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Calculadora de Diseño de Plataforma de Balanceo
Diseñe una plataforma de balanceo (soporte blando) para el balanceo de rotores en campo. Calcule la rigidez del resorte requerida, la frecuencia natural, la deflexión estática y la transmisibilidad.
Resultados
Frecuencia natural de la plataforma
La frecuencia natural del sistema masa-resorte de la plataforma:
Donde mtotal = mrotor + mplataforma y ktotal es la rigidez combinada de todos los resortes (N/m).
Rigidez requerida por resorte
Donde n es el número de resortes y fobjetivo = RPM/60 × relación (p. ej. ×1/3).
Transmisibilidad
Transmisibilidad sin amortiguamiento a la velocidad de funcionamiento:
Para buenas condiciones de balanceo, T debe ser menor al 15%. Una relación de frecuencias de 3 da T ≈ 12.5%.
Deflexión estática
Ejemplo práctico
Datos: mrotor = 80 kg, mplataforma = 15 kg, 1800 RPM, 4 resortes, relación 1/3
mtotal = 95 kg, fop = 30 Hz, fobjetivo = 10 Hz
ktotal = 95 × (2π×10)² = 375,055 N/m = 375.1 N/mm
kpor resorte = 375.1 / 4 = 93.8 N/mm
δestático = 95×9.81 / 375,055 × 1000 = 2.49 mm
T = 1/(3²−1) = 12.5%
⚠️ Nota: Asegúrense de que todos los resortes tengan la misma rigidez y que la carga esté centrada. Una deflexión desigual provoca inclinación, lo que distorsiona las lecturas de vibración durante el balanceo.
Una plataforma de equilibrado (soporte flexible) es una estructura sencilla —por lo general un bastidor o placa de acero— montada sobre resortes. Sirve de apoyo al rotor durante el equilibrado al permitir una respuesta libre de vibración a la velocidad de servicio. La frecuencia natural de la plataforma se sintoniza muy por debajo de la velocidad de funcionamiento (habitualmente ≤ 1/3).
La frecuencia natural debe situarse muy por debajo de la velocidad de funcionamiento para garantizar que el sistema opere en la región de aislamiento — por encima del pico de resonancia. Con una relación de frecuencias de 3, la transmisibilidad cae aproximadamente al 12.5%, lo que significa que el rotor vibra libremente y el instrumento de equilibrado puede detectar con precisión el desequilibrio.
Configuraciones habituales:
- 4 resortes — la más común, uno en cada esquina
- 2 resortes — rotores pequeños y ligeros
- 3 resortes — plataformas triangulares
- 6–8 resortes — rotores grandes y pesados
Todos los resortes deben tener igual rigidez y la carga debe estar centrada.
Un bastidor o placa de acero soldado (de 10–20 mm de espesor) es lo más habitual. Aluminio para rotores más pequeños. La masa de la plataforma suele ser del 10–25% de la masa del rotor. Asegúrese de que la plataforma sea plana y de que todos los puntos de apoyo de los resortes estén a la misma altura.
Sí, pero los soportes de caucho tienen mayor amortiguamiento (lo que reduce la precisión de la medición), y su rigidez varía con la temperatura y el historial de carga. Se prefieren los resortes helicoidales por su rigidez constante y bien definida y su bajo amortiguamiento. La rigidez dinámica del caucho suele ser entre 1.3–2× superior a su rigidez estática.
Los procedimientos descritos en esta página fueron desarrollados y probados en campo por el equipo de Vibromera utilizando el Balanset-1A, un balanceador portátil de doble canal y analizador de vibraciones para el balanceo de rotores en sitio.
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