Evitar ruidos molestos y colapso por sismos: la relevancia de la aislación del equipamiento mecánico de un edificio

Para profundizar sobre un diseño sismorresistente que controle las vibraciones y limite el movimiento de un equipamiento mecánico, así como también los ruidos ocasionados, conversamos con Héctor Fuentes, socio del Colegio de Ingenieros en Acústica y gerente general de Silentium.

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El equipamiento mecánico de una infraestructura, como los sistemas de climatización, extractores de aire, sistemas sanitarios, de calefacción, aire acondicionado, entre otros, hacen posible que un edificio pueda cumplir con las condiciones básicas para ser habitable. Sin embargo, estos sistemas, al ser externos al edificio, deben contar con un aislamiento adecuado para reducir el ruido que producen las vibraciones de la misma máquina en funcionamiento y, también, controlar estas vibraciones, que, en caso de un sismo, podría desplazar al equipo, causando roturas, deformaciones de cañerías o sistemas de clima que se desploman sobre cielos falsos.

Para evitar los ruidos molestos dentro de un edificio, se deben incorporar elementos aisladores de vibraciones, considerando la frecuencia y las características del lugar donde se emplaza. Mientras que, para el control de vibraciones en un terremoto, donde los sistemas ven potenciados sus movimientos verticales y horizontales, dañando la estructura del edificio, se recomienda instalar un “restrictor sísmico”, que fije la resonancia de la máquina.

Además, en Chile que es un país proclive a tener sismos de gran magnitud, el equipamiento mecánico de recintos claves o críticos, como hospitales, colegios, aeropuertos, y los que tienen una gran afluencia de público todo el día como malls o restaurantes deben estar asegurados, tanto para no perder el servicio que ofrecen estos sistemas como para no poner en riesgo la vida de las personas. En los grandes terremotos, el 75% de los costos son por el colapso del equipamiento mecánico que se salen de sus bases generando daños en las estructuras de los edificios.

Actualmente, cualquier construcción debe considerar el aislamiento de vibraciones producidas por equipamiento mecánico y, también, asegurar el desempeño de estos equipos antes, durante y después de un evento sísmico. El criterio más utilizado, tanto a nivel nacional como internacional, para controlar las vibraciones de equipamiento mecánico es el que entrega la ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers), en el cual se presentan los requerimientos mínimos que deben cumplir los aisladores de vibración para distintos tipos de equipos, bajo ciertas condiciones.

Héctor Fuentes, socio del Colegio de Ingenieros en Acústica y gerente general de Silentium

Para profundizar sobre el diseño sismorresistente, que controle las vibraciones y limite el movimiento de un equipamiento mecánico, así como también los ruidos ocasionados por estas vibraciones, conversamos con Héctor Fuentes, socio del Colegio de Ingenieros en Acústica y gerente general de Silentium, empresa especializada en soluciones de control de ruido y vibraciones.

¿Qué riesgos conlleva que los aparatos mecánicos que vibran en un edificio público no tengan una restricción sísmica?

El riesgo mayor es que se ponga en peligro la vida de las personas, ya sea porque un equipo pueda caer sobre personas o porque bloquee salidas de emergencia durante un evento sísmico. Adicionalmente, existen una infinidad de problemas que pueden generarse por el vuelco o desplazamiento de los equipos producto del evento sísmico, impidiendo que los sistemas mecánicos entreguen aire o agua, o los equipos de emergencia no entreguen la energía al edificio, y millonarios daños en reparación. Esto es particularmente sensible en edificios críticos como los hospitales o los data centers. Los sismos ejercen una aceleración sobre los equipos, lo que produce una fuerza proporcional a la masa de estos, que finalmente se traslada a los anclajes y a la estructura del edificio. Las instalaciones con aislación de vibraciones son flexibles, por lo que las fuerzas sísmicas son mayores que en una instalación rígida, siendo importante que los equipos con aislación de vibraciones cuente con el sistema de restricción y el anclaje apropiado para resistir la fuerza sísmica, pero que, a su vez, permita el funcionamiento de los aisladores, evitando que estos elementos de restricción provoquen “corto circuitos” mecánicos que perjudiquen la aislación de vibraciones en la operación normal de los equipos.

 ¿De qué forma se puede aislar el sonido que produce la vibración de estos aparatos? ¿Qué tan perjudicial pueden ser las vibraciones de estos aparatos para las personas dentro de un edificio público como hospitales, colegios o departamentos?

De dos formas. La vibración del equipamiento mecánico (incluyendo cañerías y ductos) puede transmitirse por la estructura del edificio haciendo vibrar elementos constructivos livianos (como tabiques o ventanas), haciendo que estos elementos vibren y transmitan ruido hacia los espacios adyacentes. Por otro lado, los equipos pueden hacer vibrar directamente las estructuras (losas) en donde está soportado, traduciéndose en una radiación de ruido de esta estructura que vibra. Uno de los problemas de las vibraciones es que puede transmitirse a grandes distancias, porque las ondas se transmiten con mayor facilidad en los sólidos, y provocar problemas en lugares muy alejados de las fuentes de vibración.

Créditos: Héctor Fuentes.

 Para aislar estas vibraciones se debe incorporar un elemento capaz de absorberlas, entre el equipamiento y el punto de apoyo y abordar apropiadamente la transmisión a través de las cañerías y ductos, que pueden transmitir las vibraciones de los equipos y regenerar vibraciones por las pulsaciones o presiones de los fluidos dentro de esos elementos. Para esto se utilizan aisladores de vibración de neopreno o de resorte, según el tipo de fuente y configuración del equipo.

Para la selección de los aisladores, en la mayoría de los proyectos se utilizan las recomendaciones de la ASHRAE, capítulo de “Control de ruido y vibraciones”

El no tener contraladas las vibraciones del equipamiento mecánico puede llevar los niveles interiores de un espacio critico como un hospital, a quedar fuera de los criterios de diseño para un correcto confort acústico, y perturbar de manera muy significativa la salud de la gente que habita estos espacios.

¿Cuál es su opinión respecto a que Chile no cuente con un marco normativo específico para regular el equipamiento mecánico de un edificio público?

Efectivamente en control de vibraciones no existe normativa específica. Los proyectos públicos, como los hospitales hacen referencia a normas internacionales para el control de las vibraciones, principalmente las recomendaciones de ASHRAE, pero no existe, a nuestro entender, la experiencia suficiente para su correcta aplicación. Para el control sísmico existe una norma nacional creada luego del terremoto del 2010. Esta norma (NCh 3357/2015: Diseño sísmico de componentes y sistemas no estructurales) está basada en la norma de las Sociedad Americana de Ingenieros Civiles ASCE 7: Capitulo 13, adaptada de acuerdo con las aceleraciones sísmicas que se producen en Chile, y permite estimar las fuerzas sísmicas a las que estará expuesta una instalación. Nosotros pensamos que esta norma debe revisarse, pues, según nuestra experiencia, las fuerzas sísmicas resultantes podrían estar sobre estimadas.

Chiller que “saltó” en el terremoto de 2010, rompió cañerías eléctricas y de agua, inundó pisos inferiores.

¿Cuáles son los principales aspectos a considerar a la hora de montar y aplicar un diseño sismo resistente a un equipo mecánico?

Se deben considerar los siguientes aspectos, tanto para el control de vibraciones como de restricción sísmica:

  1. Correcta selección de la deflexión necesaria del aislador, según el tipo de fuente y ubicación dentro del proyecto.
  2. Correcta selección de los elementos según el peso que debe soportar cada aislador en los diferentes puntos.
  3. Selección de los aisladores para que resistan las fuerzas sísmicas estimadas, la fijación del equipo a los aisladores y el anclaje del aislador a la estructura del edificio.
  4. Una correcta supervisión en la instalación de los sistemas para asegurar que se cumplen los requisitos del diseño.

¿Qué tan importantes son los aparatos mecánicos no estructurales en un edificio público?

Todos los edificios funcionan con diferentes equipamientos mecánicos, ya sea para abastecer el suministro eléctrico, sanitario, ventilación y renovación de aire, etc, por lo que, sin tener la certeza de operatividad de estos equipamientos, un edificio no podría ser habitable.

En resumen, su importancia es vital, por lo que la ingeniería detrás del control de vibraciones y restricción sísmica debe ser tomada de manera muy seria y profesional, y cuando ocurra un evento símico, se pueda garantizar, dentro de lo posible, la continuidad operativa de los servicios básicos de un edificio, hospital, etc.

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