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Grado de calidad del equilibrio (Grado G)

📌 Artículo de referencia canónico — vibromera.eu

La norma internacional para la precisión del equilibrado de rotores: cómo los grados G de ISO 1940-1 e ISO 21940-11 definen el desequilibrio residual admisible, por qué son importantes para la vida útil de los rodamientos y la fiabilidad de la máquina, y cómo calcular las tolerancias para cualquier rotor.

Sensor de vibración

Sensor óptico (Tacómetro láser)

Balanset-4

Pie Magnético Insize-60-kgf

Cinta reflectante

Calculadora de tolerancia de equilibrado

Cálculo del desequilibrio residual admisible según ISO 21940-11 / ISO 1940-1

Resultados

Desequilibrio residual admisible y objetivos de equilibrado

⚖️ Introduzca los parámetros del rotor y haga clic en Calcular
para ver las tolerancias de equilibrado

Resumen de los grados de calidad de equilibrado

Desde giroscopios de ultraprecisión (G 0,4) hasta motores alternativos toscos (G 4000): la clasificación ISO completa

G 0.4
≤ 0,4 mm/s
Ultraprecisión: Giroscopios, husillos de precisión, platos de discos duros, componentes de satélites, equipos de fabricación de microelectrónica
G 1.0
≤ 1,0 mm/s
Precisión: Accionamientos de rectificadoras, accionamientos de audio y vídeo, pequeños motores de alta velocidad, husillos de equipos dentales/médicos
G 2.5
≤ 2,5 mm/s
De alta calidad: Turbinas de gas/vapor, turbocompresores, motores eléctricos de alta velocidad, accionamientos de máquinas herramienta, rotores de centrifugadoras
G 6.3
≤ 6,3 mm/s
Estándar: Impulsores de bombas, ventiladores, soplantes, motores eléctricos generales, turbocompresores, volantes de inercia, maquinaria de proceso: la clase más especificada habitualmente
G 16
≤ 16 mm/s
Medio: Árboles de transmisión (cardán), trituradoras, maquinaria agrícola, partes de plantas de proceso con requisitos moderados.
G 40
≤ 40 mm/s
General: Ruedas de automóvil, llantas, conjuntos de ruedas, árboles de transmisión; accionamientos por cigüeñal inherentemente equilibrados, montados elásticamente
G 100
≤ 100 mm/s
Grueso: Motores alternativos completos para coches, camiones y locomotoras
G 630+
≤ 630–4000 mm/s
Muy gruesa: Accionamientos por cigüeñal inherentemente desequilibrados, montados elásticamente (G 630); accionamientos por cigüeñal de grandes motores diésel marinos lentos (G 1600–G 4000)
📋 ISO 21940-11 / ISO 1940-1 completa — Tabla de grados de calidad de equilibrado
Grado G e·ω (mm/s) Clase de precisión Tipos típicos de rotor / Aplicaciones
G 40004000Muy gruesaAccionamientos por cigüeñal para grandes motores diésel marinos lentos (velocidad del pistón inferior a 9 m/s), inherentemente desequilibrados
G 16001600Muy gruesaAccionamientos por cigüeñal para grandes motores diésel marinos lentos (velocidad del pistón inferior a 9 m/s), inherentemente equilibrados
G 630630GruesoAccionamientos por cigüeñal inherentemente desequilibrados, montados elásticamente
G 250250GruesoAccionamientos por cigüeñal inherentemente desequilibrados, rígidamente montados
G 100100GeneralMotores alternativos completos para coches, camiones y locomotoras
G 4040GeneralCoches: ruedas, llantas, conjuntos de ruedas, árboles de transmisión; accionamientos por cigüeñal inherentemente equilibrados, montados elásticamente
G 1616EstándarMaquinaria agrícola; trituradoras; árboles de transmisión (árboles cardán, árboles propulsores); accionamientos por cigüeñal inherentemente equilibrados, rígidamente montados
G 6.36.3EstándarTurbinas de gas aeronáuticas; centrífugas (separadores, decantadores); motores y generadores eléctricos (altura de eje ≥ 80 mm) con velocidades nominales máximas de hasta 950 r/min; motores eléctricos con alturas de eje inferiores a 80 mm; ventiladores; engranajes; maquinaria general; máquinas-herramienta; máquinas de papel; máquinas de planta de proceso; bombas; turbocompresores; turbinas hidráulicas
G 2.52.5PrecisiónCompresores; accionamientos informáticos; motores y generadores eléctricos (altura de eje ≥ 80 mm) con velocidades nominales máximas superiores a 950 r/min; turbinas de gas y de vapor; accionamientos de máquinas-herramienta; máquinas textiles
G 1.01.0PrecisiónAccionamientos de audio y vídeo; accionamientos de rectificadoras
G 0.40.4UltraprecisiónGiroscopios; husillos y accionamientos de sistemas de alta precisión
📊 Referencia rápida — Tolerancias precalculadas para escenarios comunes
Tipo de rotor Masa (kg) Velocidad (RPM) Grado Upor Total (g·mm) Upor por plano (g·mm) epor (µm)
Pequeño motor eléctrico82900G 6.31668320.7
Impulsor de la bomba122950G 6.324512220.4
Ventilador industrial851480G 6.33459173040.7
Gran rotor del motor3501500G 2.55578278915.9
Turbina de vapor12003600G 2.5795839796.6
Turbocompresor (especificación OEM; el valor ISO por defecto es G 6.3)0.890000G 1.00.0850.0420.11
Husillo de rectificado512000G 1.03.981.990.80
Volante triturador500600G 16127,32063,660254.6
Árbol de transmisión (cardán)154500G 1650925533.9
Ventilador HVAC451750G 6.3154677334.4
Conjunto de rueda de automóvil20900G 4084884244424.4
Centrifugadora306000G 2.5119603.98
📚 Comparación de normas de equilibrado — ISO vs. API vs. ANSI vs. VDI
Estándar Alcance ¿Sistema G-Grade? Diferencia clave Estado
ISO 21940-11:2016Todos los rotores rígidos - procedimientos generalesSí (primario)Norma internacional vigente; sustituye a la ISO 1940-1Corriente
ISO 1940-1:2003Todos los rotores rígidosSí (original)Estableció el sistema de grado G, que sigue siendo ampliamente utilizado como referencia.Sustituido
ISO 21940-12Procedimientos de equilibrado y toleranciasSí (hace referencia a la Parte 11)Procedimientos prácticos de equilibrado, asignación de planos de correcciónCorriente
API 610 / 617 / 611Bombas / compresores / turbinas (industria petrolera)Referencia a la ISO; límites más estrictosA menudo especifica Upor = 4W/N oz·in (W in lb; equivalent to 6350·W/N g·mm with W in kg, ≈ G 0.67) for API 617 rotors; more conservativeCorriente
ANSI S2.19Versión estadounidense de la norma ISO 1940Sí (idéntico)Adopción directa del sistema ISO de grado G para el mercado estadounidenseCorriente
VDI 2060Norma alemana (pre-ISO)Sistema equivalenteAntecedente histórico de la norma ISO 1940; aún se utiliza en la industria alemana.Sustituido por ISO
MIL-STD-167-1Militar EE. UU. - equipo de a bordoNo (límites de vibración)Especifica los límites de amplitud de las vibraciones, no las tolerancias de desequilibrioActivo

¿Qué es un Grado de Calidad de Equilibrado (G-Grade)?

Respuesta rápida

A Grado de calidad de equilibrado (Grado G) es una clasificación estándar internacional por ISO 21940-11 (anteriormente ISO 1940-1) que define el desequilibrio residual máximo admisible desequilibrio para un rotor rígido. El número G representa la velocidad máxima del desplazamiento del centro de gravedad del rotor en mm/s. Grados comunes: G 6.3 para maquinaria general (bombas, ventiladores, motores), G 2.5 para turbinas, compresores y equipos de precisión, G 1.0 para accionamientos de rectificadoras y de audio/vídeo (los turbocompresores figuran en G 6.3 en la tabla ISO, aunque los OEM suelen especificar valores más estrictos). La fórmula del desequilibrio permisible: Upor = 9549 × G × m / n (g·mm), donde m = masa (kg), n = velocidad (RPM).

A Grado de calidad del equilibrio, llamada comúnmente "Grado G", es una clasificación normalizada definida en ISO 21940-11 (que sustituyó a la norma ISO 1940-1) que especifica el desequilibrio residual máximo admisible desequilibrio para un rotor rígido. El grado G define la precisión con la que debe equilibrarse un rotor: no se trata de una medición de vibraciones en la máquina instalada, sino de una especificación de calidad para el propio rotor basada en su masa y velocidad máxima de servicio.

El número que sigue a la letra "G" representa la velocidad máxima admisible del desplazamiento del centro de masa del rotor, expresada en milímetros por segundo (mm/s). Por ejemplo, G 6,3 significa el producto de la excentricidad específica (epor) y la velocidad angular (ω) no debe superar los 6,3 mm/s. G 2,5 limita esta velocidad a 2,5 mm/s. Cuanto menor sea el número G, más estricta será la tolerancia de equilibrado, lo que significa mayor precisión y menor desequilibrio residual admisible.

Qué significa físicamente el número G

El valor G representa la velocidad máxima admisible del centro de gravedad del rotor con respecto al eje geométrico de rotación, a la velocidad máxima de servicio. G 6,3 significa que el centro de gravedad no puede moverse a más de 6,3 mm/s respecto al eje de giro. Dado que la fuerza centrífuga es proporcional a esta velocidad al cuadrado, incluso pequeñas reducciones en el grado G producen reducciones significativas en las cargas dinámicas de los rodamientos.

El propósito del sistema de grados G

Antes de que se estableciera el sistema de grado G, las especificaciones de equilibrado eran vagas: "equilibrar lo mejor posible" o "equilibrar hasta que quede suave". El sistema ISO de grado G sustituyó esta ambigüedad por una norma universal y verificable. Proporciona un lenguaje común para fabricantes, ingenieros de servicio y usuarios finales de todo el mundo. Sus principales objetivos son:

1. Limitación de las vibraciones inducidas por el desequilibrio a niveles aceptables

Desequilibrio produce fuerzas centrífugas que aumentan con el cuadrado de la velocidad de rotación. Estas fuerzas provocan vibraciones, ruido, cargas de fatiga y, en última instancia, fallos mecánicos. Al especificar un grado G, el ingeniero limita estas fuerzas a niveles que los rodamientos, las juntas y la estructura de la máquina pueden tolerar con seguridad durante toda la vida útil prevista.

2. Minimización de las cargas dinámicas sobre los rodamientos

Los rodamientos son los componentes más directamente afectados por el desequilibrio. La carga radial cíclica del desequilibrio residual actúa como una carga de fatiga sobre los elementos rodantes y las pistas de rodadura. La vida útil de los rodamientos (L10) es inversamente proporcional al cubo de la carga aplicada, por lo que incluso una modesta reducción de la fuerza de desequilibrio puede prolongar drásticamente la vida útil del rodamiento. Equilibrar el rotor de un motor de G 16 a G 6,3 normalmente duplica la L10 vida; equilibrar a G 2,5 puede cuadruplicarla.

3. Garantizar un funcionamiento seguro a la velocidad máxima de diseño

La fuerza centrífuga del desequilibrio es proporcional a ω² — duplicar la velocidad cuadruplica la fuerza del mismo desequilibrio. Un rotor que está aceptablemente equilibrado a 1500 RPM puede producir vibraciones peligrosas a 3000 RPM. El sistema de grado G tiene en cuenta esta circunstancia incorporando la velocidad al cálculo de la tolerancia, lo que garantiza la seguridad del rotor a su velocidad nominal máxima.

4. Proporcionar un criterio de aceptación claro y mensurable

El grado G convierte la "calidad del equilibrado" de un juicio subjetivo en un criterio objetivo y medible de aprobado/no aprobado. Tras el equilibrado, el desequilibrio residual se compara con la tolerancia calculada. Si el valor medido está por debajo del límite, el rotor pasa. Esto es esencial para el control de calidad de fabricación, las especificaciones contractuales, las reclamaciones de garantía y el cumplimiento de la normativa.

Cálculo del desequilibrio residual admisible

El núcleo del sistema de grado G es la capacidad de calcular una tolerancia de desequilibrio específica y numérica para cualquier rotor. Del grado G se derivan dos magnitudes clave:

Desequilibrio específico (excentricidad admisible)

Desequilibrio específico admisible (excentricidad)
epor = (9549 × G) / n
epor en µm (micrómetros), G en mm/s, n en RPM. Constante 9549 = 60×1000/(2π)

El desequilibrio específico (epor) representa el desplazamiento máximo admisible del centro de gravedad del rotor respecto al eje de rotación, en micrómetros. Solo depende del grado G y de la velocidad, no de la masa del rotor. Esto lo hace útil para comparar la calidad del equilibrio de rotores de diferentes tamaños.

Desequilibrio residual total admisible

Desequilibrio residual total admisible
Upor = epor × m = (9549 × G × m) / n
Upor en g·mm, G en mm/s, m en kg, n en RPM

El desequilibrio residual total admisible (Upor) es el objetivo real que debe alcanzar el técnico de equilibrado. Se expresa en g·mm (gramos-milímetros): el producto de la masa residual de desequilibrio por su distancia desde el eje de rotación. Este es el número que aparece en la máquina de equilibrado y que se compara con la tolerancia.

Fuerza centrífuga por desequilibrio residual

Fuerza centrífuga en el límite de tolerancia
F = m × epor × ω² = Upor × ω² / 10⁶
F en newtons, epor en metros, ω = 2π×n/60 en rad/s. Dividir por 10⁶ cuando Upor en g·mm

Esta fórmula muestra la fuerza dinámica real que deben soportar los rodamientos a partir del desequilibrio residual admisible a la velocidad de funcionamiento. Es útil para verificar que la capacidad de carga del rodamiento es adecuada y para comprender el impacto en el mundo real de la especificación de grado G.

Referencia de variables

SímboloNombreUnidadDescripción
GGrado de calidad de equilibradomm/sProducto epor·ω; define el grado ISO (por ejemplo, 6,3, 2,5, 1,0)
eporDesequilibrio específico admisibleµmDesplazamiento máximo del CG respecto al eje de rotación
UporDesequilibrio residual admisibleg-mmTolerancia total de desequilibrio = epor × masa
mMasa del rotorkgMasa total del rotor a equilibrar
nVelocidad máxima de servicioRPMVelocidad máxima a la que funcionará el rotor
ωVelocidad angularrad/s= 2π × n / 60
FFuerza centrífugaNFuerza dinámica del desequilibrio residual a velocidad

Cómo elegir el grado G adecuado

La norma ISO ofrece recomendaciones para cientos de tipos de rotor, pero en la práctica la selección depende de varios factores interrelacionados:

Tipo de máquina y aplicación

La norma agrupa los rotores por aplicaciones y recomienda un grado G para cada grupo (véase la tabla ISO anterior). Una turbina de alta velocidad necesita un equilibrio mucho más estricto (G 2,5 o G 1,0) que un mecanismo agrícola de baja velocidad (G 16 o G 40). El diseñador debe tener en cuenta la sensibilidad de la máquina a las vibraciones y las consecuencias de un fallo inducido por desequilibrio.

Velocidad del rotor

La velocidad es el factor más importante. Para el mismo grado G, el desequilibrio admisible (Upor) disminuye linealmente con la velocidad. Un rotor a 6000 RPM tiene la mitad de tolerancia que el mismo rotor a 3000 RPM. En el caso de rotores de alta velocidad (turbinas, turbocompresores, husillos de rectificado), la tolerancia llega a ser extremadamente pequeña, lo que requiere equipos y procedimientos de equilibrado especializados.

Tipo de rodamiento y rigidez del soporte

Un rotor sobre una cimentación rígida suele requerir un equilibrado más estricto que uno sobre soportes flexibles (elásticos), porque los apoyos blandos transmiten menos fuerza de desequilibrio a la estructura. ISO 21940-11 lo refleja: al mismo accionamiento por cigüeñal inherentemente equilibrado se le asigna G 16 cuando va montado rígidamente, pero G 40 cuando va montado elásticamente. Del mismo modo, los rotores sobre cojinetes de película fluida pueden tolerar más desequilibrio que los que van sobre rodamientos de elementos rodantes debido al efecto amortiguador de la película de aceite.

Requisitos medioambientales y de seguridad

Los equipos que funcionan cerca del personal (HVAC, dispositivos médicos), en entornos sensibles al ruido o en aplicaciones críticas para la seguridad (generación de energía, aviación, alta mar) pueden requerir un equilibrado más estricto que el recomendado por la norma para el tipo de rotor. Algunas industrias (petroquímica, generación de energía) tienen sus propias normas (API, IEEE) que especifican límites más estrictos que ISO.

Recomendaciones sectoriales

Industria / AplicaciónGrado G típicoNotas
Generación de energía (turbinas)G 1,0 – G 2,5API 612/617 a menudo especifica tolerancias incluso más estrictas que ISO
Petróleo / química (bombas, compresores)G 2,5 – G 6,3Bombas API 610 a menudo G 2,5 o más ajustadas
HVAC (ventiladores, sopladores, AHU)G 6.3Las instalaciones sensibles al ruido pueden requerir G 2,5
Pasta y papel (rodillos, secadores)G 6,3 – G 16Grandes rodillos lentos; la gran masa compensa la menor precisión
Minería y minerales (trituradoras, cribas)G 16 - G 40Entorno severo; precisión moderada aceptable
Automoción (ruedas, ejes de transmisión)G 16 - G 40Los requisitos NVH pueden ser más estrictos que los mínimos ISO
Máquinas herramienta (husillos, accionamientos)G 1,0 – G 2,5La calidad del acabado superficial depende del equilibrado del husillo
Marina (ejes de hélices, motores)G 6,3 – G 40Se aplican las normas de las sociedades de clasificación (DNV, Lloyd's, ABS)
Energía eólica (bujes de rotor, generadores)G 6.3El desequilibrio del paso de las palas se gestiona por separado del equilibrio del buje
Aeroespacial (turbofanes, giroscopios)G 0,4 – G 2,5Extremadamente estrictas; las normas militares (MIL-STD) pueden prevalecer sobre las ISO

Equilibrado en dos planos — Distribución de la tolerancia

El desequilibrio total admisible Upor calculado a partir de la fórmula de grado G es para el rotor completo. En la práctica, la mayoría de los rotores se equilibran en dos planos de corrección (equilibrado dinámico), por lo que la tolerancia debe repartirse entre los planos.

Guía ISO para la distribución de tolerancias

  • Rotores simétricos (CG aproximadamente en la mitad del vano): Dividir Upor a partes iguales entre los dos planos. Cada plano recibe Upor/2.
  • Rotores asimétricos (CG desplazado hacia un extremo): Distribuir proporcionalmente a las distancias a los apoyos desde el CG. El plano más cercano al CG recibe la mayor parte de la tolerancia.
  • Equilibrado en un solo plano: Toda la Upor se aplica al único plano de corrección. Esto es adecuado para rotores estrechos en forma de disco (L/D < 0,5) en los que el desequilibrio del par es despreciable.
Importante: No duplique la tolerancia

Un error frecuente es calcular Upor y luego aplicar este valor a cada plano, duplicando efectivamente la tolerancia total. El enfoque correcto: Upor es el total; divídelo entre los planos. Cada plano recibe Upor/2 para un rotor simétrico.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1: Rodete de bomba centrífuga

Dada: Rodete de bomba, masa = 12 kg, velocidad de funcionamiento = 2950 RPM, grado requerido G 6.3.

Paso 1 — Desequilibrio específico: epor = 9549 × 6,3 / 2950 = 20,4 µm

Paso 2 — Tolerancia total: Upor = 20,4 × 12 = 245 g-mm

Paso 3 — Por plano (simétrico): 245 / 2 = 122 g·mm por plano

Paso 4 — Peso de corrección: Con radio de corrección R = 100 mm: peso = 122 / 100 = 1,22 gramos máximo por plano

Paso 5 - Fuerza centrífuga: ω = 2π × 2950/60 = 308,9 rad/s. F = 245 × 10⁻⁶ × 308,9² = 23,4 N — bien dentro de la capacidad de carga.

Ejemplo 2: Gran ventilador industrial

Dada: Rotor de ventilador, masa = 85 kg, velocidad de funcionamiento = 1480 RPM, grado requerido G 6.3.

Paso 1 — Desequilibrio específico: epor = 9549 × 6,3 / 1480 = 40,6 µm

Paso 2 — Tolerancia total: Upor = 40,6 × 85 = 3.455 g-mm

Paso 3 — Por plano: 3,455 / 2 = 1.728 g·mm por plano

Paso 4 — Peso de corrección: En R = 400 mm: peso = 1728 / 400 = 4,3 gramos por plano como máximo.

Nota práctica: Este ventilador puede equilibrarse en campo utilizando un Balanset-1A equilibrador portátil con el rotor instalado. El dispositivo calcula automáticamente la tolerancia G 6,3 en función de la masa y la velocidad del rotor.

Ejemplo 3: Turbocompresor de automoción

Dada: Rueda de turbina, masa = 0.8 kg, velocidad máxima = 90,000 RPM, grado requerido G 1.0 (especificación OEM típica para turbocompresores de alta velocidad — más estricta que el valor predeterminado G 6.3 de ISO 21940-11).

Paso 1 — Desequilibrio específico: epor = 9549 × 1,0 / 90 000 = 0,106 µm — unos 100 nanómetros.

Paso 2 — Tolerancia total: Upor = 0,106 × 0,8 = 0,085 g-mm

Paso 3 — Peso de corrección: A R = 20 mm: peso = 0,085 / 20 = 0,004 gramos (¡4 miligramos!) por plano como máximo.

Nota práctica: Esta tolerancia extremadamente ajustada requiere máquinas equilibradoras especializadas de alta velocidad con una resolución de submiligramos. A este nivel de precisión se suele recurrir a la eliminación de material (rectificado/taladrado) en lugar de añadir pesos.

Contexto histórico — ISO 1940-1 a ISO 21940-11

El sistema de grado G ha evolucionado a través de varias iteraciones:

  • VDI 2060 (1966): La norma alemana original que estableció el concepto de grados de calidad de equilibrado. Desarrollada por la Verein Deutscher Ingenieure (Asociación de Ingenieros Alemanes).
  • ISO 1940 (1973, rev. 1986, 2003): Adopción internacional del concepto VDI 2060. ISO 1940-1:2003 "Mechanical vibration - Balance quality requirements for rotors in a constant (rigid) state" se convirtió en la referencia mundial para los grados G.
  • ISO 21940-11:2016: La norma actual. Parte de la completa serie ISO 21940 que cubre todos los aspectos del equilibrado de rotores. La parte 11 cubre específicamente los requisitos de calidad del equilibrado y sustituye a la norma ISO 1940-1. Los valores de grado G y las tablas de aplicación siguen siendo esencialmente los mismos; los principales cambios son editoriales y estructurales.

A pesar de la sustitución formal, "ISO 1940" sigue siendo la referencia más utilizada en conversaciones del sector, especificaciones de compra y manuales de equipos. Ambas denominaciones se refieren al mismo sistema de grado G.

Errores comunes en la aplicación de los grados G

Error 1: Utilizar la velocidad de balanceo en lugar de la velocidad de servicio

La tolerancia del grado G debe calcularse utilizando el máxima velocidad de servicio (velocidad de servicio), no la velocidad de la equilibradora. Muchos rotores se equilibran a un régimen inferior al de su velocidad de servicio. Si se utiliza la velocidad de equilibrado en la fórmula, se obtiene una tolerancia demasiado holgada para las condiciones de funcionamiento reales. En Balanset-1A El software le permite introducir la velocidad de servicio por separado de la velocidad de equilibrado para evitar este error.

Error 2: Confundir el grado G con el nivel de vibración

G 6,3 NO significa que la máquina instalada vibre a 6,3 mm/s. El valor G es una propiedad del rotor solo, medida o calculada como tolerancia de cuerpo libre. La vibración de la máquina instalada depende de muchos factores adicionales: estado de los rodamientos, alineación, estructural frecuencias naturales, amortiguación, etc. Un rotor equilibrado a G 6,3 puede producir una vibración de 1 mm/s en una máquina y de 4 mm/s en otra, dependiendo de la instalación.

Error 3: Especificar en exceso el grado

Especificar G 1,0 para un ventilador de baja velocidad que sólo necesita G 6,3 supone una pérdida de tiempo y dinero. Los grados más estrictos requieren más iteraciones de equilibrado, equipos más precisos y tiempos de equilibrado más largos. Especifique el grado apropiado para la aplicación: un equilibrado mayor del necesario proporciona rendimientos decrecientes y aumenta el coste.

Error 4: Aplicar la tolerancia total a cada plano

Como ya se ha señalado, Upor es el total tolerancia para el rotor. Para equilibrado en dos planos, dividir por 2 (o distribuir proporcionalmente para rotores asimétricos). Aplicando Upor a cada plano duplica la tolerancia total real, superando potencialmente el grado previsto.

Error 5: Ignorar los cambios de temperatura y montaje

Algunos rotores cambian de estado de equilibrado entre condiciones frías (ambiente) y calientes (funcionamiento) debido a distorsión térmica, crecimiento centrífugo o cambios de ajuste. Un rotor que cumple G 2,5 en la máquina equilibradora a temperatura ambiente puede superar esta tolerancia a temperatura de funcionamiento. Para rotores críticos, se recomienda el equilibrado a alta velocidad en condiciones de funcionamiento o próximas a ellas.

Error 6: Descuidar la convención sobre chavetas y chaveteros

La norma ISO 21940-11 especifica que debe utilizarse la convención de la media chaveta al equilibrar un rotor con chavetero (añadir media chaveta al chavetero durante el equilibrado para aproximarse a la condición de instalación). El uso de una chaveta completa, de ninguna chaveta o el incumplimiento de esta convención introduce un error de desequilibrio inicial que puede ser significativo para grados G estrictos.

Por qué son importantes los grados G — El caso empresarial

La correcta aplicación de los grados G proporciona beneficios cuantificables:

  • Vida útil de los rodamientos: Rodamiento L10 es proporcional a (C/P)³, donde P incluye la fuerza de desequilibrio. Reducir el desequilibrio a la mitad puede aumentar la vida útil de los rodamientos hasta 8 veces (2³ = 8). Esto se traduce directamente en una reducción de los costes de mantenimiento y de los tiempos de inactividad.
  • Eficiencia energética: Desequilibrio-la vibración inducida disipa energía en forma de calor en rodamientos, juntas y amortiguadores. Los rotores bien equilibrados funcionan más fríos y consumen menos energía, lo que suele suponer un ahorro energético de 1-3% en motores industriales.
  • Reducción de ruido: Las vibraciones producidas por el desequilibrio se transmiten a través de la estructura y se irradian en forma de ruido. Cumplir el grado G correcto suele ser la forma más rentable de cumplir la normativa sobre ruido en el lugar de trabajo.
  • Normalización e interoperabilidad: El sistema de grado G garantiza que un rotor equilibrado por el fabricante A cumple la misma norma de calidad que uno equilibrado por el fabricante B, algo esencial para las cadenas de suministro mundiales y los componentes intercambiables.
  • Cumplimiento de la normativa: Muchos sectores exigen pruebas documentadas de la calidad de equilibrado a efectos de seguros, garantías y certificaciones de seguridad. El grado G proporciona un estándar de documentación universalmente reconocido.
Equipos de equilibrado prácticos para el cumplimiento del grado G

Balanset-1A es el equilibrador portátil que incluye una calculadora de tolerancia ISO 1940 / ISO 21940-11 integrada. Introduzca la masa del rotor, la velocidad de servicio y el grado G deseado; el software calcula automáticamente Upor, distribuye la tolerancia entre los planos y proporciona una indicación clara de correcto/incorrecto después de cada proceso de equilibrado. El Balanset-4 amplía esta capacidad a la medición de cuatro canales para configuraciones de equilibrado complejas.


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Equipo Vibromera

Equilibrado portátil con calculadora de tolerancias ISO G incorporada.

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Preguntas frecuentes — Grados de calidad de equilibrado

Preguntas frecuentes sobre grados G, ISO 1940 y tolerancias de equilibrado

¿Cuál es el grado de calidad de equilibrado más utilizado?
G 6.3 es, con diferencia, el grado más especificado en todo el mundo. Se aplica a la mayoría de la maquinaria industrial general: motores eléctricos, impulsores de bombas, ventiladores, soplantes, volantes de inercia y equipos de plantas de proceso. Proporciona un equilibrio práctico entre el coste de fabricación y el rendimiento en cuanto a vibraciones para equipos que funcionan a velocidades industriales típicas (750-3600 RPM).
¿Cuál es la diferencia entre ISO 1940-1 e ISO 21940-11?
ISO 21940-11:2016 sustituye a ISO 1940-1:2003. Ambas definen exactamente el mismo sistema de grado G: los valores G y las tablas de aplicación son idénticas. ISO 21940-11 forma parte de la amplia serie ISO 21940 que cubre todos los aspectos del equilibrado de rotores (terminología, procedimientos, tolerancias, máquinas, instrumentación). El cambio es principalmente organizativo y editorial, no técnico. En la práctica, la mayoría de los ingenieros siguen diciendo "ISO 1940" cuando se refieren a grados G, y ambas referencias se entienden universalmente.
¿El grado G equivale al nivel de vibración de la máquina?
No. Este es uno de los errores más comunes. El valor G es una propiedad del rotor solo — define el desequilibrio admisible del rotor libre, no la vibración de la máquina instalada. G 6,3 NO significa que la máquina vibrará a 6,3 mm/s. La vibración real instalada depende del estado de los rodamientos, alineación, estructural frecuencias naturales, rigidez de los cimientos y amortiguación. Un rotor equilibrado a G 6,3 puede producir entre 0,5 y 5 mm/s en diferentes máquinas.
¿Cómo se calcula el desequilibrio residual admisible?
Utilice la fórmula: Upor (g·mm) = (9549 × G × m) / n, donde G es el grado (mm/s), m es la masa del rotor (kg) y n es la velocidad máxima de servicio (RPM). Ejemplo: un rotor de 25 kg a 3000 RPM, grado G 6,3 → Upor = (9549 × 6,3 × 25) / 3000 = 502 g-mm total. Para el equilibrado de dos planos, cada plano recibe 502 / 2 = 251 g-mm. El Balanset-1A El software realiza este cálculo automáticamente.
¿Qué grado G para bombas, ventiladores y motores eléctricos?
La norma ISO 21940-11 recomienda G 6.3 para bombas industriales estándar, ventiladores, soplantes y motores eléctricos generales. Las bombas de servicio crítico según API 610 suelen requerir G 2.5. Los ventiladores HVAC en lugares sensibles al ruido (hospitales, oficinas) también pueden justificar G 2,5. Los ventiladores grandes y lentos (<600 RPM) pueden utilizar a veces G 16. Bombas accionadas por turbina y compresores de alta velocidad: G 2,5 o G 1,0.
¿Debo utilizar la velocidad de equilibrado o la velocidad de funcionamiento en la fórmula?
Utilice siempre la velocidad máxima de funcionamiento (servicio) - la velocidad más alta a la que funcionará el rotor en servicio real. Se trata de un error común y peligroso: muchos rotores se equilibran en máquinas a velocidades inferiores a las que funcionarán en el campo. Si se utiliza la velocidad de equilibrado, se obtiene una tolerancia demasiado holgada. Por ejemplo, si un rotor funciona a 3600 RPM pero se equilibra a 600 RPM, la tolerancia calculada a 600 RPM sería 6 veces demasiado generosa.
¿Puedo equilibrar en campo hasta un grado ISO G?
Sí. Los modernos equipos de equilibrado portátiles como el Balanset-1A permite el equilibrado sobre el terreno según las normas ISO de grado G sin desmontar el rotor de la máquina. El dispositivo mide la amplitud y la fase de las vibraciones, y su software integrado calcula los pesos de corrección necesarios para el equilibrado en uno o dos planos. equilibrado dinámico. Incluye una calculadora automática de tolerancias ISO 1940 / ISO 21940-11 con indicación de pasa/no pasa.
¿Qué ocurre con la calidad de equilibrado de los rotores flexibles?
El sistema de grado G (ISO 21940-11, anteriormente ISO 1940-1) se aplica específicamente a rotores rígidos — rotores que funcionan muy por debajo de su primer velocidad crítica. Los rotores flexibles (los que funcionan por encima o cerca de su primera velocidad crítica, como los grandes turbogeneradores) requieren técnicas de equilibrado modal cubiertas por ISO 21940-12. El grado G puede seguir aplicándose como objetivo inicial de equilibrado a baja velocidad, pero son necesarias pasadas adicionales de equilibrado a alta velocidad a la velocidad de funcionamiento o cerca de ella.

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