Comprensión de las clasificaciones de grados de equilibrio
Definición: ¿Qué es una calificación de equilibrio?
A grado de equilibrio (también llamado grado de calidad de equilibrio o Grado G) es un sistema de clasificación estandarizado que especifica la calidad de equilibrio requerida para diferentes tipos de maquinaria rotatoria. Definido principalmente por ISO 21940-11 Según la norma ISO 1940-1, los grados de equilibrado clasifican los equipos en función de sus características operativas y asignan los grados apropiados. tolerancias de equilibrio.
El sistema de calificación garantiza que todas las partes (fabricantes, técnicos de mantenimiento y usuarios finales) trabajen con estándares consistentes y reconocidos internacionalmente al especificar y verificar la calidad del equilibrio del rotor.
El sistema de grado G
Los grados de balanceo se designan como "G" seguido de un valor numérico, como G 2.5, G 6.3 o G 16. El número representa el producto del residuo permisible desequilibrar Excentricidad (en milímetros) y velocidad angular (en radianes por segundo). En términos más simples, representa la velocidad de vibración de desequilibrio admisible en mm/s.
Principio clave
Los números G más bajos indican requisitos de equilibrado más estrictos (menor desequilibrio residual admisible), mientras que los números G más altos permiten un mayor desequilibrio residual. El sistema reconoce que los distintos tipos de equipos tienen necesidades de calidad de equilibrado muy diferentes en función de su velocidad, masa, aplicación y entorno operativo.
Grados de equilibrado comunes y sus aplicaciones
La norma ISO 21940-11 define grados que van desde G 0,4 (máxima precisión) hasta G 4000 (mínima precisión). Estos son los grados más comunes:
G 0.4 – Precisión ultraalta
Aplicaciones:
- Husillos de rectificadoras
- Giroscopios
- Equipos de medición de precisión
Características: Requiere equipo de balanceo especializado y entornos controlados. Generalmente se realiza en talleres especializados en balanceo de precisión.
G 1.0 – Alta precisión
Aplicaciones:
- Husillos para máquinas herramienta de alta precisión
- Turbocompresores
- Centrífugas de alta velocidad
- Unidades de disco de computadora
Características: Exige un control cuidadoso de todos los parámetros de equilibrio e instrumentación de alta calidad.
G 2.5 – Precisión Industrial
Aplicaciones:
- Turbinas de gas y vapor
- Rotores rígidos de turbogenerador
- Compresores
- Accionamientos de máquinas herramienta
- Motores eléctricos medianos y grandes (con requisitos especiales)
- Separadores centrífugos
Características: Estándar para equipos industriales de alta calidad y alta velocidad. Alcanzable con buena balance de campo prácticas.
G 6.3 – Industria general (más común)
Aplicaciones:
- Motores eléctricos de uso general
- Maquinaria para la industria de procesos
- Bombas centrífugas
- Ventiladores y sopladores
- Unidades de engranajes
- Rotores de maquinaria general
- Compresores de velocidad media
Características: El grado "estándar" para la mayoría de la maquinaria industrial. Representa un buen equilibrio entre viabilidad y rendimiento. Fácilmente alcanzable con equipos de equilibrado portátiles.
G 16 – Industria pesada
Aplicaciones:
- Ejes de transmisión (ejes de hélice, ejes cardán)
- Motores diésel multicilíndricos con seis o más cilindros
- Trituradoras
- Maquinaria agrícola
- Componentes individuales de los motores
Características: Adecuado para equipos robustos, de menor velocidad, donde la tolerancia a la vibración es mayor.
G 40 y superior – Industria muy pesada
Aplicaciones:
- Motores diésel de cuatro cilindros (G 40)
- Maquinaria de baja velocidad montada rígidamente
- Equipos muy grandes y de giro lento
Características: Se aplica a equipos masivos de baja velocidad donde un equilibrio de alta precisión no está justificado económicamente ni es técnicamente necesario.
Cómo seleccionar el grado de equilibrado adecuado
Para elegir el grado de equilibrado correcto hay que tener en cuenta varios factores:
1. Tipo y diseño del equipo
La norma ISO 21940-11 proporciona tablas detalladas que relacionan los tipos de equipo con las calidades recomendadas. Este es el punto de partida principal para la selección de la calidad.
2. Velocidad de funcionamiento
Los equipos de mayor velocidad generalmente requieren un equilibrio más estricto (número G más bajo) porque las fuerzas centrífugas aumentan con el cuadrado de la velocidad.
3. Tipo de montaje
Los equipos montados sobre bases flexibles o sistemas de aislamiento a menudo pueden tolerar números G más altos que los equipos montados rígidamente.
4. Proximidad al personal
La maquinaria en espacios ocupados puede requerir un equilibrio más estricto por razones de ruido y seguridad.
5. Requisitos especiales
Algunas aplicaciones (equipos médicos, fabricación de precisión, aeroespacial) exigen un equilibrio más estricto que la práctica industrial estándar.
6. Consideraciones económicas
Cada paso hacia una calidad más estricta incrementa el costo de balanceo. La calidad seleccionada debe ajustarse a las necesidades operativas sin sobreespecificar.
Relación entre pendiente y desequilibrio admisible
El grado de equilibrio se utiliza para calcular el máximo permitido. desequilibrio residual para un rotor específico:
Fórmula
Túpor (g·mm) = (9549 × G × M) / RPM
Dónde:
- Túpor = Desequilibrio residual admisible en gramos-milímetros
- GRAMO = Número de grado de calidad de la balanza (por ejemplo, 6.3 para G 6.3)
- M = Masa del rotor en kilogramos
- RPM = Velocidad de servicio en revoluciones por minuto
Ejemplo
Un rotor de ventilador de 100 kg que funciona a 1500 RPM con grado G 6.3:
Túpor = (9549 × 6,3 × 100) / 1500 = 401 g·mm
Si el radio del plano de corrección es de 200 mm, esto equivale a 2,0 gramos de desequilibrio residual admisible.
Consideraciones sobre velocidades múltiples y variables
Para maquinaria que funciona en un rango de velocidades:
- Operación a velocidad constante: Aplicar la nivelación a la velocidad normal de funcionamiento.
- Velocidad variable: Aplicar la nivelación a la máxima velocidad de funcionamiento continuo.
- Pasando por velocidades críticas: Para rotores flexibles, Puede ser necesaria una consideración especial del equilibrio a velocidades críticas, lo que podría requerir técnicas de equilibrio modal.
Verificación y aceptación
Después equilibrando Una vez completado, la calidad del equilibrio alcanzado debe verificarse con el grado especificado:
Métodos de medición
- Medición directa del desequilibrio: En una máquina equilibradora, el desequilibrio residual se mide directamente y se compara con Upor
- Medición de vibraciones: En el equilibrio de campo, la amplitud de vibración se utiliza como un indicador indirecto de la calidad del equilibrio.
Criterios de aceptación
El rotor se considera aceptable cuando:
- Desequilibrio residual medido ≤ U calculadopor, O
- Los niveles de vibración cumplen con la norma ISO 20816 u otras normas de vibración aplicables.
Contexto histórico: ISO 1940 a ISO 21940
El sistema de grado G se estableció originalmente en la norma ISO 1940-1 (publicada por primera vez en 1986). En 2016, la serie ISO 1940 se revisó y se renumeró como la serie ISO 21940, y la ISO 21940-11 reemplazó a la ISO 1940-1. Los principios fundamentales y los valores de grado se mantuvieron prácticamente sin cambios, pero la nueva norma establece:
- Clasificaciones de equipos actualizadas
- Orientación más clara sobre la selección de calificaciones
- Mejor integración con otros estándares de dinámica de rotores
- Procedimientos mejorados para rotores flexibles
Conceptos erróneos comunes
Mito 1: “Más firme siempre es mejor”
Realidad: Sobreespecificar la calidad de la balanza aumenta los costos sin ofrecer un beneficio proporcional. Los equipos G 2.5 no necesariamente ofrecen un mejor rendimiento que los equipos G 6.3 en aplicaciones donde este último es adecuado.
Mito 2: “La pendiente equivale directamente al nivel de vibración”
Realidad: Aunque está relacionado, el número G representa la excentricidad admisible del desequilibrio, no la amplitud de vibración. La vibración real depende de muchos factores más allá de la calidad del equilibrio.
Mito 3: “Un mismo grado sirve para todos los equipos de una planta”
Realidad: Distintos tipos de equipos requieren distintas calidades, incluso dentro de la misma instalación. Una trituradora de precisión y una trituradora tienen requisitos de equilibrio muy distintos.
Documentación y especificaciones
Al especificar el trabajo de equilibrio, la documentación debe indicar claramente:
- Grado de equilibrado requerido (por ejemplo, “Equilibrado a G 6.3 según ISO 21940-11”)
- Velocidad del servicio para el cálculo de la tolerancia
- Número de planos de corrección necesarios
- Método de verificación (equilibradora de taller o medición de vibración en campo)
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