Soporte de equilibrado de rotor de alta velocidad para bombas de vacío

Introducción

El equilibrado de rotores de alta velocidad en bombas de vacío requiere equipos especializados capaces de mantener la precisión en condiciones operativas extremas. Para cumplir estos requisitos, se desarrollaron bancos de equilibrado dedicados en 2002 y 2009. Estos sistemas están diseñados para el equilibrado dinámico de rotores de turbina ensamblados a velocidades reales de funcionamiento comprendidas entre 42,000 y 60,000 rpm, directamente en sus propios apoyos de rodamiento. El objetivo de diseño era alcanzar valores de desequilibrio residual conformes con la precisión de Clase 1 según GOST 22061-76, la norma soviética de calidad de equilibrado (su equivalente internacional moderno es ISO 21940-11, antes ISO 1940-1).

Diseño estructural y configuración

La figura 1 muestra el diseño esquemático del soporte de equilibrado de alta velocidad utilizado para rotores de bombas de vacío.

Figura 1 – Disposición estructural del soporte de equilibrado de la bomba de vacío de alta velocidad:
1 – Plataforma rígida
2 – Resortes cilíndricos aislantes de vibraciones
3 – Base de montaje cilíndrica
4 – Bomba de vacío equilibrada
5 – Cubierta protectora
6 – Sensor de ángulo de fase
7 – Sensor de vibración en la tapa
8 – Sensor de vibración en la base
9 – Unidad de medida y cálculo

El soporte está construido sobre una plataforma rectangular (1), soportada por cuatro resortes cilíndricos (2), que aíslan las vibraciones. La plataforma está reforzada con rigidizadores longitudinales y transversales, lo que le confiere una alta rigidez y minimiza el peso. Esta solución estructural garantiza una alta sensibilidad a las fuerzas de desequilibrio y evita oscilaciones resonantes en todo el rango de velocidad de la bomba durante el equilibrado.

La base de montaje (3) está fijada rígidamente a la plataforma y permite posicionar la bomba (4) con precisión. La bomba está protegida por una cubierta específica (5), que también alberga el sensor de ángulo de fase (6). Dos sensores de vibración (7 y 8) están montados en la cubierta y la base, respectivamente. Todos los sensores están conectados a una unidad de medida y cálculo (9), que realiza análisis en tiempo real y calcula las masas correctoras.

Procedimiento de equilibrado

El equilibrado se realiza en dos etapas secuenciales para garantizar la precisión tanto en condiciones de rotor rígido como flexible.

Etapa 1 – Equilibrado del rotor rígido

En la etapa inicial, el rotor de la bomba se equilibra a velocidades de rotación de hasta 8,000 rpm, donde se comporta como un cuerpo rígido. El objetivo aquí es compensar tanto los desequilibrios estáticos como los de par. En las pruebas sobre este banco aislado de vibraciones, el sistema alcanza niveles de vibración residual inferiores a 0.01 mm/s RMS en el rango de frecuencia de 3,500–8,000 rpm. Esta lectura ultrabaja es un resultado de ensayo en banco obtenido en condiciones controladas, no una cifra típica de medición en campo.

Etapa 2 – Equilibrado de rotor flexible de alta velocidad

En la segunda etapa, el equilibrado se realiza a la velocidad operativa del rotor, ya sea 42 000 o 60 000 rpm, según el modelo de la bomba. A esta velocidad, el rotor entra en un estado flexible y sufre deformación, lo que provoca un desequilibrio dinámico adicional. Se calcula y aplica una corrección final para minimizar estos efectos. El nivel de vibración residual tras el equilibrado a alta velocidad no supera los 0,3 mm/s RMS, lo que garantiza un funcionamiento estable de la bomba a largo plazo.

Características de rendimiento

• Vibración residual (etapa rígida): ≤ 0.01 mm/s (3,500–8,000 rpm, resultado de ensayo en banco)

• Vibración residual (etapa flexible): ≤ 0,3 mm/s (42 000–60 000 rpm)

• Tiempo total del ciclo de equilibrado: Generalmente menos de 30 minutos

Conclusión

El soporte de equilibrado de alta velocidad para rotores de bombas de vacío combina rigidez estructural, medición precisa y computación avanzada. Permite un equilibrado preciso en condiciones reales de funcionamiento, compensando desequilibrios estáticos y dinámicos. Esta solución cumple con las estrictas normas de vibración y mejora significativamente la fiabilidad y la vida útil de los sistemas de bombas de vacío de alta velocidad.