Comprensión del desbalance de par
Desbalance de par es una forma específica de desbalance dinámico en el que un rotor lleva dos masas iguales desbalance masas posicionadas a 180° de distancia, en dos planos de corrección separados planos de corrección. Cuando el rotor gira, estas dos fuerzas centrífugas opuestas forman un momento de giro, un “par”, que intenta torcer el rotor, haciendo que oscile o balancee de extremo a extremo alrededor de su centro de gravedad. Una característica definitoria del desbalance de par puro es que el centro de gravedad sigue estando en el eje de rotación, por lo que el rotor está balanceado estáticamente: colocado sobre cuchillas no rodaría hacia un punto pesado. Esta condición solo se puede detectar cuando el rotor está girando, y solo se puede corregir con pesos en dos planos diferentes.
1. Definición: ¿Qué es el desbalance de par?
La palabra “par” se toma prestada de la mecánica, donde denota un par de fuerzas iguales, opuestas y paralelas separadas por una distancia, un sistema que produce rotación pura, sin traslación neta. Eso es exactamente lo que sucede aquí. Cada masa descentrada genera una fuerza centrífuga a medida que el rotor gira; como las dos son iguales y de dirección opuesta pero axialmente separadas, se cancelan como fuerza neta pero se suman como momento. El rotor no experimenta un empuje lateral en su centro, pero sí siente un par de balanceo implacable que se invierte dos veces por revolución.
2. Visualización del desbalance de par
Imagine un rotor largo y delgado. Coloque un peso de 10 g en la parte superior (0°) del extremo izquierdo, luego coloque un segundo peso de 10 g en la parte inferior (180°) del extremo derecho:
- Verifíquelo para balanceo estático y parece perfectamente balanceado, los dos pesos se cancelan y el centro de gravedad se encuentra sobre el eje.
- Hágalo girar, y el peso izquierdo tira del extremo izquierdo hacia arriba mientras que el peso derecho tira del extremo derecho hacia abajo. El resultado es un potente movimiento de balanceo, o par de balanceo.
Esta condición produce una alta vibración a 1× la velocidad de operación, y, crucialmente para el diagnóstico, las fase lecturas en los dos rodamientos están aproximadamente 180° fuera de fase entre sí, porque los dos extremos se mueven en direcciones opuestas en cualquier instante.
3. Desbalance de par vs. estático vs. dinámico
Comprender cómo se relacionan las tres clases es la clave para elegir la corrección adecuada:
| Tipo | Descripción de la masa | Centro de gravedad | Relación de fase de los rodamientos | Corrección |
|---|---|---|---|---|
| Desbalance estático | Punto pesado único | Desplazado del eje | En fase | Un peso, un plano |
| Desbalance de par | Dos puntos pesados iguales y opuestos en dos planos | Sobre el eje | 180° fuera de fase | Dos pesos, dos planos |
| Desbalance dinámico | Combinación de estático y par | Desplazado e inclinado | Algún ángulo intermedio | Dos pesos, dos planos |
El desbalance dinámico es la condición más común en los rotores reales y es simplemente el desbalance estático y de par ocurriendo juntos; corregirlo por lo tanto exige medición y colocación de pesos en al menos dos planos separados. Una pista útil en campo es la comparación de fase: rodamientos casi en fase apuntan hacia un componente estático dominante, mientras que una separación cercana a 180° apunta hacia un par dominante.
4. Corregir el desbalance de par
Para eliminar un par, el máquina de balanceo o analizador calcula el tamaño y la ubicación angular de dos pesos de corrección:
- Uno peso de corrección va en el primer plano para oponerse a la fuerza allí.
- Un segundo va en el segundo plano para oponerse a la fuerza igual y opuesta en el otro extremo.
Con ambas fuerzas neutralizadas, el momento de torsión desaparece y el rotor gira suavemente. Tenga en cuenta que cuanto más separados estén los dos planos, más pequeño puede ser cada peso para el mismo momento correctivo, brazo de palanca largo, menos masa, por lo que maximizar la separación de planos es una buena práctica. En una máquina ensamblada, esta corrección en dos planos se realiza sin desmontaje utilizando un instrumento portátil de dos canales como el Balanset-1A, que mide la amplitud y fase de 1× en cada rodamiento, deriva la coeficientes de influencia de un peso de prueba excentricidad de giro del rotor, y resuelve ambos pesos a la vez. El trabajo concluye verificando el desbalance residual contra un ISO 21940-11 grado de balanceo.
5. Por qué el desbalance de par es fácil de pasar por alto
Debido a que un rotor con desbalance de par pasa una verificación estática (de un solo plano), confiar únicamente en una prueba estática puede dejar un defecto dañino sin detectar. Solo una medición en giro que lea ambos rodamientos y compare su fase expone el par de balanceo. Esta es la razón fundamental por la que balanceo en dos planos existe y por qué la mayoría de los rotores industriales de propósito general, desde armaduras de motores hasta ejes de transmisión, se balancean dinámicamente en lugar de estáticamente.
