Comprender la sensibilidad al equilibrio
Definición: ¿Qué es la sensibilidad de equilibrio?
Equilibrar la sensibilidad (también llamado desequilibrio residual mínimo alcanzable o MARU) es la cantidad más pequeña de desequilibrar que se puede detectar, medir y corregir de forma fiable durante un equilibrando Procedimiento. Representa el límite práctico de la precisión con la que se puede equilibrar un rotor, dadas las capacidades del equipo de medición, las características del sistema rotor-cojinete y los factores ambientales.
La sensibilidad de equilibrio es un parámetro crucial porque determina si una determinada tolerancia de equilibrio Realmente se puede lograr. Si la tolerancia requerida es menor que la sensibilidad del sistema, no se puede cumplir la especificación del equilibrio, independientemente del cuidado con el que se realice el trabajo.
Por qué es importante equilibrar la sensibilidad
Comprender y cuantificar la sensibilidad del equilibrio es esencial por varias razones:
- Evaluación de viabilidad: Antes de comenzar un trabajo de equilibrio, la sensibilidad determina si se puede lograr de manera realista la calidad de equilibrio requerida.
- Selección de equipo: Elegir equipos de equilibrado y sensores con la sensibilidad adecuada a la aplicación.
- Análisis costo-beneficio: Lograr una sensibilidad extremadamente alta requiere equipos costosos y procedimientos que requieren mucho tiempo. Los requisitos de sensibilidad deben ajustarse a las necesidades operativas.
- Solución de problemas: Cuando la calidad del equilibrio no cumple con las expectativas, el análisis de sensibilidad ayuda a determinar si el problema es el procedimiento de equilibrio, limitaciones del equipo o problemas mecánicos con el sistema del rotor.
- Seguro de calidad: La sensibilidad documentada proporciona evidencia objetiva de las capacidades del sistema de equilibrio.
Factores que afectan la sensibilidad del equilibrio
Existen múltiples factores que influyen en la sensibilidad de equilibrio alcanzable:
1. Factores del sistema de medición
- Resolución del sensor: El cambio de vibración más pequeño que el acelerómetro o el sensor puede detectarlo.
- Relación señal-ruido: La vibración de fondo de otras fuentes (maquinaria adyacente, ruido eléctrico, vibraciones del suelo) puede enmascarar pequeños cambios causados por el desequilibrio.
- Precisión de la instrumentación: La precisión de la analizador de vibraciones en la medición amplitud y fase.
- Precisión del tacómetro: La precisión de la medición de fase depende de la precisión de la señal de referencia de una vez por revolución.
- Resolución digital: La resolución del convertidor A/D y el ancho del compartimento FFT afectan la precisión de la medición.
2. Características del sistema rotor-cojinete
- Respuesta dinámica: La intensidad con la que el sistema responde al desequilibrio (magnitud del coeficiente de influencia). Los sistemas con baja respuesta requieren desequilibrios mayores para producir vibraciones mensurables.
- Tipo y estado del rodamiento: Los rodamientos desgastados con juego excesivo o comportamiento no lineal reducen la sensibilidad.
- Resonancias estructurales: Operando cerca resonancia Puede mejorar la sensibilidad (mayor respuesta de vibración), pero lejos de la resonancia, la reduce.
- Mojadura: Los sistemas altamente amortiguados atenúan la vibración, reduciendo la sensibilidad.
- Rigidez de la Fundación: Una base flexible o complaciente absorbe la energía de la vibración, reduciendo la vibración medible para un desequilibrio determinado.
3. Factores operativos y ambientales
- Velocidad de funcionamiento: La fuerza de desequilibrio aumenta con el cuadrado de la velocidad, por lo que la sensibilidad mejora a velocidades más altas.
- Variables del proceso: El caudal, la presión, la temperatura y la carga pueden introducir vibraciones que enmascaran los efectos del desequilibrio.
- Condiciones ambientales: Las variaciones de temperatura, el viento y la vibración del suelo afectan las mediciones.
- Repetibilidad: Las variaciones en las condiciones operativas entre ejecuciones de medición reducen la sensibilidad efectiva.
4. Precisión en la colocación del peso
- Resolución masiva: El incremento de peso más pequeño disponible (por ejemplo, solo se pueden agregar pesos en incrementos de 1 gramo).
- Precisión de posicionamiento angular: ¿Con qué precisión? pesos de corrección se puede colocar angularmente.
- Consistencia de la posición radial: Variaciones en el radio en el que se colocan los pesos.
Determinación de la sensibilidad del equilibrio
La sensibilidad se puede determinar experimentalmente mediante un procedimiento de prueba:
Procedimiento
- Establecer una línea base: Equilibre el rotor hasta el menor desequilibrio residual posible mediante métodos normales.
- Añadir peso pequeño conocido: Añade un pequeño dato conocido con precisión. peso de prueba en un ángulo conocido (por ejemplo, 5 gramos a 0°).
- Medir respuesta: Haga funcionar la máquina y mida el cambio en la vibración.
- Evaluar detectabilidad: Si el cambio es claramente medible y distinguible del ruido (normalmente requiere un cambio de al menos 2-3 veces el nivel de ruido de medición), el desequilibrio es detectable.
- Iterar: Repita con pesos progresivamente más pequeños hasta que el cambio se vuelva indistinguible del ruido de la medición.
Regla de oro
Generalmente se considera que el desequilibrio mínimo detectable es la cantidad que produce un cambio de vibración de aproximadamente 10-15% del nivel de ruido de fondo o la repetibilidad de la medición, el que sea mayor.
Valores típicos de sensibilidad
La sensibilidad del equilibrio varía ampliamente según el sistema y el equipo:
Equilibradora de alta precisión (entorno de taller)
- Sensibilidad: 0,1 a 1 g·mm por kg de masa del rotor
- Aplicaciones: Rotores de turbinas, husillos de precisión, equipos de alta velocidad.
- Realizable Grados G:G 0,4 a G 2,5
Balanceo de campo con equipos portátiles
- Sensibilidad: 5 a 50 g·mm por kg de masa del rotor
- Aplicaciones: La mayoría de maquinaria industrial, ventiladores, motores, bombas.
- Calificaciones G alcanzables: G 2,5 a G 16
Maquinaria grande de baja velocidad (in situ)
- Sensibilidad: 100 a 1000 g·mm por kg de masa del rotor
- Aplicaciones: Trituradoras grandes, molinos de baja velocidad, rotores masivos.
- Calificaciones G alcanzables: G 16 a G 40+
Mejorar la sensibilidad del equilibrio
Cuando se requiere una mayor sensibilidad, se pueden emplear varias estrategias:
Mejoras de equipo
- Utilice sensores de mayor calidad con mejor resolución y menor ruido
- Actualice a analizadores de vibraciones más precisos
- Mejorar la precisión del tacómetro o de la referencia de fase
Optimización de la técnica de medición
- Promedio de múltiples mediciones para reducir el ruido aleatorio
- Realizar el equilibrio a velocidades más altas donde las fuerzas de desequilibrio son mayores
- Optimizar las ubicaciones de montaje del sensor (más cerca de los cojinetes, montaje más rígido)
- Proteja los sensores de las interferencias electromagnéticas
- Controlar las condiciones ambientales (temperatura, aislamiento de vibraciones)
Modificaciones del sistema
- Reforzar las cimentaciones para reducir la atenuación de las vibraciones.
- Reemplace los cojinetes desgastados para mejorar la linealidad de la respuesta.
- Aislar la máquina de fuentes de vibración externas
Mejoras de procedimiento
- Utilice calibración permanente Para reducir el número de pruebas necesarias
- Emplear coeficiente de influencia técnicas de refinamiento
- Implementar el control estadístico de procesos para rastrear la repetibilidad de las mediciones
Sensibilidad vs. Tolerancia: La Relación Crítica
Para lograr un equilibrio exitoso, la relación entre sensibilidad y tolerancia debe ser adecuada:
Condición requerida
Sensibilidad de equilibrio ≤ (Tolerancia especificada / 4)
Esta “regla 4:1” garantiza que el sistema de equilibrado tenga la capacidad suficiente para lograr de forma fiable la tolerancia requerida con un margen de seguridad adecuado.
Ejemplo
Si la tolerancia especificada es 100 g·mm:
- Sensibilidad requerida: ≤ 25 g·mm
- Si la sensibilidad real es de 30 g·mm, puede ser difícil lograr la tolerancia de manera consistente.
- Si la sensibilidad real es de 10 g·mm, la tolerancia se puede lograr fácilmente con margen de sobra.
Implicaciones prácticas
Comprender la sensibilidad al equilibrio tiene consecuencias prácticas directas:
- Cotización de trabajo: La sensibilidad determina si un trabajo de equilibrio puede realizarse con el equipo disponible o requiere instalaciones especializadas.
- Redacción de especificaciones: Las especificaciones de tolerancia deben ser realistas dada la sensibilidad de equilibrio disponible.
- Control de calidad: La sensibilidad documentada proporciona criterios objetivos para evaluar si los malos resultados del equilibrio se deben a limitaciones del equipo o a errores de procedimiento.
- Justificación del equipo: Los requisitos de sensibilidad cuantificada justifican la inversión en sistemas de equilibrado de mayor precisión cuando sea necesario.
Documentando la sensibilidad
El trabajo de equilibrio profesional debe incluir documentación de sensibilidad:
- Método utilizado para determinar la sensibilidad
- Desequilibrio mínimo detectable medido (MARU)
- Repetibilidad de la medición (desviación estándar de mediciones repetidas)
- Comparación de la sensibilidad con la tolerancia especificada (relación de capacidad)
- Declaración de conformidad: “La sensibilidad del sistema de X g·mm es adecuada para lograr la tolerancia especificada de Y g·mm”
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