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Equilibrado dinámico en campo

Guía técnica completa para el equilibrado de rotores industriales

Parte I: Fundamentos teóricos y regulatorios del balanceo dinámico

Field dynamic balancing is one of the key operations in vibration commissioning and condition-based maintenance, aimed at extending the service life of industrial equipment and preventing emergency situations. The use of portable instruments such as Balanset-1A allows these operations to be performed directly at the operating site, minimizing downtime and costs associated with dismantling. However, successful balancing requires not only the ability to work with the instrument, but also a deep understanding of the physical processes underlying vibration, as well as knowledge of the regulatory framework governing the quality of work.

El principio de la metodología se basa en la instalación de pesas de prueba y el cálculo de los coeficientes de influencia del desequilibrio. En resumen, el instrumento mide la vibración (amplitud y fase) de un rotor giratorio, tras lo cual el usuario añade secuencialmente pequeñas pesas de prueba en planos específicos para calibrar la influencia de la masa adicional en la vibración. Con base en los cambios en la amplitud y la fase de la vibración, el instrumento calcula automáticamente la masa y el ángulo de instalación necesarios de las pesas correctivas para eliminar el desequilibrio.

Este enfoque implementa el llamado método de tres corridas Para el equilibrado en dos planos: medición inicial y dos pasadas con pesas de prueba (una en cada plano). Para el equilibrado en un solo plano, dos pasadas suelen ser suficientes: sin pesa y con una pesa de prueba. En los instrumentos modernos, todos los cálculos necesarios se realizan automáticamente, lo que simplifica considerablemente el proceso y reduce los requisitos de cualificación del operador.

Sección 1.1: Física del desequilibrio: análisis en profundidad

En el núcleo de cualquier vibración en equipos rotativos se encuentra el desequilibrio, o falta de equilibrio. El desequilibrio es una condición en la que la masa del rotor se distribuye de forma desigual respecto a su eje de rotación. Esta distribución desigual provoca la aparición de fuerzas centrífugas, que a su vez causan vibración en los soportes y en toda la estructura de la máquina. Las consecuencias de un desequilibrio no abordado pueden ser catastróficas: desde el desgaste prematuro y la destrucción de los rodamientos hasta daños en la cimentación y la propia máquina. Para un diagnóstico y una eliminación eficaces del desequilibrio, es necesario distinguir claramente sus tipos.

Tipos de desequilibrio

Configuración de equilibrado de rotor con motor eléctrico sobre soportes, sensores de vibración, dispositivo de medición, computadora portátil con pantalla de software
Configuración de una máquina balanceadora de rotor con sistema de monitoreo controlado por computadora para medir fuerzas estáticas y dinámicas para detectar desequilibrios en los componentes giratorios del motor eléctrico.

Desequilibrio estático (monoplano): In this type of unbalance the rotor's central principal axis of inertia is displaced parallel to the axis of rotation - the center of mass is offset radially from the rotation axis. In a static state, such a rotor, installed on horizontal knife-edges (parallel ways), will always turn with the heavy side downward. Static unbalance is dominant for thin, disk-shaped rotors where the length-to-diameter ratio (L/D) is below approximately 0.5, for example, grinding wheels or narrow fan impellers. Static unbalance elimination is possible by installing one corrective weight in one correction plane, diametrically opposite to the heavy point - a single-plane approach that is valid at moderate speeds (roughly under 1000 rpm); high-speed narrow discs still require two-plane balancing.

Desequilibrio de par (momento): Este tipo se produce cuando el eje principal de inercia del rotor interseca el eje de rotación en el centro de masas, pero no es paralelo a él. El desequilibrio de par puede representarse como dos masas desequilibradas de igual magnitud, pero con direcciones opuestas, ubicadas en planos diferentes. En estado estático, dicho rotor está en equilibrio, y el desequilibrio solo se manifiesta durante la rotación en forma de balanceo o bamboleo. Para compensarlo, se requiere la instalación de al menos dos pesos correctivos en dos planos diferentes, lo que crea un momento compensador.

Configuración de equilibrado de rotor con motor eléctrico sobre soportes de cojinetes, sensores de vibración, cables y pantalla portátil con analizador Vibromera
Diagrama técnico de un aparato de prueba de rotor de motor eléctrico con bobinados de cobre montados sobre cojinetes de precisión, conectado a un equipo electrónico de monitoreo para medir la dinámica rotacional.

Desequilibrio dinámico: Este es el tipo de desequilibrio más común en condiciones reales, y representa una combinación de desequilibrios estáticos y de par. En este caso, el eje central principal de inercia del rotor no coincide con el eje de rotación ni lo interseca en el centro de masas. Para eliminar el desequilibrio dinámico, es necesaria la corrección de masas en al menos dos planos. Los instrumentos de dos canales, como el Balanset-1A, están diseñados específicamente para resolver este problema.

Desequilibrio cuasiestático: Este es un caso especial de desequilibrio dinámico donde el eje principal de inercia interseca el eje de rotación, pero no en el centro de masas del rotor. Esta distinción, sutil pero importante, es fundamental para el diagnóstico de sistemas de rotores complejos.

Rotores rígidos y flexibles: distinción crítica

Uno de los conceptos fundamentales del balanceo es la distinción entre rotores rígidos y flexibles. Esta distinción determina la posibilidad y la metodología para un balanceo exitoso.

Rotor rígido: Un rotor se considera rígido si su frecuencia de rotación operativa es significativamente inferior a su primera frecuencia crítica y no sufre deformaciones elásticas significativas (desviaciones) bajo la acción de fuerzas centrífugas. El balanceo de un rotor de este tipo suele realizarse con éxito en dos planos de corrección. Los instrumentos Balanset-1A están diseñados principalmente para trabajar con rotores rígidos.

Rotor flexible: Un rotor se considera flexible si opera a una frecuencia de rotación cercana a una de sus frecuencias críticas o superior a ella. En este caso, la deflexión elástica del eje es comparable al desplazamiento del centro de masas y contribuye significativamente a la vibración general.

Advertencia importante

Intentar equilibrar un rotor flexible utilizando la metodología para rotores rígidos (en dos planos) suele provocar fallos. Instalar pesas correctoras puede compensar la vibración a baja velocidad subresonante, pero al alcanzar la velocidad de operación, cuando el rotor se dobla, estas mismas pesas pueden aumentar la vibración al excitar uno de los modos de vibración de flexión. Esta es una de las principales razones por las que el equilibrado no funciona, aunque todas las acciones con el instrumento se realicen correctamente.

Antes de comenzar a trabajar, es fundamental clasificar el rotor correlacionando su velocidad de operación con las frecuencias críticas conocidas (o calculadas). Si no es posible evitar la resonancia, se recomienda modificar temporalmente las condiciones de montaje de la unidad durante el balanceo para desplazar la resonancia.

Sección 1.2: Marco regulatorio: Normas ISO

Las normas en el campo del equilibrado cumplen varias funciones clave: establecen una terminología técnica unificada, definen requisitos de calidad y, lo que es más importante, sirven como base para un compromiso entre la necesidad técnica y la viabilidad económica.

ISO 21940-11 (antes ISO 1940-1): Requisitos de calidad para el equilibrado de rotores rígidos

Software for Balanset-1A portable balancer and vibration analyzer. Balance tolerance calculator (ISO 1940)
Software for Balanset-1A portable balancer and vibration analyzer. Balance tolerance calculator (ISO 1940)

This standard is the fundamental document for determining permissible residual unbalance. It introduces the concept of balance quality grade (G), which is chosen by machine type only. The speed enters later, when the grade is converted into a permissible specific unbalance: epor = (G × 9549) / n.

Grado de calidad G: Each type of equipment corresponds to a specific quality grade that remains constant regardless of rotation speed. For example, grade G6.3 is recommended for fans, pumps and general-purpose electric motors, G16 for crushers and agricultural machinery, and G2.5 for turbines and turbo-compressors.

Cálculo del desequilibrio residual admisible (Upor): The standard allows calculation of a specific permissible unbalance value that serves as a target indicator during balancing. The calculation is performed in three stages:

  1. Determinación del desequilibrio específico admisible (epor) utilizando la fórmula:
    eper = (G × 9549) / n
    Donde G es el grado de calidad del equilibrado (p. ej., 2,5), n es la frecuencia de rotación de operación (rpm). La unidad de medida para epor es g·mm/kg o μm.
  2. Determinación del desequilibrio residual admisible (Upor) para todo el rotor:
    Uper = eper × M
    donde M es la masa del rotor, en kg. La unidad de medida para Upor es g·mm.
  3. Allocation of Upor between the two correction planes. For a symmetric rotor, split it 50/50 (in the example below: 19.9 g·mm per plane). For an asymmetric between-bearing rotor: Uizquierda = Upor × (b/L), Uderecha = Upor × (a/L), where a and b are the distances from the center of mass to the left and right bearings and L = a + b. Overhung rotors require a moment-based recalculation with a tighter tolerance on the overhung plane. Balanset-1A performs this allocation automatically and shows the per-plane residual unbalance (D1, D2) next to the balancing tolerance on the Result tab.

Ejemplo: Para un rotor de motor eléctrico con una masa de 5 kg, que funciona a 3000 rpm con grado de calidad G2.5:
epor = (2,5 × 9549) / 3000 ≈ 7,96 μm
Upor = 7,96 × 5 = 39,8 g·mm
This means that after balancing, the residual unbalance should not exceed 39.8 g·mm - for this symmetric rotor, about 19.9 g·mm in each of the two correction planes.

ISO 20806:2009: Criterios y salvaguardas para el equilibrado in situ de rotores medianos y grandes

Esta norma regula directamente el proceso de equilibrado en campo.

Ventajas: La principal ventaja del balanceo in situ es que el rotor se equilibra en condiciones reales de funcionamiento, sobre sus soportes y bajo carga operativa. Esto tiene en cuenta automáticamente las propiedades dinámicas del sistema de soporte y la influencia de los componentes conectados al tren de ejes.

Desventajas y limitaciones:

  • Acceso limitado: A menudo, el acceso a los planos de corrección en una máquina ensamblada es difícil, lo que limita las posibilidades de instalación de peso.
  • Necesidad de realizar pruebas: El proceso de equilibrado requiere varios ciclos de "arranque y parada" de la máquina.
  • Dificultad con desequilibrio severo: En casos de desequilibrio inicial muy grande, las limitaciones en la selección del plano y la masa del peso correctivo pueden no permitir lograr la calidad de equilibrado requerida.

Parte II: Guía práctica para el equilibrado con instrumentos Balanset-1A

The success of balancing depends overwhelmingly on the thoroughness of preparatory work. Most failures are related not to instrument malfunction, but to ignoring factors affecting measurement repeatability. The main preparation principle is to exclude all other possible sources of vibration so that the instrument measures only the effect of unbalance.

Sección 2.1: Base del éxito: Diagnóstico previo al balanceo y preparación de la máquina

Paso 1: Diagnóstico de vibración primaria (¿Es realmente un desequilibrio?)

Antes de equilibrar, conviene realizar una medición preliminar de la vibración en modo vibrómetro. El software Balanset-1A cuenta con un modo "Vibrómetro" (botón F5) que permite medir la vibración general y, por separado, la del componente a una frecuencia de rotación (1×) antes de instalar las pesas.

Signo clásico de desequilibrio: El espectro de vibración debe estar dominado por un pico a la frecuencia de rotación del rotor (pico a 1x RPM). La amplitud de este componente en las direcciones horizontal y vertical debe ser comparable, y las amplitudes de otros armónicos deben ser significativamente menores.

Signos de otros defectos: Si el espectro contiene picos significativos en otras frecuencias (por ejemplo, 2x, 3x RPM) o en frecuencias no múltiples, esto indica la presencia de otros problemas que deben eliminarse antes del equilibrado.

Paso 2: Inspección mecánica integral (lista de verificación)

  • Rotor: Thoroughly clean all rotor surfaces from dirt, rust and built-up deposits (caked product). Even a small amount of dirt at a large radius creates significant unbalance. Check for absence of broken or missing elements.
  • Rodamientos: Revise los conjuntos de rodamientos para detectar holgura excesiva, ruidos extraños y sobrecalentamiento. Los rodamientos desgastados impiden obtener lecturas estables.
  • Cimentación y estructura: Ensure that the unit is installed on a rigid foundation. Check the torque of the anchor bolts and the absence of cracks in the frame.
  • Transmisión: Para transmisiones por correa, revise la tensión y el estado de la correa. Para conexiones de acoplamiento, revise la alineación de ejes.
  • Seguridad: Asegúrese de la presencia y el funcionamiento de todos los dispositivos de protección.

Sección 2.2: Instalación y configuración del instrumento

Instalación de hardware

Sensores de vibración (acelerómetros):

  • Connect sensor cables to corresponding instrument connectors (e.g., X1 and X2 for Balanset-1A; on newer revisions the connectors are labeled Ch-1 and Ch-2).
  • Instale sensores en las carcasas de los cojinetes lo más cerca posible del rotor.
  • Práctica clave: Para obtener la máxima señal, los sensores deben instalarse en la dirección donde la vibración es máxima. Utilice una base magnética potente o un soporte roscado para asegurar un contacto firme.

Sensor de fase (tacómetro láser):

  • Connect the sensor to the special input (X3 for Balanset-1A; labeled Tacho on newer revisions).
  • Coloque un pequeño trozo de cinta reflectante en el eje u otra parte giratoria del rotor.
  • Instale el tacómetro de manera que el rayo láser incida de manera estable sobre la marca durante toda la revolución.

Configuración del software (Balanset-1A)

  • Launch the software and connect the USB interface module (administrator rights are not required).
  • Go to the balancing module (F7 - Balancing). Create a new record for the unit being balanced.
  • Select balancing type: 1-plane (static, the F2 - Single-plane tab) for narrow rotors or 2-plane (dynamic, the F3 - Two-plane tab) for most other cases.
  • Definir los planos de corrección: elegir los lugares del rotor donde se puedan instalar los pesos de corrección de forma segura.

Sección 2.3: Procedimiento de equilibrado: guía paso a paso

Ejecución 0: Medición inicial

  • Arranque la máquina y estabilice su velocidad de funcionamiento. Es fundamental que la velocidad de rotación sea la misma en todas las pasadas posteriores.
  • En el programa, inicie la medición. El instrumento registrará los valores iniciales de amplitud y fase de la vibración.
Configuración de equilibrado del rotor del motor eléctrico con sensores de vibración X1, X2 en soportes de cojinetes, portátil para análisis de datos en soporte.
Aparato de prueba de motores industriales con rotor bobinado de cobre montado sobre cojinetes de precisión, con sistema de monitoreo controlado por computadora.
Interfaz del software de equilibrio de dos planos Vibromera que muestra datos de vibración, espectro de frecuencia y campos de medición de masa de prueba
Interfaz de software de equilibrado dinámico en dos planos que muestra datos de análisis de vibraciones con formas de onda en el dominio del tiempo y gráficos de espectro de frecuencia.

Ejecución 1: Peso de prueba en el plano 1

  • Detenga la máquina.
  • Selección del peso de prueba: The trial weight mass should be sufficient to cause noticeable change in vibration parameters (amplitude change of at least 20-30% OR phase change of at least 20-30 degrees). You do not have to guess the starting mass: after Run 0 the software's First Trial Weight Estimator recommends both the trial weight mass and its installation angle from the tachometer mark, and the program warns if the installed weight turns out to be too small.
  • Instalación de peso de prueba: Fije de forma segura el peso de prueba pesado en un radio conocido en el plano 1. Registre la posición angular.
  • Arranque la máquina a la misma velocidad estable.
  • Realice la segunda medición.
  • Parar la máquina y remove the trial weight. If removing it is impractical, you can leave it installed - check the "Leave on rotor" box in the software so the calculation accounts for it.
Configuración de balanceo de rotor de motor eléctrico con sensores de vibración X1 y X2, analizador portátil, cables de conexión y ordenador portátil.
Representación 3D de la configuración de prueba del rotor de un motor eléctrico con devanados de cobre montados en un equipo de equilibrio de precisión.

Ejecución 2: Peso de prueba en el plano 2 (para equilibrado en 2 planos)

  • Repita exactamente el procedimiento del paso 2, pero instale el peso de prueba en el plano 2.
  • Iniciar, medir, detener y remove the trial weight (or leave it with the "Leave on rotor" box checked, as in Run 1).
Configuración de balanceo de rotor de motor eléctrico con sensores de vibración X1, X2, dispositivo de medición, computadora portátil y marco de máquina balanceadora.
Aparato de prueba de motores industriales con bobinados de cobre montados sobre soportes, con diagnóstico controlado por computadora portátil.

Cálculo e instalación de pesas correctoras

  • Basándose en los cambios vectoriales registrados durante las pruebas, el programa calculará automáticamente la masa y el ángulo de instalación del peso correctivo para cada plano.
  • El ángulo de instalación generalmente se mide desde la ubicación del peso de prueba en la dirección de rotación del rotor.
  • Fije firmemente los pesos de corrección permanentes. Al soldar, recuerde que el propio cordón de soldadura también tiene masa.
Interfaz de software de equilibrio de rotor de dos planos que muestra datos de vibración, masas de corrección y resultados de desequilibrio residual.
Interfaz de software de máquina equilibradora dinámica que muestra los resultados del equilibrado en dos planos con masas de corrección de 0,290 g y 0,270 g en ángulos específicos.
Pantalla de software de equilibrio de rotor de dos planos que muestra gráficos polares para los planos 1 y 2 con masas y ángulos de corrección.
Análisis de balanceo dinámico en dos planos que muestra gráficos polares para la corrección del rotor. La interfaz muestra los requisitos de adición de masa para minimizar la vibración.

Run T (Trim): Verification measurement and fine balancing

  • Vuelva a poner en marcha la máquina.
  • Realice una medición de control para evaluar el nivel de vibración residual.
  • Compare el valor obtenido con la tolerancia calculada según ISO 1940-1.
  • Si la vibración aún excede la tolerancia, el instrumento calculará una pequeña corrección "fina" (de ajuste).
  • Una vez finalizado, guarde el informe y los coeficientes de influencia para un posible uso futuro.
Configuración de equilibrio del rotor del motor con sensores de vibración, dispositivo de medición, computadora portátil y soportes de equilibrio denominados X1/X2.
Representación 3D de un conjunto de rotor de motor eléctrico en un equipo de prueba, con devanados de cobre con indicadores de diagnóstico verdes.

Parte III: Resolución avanzada de problemas y solución de problemas

Esta sección está dedicada a los aspectos más complejos del equilibrio de campo: situaciones en las que el procedimiento estándar no produce resultados.

Medidas de seguridad

Prevención de arranque accidental (bloqueo/etiquetado): Before starting work, de-energize and disconnect the rotor drive. Hang warning tags on the starters so that no one starts the machine by mistake.

Equipo de protección personal: Es obligatorio el uso de gafas de seguridad o pantalla facial. La ropa debe ser ajustada y sin bordes sueltos. El cabello largo debe llevarse bajo un gorro.

Zona de peligro alrededor de la máquina: Limite el acceso de personas no autorizadas a la zona de equilibrado. Durante las pruebas, se instalan barreras o cintas de advertencia alrededor de la unidad. El radio de la zona de peligro es de al menos 3 a 5 metros.

Fijación fiable del peso: When attaching trial or permanent corrective weights, pay special attention to their fixation. An ejected weight becomes a dangerous projectile.

Seguridad eléctrica: Observe las medidas generales de seguridad eléctrica: utilice un tomacorriente con conexión a tierra en buen estado y no pase cables por zonas húmedas o calientes.

Sección 3.1: Diagnóstico y superación de la inestabilidad de la medición

Síntoma: Durante mediciones repetidas en condiciones idénticas, las lecturas de amplitud y/o fase cambian significativamente ("flotación", "salto"). Esto imposibilita el cálculo de la corrección.

Causa principal: El instrumento no presenta fallas. Informa con precisión que la respuesta vibracional del sistema es inestable e impredecible.

Algoritmo diagnóstico sistemático:

  • Holgura mecánica: Esta es la causa más frecuente. Compruebe el apriete de los pernos de montaje de la caja de cojinetes y los pernos de anclaje del bastidor. Compruebe si hay grietas en la cimentación o el bastidor.
  • Defectos de los cojinetes: El juego interno excesivo en los rodamientos o el desgaste de los casquillos de cojinete permiten que el eje se mueva de forma caótica dentro del soporte.
  • Inestabilidad relacionada con el proceso:
    • Aerodinámicos (ventiladores): El flujo de aire turbulento y la separación del flujo de las aspas pueden provocar efectos de fuerza aleatorios.
    • Hidráulicos (bombas): La cavitación crea potentes choques hidráulicos aleatorios que enmascaran la señal periódica del desequilibrio.
    • Movimiento interno de masas (trituradoras, molinos): El material puede redistribuirse dentro del rotor, actuando como "desequilibrio móvil".
  • Resonancia: Si la velocidad de operación está muy cerca de la frecuencia natural de la estructura, incluso pequeñas variaciones de velocidad provocan enormes cambios en la amplitud y la fase de la vibración.
  • Efectos térmicos: A medida que la máquina se calienta, la expansión térmica puede provocar flexiones del eje o cambios en la alineación.

Sección 3.2: Cuando el balanceo no ayuda: identificación de defectos de origen

Síntoma: Se ha realizado el procedimiento de equilibrado, las lecturas son estables, pero la vibración final sigue siendo alta.

Using the vibration spectrum for differential diagnosis (in the Balanset software: F8 - Charts, "F5-Spectrum (Hz)" tab):

  • Desalineación del eje: Señal principal: pico de vibración alto a una frecuencia de 2x RPM. Es característico un alto nivel de vibración axial.
  • Defectos de los rodamientos: Manifest as high-frequency vibration at characteristic "bearing" frequencies (BPFO, BPFI, BSF, FTF). Note that detailed rolling-bearing diagnostics is beyond the scope of Balanset-1A: the instrument measures vibration velocity in the 5-1000 Hz band, the sensor response rolls off above roughly 550 Hz, and there is no envelope (demodulation) analysis - use a dedicated bearing analyzer for that task.
  • Eje curvado: Manifests as high peak at 1x RPM but often accompanied by noticeable component at 2x RPM. When the rotor is balanced on a mandrel, the software offers built-in runout compensation: the F7 - Run Ecc measurement (taken with the rotor turned 180 degrees on the mandrel) together with the "Subtract mandrel runout from measurements" option, so eccentricity is not mistaken for unbalance.
  • Problemas eléctricos (motores eléctricos): La asimetría del campo magnético puede provocar vibraciones al doble de la frecuencia de suministro (100 Hz para una red de 50 Hz).

Errores comunes de balanceo y consejos para prevenirlos

  • Equilibrado de un rotor defectuoso o sucio: Compruebe siempre el estado del mecanismo antes de equilibrar.
  • Peso de prueba demasiado pequeño: Aplique la regla del cambio de vibración del 20-30%.
  • Inconsistent operating speed between runs: Mantenga siempre una velocidad de rotación estable e idéntica durante todas las mediciones.
  • Errores de fase y marca: Vigile cuidadosamente la determinación del ángulo. El ángulo del peso correctivo suele medirse desde la posición del peso de prueba en la dirección de rotación.
  • Fijación incorrecta o pérdida de pesas: Strictly follow the methodology - remove the trial weight after the run, or, if it stays on the rotor, make sure the "Leave on rotor" box is checked so the calculation accounts for it.

Normas de calidad del equilibrado

Tabla 1: Grados de calidad de equilibrado (G) según ISO 1940-1 para equipos típicos
Grado de calidad G Balance quality grade G = epor·ω (mm/s) Tipos de rotor (ejemplos)
G4000 4000 Cigüeñales montados rígidamente de motores diésel marinos lentos
G1600 1600 Cigüeñales de grandes motores de dos tiempos
G16 16 Cardan shafts with special requirements, agricultural machinery, crushers
G6.3 6.3 Pump rotors, fan impellers, electric motor armatures
G2.5 2.5 Rotores de turbinas de gas y vapor, turbocompresores, accionamientos de máquinas herramienta
G1 1 Accionamientos y husillos para rectificadoras
G0.4 0.4 Husillos de rectificadoras de precisión, giroscopios

Note: the grade number is the product epor·ω in mm/s. The permissible specific unbalance itself is speed-dependent: epor = (G × 9549) / n [μm]. Example: G6.3 at 1500 rpm gives epor = 40.1 μm; at 3000 rpm it gives 20.1 μm.

Tabla 2: Matriz de diagnóstico de vibraciones: Desequilibrio comparado con otros defectos
Tipo de defecto Frecuencia dominante del espectro Característica de fase Otros síntomas
Desequilibrio 1 rev/min Estable Predomina la vibración radial
Desalineamiento del eje 1x, 2x, 3x RPM Puede ser inestable Alta vibración axial: señal clave
Holgura mecánica Armónicos 1x, 2x y múltiples Inestable, "saltando" Movimiento visualmente perceptible
Defecto del rodamiento Altas frecuencias (BPFO, BPFI, etc.) No sincronizado con RPM Ruido extraño, temperatura elevada
Resonancia La velocidad de operación coincide con la frecuencia natural La fase cambia 180° al pasar por resonancia La amplitud de vibración aumenta bruscamente a una velocidad específica

Parte IV: Preguntas frecuentes y notas de aplicación

Sección 4.1: Preguntas frecuentes generales (FAQ)

¿Cuándo debo utilizar el equilibrado de 1 plano frente al de 2 planos?
Use 1-plane (static) balancing for narrow, disk-shaped rotors where the length-to-diameter ratio (L/D) is below approximately 0.5 and the speed is moderate (roughly under 1000 rpm), such as grinding wheels or narrow fan impellers. Use 2-plane (dynamic) balancing for elongated rotors, for any L/D above approximately 0.5, and for high-speed narrow discs. Two-plane balancing corrects both static unbalance and couple (moment) unbalance.

¿Qué debo hacer si el peso de prueba provoca un aumento peligroso de la vibración?
Detenga la máquina inmediatamente. Esto indica que el peso de prueba se instaló cerca del punto de mayor peso, agravando el desequilibrio. La solución es mover el peso de prueba 180 grados desde su posición original y repetir la medición. Esto garantiza que el peso de prueba genere un efecto opuesto en lugar de agravar el desequilibrio existente.

¿Puedo utilizar coeficientes de influencia guardados para una máquina diferente?
Sí, pero solo si las máquinas son absolutamente idénticas: mismo modelo, mismo rotor, misma cimentación, mismos rodamientos. Cualquier cambio en la rigidez estructural modificará los coeficientes de influencia y los invalidará. Se recomienda realizar siempre nuevas pruebas con cada máquina nueva para garantizar la precisión de los cálculos de corrección.

¿Cuál es la diferencia entre desequilibrio estático y dinámico?
In static unbalance the rotor's central principal axis of inertia is displaced parallel to the rotation axis - the center of mass is offset radially from the axis - and it can be detected without spinning by placing the rotor on knife-edge supports. Dynamic unbalance is a combination of static and couple unbalance where the principal axis of inertia doesn't coincide with the rotation axis - it only manifests during rotation and requires two-plane correction.

¿Por qué mis lecturas de equilibrado son inestables (flotantes)?
Las lecturas inestables indican que la respuesta vibratoria del sistema es impredecible. Las causas comunes incluyen: holgura mecánica (pernos sueltos, grietas), rodamientos desgastados con holgura excesiva, inestabilidad del proceso (cavitación en bombas, turbulencia en ventiladores), resonancia (velocidad de operación cercana a la frecuencia natural), efectos térmicos durante el calentamiento o vibración de equipos adyacentes. Aborde estos problemas antes de intentar equilibrar.

¿Qué es el método de tres pasadas en el equilibrado de dos planos?
El método de tres pasadas implica: Pasada 0: medición inicial sin pesos de prueba para establecer la vibración de referencia; Pasada 1: medición con un peso de prueba instalado en el plano 1 para determinar su influencia; Pasada 2: medición con un peso de prueba movido al plano 2. Con base en estos tres puntos de datos, el instrumento calcula los pesos correctivos exactos necesarios para ambos planos utilizando el método del coeficiente de influencia.

¿Cómo calculo el desequilibrio residual admisible según la norma ISO 1940-1?
First calculate permissible specific unbalance: epor = (G × 9549) / n, where G is the quality grade (e.g., 2.5 for turbines, 6.3 for fans) and n is RPM. Then calculate permissible residual unbalance: Upor = epor × M, where M is rotor mass in kg. For example, a 5 kg rotor at 3000 RPM with G2.5: epor = (2.5 × 9549)/3000 = 7.96 μm, Upor = 7,96 × 5 = 39,8 g·mm.

¿Cuál es el efecto de peso de prueba mínimo necesario para un equilibrio preciso?
El peso de prueba debe causar un cambio de al menos 20-30% en la amplitud de vibración o un cambio de 20-30 grados en el ángulo de fase. Si el efecto es demasiado pequeño, la señal útil se ahoga en el ruido de medición, lo que genera cálculos de corrección inexactos. Si no se observa ningún cambio, aumente la masa del peso de prueba (dentro de límites seguros) hasta obtener un efecto suficiente.

How do I account for keyways? (ISO 8821, now ISO 21940-32:2012)
Standard practice is to use a "half-key" in the shaft keyway when balancing without the mating part, as specified in ISO 21940-32:2012 (which superseded ISO 8821). This compensates for the mass of that part of the key that fills the groove on the shaft.

Tabla 3: Guía para la solución de problemas comunes de balanceo
Síntoma Causas probables Acciones recomendadas
Lecturas inestables o "flotantes" Holgura mecánica, desgaste de los cojinetes, resonancia, inestabilidad del proceso, vibración externa Tighten all bolted connections, check bearing play, conduct coast-down test (the RunDown tab in the F5 - Vibration Meter mode), stabilize operating regime
No se puede lograr tolerancia después de varios ciclos. Coeficientes de influencia incorrectos, rotor flexible, presencia de defecto oculto (desalineación) Repita la prueba con el peso seleccionado correctamente, verifique si el rotor es flexible y use FFT para buscar otros defectos.
La vibración es normal después del balanceo, pero regresa rápidamente. Expulsión del peso correctivo, acumulación de producto en el rotor, deformaciones térmicas Utilice un accesorio de peso más confiable (soldadura), implemente un programa regular de limpieza del rotor

Sección 4.2: Guía de balanceo para tipos de equipos específicos

Industrial fans and induced-draft (ID) fans:

  • Problema: Más susceptible al desequilibrio debido a la acumulación de producto en las cuchillas o al desgaste abrasivo.
  • Procedimiento: Limpie siempre a fondo el impulsor antes de empezar a trabajar. Preste atención a las fuerzas aerodinámicas que pueden causar inestabilidad.

Bombas:

  • Problema: Enemigo principal - cavitación.
  • Procedimiento: Antes de balancear, asegúrese de que haya suficiente margen de cavitación en la entrada (NPSHa). Compruebe que la tubería de succión no esté obstruida.

Trituradoras, molinos y desbrozadoras:

  • Problema: Desgaste extremo, posibilidad de grandes cambios de desequilibrio debido a rotura o desgaste del martillo.
  • Procedimiento: Compruebe la integridad y la fijación de los elementos de trabajo. Podría requerirse un anclaje adicional al bastidor de la máquina.

Armaduras de motores eléctricos:

  • Problema: Puede tener fuentes de vibración tanto mecánicas como eléctricas.
  • Procedimiento: Use the vibration spectrum (F8 - Charts) to check for vibration at twice the supply frequency. Its presence indicates electrical malfunction, not unbalance.

Conclusión

El balanceo dinámico de rotores in situ mediante instrumentos portátiles como el Balanset-1A es una herramienta eficaz para aumentar la fiabilidad y la eficiencia del funcionamiento de los equipos industriales. Sin embargo, el éxito de este procedimiento depende no tanto del instrumento en sí, sino de la cualificación del especialista y la capacidad de aplicar un enfoque sistemático.

Principios clave:

  • La preparación determina el resultado: Una limpieza exhaustiva del rotor, la comprobación del estado de los rodamientos y de los cimientos y un diagnóstico preliminar de las vibraciones son condiciones obligatorias para un balanceo exitoso.
  • El cumplimiento de las normas es la base de la calidad: La aplicación de la norma ISO 1940-1 transforma la evaluación subjetiva en un resultado objetivo, medible y legalmente significativo.
  • El instrumento no es sólo un equilibrador sino también una herramienta de diagnóstico: La incapacidad para balancear o la inestabilidad en la lectura son signos diagnósticos importantes que indican problemas más graves.
  • Comprender la física de procesos es clave para resolver tareas no estándar: El conocimiento de las diferencias entre rotores rígidos y flexibles y la comprensión de la influencia de la resonancia permiten a los especialistas tomar decisiones correctas.

Seguir las recomendaciones descritas en esta guía permitirá a los especialistas técnicos no solo afrontar con éxito las tareas típicas, sino también diagnosticar y resolver de manera eficaz problemas complejos y no triviales de vibración de equipos rotativos.

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