Cum afectează vibrațiile acustice echipamentele sensibile de laborator

Toate laboratoarele moderne sunt construite ideal pentru precizie. Dar chiar și în cele mai atent controlate medii, există o amenințare invizibilă care trece adesea neobservată și anume vibrațiile .

Vibrațiile acustice, cauzate de zgomot și mișcări mecanice, pot interfera direct cu precizia echipamentelor sensibile de laborator. Chiar și vibrațiile mici pot cauza probleme mari, începând prin afectarea microscoapelor și microbalanțelor până la defecțiuni ale senzorilor laser și instrumentelor analitice.

Interesant este că aceste perturbații nu provin întotdeauna de la mașini zgomotoase și sunt adesea trecute cu vederea. Pot fi declanșate de aerul condiționat, vibrațiile clădirilor sau, în mod surprinzător, chiar și de pași. Din păcate, în timp, ele pot duce la date eronate, teste eșuate și echipamente deteriorate.

Să analizăm ce sunt exact vibrațiile acustice, cum afectează diverse sisteme de laborator, de unde provin și, cel mai important, cum să le controlăm folosind un design inteligent .

 

De ce sunt vibrațiile acustice o problemă în laboratoarele de precizie

Vibrațiile acustice sunt mișcări fizice cauzate de undele sonore care trec prin aer, suprafețe și structuri. Aceste mici schimbări de presiune trec adesea neobservate de oameni, dar instrumentele sensibile de laborator le detectează imediat.

 

Ce sunt mai exact vibrațiile acustice?

Vibrațiile acustice apar atunci când undele sonore determină mișcarea ușoară a suprafețelor sau echipamentelor. Chiar dacă zgomotul pare slab sau îndepărtat, vibrațiile pe care le creează pot traversa pereții, mesele și chiar podeaua.

În timp, aceasta devine o problemă serioasă în mediile de laborator unde măsurătorile se bazează pe stabilitate absolută, iar în testele de înaltă precizie, chiar și mișcarea microscopică poate introduce erori.

Conform Institutului Național de Standarde și Tehnologie (NIST), chiar și undele sonore de joasă frecvență pot interfera cu calibrarea echipamentelor, în special în laboratoarele care utilizează instrumente de măsurare optică, gravitațională sau la nivel atomic.

 

Ce echipamente de laborator sunt cele mai afectate?

Unele instrumente sunt construite pentru a măsura schimbări extrem de mici. Acest lucru le face, de asemenea, foarte sensibile la vibrații.

• Microbalanțele pot detecta modificări de greutate de până la 1 microgram. Vibrațiile ușoare pot duce la rezultate inexacte.
• Microscoapele, în special microscoapele electronice, se bazează pe o staticitate absolută. Vibrațiile cauzează neclaritatea sau nealinierea imaginii.
• Sistemele laser și interferometrice necesită o aliniere stabilă pe perioade lungi de timp. Interferențele acustice pot afecta citirile.
• Senzorii de precizie, utilizați în spectroscopie, metrologie și camere sterile, sunt ușor afectați de deviația semnalului cauzată de vibrații.

Acestea sunt doar câteva exemple, dar aproape toate instrumentele de laborator de ultimă generație au performanțe mai slabe atunci când spațiul din jurul lor este instabil, chiar dacă operatorul uman nu observă.

 

 

De unde provin aceste vibrații?

Vibrațiile din laboratoare pot proveni din mai multe surse. Unele sunt în interiorul clădirii, iar altele se strecoară în interior prin crăpături și produc vibrații în exterior. Multe dintre ele nu sunt puternice, așa că sunt ușor de trecut cu vederea destul de des. Dar, așa cum am descoperit, ele afectează în continuare echipamentele sensibile.

 

Surse interne de vibrații

Cele mai frecvente cauze ale vibrațiilor pot include:

• Sisteme HVAC - Unitățile de aer condiționat și ventilație creează mișcare și sunet constant.
• Pompe și centrifuge - Aceste mașini vibrează în timpul funcționării și transferă această mișcare pe podea sau pe mese.
• Pași și uși - Mersul pe jos sau trântirea ușilor poate zgudui ușor podeaua sau pereții, ceea ce este suficient pentru a afecta uneltele de laborator.
• Mașini din apropiere - Echipamentele utilizate în alte încăperi pot trimite vibrații prin pereții sau structurile comune.

Chiar și atunci când aceste sunete sunt slabe, vibrațiile pe care le creează se propagă prin suprafețe. De aceea este important să le gestionăm din timp.

 

Surse externe și legate de clădiri

Vibrațiile provin și din afara laboratorului. Acestea pot include:

• Trafic rutier - Trecerea pe lângă camioane sau autobuze mari. Acestea pot zgudui pământul, în special în clădirile mai vechi și mai puțin stabile.
• Trenuri sau metrou - Vibrațiile de joasă frecvență de la liniile subterane se deplasează surprinzător de departe.
• Lucrări de construcții - Utilajele precum ciocanele pneumatice sau burghiele zgomotoase din apropiere pot afecta performanța laboratorului.
• Sisteme ale clădirilor - Lifturile, instalațiile sanitare și chiar camerele mecanice comune pot crea, de asemenea, vibrații de fundal, care trec neobservate.

Toate aceste surse creează ceea ce se numește vibrații structurale. Aceasta înseamnă că energia se deplasează prin podele, tavane și pereți, nu doar prin aer.

 

Care sunt consecințele vibrațiilor necontrolate?

Vibrațiile acustice din laboratoare pot fi slabe, dar efectele sunt reale. Neglijate, acestea pot compromite datele, pot reduce durata de viață a echipamentelor și chiar pot dăuna personalului de laborator. Aceste probleme au impact asupra operațiunilor zilnice și a fiabilității pe termen lung în orice mediu care se bazează în mare măsură pe precizie.

 

 

Precizie redusă și rezultate nefiabile

Stabilitatea este crucială pentru toate instrumentele de laborator de precizie. Inexactitățile măsurătorilor apar atunci când o suprafață vibrează, chiar și cu un milimetru mic. Greutățile din microbalanțe pot fluctua, ceea ce duce la distorsionarea sau neclarea imaginilor de la microscoape, deoarece acestea devin nefocale. Din păcate, cea mai mică mișcare poate interfera direct cu măsurătorile din interferometre și sistemele laser care necesită o aliniere fixă a fasciculului.

Conform Journal of Microscopy, vibrațiile în intervalul de frecvență joasă de 0,5 până la 5 Hz afectează claritatea și precizia imaginii și, chiar dacă acest interval este mult sub nivelul auzului uman, poate provoca instabilitate în microscoapele electronice de înaltă rezoluție.

Până când datele devin inconsistente sau nesigure, aceste perturbări sunt adesea trecute cu vederea. În aceste situații, și prin aceasta, cheltuielile cresc adesea, precum și eforturile de personal și utilizarea materialelor. În concluzie, rezultatele sunt, de asemenea, întârziate.

 

Stresul echipamentelor și defecțiunile timpurii

Mașinile sunt solicitate fizic de vibrații continue. Nu este destinat ca echipamentele sensibile de laborator să se miște în niciun fel în timpul utilizării. Din acest motiv, componentele se pot deteriora mai repede. Motoarele sau senzorii pot întâmpina probleme de aliniere, suporturile de montare se pot slăbi, iar componentele electrice fragile se pot mișca.

În timp, acest lucru duce la reparații mai frecvente, nevoi sporite de calibrare și o durată de viață totală mai scurtă a echipamentului.

 

Preocupări legate de sănătatea și siguranța personalului

Deși mediul de laborator pare a fi liniștit, vibrațiile de nivel scăzut pot totuși dăuna membrilor personalului, în special celor care lucrează des sau constant în apropierea utilajelor sau a sistemelor HVAC. Expunerea pe termen lung poate duce la o oboseală mai rapidă, la scăderea nivelului de concentrare și, în condiții mai extreme, la stres fizic sau solicitări fizice.

În mediile industriale, nivelurile mai ridicate de vibrații sunt direct legate de vibrațiile întregului corp (WBV) și de sindromul de vibrații mână-braț (HAVS). Deși laboratoarele pot să nu fie capabile să respecte astfel de standarde, principalul fapt rămâne același: vibrațiile, indiferent de cât de mici sunt, în cele din urmă provoacă oamenilor senzații de disconfort și anxietate.

Cum să alegi soluția antivibrații potrivită

Diverse probleme legate de vibrații necesită soluții diferite, iar alegerea produsului sau a metodei adecvate depinde de o serie de aspecte importante. Cum ar fi tipul de utilaj, cantitatea de vibrații, frecvența acestora și mediul în care funcționează.

 

 

1. Înțelegeți greutatea echipamentului dumneavoastră

Greutatea mașinii determină câtă energie poate transmite în podea sau în structura înconjurătoare. Pentru a aborda direct această problemă, sistemele antivibrații trebuie să fie proiectate să reziste întregii sarcini a echipamentului. Dacă suportul sau suportul este prea moale sau prea mic, nu va izola vibrațiile eficient sau deloc.

Pentru utilajele grele de laborator, de exemplu, cum ar fi unitățile de răcire sau mixerele industriale, materialele groase precum Vibro EP oferă rezistența și stabilitatea necesare pentru a susține greutatea, reducând în același timp transmisia. Pentru unelte mai ușoare, suporturile mai mici sau plăcuțele de cauciuc moale sunt de obicei suficiente.

 

2. Asociați soluția cu frecvența de vibrație

Unele echipamente creează vibrații de joasă frecvență, în timp ce altele generează vibrații de înaltă frecvență. Produsele greșite ar putea filtra frecvențele greșite, așa că este important să se determine tipul de frecvență.

• Suporturile pe bază de cauciuc tind să funcționeze mai bine pentru vibrații de frecvență mai mare
• Sistemele pe bază de arcuri sunt mai eficiente pentru vibrațiile de joasă frecvență, în special cele provenite de la motoare sau compresoare

De exemplu, suporturile cu arc DECIBEL SMR sunt concepute special pentru a izola echipamentele de viteză redusă, care necesită și stabilitate laterală și verticală.

 

3. Luați în considerare mediul înconjurător

Condițiile în care este amplasat și funcționează echipamentul sunt destul de importante. Laboratoarele cu umiditate ridicată, schimbări ocazionale de temperatură sau expunere la substanțe chimice intense au nevoie de produse antivibrații fabricate din materiale durabile.

• În zonele umede sau în laboratoarele cu substanțe chimice de curățare, ramele metalice rezistente la coroziune și elastomerii care nu se îmbătrânesc sunt importante.
• Pentru camerele sterile sau spațiile sensibile, selectați materiale care nu se degradează în timp și nu eliberează particule.

Verificați întotdeauna fișa tehnică a producătorului pentru a vedea valorile de rezistență și certificările, mai ales dacă lucrați în medii medicale sau farmaceutice.

 

4. Planificați stabilitate și siguranță

Unele laboratoare sunt situate în regiuni în care vibrațiile reprezintă un risc în timpul evenimentelor externe, cum ar fi vânturi puternice sau chiar activități seismice de mică amploare. În aceste cazuri specifice, suporturile antivibrații cu caracteristici de reținere pot preveni mișcarea sau răsturnarea echipamentelor.

Suporturile AMR de la DECIBEL , de exemplu, combină izolarea vibrațiilor cu opritoare încorporate pentru a oferi stabilitate în toate direcțiile.

 

În laboratoarele de astăzi, precizia este crucială. Cu toate acestea, vibrațiile acustice pot reduce calitatea datelor, pot deteriora utilajele costisitoare și pot îngreuna munca de laborator. Aceste efecte sunt adesea trecute cu vederea până când datele devin nesigure sau instrumentele încep să se defecteze.

Vibrațiile pot proveni din diverse locuri, atât în interiorul, cât și în exteriorul laboratorului. Chiar și mișcări minore de la sistemele HVAC, traficul pietonal sau traficul din vecinătate pot perturba funcționarea instrumentelor sensibile. Aceste probleme minore se transformă în cele din urmă în probleme mai mari.

Controlul vibrațiilor constă în principal în crearea unui mediu de lucru mai stabil, productiv și sigur. Utilizarea suporturilor antivibrații, a plăcuțelor și a tratamentelor acustice potrivite face o diferență clară.

Aveți nevoie de asistență în găsirea soluției de vibrații potrivite pentru laboratorul dumneavoastră? Contactați experții DECIBEL pentru sisteme personalizate care să răspundă exact nevoilor dumneavoastră.

Lecturi și referințe suplimentare

• Autoritatea pentru Sănătate și Securitate. (nd). Vibrații mână-braț (HAVS). Guvernul Regatului Unit.
• Autoritatea pentru Sănătate și Securitate (nd). Supravegherea sănătății pentru vibrațiile mână-braț. Guvernul Regatului Unit.
• Institutul Național de Standarde și Tehnologie. (nd). Măsurători și standarde acustice.
• Thermo Fisher Scientific. (nd). Instrumente de microscopie electronică.
• Vine, DJ, McVitie, S. și MacLaren, DA (2014). Vibrații mecanice și efectul acestora asupra microscopiei electronice de transmisie cu scanare de înaltă rezoluție. Journal of Microscopy, 254 (2), 85–94.