Herramienta de ingeniería gratuita
Calculadora de equilibrio del rotor de la trituradora
Calcular el desequilibrio permisible para rotores de trituradoras (trituradoras de impacto, de mandíbulas y de martillos) según ISO 21940. Incluye estimaciones de tolerancia por elemento, fuerza centrífuga e impacto en la vida útil de los cojinetes.
Resultados
Fórmulas clave
Donde G es el grado de equilibrio (mm/s), ω = 2π×n/60 (rad/s), M es la masa del rotor (kg), e_per es el desequilibrio específico admisible, U_per es el desequilibrio residual admisible y F es la fuerza centrífuga resultante.
Selección del grado de equilibrado para trituradoras
| Tipo de trituradora | Grado típico | RPM típicas |
|---|---|---|
| Impactador de eje horizontal (HSI) | G16 - G40 | 500-800 |
| Impactador de eje vertical (VSI) | G6.3 – G16 | 1000-2000 |
| Molino de martillos | G16 - G40 | 1000-1800 |
| Trituradora de mandíbulas (volante) | G16 | 200-400 |
| Trituradora de cono | G6.3 – G16 | 300-600 |
Tolerancia de masa por elemento
Al reemplazar martillos o barras de impacto, la variación de masa de cada elemento contribuye directamente al desequilibrio del rotor. Cada elemento se asienta a un radio específico respecto al eje de rotación. La tolerancia de masa por elemento debe ser:
Dónde r_elemento es el radio CG del elemento y N_elementos es el número de elementos.
Impacto en la vida útil del rodamiento
La fuerza de desequilibrio actúa como una carga radial giratoria adicional sobre los rodamientos. La vida útil nominal básica del rodamiento (L10) es muy sensible a la carga aplicada:
- Rodamientos de bolas: L10 ∝ (C/P)³
- Rodamientos de rodillos: L10 ∝ (C/P)^(10/3)
Incluso fuerzas de desequilibrio moderadas pueden reducir significativamente la vida útil de los rodamientos cuando se combinan con las cargas de proceso ya elevadas en las trituradoras.
Procedimiento práctico de equilibrado para trituradoras
- Paso 1: Pese todos los martillos/barras de impacto individualmente y registre las masas
- Paso 2: Ordene los elementos por masa y emparéjelos en pares de masa casi igual (el más pesado con el siguiente más pesado, y así sucesivamente)
- Paso 3: Instale los dos elementos de cada par emparejado en posiciones diametralmente opuestas (180°) sobre el rotor, de modo que las masas en posiciones opuestas se compensen
- Paso 4: Verifique que la diferencia de masa total entre posiciones opuestas esté dentro de la tolerancia por elemento
- Paso 5: Después de la instalación, haga funcionar la trituradora y mida la vibración en ambos rodamientos.
- Paso 6: Si la vibración excede los límites, realice un balanceo de campo de un solo plano
Fuerza centrífuga y vida útil de los rodamientos
La fuerza centrífuga generada por el desequilibrio añade una carga radial rotatoria a los rodamientos. La relación de vida útil L10 del rodamiento es:
- Rodamientos de bolas: L10 = (C/P)³ × 10⁶ / (60 × n)
- Rodamientos de rodillos: L10 = (C/P)^(10/3) × 10⁶ / (60 × n)
Donde C es la capacidad de carga dinámica, P es la carga dinámica equivalente (incluida la fuerza de desequilibrio) y n son las RPM. Incluso una pequeña fuerza de desequilibrio puede reducir significativamente la vida útil cuando se suma a las ya elevadas cargas de proceso de las trituradoras.
Límites de vibración para trituradoras
Debido a la naturaleza de impacto inherente de las trituradoras, los límites de vibración son más altos que para las máquinas de funcionamiento suave:
- Bien: < 10 mm/s de velocidad RMS en las carcasas de los rodamientos
- Aceptable: 10–18 mm/s — típico para trituradoras en funcionamiento
- Alerta: 18–28 mm/s — investigar, comprobar elementos de desgaste
- Peligro: > 28 mm/s — apagar e inspeccionar
Consideraciones estructurales y de cimentación
Las cimentaciones de la trituradora deben estar diseñadas para absorber las fuerzas de impacto. La masa de la cimentación debe ser de 3 a 5 veces la masa de la trituradora para un aislamiento adecuado de las vibraciones. Comprobaciones clave:
- Pernos de anclaje: Verifique el par de apriete en cada intervención de mantenimiento importante
- Soportes de aislamiento: Inspeccione los aisladores de goma para detectar deterioro y corregir la deflexión.
- Estado del hormigón: Compruebe si hay grietas, especialmente alrededor de los bolsillos de los pernos de anclaje.
- Integridad de la lechada: Verifique que no haya huecos entre la placa base y la cimentación.
Tipos de trituradoras y consideraciones de equilibrio
- Trituradora de impacto de eje horizontal (HSI): Las barras de impacto son el principal elemento de desgaste. Reemplácelas en conjunto y péselas individualmente. El rotor suele estar equilibrado a G16.
- Trituradora de impacto de eje vertical (VSI): Las velocidades más altas exigen un equilibrio más preciso (G6.3–G16). La mesa de desgaste y el anillo de yunque afectan indirectamente al equilibrio.
- Molino de martillos: Múltiples martillos sobre pasadores pivotantes. Los martillos reversibles deben girarse en pares iguales. G16–G40 según la velocidad.
- Trituradora de mandíbula: El equilibrio del volante es fundamental. El desequilibrio del eje excéntrico es inherente al diseño, pero debe mantenerse dentro de los límites de tolerancia.
- Trituradora de cono: El desgaste del manto y la cuba afecta el equilibrio. El equilibrio del conjunto de cabezal se verifica durante las reconstrucciones importantes.
Mejores prácticas: Mantenga un registro de las masas individuales del martillo/barra de impacto para cada posición del rotor. Registre la pérdida de masa a lo largo del tiempo para predecir los intervalos de reemplazo óptimos y mantener el equilibrio dentro de la tolerancia durante todo el ciclo de desgaste.
⚠️ Nota práctica: Después de sustituir martillos o barras de impacto, pese siempre los elementos individuales y dispóngalos para un desequilibrio mínimo: elementos de masa casi igual en posiciones diametralmente opuestas (180°) (el más pesado frente al siguiente más pesado), y luego verifique la vibración residual mediante medición. Incluso dentro de la tolerancia G40, emparejar los elementos prolonga considerablemente la vida de los rodamientos y del bastidor.
Las trituradoras experimentan enormes fuerzas de impacto durante su funcionamiento normal que eclipsan cualquier fuerza de desequilibrio. El beneficio práctico de alcanzar G6.3 es mínimo porque las fuerzas inducidas por el proceso son muy elevadas. El grado G16 ofrece un buen compromiso entre la protección de la vida útil de los rodamientos y la viabilidad práctica dadas las severas condiciones operativas y el desgaste.
Reequilibre siempre que se sustituyan elementos de desgaste (martillos, barras de impacto, revestimientos) o cuando la vibración a 1× RPM supere la línea base en más de un 50%. En las trituradoras de impacto con barras de impacto reemplazables, esto suele implicar cada cambio de barras — pese y disponga los elementos para lograr el mínimo desequilibrio.
Sí, el equilibrado en campo en un plano se realiza habitualmente en rotores de trituradoras. Monte un sensor de vibración en el soporte del rodamiento del lado de accionamiento, utilice un sensor de fase (keyphasor) como referencia de fase y haga girar la máquina a velocidad normal (sin alimentación de material). El método de la masa de prueba (peso de prueba) funciona bien. Las masas de corrección (pesos de corrección) pueden soldarse en los discos extremos del rotor.
El equilibrado en dos planos (par de desequilibrio) generalmente no es necesario para los rotores de trituradoras porque su relación L/D suele ser baja (tipo disco). El equilibrado en un solo plano es suficiente. No obstante, si observa diferencias de fase significativas entre los rodamientos, el equilibrado en dos planos puede resultar útil.
A medida que los martillos se desgastan, pierden masa de forma desigual. El rotor se vuelve progresivamente más desequilibrado. Monitorice la vibración a 1× y analice su tendencia en el tiempo. Cuando la vibración alcance el nivel de alerta o cuando las puntas de los martillos se desgasten hasta el límite de giro, es momento de sustituirlos y reequilibrar.
Las trituradoras presentan una vibración intrínsecamente alta debido al proceso de impacto. Una velocidad de vibración en el soporte del rodamiento inferior a 10 mm/s RMS se considera buena. Entre 10–18 mm/s es aceptable para la mayoría de las trituradoras durante el funcionamiento normal. Por encima de 18 mm/s requiere investigación, y por encima de 28 mm/s es un nivel de peligro que exige la parada inmediata.
1) Iguale las masas de las barras de impacto dentro de la tolerancia. 2) Asegúrese de que todas las barras de impacto asienten correctamente sin holguras. 3) Compruebe si hay desgaste en las placas laterales del rotor. 4) Verifique el estado y las holguras de los rodamientos. 5) Inspeccione los pernos de cimentación para detectar aflojamientos. 6) Si predomina la vibración a 1×, realice un equilibrado en campo. 7) Revise el desgaste de los componentes de transmisión (correas, poleas, acoplamiento).
La mayoría de las trituradoras utilizan rodamientos oscilantes de rodillos (SRB, de rodillos a rótula) debido a su capacidad para soportar cargas tanto radiales como axiales, así como la desalineación del eje provocada por la deflexión del soporte. Estos tienen un exponente de vida L10 de 10/3. La capacidad de carga dinámica C suele ser de 500–2000 kN según el tamaño de la trituradora.
Equilibre con los martillos en la posición en la que vayan a operar. Si los martillos son reversibles, equilibre en la posición operativa inicial. Cuando se inviertan los martillos para utilizar el segundo filo, vuelva a comprobar el equilibrado. Algunas plantas equilibran con la masa de media vida útil para optimizar el desequilibrio promedio a lo largo de todo el ciclo de desgaste.
Los rotores de las trituradoras son pesados y almacenan gran energía. Precauciones clave: 1) Aplique bloqueo y etiquetado (LOTO) a todas las fuentes de energía. 2) Utilice equipos de izaje adecuados al manipular barras de impacto/martillos. 3) Para el equilibrado en campo, asegúrese de que la cámara de trituración esté vacía y las protecciones instaladas. 4) Nunca opere una trituradora por encima de su velocidad nominal. 5) Mantenga al personal alejado de la zona de descarga durante las corridas de prueba (lanzamientos de prueba).
Una cimentación deteriorada amplifica la vibración procedente de todas las fuentes, incluido el desequilibrio. Compruebe si hay: hormigón fisurado, pernos de anclaje flojos, deterioro del mortero de nivelación (grout) y erosión del terreno bajo la cimentación. La frecuencia natural de la cimentación debe estar bien separada de 1× RPM. Se recomienda evaluar la cimentación si la vibración aumenta repentinamente sin cambios en el rotor.
Los procedimientos descritos en esta página fueron desarrollados y probados en campo por el equipo de Vibromera utilizando el Balanset-1A, un equilibrador portátil de dos canales y analizador de vibraciones para el equilibrado de rotores in situ.
Instrumentos y software de equilibrado de campo profesionales. Utilizados en más de 50 países.
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.
