Herramienta de ingeniería gratuita · #007
Fuerza centrífuga por desequilibrio
Calcule la fuerza centrífuga generada por el desequilibrio residual en una pieza giratoria. Introduzca el desequilibrio y la velocidad para ver los resultados de fuerza al instante.
Resultados
Fuerza centrífuga por desequilibrio
Cuando un rotor tiene un desequilibrio residual U (masa × excentricidad), la rotación genera una fuerza centrífuga:
- F — fuerza centrífuga (N)
- U — desequilibrio en kg·m (= g·mm × 10⁻⁶)
- ω — velocidad angular = 2πn/60 (rad/s)
- n — velocidad de rotación (RPM)
Dependencia de la velocidad
Como la fuerza depende de ω², la relación con las RPM es cuadrática:
Duplicando la velocidad cuadruplica La fuerza centrífuga. Por ello, la maquinaria de alta velocidad (turbinas, turbocompresores) requiere tolerancias de equilibrado mucho más estrictas.
Carga estática equivalente
La masa estática equivalente es la masa que, colocada en reposo sobre un cojinete, produciría la misma carga que la fuerza de desequilibrio rotatorio:
Ejemplo práctico
Dada: Desequilibrio U = 1000 g·mm, Velocidad n = 3000 RPM
ω = 2π × 3000 / 60 = 314,16 rad/s
U (SI) = 1000 × 10⁻⁶ = 0,001 kg·m
F = 0,001 × 314,16² = 98,7 N
Carga estática equivalente: 98,7 / 9,81 = 10,06 kg
Fuerzas de desequilibrio típicas
| Desequilibrio (g·mm) | Velocidad (RPM) | Fuerza (N) | Solicitud |
|---|---|---|---|
| 100 | 10 000 | 109.7 | Turbocompresor |
| 1 000 | 3 000 | 98.7 | Motor eléctrico |
| 5 000 | 1 500 | 123.4 | bomba centrífuga |
| 10 000 | 750 | 61.7 | Ventilador grande |
| 50 000 | 300 | 49.3 | Trituradora |
⚠️ Nota: Este cálculo asume un rotor rígido por debajo de la primera velocidad crítica. Por encima de esta, la respuesta dinámica es más compleja y requiere un análisis de la dinámica del rotor.
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Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko es ingeniero de análisis de vibraciones y fundador y director ejecutivo de Vibromera. Desde hace más de 15 años equilibra equipos rotativos en campo y no en un banco de pruebas: desbrozadoras, ventiladores industriales, trituradoras, centrifugadoras, ejes y husillos. De ese trabajo nacieron los instrumentos Balanset — se concibieron como una herramienta que el especialista puede llevar hasta la máquina y utilizar solo, in situ, y no como equipo de laboratorio. Vibromera se fundó en 2017 y desde 2023 tiene su sede en Oporto, Portugal. Aquí se realizan el desarrollo, el montaje y el soporte de la línea Balanset. El instrumento insignia es el Balanset-1A, un analizador portátil para el equilibrado en uno y dos planos y para el diagnóstico de vibraciones. Nikolai participa personalmente en la atención al cliente, en la resolución de casos de equilibrado difíciles y en el desarrollo del software. Trabaja con clientes de todo el mundo, en cualquier idioma.
