Comprensión del balanceo estático (balanceo en un solo plano)
El balanceo estático es la forma más simple de balanceo de rotores balanceo. Corrige el desbalance estático — una condición en la que el rotor‘s centro de masa está desplazado de su eje de rotación, creando un único “punto pesado.” Debido a que ese punto pesado se revela solo bajo la gravedad, la corrección puede, en principio, realizarse con el rotor en reposo: coloque un rotor con desbalance estático puro desbalance sobre una superficie sin fricción, como cuchillas, y rodará hasta que el punto pesado se asiente en la parte inferior. La corrección se realiza en un plano único — un peso de corrección colocado a 180° opuesto al punto pesado para devolver el centro de masa al centro de rotación. Esa simplicidad de un solo plano es la gran fortaleza del método y, como veremos, también su limitación definitoria.
1. Desbalance estático frente a desbalance dinámico
El desbalance estático también se llama “desbalance de fuerza,” porque produce una fuerza centrífuga actuando radialmente hacia afuera desde el centro de rotación. Fundamentalmente, no genera ningún “par” ni movimiento de balanceo. Eso lo distingue del desbalance dinámico, que combina fuerza y desbalance de par y requiere correcciones en al menos dos planos para resolverse por completo. Un rotor puede estar perfectamente balanceado estáticamente y aun así tener un desbalance de par significativo que lo hace vibrar severamente una vez que gira, lo cual es por qué el balanceo estático, por sí solo, solo es apropiado para una clase particular de rotor.
2. ¿Cuándo es suficiente el balanceo estático?
El balanceo estático es apropiado solo para una clase específica de rotores. Generalmente se reserva para componentes que son muy estrechos o con forma de disco, donde la longitud axial es pequeña en comparación con el diámetro. Para tales rotores, es poco probable que exista un desbalance de par significativo en primer lugar, por lo que una corrección en un solo plano realmente resuelve el problema.
Los ejemplos comunes donde el balanceo estático en un solo plano suele ser suficiente incluyen:
- Ruedas de esmerilado
- Ruedas y neumáticos automotrices
- Ruedas de ventilador o soplador simples y estrechas
- Volantes de inercia
- Poleas y roldanas
Para cualquier rotor de longitud significativa, como el inducido de un motor, una bomba multietapa o un eje largo, el balanceo estático por sí solo es insuficiente y balanceo dinámico en dos planos de corrección es necesario. El enfoque de un solo plano se describe con más detalle bajo balanceo en un solo plano.
3. Métodos de balanceo estático
1. Balanceo en cuchillas
Este es el método clásico, sin rotación. El rotor se coloca sobre un par de cuchillas paralelas, niveladas y de baja fricción. Rueda hasta que su punto más pesado quede en la parte inferior; luego se agrega un peso temporal en la parte superior (180° opuesto) hasta que el rotor pueda descansar en cualquier posición sin rodar. Ese peso luego se hace permanente. No necesita energía ni electrónica, solo paciencia y un par de bordes verdaderos y nivelados, y sigue siendo una verificación en campo perfectamente válida para un disco estrecho.
2. Máquina de balanceo vertical
El balanceo estático moderno a menudo se realiza en una máquina de balanceo. El rotor, como un volante de inercia o un neumático, descansa sobre una placa horizontal soportada por sensores de fuerza. La máquina lo gira a baja velocidad y los sensores miden la magnitud y dirección de la fuerza de desbalance, mostrando la corrección requerida en una pantalla. Para ruedas y neumáticos específicamente, una calculadora de pesos de balanceo de ruedas convierte esa lectura en tamaños de pesos de clip o adhesivos.
3. Balanceo en campo en un solo plano (Balanset-1A)
El balanceo estático (en un solo plano) también puede realizarse en una máquina completamente ensamblada utilizando un sistema de balanceo portátil, la esencia del balanceo en campo. Con el Balanset-1A, el modo “Balanceo en un plano (‘estático’)” mide la velocidad del rotor (RPM) y el vector de la vibración 1× — su RMS valor y fase. A partir de las mediciones de “Run #0” y “Run #1”, el software calcula automáticamente el masa y ángulo de instalación del peso de corrección necesario para reducir el desbalance del rotor, utilizando el coeficiente de influencia método.
Los resultados del balanceo se guardan en un archivo y, al finalizar, un informe de balanceo puede generarse, editarse e imprimirse en el editor de informes integrado.
Cómo se realiza el balanceo en un solo plano en el programa Balanset-1A
- Instale los sensores y conecte el sistema. Instale el sensor de vibración en el punto de medición seleccionado y conéctelo al dispositivo. Instale el sensor de fase (tacómetro), aplique cinta reflectante en el rotor y conecte el dispositivo a una laptop Windows.
- Inicie el modo de Balanceo en un solo plano. En la ventana principal de operación, seleccione el modo “Un solo plano” e inicie el balanceo. El programa abre la ventana de archivo de balanceo en un solo plano.
- Cree un registro de archivo. Ingrese el nombre del rotor, el lugar de instalación, las tolerancias (vibración y desbalance residual) y la fecha. El software crea una carpeta de archivo donde se guardarán las gráficas y los archivos de informe.
- Establezca los parámetros de balanceo en “Configuración de balanceo”.
- Coeficiente de influencia: elija “Nuevo Rotor” (dos carreras para calibrar) o “Coef. guardados” (una carrera, para el mismo tipo de máquina con coeficientes de influencia guardados).
- Masa del peso de prueba: elija “Gramm” o “Percent”. Si planea usar el modo “Coef. guardados” más tarde, ingrese la peso de prueba masa en gramos (pésela en la balanza).
- Método de fijación del peso: elija “Circum” (cualquier ángulo en la circunferencia) o “Posición fija” (agujeros/asas/posiciones fijas; ingrese el número de posiciones).
- Radio de montaje de la masa: ingrese el radio utilizado para montar los pesos de prueba y de corrección.
- Dejar peso de prueba en Plane1: active esto solo si no puede retirar el peso de prueba durante el proceso.
- Run #0 (carrera inicial, sin peso de prueba). Lleve la máquina a velocidad estable e inicie “Run #0” para medir la vibración inicial. El software registra las RPM, el valor RMS y la fase del componente de vibración 1×. La pestaña “Gráficas” muestra la forma de onda y el espectro.
- Instale el peso de prueba. Detenga la máquina e instale el peso de prueba en un radio conocido. El peso de prueba debe cambiar la amplitud o la fase de la vibración significativamente. Un criterio común es la “regla 30/30”: el peso de prueba debe cambiar la amplitud en aproximadamente un 30 % (menor o mayor) o la fase en aproximadamente 30° o más. Si planea usar el modo “Coef. guardados” más tarde, instale el peso de prueba en el mismo ángulo que la marca reflectante.
- Run #1 (peso de prueba instalado). Reinicie la máquina, espere a que la velocidad se estabilice y realice “Run #1”. El software calcula los parámetros del peso de corrección.
- Instale el peso de corrección. Detenga la máquina, retire el peso de prueba e instale el peso de corrección. El ángulo de instalación se cuenta desde la posición del peso de prueba en la dirección de rotación del rotor. Instale el peso de corrección en el mismo radio que el peso de prueba.
- RunTrim (verificar calidad del balanceo). Realice “RunTrim” para verificar el resultado. Si la vibración residual y/o desbalance residual cumplen con la tolerancia, el balanceo puede completarse. Si no, el software calcula un peso de corrección adicional y el balanceo continúa por aproximaciones sucesivas.
Visualización del resultado: gráfica polar y posiciones fijas
Balanset-1A puede mostrar la masa y el ángulo del peso de corrección en una vista de coordenadas polares. Si se selecciona “Posición fija”, el programa puede dividir automáticamente el peso de corrección en dos partes y mostrar los números de posición donde cada parte debe instalarse, una comodidad reflejada por la calculadora de corrección de aspas para ventiladores e impulsores con puntos de montaje fijos.
4. Verificación del resultado contra la tolerancia
Un balanceo estático solo se considera “finalizado” cuando la vibración residual y el desbalance residual caen dentro de una tolerancia acordada, que es donde el paso RunTrim demuestra su valor. El desbalance residual permisible normalmente se obtiene de una calidad de balanceo Grado G bajo la moderna ISO 21940-11 norma (que absorbió la antigua ISO 1940-1). Convertir una clase G y una velocidad de servicio en un valor admisible en gramos-milímetro — y elegir un peso de prueba inicial sensato — es rápido con una calculadora de desbalance residual (ISO 21940-11) y un calculadora de pesos de prueba. Registrar tanto el desbalance residual inicial como el final proporciona una medida honesta de qué tan efectivo fue el trabajo y constituye el núcleo del informe de balanceo.
5. Limitaciones
La limitación principal del balanceo estático es su incapacidad para detectar o corregir el desbalance de par. Aplicar un balanceo estático a un rotor que en realidad tiene un desbalance dinámico a veces puede empeorar las cosas: corrigiendo el componente de fuerza mientras se ignora, o incluso se agrava, el componente de par. Por esta razón, para la mayoría de los equipos industriales, el balanceo dinámico en dos planos es la práctica estándar y requerida, y el balanceo estático es mejor reservarlo para los rotores estrechos y con forma de disco donde su suposición de un solo plano realmente se cumple.
