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Calculadora de Balanceo de Rodillos de Máquina de Papel
Calcule las RPM de operación a partir de la velocidad superficial, el desbalance residual permisible según ISO 21940, la fuerza centrífuga por desbalance y la masa de corrección para rodillos de máquinas de papel.
Resultados
RPM a partir de la velocidad superficial
Las velocidades de las máquinas de papel se especifican como velocidad superficial de la banda en m/min. Las RPM del rodillo dependen del diámetro del rodillo.
Grados de balanceo típicos para rodillos de máquinas de papel
| Tipo de rodillo | Grado recomendado | Notas |
|---|---|---|
| Rodillos de calandria | G1.0 – G2.5 | Se requiere la máxima precisión |
| Rodillos de prensa (sólidos/perforados) | G2.5 | Estándar para la mayoría de las secciones de prensa |
| Rodillos de succión | G2.5 – G6.3 | Las perforaciones de la carcasa complican el balanceo |
| Cilindros secadores | G2.5 – G6.3 | El desplazamiento del condensado cambia el balanceo |
| Rodillos guía de malla/tela | G2.5 | Diámetro pequeño, velocidad moderada |
| Rodillos de fieltro | G6.3 – G16 | Baja velocidad, menos crítico |
| Carrete de enrollado | G2.5 | Alta velocidad, afecta la calidad del enrollado |
Nota para la industria del papel: Los rodillos que operan por encima de 1000 m/min se benefician de un grado G2.5 o mejor. Los cilindros secadores con gestión de condensado (sifones, barras de turbulencia) pueden mostrar cambios aparentes en el desbalance durante la operación debido a la redistribución del condensado.
Fuerza centrífuga por desbalance
La fuerza centrífuga generada por el desbalance en el límite de tolerancia es:
Donde U_per está en g·mm y ω en rad/s. Esta fuerza gira a la velocidad del eje y se transmite a los rodamientos y a la estructura de soporte.
Cálculo de la masa de corrección
La masa de corrección que se debe agregar o eliminar en un radio dado:
Donde r es el radio de corrección en mm (típicamente en el diámetro exterior del rodillo o en una ubicación específica del plano de corrección).
Consideraciones especiales para rodillos de máquinas de papel
- Rodillos de succión: Las perforaciones de la carcasa crean variaciones periódicas de masa. El balanceo debe verificarse después de la perforación nuevamente o del reemplazo de la carcasa.
- Rodillos recubiertos (caucho/poliuretano): Las variaciones en el espesor del recubrimiento afectan el balanceo. Realice el balanceo nuevamente después de volver a recubrir.
- Cilindros secadores: La redistribución del condensado durante el arranque causa desbalance transitorio. Permita la estabilización antes de medir.
- Rodillos de corona variable: Los cambios en la presión hidráulica de la corona pueden afectar el estado de balanceo.
- Corona térmica: El calentamiento desigual puede causar flexión temporal — verifique que se haya alcanzado el estado térmico estable antes del balanceo.
Límites de vibración para rodillos de máquinas de papel
Las máquinas de papel requieren niveles de vibración muy bajos para la calidad del papel. Límites típicos de velocidad en el soporte del rodamiento:
- Rodillos de calandria: < 1.0 mm/s RMS (afecta la calidad de la superficie del papel)
- Rodillos de prensa: < 2.0 mm/s RMS
- Cilindros secadores: < 2.5 mm/s RMS
- Rodillos guía de malla/feltrillo: < 2.0 mm/s RMS
- Carrete de enrollado: < 1.5 mm/s RMS (afecta la calidad del enrollado)
Depende de la posición del rodillo. Los rodillos de calandra y de prensa en máquinas de alta velocidad (>1000 m/min) se benefician de G2.5. Los cilindros secadores suelen utilizar G6.3. Los rodillos guía y de fieltro utilizan G6.3. La regla general: cuanto más cerca esté el rodillo de la formación y el acabado de la hoja de papel, más estricto será el requisito de equilibrado.
Las velocidades de las máquinas de papel se especifican universalmente como velocidad superficial (de línea) en m/min, no en RPM. Los rodillos de diferentes diámetros funcionan todos a la misma velocidad superficial (la velocidad de la máquina), pero a diferentes RPM. Esta calculadora realiza la conversión por usted.
Los cilindros secadores calentados por vapor contienen condensado que se redistribuye según la velocidad y el funcionamiento del sifón. A bajas velocidades, el condensado se acumula en el fondo (régimen de cascada) provocando vibraciones. A velocidades más altas, forma un anillo uniforme (régimen de anillo). La transición entre regímenes durante la aceleración puede causar vibraciones elevadas temporales. Deje que la máquina alcance el estado estacionario antes de sacar conclusiones sobre el equilibrado.
Sí, el equilibrado in situ (en campo) es común para los rodillos de máquinas de papel, especialmente para los cilindros secadores que son difíciles de desmontar. Utilice sensores de vibración en los soportes de los rodamientos y un sensor de fase (keyphasor) en el eje. Normalmente se necesita un equilibrado en dos planos para rodillos largos (L/D > 0.5). Las masas de corrección se añaden en ubicaciones específicas para pesos de equilibrado en los cabezales del rodillo.
Las causas comunes incluyen: desgaste o daño del recubrimiento (caucho/poliuretano), picaduras por corrosión en la camisa, problemas en el sistema de condensado de los cilindros secadores, distorsión térmica, acumulación de fibra de papel o material de estucado y fisuración de la camisa o los cabezales. El monitoreo regular de vibraciones detecta estos problemas de forma temprana.
Muy crítico. La vibración inducida por el desequilibrio provoca marcas transversales periódicas (barring) en los rodillos de calandra y de prensa, perfiles de humedad desiguales en las secciones de prensado y secado, y defectos en la bobina (corrugación, estrellas). La calidad del equilibrado influye directamente en la calidad superficial y la imprimibilidad del papel.
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.
Instrumentos y software profesionales para balanceo en campo. Utilizados en más de 50 países.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko es ingeniero en análisis de vibraciones y fundador y director general de Vibromera. Desde hace más de 15 años balancea equipos rotativos en campo y no en un banco de pruebas: desbrozadoras, ventiladores industriales, trituradoras, centrífugas, ejes y husillos. De ese trabajo nacieron los instrumentos Balanset — se concibieron como una herramienta que el especialista puede llevar hasta la máquina y usar solo, en sitio, y no como equipo de laboratorio. Vibromera se fundó en 2017 y desde 2023 tiene su sede en Oporto, Portugal. Aquí se realizan el desarrollo, el ensamblaje y el soporte de la línea Balanset. El instrumento insignia es el Balanset-1A, un analizador portátil para el balanceo en uno y dos planos y para el diagnóstico de vibraciones. Nikolai participa personalmente en la atención al cliente, en la resolución de casos difíciles de balanceo y en el desarrollo del software. Trabaja con clientes de todo el mundo, en cualquier idioma.
