Rellenar una estructura soldada: amortiguamiento sin modelo de fundición

Cómo rellenar una bancada de máquina de acero con hormigón o resina mineral añade amortiguamiento y masa, cómo afecta al plazo y al coste, y los detalles clave.

Entre una estructura de acero soldado sin relleno y una bancada de fundición o de fundición mineral hay un amplio término medio, y la mayoría de los fabricantes de máquinas nunca piden precio de él. Rellenar las secciones de una estructura de acero es la forma más barata de conseguir amortiguamiento, y se pasa por alto sistemáticamente porque no tiene una categoría comercial propia.

Qué hace realmente el relleno

Un cajón de acero soldado resuena. El acero tiene un amortiguamiento interno muy bajo, así que la energía que introducen en la estructura un corte, una inversión de movimiento o un rotor desequilibrado se disipa lentamente. Más espesor de chapa no lo resuelve: aumenta la rigidez y la masa, pero el material sigue sin absorber energía.

Rellenar las secciones cerradas con hormigón o con una mezcla de resina mineral aporta dos cosas útiles:

Masa. Más masa reduce la amplitud para una misma excitación y desplaza las frecuencias naturales hacia abajo, a menudo lejos de las frecuencias de excitación que causaban el problema.

Amortiguamiento. Este es el verdadero premio. Un relleno mineral tiene el mismo mecanismo de interfaz interna que hace que la fundición y el hormigón polímero amortigüen bien. La energía que pasa entre el acero y el relleno, y dentro del propio relleno, se convierte en calor.

Lo que no hace es añadir mucha rigidez. La carcasa de acero está en el exterior de la sección, que es donde el material más contribuye a la flexión y la torsión. El relleno queda cerca de la fibra neutra y apenas trabaja estructuralmente. Si su bancada flecta demasiado bajo carga, rellenarla no lo resolverá; necesita más sección, un mejor nervado o otra disposición.

Cuándo es la decisión correcta

• Un diseño de acero que cumplió su objetivo de deformación estática pero vibra.
• Una máquina en la que la masa añadida es bienvenida y no un problema.
• Volumen bajo o medio, donde un modelo o un molde no pueden amortizarse.
• Un diseño que probablemente todavía cambiará, porque la carcasa sigue siendo una estructura soldada y sigue siendo modificable.
• Unas dimensiones grandes, donde la fundición o la fundición mineral no son prácticas.

Cuándo no lo es

• La máquina debe ser ligera, o se desplaza, o el cliente tiene un límite de carga en el suelo.
• Necesita rigidez, no amortiguamiento.
• El volumen es lo bastante alto como para que una fundición resulte realmente más barata por unidad.
• La geometría interior no tiene secciones cerradas que rellenar sin rediseñar.

Los detalles que deciden si funciona

Aquí es donde las bancadas rellenas triunfan o decepcionan, y todo depende casi por completo de la unión entre la carcasa y el relleno.

Evitar el despegue. El hormigón convencional se contrae al curar y puede separarse del acero, dejando un hueco que anula buena parte del amortiguamiento. Las opciones son una mezcla de retracción compensada, un relleno de resina mineral formulado para no contraerse, o un anclaje mecánico: pernos, angulares o placas soldados a las caras interiores antes de cerrar la sección, para que el relleno quede trabado sea cual sea su comportamiento químico.

Diseñar las secciones para poder rellenarlas. Aberturas de llenado y de purga en la parte superior de cada celda cerrada, drenajes en la parte inferior y ningún hueco interior que atrape aire. Los compartimentos a los que no llega un vibrador tendrán huecos, y un hueco es un punto blando que no se ve.

Rellenar antes del mecanizado final. El relleno añade masa y somete a la estructura a un proceso de curado. Ambas cosas pueden moverla un poco. Hágalo antes de la última pasada, no después, para que el mecanizado de acabado se haga sobre la estructura en su estado final.

Aliviar primero las tensiones de la estructura soldada. Se mantiene la secuencia normal: soldar, aliviar tensiones, desbastar, rellenar y curar, aliviar tensiones o dejar reposar si la especificación lo exige, y mecanizar el acabado. El relleno no elimina la necesidad del alivio de tensiones; la tensión residual está en el acero y se seguirá liberando al cortarlo.

Sellar bien las aberturas. En un taller, las bocas de llenado se convierten en trampas de agua. Tápelas y séllelas, y trate cualquier superficie interior que vaya a quedar expuesta antes de cerrarla.

Indicar cuál es el relleno. La densidad y el peso terminado resultante cambian la caja, los puntos de elevación y el flete. Un fabricante que cotiza una estructura soldada hueca y después descubre que va rellena ha cotizado un trabajo equivocado.

Cómo afecta al coste y al plazo

El coste sube de forma moderada: el material de relleno, la mano de obra para colocarlo y el detalle de anclaje. Es una fracción de lo que cuesta un modelo o un molde, y ese es todo el argumento comercial.

El plazo aumenta en el tiempo de curado, que es de días y no de las semanas que añade la cola de una fundición. Conserva la primera unidad más rápida de todas las construcciones amortiguadas.

Cómo indicarlo en una solicitud de oferta

No escriba «bancada rellena» y lo deje ahí. Indique el tipo de relleno o diga que quiere que el fabricante lo proponga, el método de anclaje, la disposición de las aberturas de llenado y purga, el peso terminado previsto y en qué punto de la secuencia de mecanizado se hace el relleno. Así, las ofertas que reciba serán para el mismo trabajo.

Compárelo con las alternativas en fundición frente a acero soldado y granito epoxi.

Preguntas frecuentes

← Todas las guías