Amortiguador de fluido viscoso (VFD)

Amortiguadores de fluidos viscosos (VFD)son dispositivos mecánicos diseñados para reducir las vibraciones estructurales a través de la disipación de energía. Operan en el principio de resistencia a los fluidos y se usan comúnmente en edificios, puentes e instalaciones industriales sujetas a carga dinámica, como terremotos o viento.
El propósito de este manual es proporcionar información técnica, operativa y de cumplimiento sobre la selección, uso y mantenimiento deVFDS. Este documento describe el principio de trabajo, las especificaciones, las normas y la guía de implementación práctica.
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Amortiguadores de fluidos viscososConvierta la energía cinética en calor a través del movimiento de un pistón dentro de un cilindro lleno de un fluido viscoso. La fuerza de resistencia generada es proporcional a la velocidad del movimiento y puede ser modelada por:
F = C × V
Dónde:
- F=Fuerza de amortiguación
- C=coeficiente de amortiguación (depende del tamaño del orificio y la viscosidad del fluido)
- V=Velocidad relativa del pistón
- =Exponente de velocidad (típicamente 0.1 a 1.0)
La fuerza de amortiguación no es lineal y depende de la geometría y las propiedades de los componentes internos y el fluido de trabajo. Estos dispositivos proporcionan amortiguación suplementaria sin rigidez, lo que los hace ideales para reducir la respuesta sin alterar el período natural de la estructura.
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Componentes clave:
- Cilindro de cilindro: encierra el fluido de amortiguación
- Asamblea del pistón: se mueve dentro del cilindro para generar presión
- Orificios: regular el flujo de fluido
- Sistema de sellado: garantiza la contención del fluido y evita la fuga
- Montaje en extremo: típicamente rodamientos de horarios o esféricos

Características de diseño:
- No hay piezas externas en movimiento
- Adecuado para uso a largo plazo sin mantenimiento
-Diseño a prueba de fallas-Si se pierde el fluido, la unidad predeterminada se encuentra en estado pasivo
Aplicaciones:
- Disipación de energía sísmica
- Amortiguación del viento
- Control de vibración peatonal
- Aislamiento de maquinaria

Proceso de producción:

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Amortiguadores de fluidos viscosos¿Están diseñados con ingeniería de precisión adaptada para cumplir con una amplia gama de requisitos de amortiguación estructural? A continuación se muestran las especificaciones técnicas generales que generalmente se encuentran en los modelos de amortiguadores estándar:
4.1 Rangos de fuerza y trazo
• Fuerza de amortiguación máxima: 50 kN - 5,000 kN
• Capacidad de accidente cerebrovascular: 50 mm - 750 mm (diseños personalizados disponibles)
• Rango de velocidad: hasta 3 m/s
• Velocity Exponent (): 0.1 a 1.0 (sintonizado por diseño)
4.2 Condiciones de funcionamiento
• Temperatura de funcionamiento: −40 grados a +70 grado
• Temperatura de almacenamiento: −50 grados a +85 grado
• Adecuado para ambientes húmedos, marinos o corrosivos con recubrimientos opcionales o materiales de acero inoxidable
4.3 Presiones de explosión y prueba
• Presión de prueba: 1.5 × presión de funcionamiento
• Presión de explosión:> 2.5 × presión de funcionamiento
4.4 Materiales y fluidos
• Carcasa: acero al carbono o acero inoxidable
• Varilla de pistón: acero inoxidable chapado en cromo
• Sellos: fuelle de metal soldado
• Fluid: aceite sintético o a base de silicona (compatible con VV-D-1078)
4.5 Tabla de especificaciones típica

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Se puede ver a partir de la curva de la fuerza de la fuerza de amortiguación que cuando=0.1, a medida que aumenta la velocidad, la fuerza aumenta ligeramente. Cuando=2, la situación es opuesta, y cuando=1 es entre los dos casos.
Desde la curva de desplazamiento de la fuerza de amortiguación, se puede ver que cuando=0.1, el bucle de histéresis es el más grande. Cuando=2 es lo opuesto, y cuando=1, está entre las dos situaciones.
Por lo tanto, cuando la estructura requiere disipación de energía y absorción de choque, el índice de velocidad generalmente se selecciona entre 0.2 y 0.8. Cuando la estructura requiere distribución de carga y transferencia, el índice de velocidad se selecciona para ser 2.

Los amortiguadores se caracterizan por un comportamiento de velocidad de fuerza no lineal con un retraso de fase mínimo. Los gráficos de rendimiento generalmente se suministran para cada modelo. Las métricas típicas incluyen:
• Curvas de fuerza versus de velocidad (FV)
• Histéresis de la fuerza versus desplazamiento (FD)
• Consistencia de la fuerza de amortiguación versus temperatura
Los diseños aseguran la disipación de energía total con un rebote o retraso mínimo. Las curvas FV se sintonizan modificando el tamaño del orificio y las propiedades de fluido.
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Amortiguadores de fluidos viscososcumplir con los estándares internacionales de diseño y pruebas:
6.1 Estándares estadounidenses
• ASCE/SEI 7-22: Cargas de diseño mínimas y criterios asociados para edificios y otras estructuras (disposiciones sísmicas)
• AISC 341-22: Disposiciones sísmicas para edificios de acero estructural
• ASTM A370 / E2126: Métodos de prueba mecánica para dispositivos estructurales
• ICC-ES AC156 / AC494: Criterios de aceptación para dispositivos de amortiguación no estructural y estructural
• OSHPD OSP: cumplimiento sísmico de California
6.2 Normas europeas
• EN 15129: 2018: dispositivos antisísmicos
• EN 1998-1 (Eurocode 8): diseño sísmico de edificios
• ETAG 001 / EAD: documentos de evaluación europeos para productos de construcción
• Marcado en CE: los estándares de la reunión de productos EN deben cumplir con la declaración de rendimiento de CE
6.3 Normas chinas
• GB/T 24338.1–2009: Especificación de diseño para amortiguadores viscosos
• JGJ/T 209-2010: Código para el diseño sísmico de los sistemas de aislamiento y disipación de energía
• JT/T 926-2014: Especificaciones para dispositivos de amortiguación del puente de la carretera
• GB 50011-2022: Código para el diseño sísmico de edificios
Todos los dispositivos deben probarse según los protocolos GB y EN, incluida la fatiga de bajo ciclo y la estabilidad de la temperatura.
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Los amortiguadores se pueden instalar en varios arreglos de arriostramiento o aislamiento:
• Arrancar el chevron: montado en configuraciones de abrazaderas V invertidas
• Srossometidos diagonales: posicionado dentro de una sola bahía estructural
• Amortiguadores de aislamiento base: instalado entre estructura y base
• Establecimiento y enlaces: conectar sistemas de pared de núcleo

Cada configuración requiere monturas de horca fijadas y alineación axial para garantizar un movimiento sin restricciones. Los rodamientos esféricos acomodan tolerancias rotacionales.

Consejos de instalación:
• Evite la desalineación o la flexión de la barra de pistón
• Verificar el pasador-hornegidad y la lubricación de rodamiento
• Prueba de presión después de la instalación si se especifica

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• Cada unidad probada para el rendimiento de hasta 100% de accidente cerebrovascular y velocidad
• Durabilidad cíclica: más de 100 millones de ciclos
• Las pruebas de fábrica incluyen:
o Prueba de ráfaga hidrostática
o Pruebas dinámicas a gran escala (rampa de velocidad)
o Detección de fugas
o Calibración de fuerza con tolerancia ± 5%
La fabricación generalmente sigue a los protocolos ISO 9001 o AS9100. Documentación de Fat and Sat disponible.

Tipo de informe de prueba e informes de prueba emitidos por el tercero

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• Mantenimiento: Mantenimiento sin servicio estándar; No se requiere lubricación
• Resistencia al fuego: líquido de silicona nominal para altas temperaturas; Los sellos de metal son de fuego de fuego
• Factores de seguridad: típicamente diseñados con 2.0 × margen de seguridad para presión dinámica
La inspección se recomienda después de eventos sísmicos o a intervalos de 10 años.
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Las aplicaciones incluyen:
• Redeción sísmica de patrimonio e infraestructura crítica
• Control de vibraciones en torres, pasadas de pasarelas y estadios
• Amortiguación del viento en edificios de Supertall
Estudio de caso:

Una pasarela importante que exhibe vibraciones inducidas por peatones se adaptó con 40 kN amortiguadores. Las mediciones posteriores a la instalación mostraron una reducción en la aceleración máxima en un 95% y la eliminación de las oscilaciones resonantes.
Otro ejemplo incluye hospitales aislados de base que usan amortiguadores para minimizar la respuesta estructural durante los terremotos, lo que permite la operabilidad completa después del evento.
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