Comprensión del equilibrio de campo (equilibrio in situ)

Definición: ¿Qué es el equilibrio de campo?

Balance de campotambién conocido como equilibrado in situEs el proceso de corregir el desequilibrio de un rotor mientras gira sobre sus propios rodamientos y estructura de soporte, a su velocidad de operación normal o cercana a ella. A diferencia del balanceo en taller, donde el rotor se retira y se coloca en una máquina balanceadora especializada, el balanceo en campo se realiza in situ con la máquina completamente ensamblada.

El proceso generalmente implica el uso de un analizador de vibraciones portátil para medir la amplitud y la fase de la vibración 1X (velocidad de funcionamiento), colocar un peso de prueba de una masa conocida, volver a medir la nueva respuesta de vibración y luego usar esa información para calcular el peso de corrección requerido y su ubicación angular.

¿Por qué es necesario el equilibrio de campo?

Si bien el balanceo en taller es muy preciso, no puede considerar todos los factores que influyen en el balanceo de una máquina en su entorno operativo. El balanceo en campo es necesario cuando el desequilibrio se debe a, o solo puede corregirse considerando, todo el conjunto de la máquina. Las razones comunes incluyen:

• Desequilibrio del conjunto: El desequilibrio final de una máquina es la suma del desequilibrio de todos sus componentes rotatorios (p. ej., impulsor, eje, acoplamiento, polea). El equilibrado en campo corrige el desequilibrio de todo el conjunto de una sola vez.
• Efectos operacionales: El desequilibrio puede deberse a factores que solo aparecen en condiciones normales de funcionamiento, como la distorsión térmica del rotor, fuerzas aerodinámicas o fuerzas hidráulicas. Estos factores no se pueden replicar en una máquina equilibradora de taller.
• Acumulación o desgaste del material: En máquinas como ventiladores, sopladores y centrífugas, la acumulación desigual de producto o el desgaste irregular pueden causar desequilibrio con el tiempo. El equilibrado en campo es la única forma práctica de corregirlo sin una revisión completa.
• Impracticabilidad de la eliminación: En máquinas muy grandes, como ventiladores industriales de gran tamaño o generadores de turbina, desmontar el rotor para equilibrarlo en taller resulta extremadamente costoso y requiere mucho tiempo. El equilibrado en campo es una solución mucho más económica y rápida.

El proceso de equilibrio de campo (método del coeficiente de influencia)

El método más común para equilibrar el campo es el método del coeficiente de influencia, que sigue un proceso lógico, paso a paso:

1. Ejecución inicial: La máquina funciona a su velocidad de funcionamiento normal y se miden y registran la amplitud y fase de vibración inicial 1X (el “vector de desequilibrio”).
2. Colocación del peso de prueba: La máquina se detiene y un peso de prueba de masa conocida se fija de forma segura al rotor en una posición angular conocida.
3. Prueba de funcionamiento: La máquina se vuelve a poner en marcha a la misma velocidad. Se miden y registran la nueva amplitud y fase de la vibración (el «vector de respuesta»).
4. Cálculo: El cambio en el vector de vibración causado por el peso de prueba se utiliza para calcular un "coeficiente de influencia". Este coeficiente describe cuánto cambia la vibración en el punto de medición para un determinado desequilibrio en el punto de corrección. El analizador utiliza este coeficiente y el vector de desequilibrio inicial para calcular la masa y el ángulo exactos del peso de corrección requeridos.
5. Colocación del peso de corrección: La máquina se detiene, se retira el peso de prueba y el peso de corrección final calculado se fija de forma permanente en el ángulo especificado.
6. Ejecución de verificación: La máquina se pone en funcionamiento una última vez para verificar que la vibración se haya reducido a un nivel aceptable, según estándares como ISO 20816-1.

Consideraciones clave y salvaguardias

El equilibrio del campo requiere habilidad y una planificación cuidadosa. Como se describe en estándares como ISO 21940-13La seguridad es primordial.

• Seguridad: Las pesas de prueba y corrección deben estar fijadas de forma segura para soportar las fuerzas centrífugas a la velocidad de operación. El acceso a la máquina debe estar controlado durante su funcionamiento.
• Prerrequisitos: Antes de intentar equilibrar, se deben considerar otras posibles causas de vibración alta 1X, como: desalineaciónSe debe descartar resonancia o holgura.
• Instrumentación: El proceso requiere un analizador de vibraciones capaz de medir amplitud y fase, así como un sensor de referencia de fase (tacómetro).

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