Relaciones con otras máquinas, muros y demás.

Sugerencias de diseño para resistir la flexión

1. Mantener la longitud de la viga tan corta como sea posible y colocar cargas cerca de los soportes.
2. Maximizar el momento de inercia de la sección transversal en el sentido de la deflexión. Esto se puede lograr colocando la mayor parte del material lejos del eje neutral de flexión.
3. Utilizar un material cuyo módulo de elasticidad sea alto.
4. Donde sea posible utilizar extremos fijos para la viga.
5. Considerar la deflexión lateral además de la deflexión en el sentido principal de la carga. Tales cargas se encontrarán durante la fabricación, manejo, embarque, uso inadecuado o golpes accidentales.
6. Evaluar en el diseño final la resistencia y rigidez.
7. Proporcionar apuntalamiento rígido en las esquinas de estructuras o armazones abiertos.
8. Cubrir la sección abierta de un armazón o estructura con un material laminado para resistir la distorsión (refuerzo mediante entrepaños).
9. Considerar una construcción tipo armadura o entramado para obtener rigidez estructural con miembros de poco peso.
10. Utilizar riostras o apuntalamientos diagonales para dividir secciones en partes triangulares, una forma inherentemente rígida.
11. Usar montantes de refuerzo para paneles de gran tamaño a fin de reducir la vibración y el ruido.
12. Agregar riostras o apuntalamientos donde se aplican cargas o en los soportes para ayudar a transferir las fuerzas hacia miembros adyacentes.
13. Tener cuidado con los miembros que soportan cargas provistos de rebordes extendidos que pueden colocarse en compresión. Puede provocarse pandeo a nivel local (desgarramiento o inestabilidad local).
14. Colocar las conexiones en puntos de baja tensión.

Sugerencias para diseñar miembros de manera que resistan la torsión:

1. Siempre que sea posible utilizar secciones cerradas.
2. Evitar secciones abiertas que se fabrican con materiales delgados.
3. Para armazones anchos, abrazaderas, mesas, bases y demás; utilizar riostras diagonales que se colocan a 45° a los lados de la estructura o armazón.
4. Utilizar conexiones rígidas (soldaduras).

Bancadas y Anclajes

El relleno bajo placas de anclaje de maquinaria u otros equipos se realiza principalmente por varios motivos:

1. Para eliminar la irregularidad de la base de cimentación y asegurar el contacto de la base de la máquina con la misma.
2. Para transferir las cargas de forma adecuada a la cimentación.
3. Para prevenir el movimiento lateral de la máquina.
4. En algunos casos para incrementar la masa de la base con objeto de reducir la vibración.

Los pernos de anclaje se emplean para fijar la máquina al soporte pero cualquier desplazamiento lateral deberá ser soportado por el material de relleno de los anclajes. El relleno entre la base metálica de la máquina y el hormigón de la cimentación debe realizarse correctamente y evitarse la formación de soluciones de continuidad entre éste y el mortero empleado para el anclaje de los pernos. Las causas más comunes de daños son:

1. Retracción.
2. Excesiva porosidad del hormigón.
3. Diversidad de respuesta de materiales diferentes contiguos.
4. Escasa resistencia a la fatiga de los conglomerantes, etc.

Cuando se produce este fenómeno, el mal funcionamiento de una sola máquina puede incidir de forma negativa en todo el ciclo productivo con el consecuente daño económico para la empresa. Los principales inconvenientes derivados del uso de un mortero de anclaje no adecuado son:

1. Pérdida de alineamiento de la máquina.
2. Excesivo daño en el soporte.
3. Aumento de las vibraciones y aceleración del proceso de degradación.
4. Rotura de la cimentación.
5. Pérdida de uso de la máquina y cierre de producción.
6. Condiciones de servicio peligrosas.
7. Necesidad de sustitución de partes dañadas.
8. Deficiente prestación cuali- y cuantitativa de la máquina.

Por este motivo, el uso de un mortero de relleno adecuado, capaz de asegurar un funcionamiento duradero de la máquina es una inversión de rápido y seguro retorno, en ocasiones mayor que el de la propia máquina.

Esfuerzo normal centrado

Puede ser de compresión o de tracción. En el primer caso la cimentación debe soportar el propio peso de la maquinaria y transmitirlo al terreno. Sin embargo, si la superficie de contacto entre la máquina y el hormigón de la base no suele ser perfectamente lisa, los esfuerzos se transmiten por puntos donde se verifican fuertes concentraciones de solicitaciones. Este efecto se produce frecuentemente si el hormigonado de la base se realiza en una sola puesta con un hormigón no lo suficientemente fluido y con retracción no compensada.

Momento flector

Las máquinas rotativas, las máquinas alternativas y las oscilantes pueden transmitir a la base una solicitación flexional. Esta solicitación no puede transmitirse como flexiones sino que debe trasmitirse a los anclajes como esfuerzos de tracción y compresión. Nuevamente deben tenerse en cuenta las consideraciones precedentes respecto de los puntos de anclaje ya que en este caso se verifica una compresión no uniforme que tiende a despegar la máquina de la base. Por ello, además de evaluarse las solicitaciones concentradas en los pernos de anclaje, toda la superficie de apoyo deberá ser realizada con un mortero específico.

Sistema Muelle Amortiguador/Silentblock (Sistema Anti Vibratorio)

Las vibraciones tienen 6 grados de libertad.