Fundamentos de vibración en lenguaje sencillo

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Este capítulo es la teoría mínima necesaria para trabajar con el Balanset-1A de forma consciente, en lugar de simplemente pulsar botones.

Qué es la vibración y por qué la máquina vibra

Todo rotor giratorio (el tambor de una trituradora, el rodete de un ventilador, un eje) idealmente tiene su centro de masa exactamente sobre el eje de rotación. En la realidad siempre existe un ligero desplazamiento de masa — desbalance. A medida que el rotor gira, el “punto pesado” lo empuja hacia un lado en cada vuelta, generando una fuerza centrífuga que hace vibrar la máquina a la frecuencia de rotación.

Importante: el desequilibrio es solo una de las causas de la vibración. Una máquina también vibra debido a:

• juego y desgaste de rodamientos,
• desalineación del eje (acoplamientos, correas),
• grietas y sujetadores flojos (pernos, bastidor),
• un eje doblado,
• resonancia estructural,
• fuerzas aerodinámicas y electromagnéticas (ventiladores, variadores de frecuencia).

El equilibrado elimina únicamente el desequilibrio. Todo lo demás debe repararse, no equilibrarse. De ahí la regla de oro: el equipo no puede “equilibrar” una máquina averiada.

En qué se mide la vibración

The Balanset-1A measures velocidad de vibración — el valor RMS en mm/s. Esta es la magnitud estándar para evaluar el estado de la máquina en el rango de frecuencias de trabajo.

Una escala aproximada de evaluación rápida (basada en ISO 10816/20816, detalles en capítulo 06):

Para maquinaria agrícola (trituradoras de ramas, segadoras) los límites son más flexibles: hasta 4.8 mm/s está bien, hasta 7.1 mm/s sobre soportes blandos, y considerando las condiciones de trabajo “por debajo de 8 mm/s ya es bueno”.

Frecuencia, RPM y armónicos

Digamos que un rotor gira a 3000 rpm. Eso equivale a 50 revoluciones por segundo = 50 HzLa vibración se descompone en componentes de frecuencia — el espectro (FFT). El espectro muestra “quién está causando la vibración”:

• 1x (frecuencia de rotación) — la firma clásica de desbalance. Este es el componente que reduce el equilibrado.
• 2x, 3x (segundo, tercer armónico) — con mayor frecuencia desalineación de ejes, sujetadores flojos, un eje doblado. Si 2x es mayor que 1x, es demasiado pronto para equilibrar; busque primero desalineación o juego mecánico.
• Frecuencias altas, “ruido” — defectos de rodamientos y engranajes.
• Frecuencias bajas no relacionadas con las RPM — soportes o cimientos flojos, aerodinámica.
• Múltiplos de la frecuencia de red (por ejemplo, 6 × 50 Hz = 300 Hz) — interferencia electromagnética de un variador de frecuencia. Prueba: apague el variador durante la desaceleración; si el pico desaparece, es de origen eléctrico, no mecánico.

Una regla práctica del soporte técnico: si un pico del espectro se desplaza proporcionalmente al cambiar las RPM, es un armónico de rotación; si permanece fijo — es una resonancia estructural o una fuente externa.

Cómo se ve en pantalla:

Fase — “hacia dónde apunta el punto pesado”

Además de la amplitud, el equipo mide fase — el ángulo entre el pulso del tacómetro (la marca reflectante que pasa frente al láser) y el máximo de vibración. La fase indica DÓNDE se encuentra el desequilibrio. A partir del cambio de amplitud y fase tras instalar un peso de prueba, el equipo calcula la masa y el ángulo del peso de corrección — el método de coeficientes de influencia.

Consecuencias prácticas:

• la marca del tacómetro no debe volver a pegarse entre corridas — el “cero” de fase se desplaza. Tampoco se debe mover ni reapuntar el tacómetro;
• las RPM deben ser las mismas en todas las corridas de una serie;
• la fase debe ser estable de una corrida a otra (dispersión no mayor de ~10–20°). Si la fase varía, la medición no es confiable; busque una causa mecánica o resonancia.

Resonancia — el peor enemigo del equilibrado

Toda estructura (rotor + soportes + bastidor) tiene frecuencias naturales. Si las RPM de trabajo coinciden con una frecuencia natural, resonancia ocurre: la vibración se dispara, la fase salta de forma errática, los cálculos del equipo dejan de converger, y “el equipo sigue pidiendo más peso”.

Señales de resonancia:

• un pequeño cambio de RPM altera la vibración varias veces;
• tras instalar el peso calculado, la vibración aumenta en lugar de disminuir;
• la amplitud y la fase son inestables bajo condiciones invariables.

Qué hacer: equilibre a otras RPM — normalmente por debajo de la resonancia. La receta típica para trituradoras de ramas: equilibrado grueso a 600–900 rpm, y luego pasar a las RPM de trabajo. Las versiones recientes del software tienen un gráfico RunDown (de desaceleración) — acelere el rotor, corte el accionamiento y registre la desaceleración: los picos revelan las frecuencias de resonancia, y usted elige las RPM de equilibrado entre ellas.

Ejemplo real: el rotor de un cliente no se equilibraba a 1600 rpm pero se equilibraba bien a 1000 rpm. La causa — una resonancia cerca de 1600.

Linealidad, y por qué se instala la mitad de la masa

El cálculo del equipo asume que el sistema es lineal: el doble de peso — el doble de respuesta. En máquinas rígidas con buena cimentación esto es aproximadamente cierto. Pero una trituradora sobre un tractor, una máquina sobre soportes blandos, o una estructura con juego y grietas se comporta de forma no lineal: la respuesta a un peso a menudo no es proporcional.

De ahí la regla comprobada en la práctica: instale 1/2 (en máquinas problemáticas 1/3) de la masa calculada y realice una corrida de verificación. El equipo refinará después el resto. Esto es más rápido que volver a soldar un peso grande que “se pasó” del objetivo.

Desequilibrio estático y dinámico

Estático — el punto pesado está en un lado del rotor. Un rotor detenido sobre soportes libres rodará por sí solo con el lado pesado hacia abajo. Se corrige con un solo peso en un plano.

Dinámico — puntos pesados en extremos diferentes y en lados distintos del rotor. El rotor no solo vibra, sino que “se tambalea” al girar. Se necesitan pesos en dos planos. No se puede detectar de forma estática: con el rotor girado 90° los dos pesos parecen contrarrestarse entre sí, pero en movimiento cada punto pesado tira hacia su propio lado.

¿Un plano o dos?

• One plane — rotores estrechos (discos, poleas, rodetes angostos). Regla práctica de la ISO 21940-11: si el ancho del rotor es menor que la mitad de su diámetro (relación ~1:2; en la práctica el soporte técnico recomienda 1:3) — un solo plano es suficiente.
• Dos planos — rotores largos (tambores de trituradora, ejes, rotores de cosechadora, ventiladores a 3000 rpm y más). El desequilibrio en los dos extremos del rotor se influye mutuamente, por lo que el equipo mide dos canales simultáneamente (sensores X1 y X2) y calcula ambos pesos a la vez.

Grados de calidad de equilibrado G (ISO 1940 / ISO 21940-11)

El desequilibrio residual se especifica en g·mm por grados G:

Cuanto mayores son las RPM y más pequeño el rotor, más estricto es el grado. El software Balanset incluye una calculadora de tolerancias: ingrese la masa del rotor, las RPM y el grado G, y devuelve el desequilibrio residual permisible en g·mm por plano. Ejemplo real: un rotor de 80 kg a 3000 rpm, G6.3 → tolerancia ≈ 802 g·mm por plano.

No confunda los dos sistemas de evaluación:

• mm/s (velocidad de vibración) — evaluación de la máquina ensamblada en su lugar, según ISO 10816/20816;
• g·mm (desequilibrio residual) — evaluación del propio rotor, según ISO 1940/21940. Las máquinas equilibradoras trabajan en g·mm; el equilibrado en campo generalmente se controla en mm/s.

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