¿Qué es la velocidad crítica?

La velocidad crítica es la velocidad de rotación a la cual la frecuencia de rotación de un eje es igual a una de sus frecuencias de flexión naturales, lo que provoca resonancia. A la velocidad crítica, incluso un pequeño desequilibrio produce vibraciones fuertes que pueden dañar los rodamientos, los sellos y el propio eje.

¿Por qué evitar operar cerca de la velocidad crítica?

Operar cerca de la velocidad crítica amplifica las vibraciones exponencialmente debido a la resonancia. La práctica habitual es operar al menos 20–30 1TP³T por debajo o por encima de la velocidad crítica. La región dentro de ±20 1TP³T de la velocidad crítica se denomina banda de velocidad crítica y debe evitarse.

¿Cómo aumentar la velocidad crítica?

La velocidad crítica se puede aumentar incrementando el diámetro del eje (aumenta la rigidez en d⁴), utilizando un material más rígido (módulo E más alto), reduciendo la longitud del eje, reduciendo la masa del rotor o cambiando las condiciones de soporte de simplemente soportado a fijo-fijo.

¿Cuál es la diferencia entre un rotor rígido y uno flexible?

Un rotor rígido opera muy por debajo de su primera velocidad crítica (normalmente por debajo de 70% de Ncr). Un rotor flexible opera por encima de su primera velocidad crítica y debe pasar por resonancia durante la aceleración y la desaceleración. Los rotores flexibles requieren un equilibrado más cuidadoso.

¿Qué margen de seguridad se recomienda?

API 610 y API 617 recomiendan que la primera velocidad crítica sea al menos 20% por encima de la velocidad máxima de operación continua (para rotores rígidos) o que la velocidad de operación sea al menos 15–20% por encima de la velocidad crítica (para rotores flexibles que pasan por resonancia).

Herramienta de ingeniería gratuita — #009

Calculadora de velocidad crítica del rotor

Calcule la primera velocidad crítica (frecuencia natural) de un eje con masa central o masa distribuida mediante el método de Rayleigh. Compárese con las RPM de operación para obtener un margen de seguridad.

Misa central Método Rayleigh 3 tipos de soporte

Longitud del eje L (milímetros)

Diámetro del eje d (milímetros)

Masa del rotor m (kg)

Material (módulo E)

Tipo de soporte

Velocidad de operación (RPM, opcional)

Ajustes preestablecidos rápidos

Resultados

Velocidad crítica (masa central)

—

Frecuencia natural

—

Frecuencia angular ω_n

—

Momento de inercia I

—

Rigidez del eje k

—

Margen de velocidad de operación

—

Segundo momento del área

Masa central — Simplemente apoyada

Para un eje con una masa concentrada m en la mitad del tramo y con extremos simplemente apoyados:

Factores de condición de soporte

El coeficiente de rigidez k cambios con el tipo de soporte:

Ayuda	Rigidez k	Factor vs. SS
Simplemente soportado (carga central)	48EI / L³	1.00
Fijo-Fijo (carga central)	192EI / L³	4.00
Voladizo (carga final)	3EI / L³	0.0625

Ejemplo práctico

Ejemplo: Eje de bomba

Dada: L = 800 mm, d = 50 mm, m = 30 kg, Acero E = 210 GPa, Simplemente apoyado

I = π × 50⁴ / 64 = 306.796 mm⁴

k = 48 × 210.000 × 306.796 / 800³ = 6.029 N/mm

ω_n = √(6.029.000 / 30) = 448,2 rad/s

N_cr = 448,2 × 60 / (2π) = 4.280 RPM

⚠️ Nota: Este modelo simplificado asume un eje sin masa con una única masa concentrada. Para obtener resultados más precisos en ejes pesados, considere los métodos de Rayleigh o Dunkerley, que consideran la masa distribuida del eje.

Calculadora de velocidad crítica del rotor | Frecuencia natural del eje

Publicado por Nikolai Shelkovenko sobre 15 de febrero de 2026 15 de febrero de 2026

Resultados

Segundo momento del área

Masa central — Simplemente apoyada

Factores de condición de soporte

Ejemplo práctico