Soportes de equilibrado sencillos para rotores: herramientas rentables para un equilibrado de precisión

Problema: ¿Tiene maquinaria que vibra o se sacude debido a rotores desequilibrados? Un rotor desequilibrado puede causar vibración excesiva, lo que genera ruido, desgaste e incluso fallos prematuros en los rodamientos. Esto implica más tiempo de inactividad y costosas reparaciones. Asegurarse de que los rotores estén correctamente equilibrados es crucial: minimiza la vibración, reduce el desgaste de los rodamientos y mejora la eficiencia y la vida útil del equipo.

Solución: Existen máquinas equilibradoras dinámicas de alta gama, pero son caras y complejas. Afortunadamente, existe una solución más sencilla y económica. Soportes de equilibrio simples Le permiten equilibrar rotores internamente sin exceder su presupuesto. Estos soportes pueden reducir significativamente la vibración y prolongar la vida útil de su equipo, ofreciendo un rendimiento confiable y ahorrando tiempo y dinero.

Cómo funcionan los soportes de equilibrio simples

Diseño y principio: Un soporte simple para equilibrar un rotor suele consistir en una placa o marco plano montado sobre un conjunto de resortes o soportes flexibles. La clave reside en que la frecuencia de oscilación natural del soporte es mucho menor que la velocidad de funcionamiento del rotor. En otras palabras, la placa sobre resortes puede moverse libremente a la velocidad de funcionamiento del rotor, actuando como un... máquina equilibradora de cojinetes blandosEsta flexibilidad permite que el desequilibrio del rotor se manifieste como vibraciones notables de la placa.

Analogía: Imagine colocar una peonza sobre un colchón blando. Si la peonza está desnivelada, el colchón se tambaleará, mostrando claramente el desequilibrio. De igual manera, en un soporte de equilibrio, cuando el rotor gira, cualquier punto ligeramente pesado hace vibrar la placa con resortes. Al medir estas vibraciones, podemos identificar dónde el rotor es más pesado y corregirlo.

Medición del desequilibrio: En la práctica, se instalan sensores en el soporte o en el rotor para registrar la amplitud y la fase (ángulo) de la vibración. Un sensor de fase (como un láser o un disparador de impulsos) registra el ángulo de rotación del rotor. Con estos datos, un sistema de equilibrado (como el sistema "Balanceset") calcula la posición angular exacta y la cantidad de peso que se debe retirar o añadir. Al ajustar el rotor adecuadamente, se minimiza la vibración. El resultado es un rotor que gira suavemente con una fuerza mínima sobre sus rodamientos.

Costo y conveniencia: Estos soportes sencillos suelen ser fáciles de montar o de instalar por uno mismo, lo que los hace mucho más económicos que las equilibradoras industriales. Son adecuados para rotores pequeños y medianos (como los que se encuentran en rectificadoras, bombas y ventiladores) y pueden utilizarse en prácticamente cualquier taller. A pesar de su simplicidad, permiten lograr una alta precisión en el equilibrado, como muestran los ejemplos a continuación.

Soporte de equilibrio para muelas abrasivas

Objetivo

Este soporte está diseñado para equilibrar muelas abrasivas. Las muelas desequilibradas pueden causar vibraciones que afectan la calidad del rectificado y representan riesgos de seguridad. Al equilibrar la muela, la máquina funciona con mayor suavidad, lo que resulta en un mejor acabado superficial y una mayor durabilidad del equipo.

Componentes principales

1. Placa montada sobre resorte (1): Una placa plana montada sobre cuatro resortes cilíndricos (2). El conjunto de la muela está fijado a esta placa. Los resortes aíslan la placa, permitiéndole oscilar libremente si la muela está desequilibrada.
2. Motor eléctrico (3): Sirve como motor para girar la rueda. En este diseño, el rotor del motor funciona también como husillo, al que se fija un mandril (4) para sujetar la rueda abrasiva.
3. Sensor de impulso (5): Un sensor que detecta una marca de referencia una vez por rotación (por ejemplo, un sensor magnético u óptico). Esto proporciona la referencia de la posición rotacional (ángulo de fase) para identificar el desequilibrio en la rueda. Se conecta con un sistema de medición de equilibrado (como «Balanceset») para realizar correcciones precisas.

Principio de funcionamiento

La rueda se monta y gira a cierta velocidad en el soporte. Al girar, cualquier desequilibrio en la rueda provoca la vibración de la placa con resorte. Normalmente, se coloca un sensor de vibración (no mostrado explícitamente en la figura) en la placa o en la carcasa del motor para medir la amplitud de la vibración. Mientras tanto, el sensor de impulsos (5) proporciona la posición angular de la rueda en cualquier momento. Con los datos de estos sensores, el sistema de equilibrado calcula la posición del punto de mayor peso en la rueda. El operador puede entonces retirar una pequeña cantidad de material de la rueda en ese punto (o usar un contrapeso, si corresponde) para compensar el desequilibrio.

Características

Este soporte para muelas abrasivas incorpora un sensor de ángulo de rotación para mayor precisión. Gracias al sensor de impulsos, el sistema sabe exactamente en qué punto de rotación se encontraba la muela al detectar un pico de vibración. Esto facilita enormemente la localización del punto de corrección. Su configuración es sencilla pero eficaz para mantener el equilibrio de las muelas sin necesidad de maquinaria especializada.

Resultados

Con este soporte, los operadores pueden reducir significativamente la vibración de las muelas abrasivas. Una muela correctamente equilibrada produce un rectificado más suave, lo que mejora la calidad del trabajo. También reduce la tensión en el husillo y los rodamientos de la amoladora, prolongando su vida útil. En la práctica, una muela abrasiva equilibrada sobre un soporte sencillo funcionará con mínima vibración, lo que se traduce en un funcionamiento más seguro (menor riesgo de rotura de la muela) y mejores resultados en las tareas de rectificado.

Soporte de equilibrio para bombas de vacío

Objetivo

Este soporte está diseñado para equilibrar los rotores de las bombas de vacío. Las bombas de vacío suelen tener rotores pequeños y de alta velocidad (que a veces giran hasta 60 000 rpm), que son muy sensibles al desequilibrio. Incluso una pequeña distribución desigual de la masa a esas velocidades puede causar vibraciones significativas. Equilibrar el rotor de la bomba es esencial para garantizar un funcionamiento silencioso y fiable, especialmente en entornos industriales o de laboratorio donde las bombas de vacío se utilizan continuamente.

Componentes principales

1. Base con resorte (1): Una placa o marco montado sobre resortes cilíndricos (2), similar al soporte de la muela abrasiva. La bomba de vacío se coloca sobre esta base. El soporte blando aísla la bomba, permitiéndole moverse si surgen fuerzas de desequilibrio.
2. Bomba de vacío (3): La bomba (incluido su rotor y motor eléctrico integrado) está instalada en la placa. Esta bomba cuenta con su propio variador de velocidad, que permite una rotación de 0 a 60 000 rpm para probar diferentes velocidades, incluyendo el rango de funcionamiento típico de la bomba.
3. Sensores de vibración (4): Dos sensores conectados a la bomba o a la placa, ubicados a diferentes alturas o secciones de la bomba. Miden la vibración en dos planos (por ejemplo, cerca de la parte superior e inferior de la bomba) para detectar desequilibrios en múltiples modos (importante para rotores más largos).
4. Sensor de fase láser (5): Un sensor láser sin contacto que detecta una marca en el rotor para proporcionar la referencia de rotación (ángulo de fase). A medida que el rotor gira, este sensor envía un pulso por revolución. Esto es crucial para sincronizar los datos de vibración con la orientación del rotor.

Principio de funcionamiento

Durante el funcionamiento, el rotor de la bomba de vacío gira a una velocidad determinada en el soporte. Los sensores de vibración (4) registran la intensidad y la dirección de la vibración de la bomba. Gracias a la presencia de dos sensores en diferentes posiciones, el sistema puede determinar si el desequilibrio se concentra más en un extremo o si existe una inclinación (desequilibrio de par) o un desequilibrio de masa puro. El sensor láser de fase (5) multiplica cada pico de vibración por la posición del rotor. Con estas mediciones, el software de equilibrado calcula el vector de desequilibrio del rotor (a menudo en dos planos, ya que un rotor de alta velocidad puede requerir equilibrado en dos planos).

Características

Este soporte permite equilibrar a velocidades de rotación muy altas (hasta 60.000 rpm), lo que simula las condiciones reales de funcionamiento de la bomba. El uso de un sensor de fase láser garantiza una sincronización precisa y elimina la necesidad de contacto físico para determinar la posición del rotor. A pesar de que la bomba gira a velocidades potencialmente ultrasónicas, el soporte de montaje flexible y los sensores pueden soportarlo, capturando incluso vibraciones mínimas. El sistema es esencialmente una versión portátil de una equilibradora dinámica para rotores de alta velocidad.

Resultados

El equilibrado logrado en este soporte es de altísima calidad. Incluso al equilibrar por debajo de las velocidades críticas de la bomba (equilibrado subcrítico), el desequilibrio residual del rotor cumplió con los estrictos requisitos de la calidad de equilibrado G0.16 (según la norma ISO 1940-1:2007), un nivel de equilibrado extremadamente preciso. A modo de contexto, G0.16 es mucho más preciso que el que requieren la mayoría de los rotores industriales. De hecho, en la bomba probada, la vibración residual en la carcasa de la bomba, a velocidades de hasta 8000 rpm, se midió por debajo de 0,01 mm/s (prácticamente insignificante). Alcanzar un nivel de vibración tan bajo significa que la bomba funciona prácticamente en silencio y con un desgaste mínimo, cumpliendo con creces los más altos estándares de la industria en equilibrado de rotores.

Soportes de equilibrio para ventiladores industriales

Objetivo

Estos soportes están diseñados para equilibrar los impulsores y rotores de ventiladores ensamblados. Los ventiladores industriales (como los de sistemas de climatización, sopladores o extractores) suelen tener impulsores que deben equilibrarse para evitar vibraciones y ruidos. Dependiendo de la aplicación (p. ej., salas blancas, ventilación de edificios), los ventiladores tienen límites de vibración definidos por normas (como la ISO 14694). Al equilibrar los rotores, los fabricantes pueden garantizar que los ventiladores funcionen sin problemas y cumplan con los criterios de vibración requeridos para su categoría.

Componentes principales

Los soportes de equilibrado de ventiladores generalmente siguen los mismos principios de diseño que los ejemplos anteriores. Un ventilador (o su impulsor) se monta sobre una placa sostenida por resortes. El ventilador puede ser impulsado por su propio motor o por un motor externo para girar el impulsor. Se instalan sensores de vibración para medir el movimiento del soporte o la carcasa del ventilador, y se utiliza un sensor de referencia de fase (que puede ser un sensor óptico o láser, como el del soporte de la bomba) para obtener la posición de rotación. En la configuración pequeña de la Fig. 3, el soporte es portátil y puede llevarse hasta el ventilador, mientras que en la Fig. 4, el soporte forma parte de una línea de producción para equilibrar varios ventiladores de forma eficiente.

Principio de funcionamiento

El impulsor del ventilador gira sobre el soporte (ya sea mediante su propio motor o un motor de accionamiento). Al girar, cualquier desequilibrio provoca vibraciones en la base con resortes. El sensor de vibración registra la magnitud de la vibración y el sensor de fase proporciona el ángulo de rotación. Con estos datos, se calcula el desequilibrio. Para corregirlo, se pueden añadir pesos al impulsor del ventilador (o extraer material perforando) en puntos específicos. Los ventiladores suelen requerir equilibrado en uno o dos planos, dependiendo de su anchura. El proceso se repite (girar, medir, corregir) hasta que la vibración se encuentre dentro de los límites aceptables.

Resultados

En el soporte ilustrado en la Fig. 3 (para el impulsor de un ventilador de extracción), el proceso de equilibrado redujo el nivel de vibración residual a aproximadamente 0,8 mm/s. Para ponerlo en perspectiva, este nivel es más de tres veces mejor (inferior) que la vibración máxima permitida para ventiladores en la categoría de equilibrado más estricta (BV-5) según la norma ISO 14694:contentReference[oaicite:4]{index=4}. En otras palabras, la vibración del ventilador fue extremadamente baja, dentro de lo que la norma considera excelente. Para el soporte de línea de producción más grande de la Fig. 4 (utilizado para ventiladores de conducto en producción en masa), los resultados también son consistentemente excelentes: los niveles de vibración residual después del equilibrado no suelen superar los 0,1 mm/s. Una vibración tan baja garantiza un funcionamiento silencioso de los ventiladores y una larga vida útil, además de reflejar una calidad de equilibrado muy alta (casi similar a la de la maquinaria de precisión).

Conclusión

Resumen de beneficios: Los soportes de equilibrado sencillos, basados en placas con resortes, ofrecen una solución eficaz y económica para un equilibrado de rotores de alta calidad. A pesar de su simplicidad, permiten a técnicos e ingenieros lograr bajos desequilibrios residuales que cumplen con las normas internacionales e incluso superan los requisitos habituales. Los beneficios son tangibles: reducción significativa de la vibración (protegiendo los rodamientos y las estructuras), mayor vida útil del equipo, mejor calidad del producto (por ejemplo, mejor acabado en rectificadoras equilibradas o funcionamiento más silencioso de los ventiladores) y ahorro de costes al evitar tiempos de inactividad y reparaciones innecesarias.

Impacto práctico: Estos soportes han demostrado su eficacia tanto en entornos de producción como de mantenimiento. Los fabricantes los utilizan para equilibrar componentes durante el ensamblaje, garantizando así que los productos cumplan con las especificaciones de calidad. Los equipos de mantenimiento los utilizan para solucionar problemas de vibración en equipos existentes. Son versátiles: un día se puede equilibrar el impulsor de una bomba, al siguiente el aspa de un ventilador o una muela abrasiva, todo con la misma configuración básica.

Llamada a la acción: Si el desequilibrio del rotor es un problema recurrente en sus operaciones, considere implementar un soporte de balanceo sencillo. Con los sensores adecuados y un poco de capacitación, puede transformar una máquina inestable e ineficiente en una que funcione sin problemas y sea confiable. En un mundo donde el tiempo de inactividad cuesta dinero y la calidad importa, invertir en una solución de balanceo será rentable. No dejes que un rotor desequilibrado arruine tu confianza – Tome el control con estos soportes de equilibrio rentables y mantenga su equipo funcionando sin problemas.