El método de coeficientes de influencia para el balanceo en campo
Un coeficiente de influencia es un vector complejo — que lleva tanto una amplitud como un fase ángulo — que describe cómo responde un sistema de rotor a un desbalanceconocido. Captura el cambio en vibración en un punto de medición producido por la adición de un peso de prueba conocido en una ubicación en un plano de correcciónplano de corrección. Dicho de manera sencilla, el coeficiente dice: “para un peso de prueba de este tamaño, colocado en este ángulo, la vibración en el rodamiento se movió en esta cantidad y en esta dirección.” Ese par único de números es el motor del balanceo en campo.
balanceo moderno. Su gran virtud es que permite balancear una máquina con precisión sin sin conocer las propiedades físicas del rotor — su masa, rigidez o amortiguamiento. Se mide la respuesta y se deja que hable por todo el sistema.
1. Definición: Qué representa un coeficiente de influencia
La vibración causada por el desbalance es un vector: tiene una magnitud (cuánto se mueve el rodamiento) y una dirección (la posición angular del pico relativa al eje, fijada por un tacómetro pulso de referencia). El desbalance, de igual manera, es un vector — una masa en un radio y un ángulo. El coeficiente de influencia es simplemente la relación entre ellos, la respuesta por unidad de desbalance aplicado, expresada en unidades como mm/s por gramo a un radio dado. Como es una relación de dos vectores, es en sí mismo un vector, y todo el cálculo del balanceo es por lo tanto suma vectorial aritmética vectorial de suma y división en lugar de matemáticas escalares ordinarias.
2. Por qué el método es tan efectivo
El poder del enfoque es que trata a la máquina como una “caja negra.” En lugar de intentar modelar el rotor teóricamente, ejecuta una prueba práctica para medir la respuesta única del propio sistema. Los beneficios se derivan directamente:
- Alta precisión: incorpora de una vez todos los efectos dinámicos del mundo real — rigidez del rodamiento, flexibilidad de la estructura de soporte, comportamiento de la cimentación y fuerzas aerodinámicas amortiguamiento — porque todos ellos ya están integrados en la respuesta medida.
- Versatilidad: funciona igual de bien para procedimientos de un solo plano desbalance estático y problemas complejos de balanceo en múltiples planos, tanto en rotores rígidos como en rígido y flexible rotores flexibles.
- Sin desmontaje: es el estándar para el trabajo in situ, balanceando una máquina en su condición instalada bajo cargas, velocidades y temperaturas de operación reales — el estado en el que realmente funciona.
3. El procedimiento de un solo plano, paso a paso
Para un balanceo en un solo plano, el método sigue una secuencia clara y lógica. Cada ejecución produce un vector de vibración, y el coeficiente surge de la diferencia entre ellos.
- Ejecución inicial (Run 1): con la máquina en condiciones normales de operación, mida el vector de vibración inicial — amplitud A₁ y fase P₁ — en el rodamiento. Esta es la respuesta al desbalance original, llámese O.
- Ejecución con peso de prueba (Run 2): detenga la máquina y fije un peso de prueba T conocido en una posición angular conocida, digamos 0°, en el plano de corrección.
- Mida la nueva respuesta: reinicie y lea el nuevo vector, amplitud A₂ y fase P₂. Esta es la suma vectorial del desbalance original más el efecto del peso de prueba, O + T.
- Encuentre el cambio: el instrumento realiza la resta vectorial A₂ − A₁ para aislar el vector debido únicamente al peso de prueba, Tefecto.
- Calcule el coeficiente (α): divida el efecto del peso de prueba por el peso de prueba en sí — α = Tefecto / T — lo que da la respuesta por unidad de desbalance.
- Calcule la corrección: para cancelar la vibración original se necesita un peso cuyo efecto sea exactamente −A₁, por lo que el peso de corrección es peso de corrección requerido es W = −A₁ / α.
- Instale y verifique: retire el peso de prueba, instale la corrección calculada y ejecute nuevamente para confirmar que la vibración ha disminuido a un nivel aceptable.
Todo el ciclo es solo tres vectores y dos operaciones: restar para encontrar el efecto de prueba, dividir para encontrar el coeficiente, luego dividir la vibración no deseada por ese coeficiente para encontrar la solución.
La aritmética vectorial es fácil de hacer mal a mano, por lo que la mayoría de los ingenieros dejan que el software lo haga. Nuestro Calculadora de coeficientes de influencia Balanset-1A Calculadora de Peso de Prueba resuelve el caso de un solo plano por usted, y el
4. Balanceo en múltiples planos
El mismo principio se escala a dos planos y más allá, aunque el álgebra crece. Para un balanceo en dos planos el instrumento determina cuatro coeficientes de influencia: el efecto de un peso en el plano 1 sobre cada uno de los dos rodamientos, y el efecto de un peso en el plano 2 sobre cada rodamiento, capturando el acoplamiento cruzado entre planos. Luego resuelve un conjunto de ecuaciones vectoriales simultáneas para encontrar la masa y el ángulo correctos para ambos planos a la vez. Esto es lo que permite a la técnica manejar desbalance dinámico (de par) y, en principio, casi cualquier máquina rotativa. Para rotores flexibles que se flexionan a través de una o más velocidades críticas, la idea se extiende aún más hacia balanceo modal, donde los coeficientes se miden para cada modo significativo.
5. Condiciones prácticas y errores comunes
El método se basa en una suposición clave: que el sistema es lineal y estable, de modo que un coeficiente medido hoy siga siendo válido mañana. De ello se derivan varios puntos prácticos:
- Velocidad repetible: el coeficiente depende de la velocidad. Cada ejecución debe realizarse a las mismas RPM, especialmente cerca de una velocidad crítica donde la respuesta cambia bruscamente.
- Una respuesta de prueba limpia: el peso de prueba debe cambiar la vibración lo suficiente para medirla de manera confiable; si es demasiado pequeño, la resta A₂ − A₁ se ve opacada por el ruido.
- Condiciones estables: los cambios de temperatura, carga o holgura mecánica desplazan el coeficiente real y corrompen el resultado: descarten tales fallas antes del balanceo.
- Coeficientes almacenados: una vez conocidos para una máquina dada, un coeficiente puede reutilizarse para un balanceo de ajuste sin una nueva ejecución de prueba, base del balanceo en una sola ejecución en rotores de producción.
En el campo, todo esto ocurre dentro de un analizador portátil de dos canales. El Balanset-1A mide la amplitud y fase de 1× en cada ejecución, calcula los coeficientes de influencia automáticamente, resuelve la corrección de un solo plano o de dos planos y luego verifica el desbalance residual contra el grado ISO 21940-11 elegido, convirtiendo la teoría anterior en unos pocos pasos guiados en sitio.
