ISO 21940-11: Vibración mecánica – Equilibrado de rotores – Parte 11: Procedimientos y tolerancias para rotores con comportamiento rígido

Resumen

La norma ISO 21940-11 es el estándar moderno y autorizado para el equilibrio de rotores rígidos. Reemplaza oficialmente al muy conocido y ampliamente utilizado ISO 1940-1 Estándar. Este documento actualizado proporciona un marco integral para especificar, lograr y verificar la calidad del balanceo de rotores que no se deforman significativamente a su velocidad de servicio. Conserva los conceptos básicos de su predecesor, como los grados G, pero los perfecciona, amplía la lista de tipos de máquinas y proporciona una guía de procedimiento más detallada para un proceso de balanceo más robusto.

Tabla de Contenidos (Estructura Conceptual)

La norma está estructurada para guiar al usuario lógicamente a través de todo el proceso de equilibrado, desde la especificación hasta la verificación:

1. 1. Alcance y requisitos de equilibrio:

   Este capítulo inicial define el enfoque de la norma, especificando que se aplica exclusivamente a rotores con comportamiento rígido. Un rotor rígido se define como aquel que puede corregirse en dos planos arbitrarios y, tras la corrección, su desequilibrio residual no excede significativamente la tolerancia especificada a ninguna velocidad, hasta la velocidad máxima de servicio. El capítulo establece el objetivo fundamental del equilibrado: reducir la excentricidad de la masa a un nivel en el que las fuerzas centrífugas y las vibraciones causadas por el desequilibrio restante sean aceptablemente bajas para el funcionamiento previsto de la máquina. Establece las bases aclarando los supuestos y objetivos subyacentes del proceso de equilibrado de rotores rígidos.

2. 2. Especificación de tolerancia de equilibrio:

   Este es el capítulo central para definir qué tan bueno debe ser un trabajo de equilibrio. Continúa el concepto internacionalmente reconocido de Grados de calidad del equilibrio (G) De la norma ISO 1940-1 anterior. Un grado G es un valor constante que representa el producto de la excentricidad del rotor (e) y su velocidad máxima de servicio (Ω), donde G = e·Ω. Este capítulo proporciona una tabla completa y actualizada que enumera cientos de tipos de rotores diferentes, desde pequeñas armaduras eléctricas hasta enormes turbinas de vapor, y asigna un grado G recomendado a cada uno. Con esta tabla, un ingeniero puede especificar un grado G (p. ej., G6.3 para bombas, G2.5 para turbinas). La norma proporciona la fórmula crucial para convertir este grado en una tolerancia práctica y medible: el desequilibrio específico residual admisible (mi_por), que luego se multiplica por la masa del rotor para obtener la tolerancia de desequilibrio final en unidades como gramos-milímetros.

3. 3. Asignación de tolerancia a los planos de corrección:

   Este capítulo proporciona el marco matemático esencial para el equilibrado en dos planos. Una vez calculado el desequilibrio residual total admisible para todo el rotor (a partir del grado G), este valor debe distribuirse entre los dos planos elegidos. planos de correcciónEsta sección ofrece fórmulas explícitas y diagramas vectoriales para guiar al técnico de balanceo sobre cómo distribuir correctamente la tolerancia total en tolerancias individuales para cada plano. Explica que la distribución depende de la geometría del rotor, específicamente de la distancia de los planos de corrección al centro de gravedad del rotor y de la ubicación de los rodamientos. El cumplimiento de estos procedimientos de asignación es fundamental para corregir ambos. desequilibrio estático y de par y garantizar que las fuerzas dinámicas en los cojinetes se minimicen a lo largo del rotor.

4. 4. Procedimientos para verificar el desequilibrio residual:

   En este capítulo se describe la metodología para la prueba de aceptación final del máquina equilibradora. Después de la final pesos de corrección Una vez aplicadas las medidas, se realiza una prueba de verificación. La norma especifica que la máquina debe medir el desequilibrio residual en cada plano de corrección. Los valores medidos se comparan con las tolerancias individuales de cada plano calculadas en el paso anterior. Se considera que el rotor ha superado el procedimiento de equilibrado solo si el desequilibrio residual medido en *ambos* planos es menor o igual a la tolerancia especificada para cada plano. Esta sección enfatiza la importancia de utilizar una máquina equilibradora correctamente calibrada y de tener en cuenta cualquier error de utillaje para garantizar que la medición de verificación sea precisa y fiable.

5. 5. Informes:

   Para garantizar la trazabilidad completa y la comunicación clara de los resultados de balanceo, este capítulo final especifica la información mínima que debe documentarse en un informe formal de balanceo. Esto incluye detalles administrativos (como la fecha y el nombre del operador), una identificación completa del rotor (número de pieza, número de serie) y todos los parámetros clave de balanceo. Fundamentalmente, el informe debe indicar el grado de calidad de balanceo especificado (p. ej., G6.3), la velocidad máxima de servicio del rotor y su masa. El informe debe documentar claramente las mediciones iniciales de desequilibrio y, sobre todo, los valores finales de desequilibrio residual medidos para cada plano de corrección, confirmando que están por debajo de las tolerancias calculadas. Esto crea un registro permanente y verificable de que el rotor ha sido balanceado de acuerdo con la norma.

Conceptos clave y actualizaciones

• Modernización de la norma ISO 1940-1: Esta norma sustituye oficialmente a la ISO 1940-1. Mantiene los mismos principios fundamentales, pero reorganiza el contenido, actualiza las tablas de grado G con más tipos de rotores y proporciona una guía de procedimiento más clara y explícita. La fórmula básica se mantiene.
• Énfasis en el proceso: En comparación con su predecesora, la norma ISO 21940-11 pone más énfasis en todo el *proceso* de equilibrado, desde especificar la tolerancia hasta asignarla correctamente entre planos y verificar adecuadamente el resultado final.
• Supuesto de rotor rígido: Es fundamental recordar que esta norma se aplica únicamente a rotores *rígidos*. Se trata de rotores en los que la distribución del desequilibrio no cambia significativamente al alcanzar su velocidad de servicio. Para rotores que se doblan o deforman con la velocidad, se requieren procedimientos más complejos. ISO 21940-12 (para rotores flexibles) debe utilizarse.
• Las calificaciones G siguen siendo centrales: El concepto de grados de calidad de equilibrio (G) sigue siendo la piedra angular del estándar y proporciona una forma simple pero poderosa de especificar la precisión requerida para una amplia gama de maquinaria.

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