¿Qué es la tolerancia de equilibrado? Normas y cálculos • Balanceador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, trituradoras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores. ¿Qué es la tolerancia de equilibrado? Normas y cálculos • Balanceador portátil, analizador de vibraciones "Balanset" para el equilibrado dinámico de trituradoras, ventiladores, trituradoras, sinfines de cosechadoras, ejes, centrífugas, turbinas y muchos otros rotores.

¿Qué es la tolerancia de equilibrado? Normas y cálculo

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Entendiendo la tolerancia al equilibrio

Definición: ¿Qué es la tolerancia de equilibrio?

Equilibrar la tolerancia es la cantidad máxima permitida de desequilibrio residual que puede permanecer en un rotor después equilibrando Se completa. Representa el criterio de aceptación que define si un rotor está adecuadamente equilibrado para su servicio previsto. La tolerancia de equilibrado se expresa como una masa específica de desequilibrio en un radio determinado (en gramos-milímetros u onzas-pulgadas) o como amplitud de vibración (en mm/s o milésimas de pulgada).

Las tolerancias se definen mediante normas internacionales, principalmente la ISO 21940 Serie que especifica los grados de calidad del balanceo según el tipo de rotor, la velocidad de servicio y la aplicación. Estas normas garantizan un balanceo consistente, seguro y eficaz en todas las industrias y tipos de equipos.

Por qué es importante equilibrar la tolerancia

Establecer tolerancias de equilibrio adecuadas es crucial por varias razones:

  • Seguridad: Un desequilibrio residual excesivo puede provocar fallas en la máquina, creando riesgos de seguridad para el personal y el equipo circundante.
  • Longevidad del equipo: Operar dentro de la tolerancia minimiza el desgaste inducido por la vibración en cojinetes, sellos y componentes estructurales, lo que extiende la vida útil.
  • Seguro de calidad: Las tolerancias proporcionan criterios de aceptación objetivos para equilibrar el trabajo, garantizando una calidad constante.
  • Equilibrio económico: Las tolerancias representan un compromiso práctico entre el costo de lograr un equilibrio perfecto (lo cual es imposible) y un rendimiento operativo aceptable.
  • Cumplimiento de los estándares de la industria: Cumplir con las tolerancias reconocidas demuestra el cumplimiento de las mejores prácticas de la industria y puede ser requerido por regulaciones o garantías.

ISO 21940-11: La norma primaria

La norma ISO 21940-11 (anteriormente ISO 1940-1) es la norma internacionalmente reconocida para los requisitos de calidad de las balanzas. Define una serie de grados de calidad de las balanzas, denominados grados G, donde G significa “grado de calidad de la balanza” y su valor numérico representa la excentricidad específica del desequilibrio en milímetros por segundo.

Calificaciones de calidad de Common Balance (calificaciones G)

La norma define grados G que van desde G 0,4 (máxima precisión) hasta G 4000 (mínima precisión). Los grados comunes incluyen:

  • G 0.4: Husillos para rectificadoras de precisión, giroscopios (máxima precisión)
  • G 1.0: Husillos para máquinas herramienta de alta precisión, turbocompresores
  • G 2.5: Turbinas de gas y vapor, rotores rígidos de turbogeneradores, compresores, accionamientos de máquinas herramienta
  • G 6.3: La mayoría de las máquinas generales, rotores de motores eléctricos (2 polos), centrífugas, ventiladores, bombas
  • G 16: Maquinaria agrícola, trituradoras, motores diésel multicilíndricos
  • G 40: Equipos de funcionamiento lento, motores diésel de cuatro cilindros montados rígidamente

Los números G más bajos indican tolerancias más estrictas (menor desequilibrio permisible), mientras que los números G más altos permiten un mayor desequilibrio residual.

Cálculo de la tolerancia de equilibrio

El desequilibrio residual admisible depende de tres factores: la masa del rotor, su velocidad de servicio y el grado de calidad de equilibrado seleccionado. El cálculo se basa en la siguiente relación:

Calculadora de tolerancia en línea

Para un cálculo rápido y preciso del desequilibrio residual admisible, utilice nuestro Calculadora de tolerancia al desequilibrio residual. La calculadora calcula automáticamente valores de tolerancia según las normas ISO 1940/21940 para diversos tipos de máquinas, masas de rotor y velocidades de operación, con opciones para equilibrado de un solo plano o de dos planos.

Fórmula para el desequilibrio residual admisible

Túpor = (G × M) / (ω / 1000)

Dónde:

  • Túpor = Desequilibrio residual admisible (gramos-milímetros o g·mm)
  • GRAMO = Grado de calidad de la balanza (p. ej., 6,3 para G 6,3)
  • M = Masa del rotor (kilogramos)
  • ω = Velocidad angular (radianes por segundo) = (2π × RPM) / 60

Fórmula simplificada usando RPM

Para un uso práctico, la fórmula se puede simplificar a:

Túpor (g·mm) = (9549 × G × M) / RPM

Dónde:

  • M = Masa del rotor en kilogramos
  • RPM = Velocidad de servicio en revoluciones por minuto
  • GRAMO = Número de grado de calidad de la balanza

Ejemplo de cálculo

Consideremos un rotor de motor con las siguientes especificaciones:

  • Masa: 50 kg
  • Velocidad de funcionamiento: 3000 RPM
  • Calidad de equilibrio requerida: G 6.3

Túpor = (9549 × 6,3 × 50) / 3000 = 100,4 g·mm

Esto significa que el desequilibrio residual máximo admisible para este rotor es de aproximadamente 100 g·mm. Si el radio del plano de corrección es de 100 mm, esto equivale a 1,0 g de desequilibrio residual en ese radio.

Puede verificar este cálculo o calcular tolerancias para diferentes tipos de máquinas utilizando nuestro calculadora en línea.

Tolerancias de un solo plano frente a tolerancias de dos planos

La tolerancia calculada se aplica al desequilibrio total en un solo plano para equilibrado de un solo plano. Para equilibrio de dos planos (dinámico), La norma ISO 21940-11 proporciona pautas para distribuir la tolerancia total entre los dos planos de corrección, normalmente asignando la tolerancia a cada plano en función de la distancia entre los planos y la geometría del rotor.

Tolerancia basada en la vibración

Si bien la norma ISO 21940-11 especifica los límites de masa de desequilibrio, el equilibrado en campo suele utilizar la amplitud de vibración como criterio de aceptación, ya que se mide directamente. Las tolerancias basadas en la vibración suelen definirse mediante:

Serie ISO 20816

Estas normas especifican los límites de vibración aceptables para diversos tipos de máquinas según la velocidad RMS (mm/s o pulg/s). Las zonas comunes incluyen:

  • Zona A: Máquinas recién puestas en servicio (muy baja vibración)
  • Zona B: Aceptable para funcionamiento a largo plazo
  • Zona C: Aceptable por períodos limitados, se deben planificar acciones correctivas
  • Zona D: Inaceptable, se requiere acción correctiva inmediata

Criterios prácticos de campo

Muchos técnicos de equilibrio utilizan estas reglas generales:

  • Vibración reducida a menos de 25% del nivel inicial = equilibrio exitoso
  • Vibración absoluta por debajo de 2,8 mm/s (0,11 pulg./s) = generalmente aceptable para la mayoría de los equipos industriales
  • Vibración residual por debajo de 1,0 mm/s (0,04 in/s) = excelente equilibrio

Factores que afectan la tolerancia alcanzable

La capacidad de cumplir con la tolerancia de equilibrio depende de varios factores prácticos:

1. Capacidades del equipo

  • Precisión de medición de instrumentos de equilibrado
  • Sensibilidad de los sensores de vibración
  • Resolución de la colocación del peso (con qué precisión se pueden colocar los pesos)

2. Características del rotor y de la máquina

  • Estado mecánico (flojedad, desgaste de los cojinetes, problemas de cimentación que pueden impedir alcanzar tolerancias ajustadas)
  • Operando en o cerca de velocidades críticas hace que el equilibrio preciso sea más difícil
  • No linealidad en la respuesta del sistema

3. Restricciones prácticas

  • Accesibilidad de planos de corrección
  • Incrementos de peso disponibles (solo se pueden agregar pesos en cantidades discretas)
  • Resolución angular de orificios de montaje o puntos de fijación

Tolerancia vs. Capacidad de equilibrio

Es importante distinguir entre:

  • Tolerancia especificada: El desequilibrio residual máximo permisible según lo definido por las normas o especificaciones
  • Equilibrio alcanzable: El nivel real de equilibrio que se puede lograr en la práctica dadas las capacidades y limitaciones del equipo.
  • Equilibrio económico: El punto más allá del cual una mejora adicional ya no es rentable

Para la mayoría de los balanceos de campo industriales, lograr niveles de desequilibrio 2-3 veces mejores que la tolerancia requerida representa un trabajo excelente y garantiza un margen para las incertidumbres de medición y las variaciones operativas.

Documentación y aceptación

La documentación adecuada de la tolerancia de equilibrio incluye:

  • Especificado Grado G o valor de tolerancia
  • Desequilibrio residual admisible calculado (Upor)
  • Desequilibrio residual medido después del equilibrado
  • Comparación que muestra el cumplimiento: Medido ≤ Permitido
  • Firma o anotación de aceptación

Esta documentación proporciona evidencia objetiva de que el trabajo de balanceo cumple con las especificaciones y sirve como base para futuras evaluaciones de mantenimiento.

Cuándo utilizar tolerancias más estrictas o más flexibles

Tolerancias más estrictas se justifican cuando:

  • Operación a alta velocidad (fundamental para la seguridad y la vida útil del rodamiento)
  • Equipos de precisión que requieren una vibración mínima
  • Estructuras ligeras o flexibles sensibles a las vibraciones
  • Equipos ubicados cerca de procesos o instrumentos sensibles a las vibraciones

Tolerancias más flexibles aceptables cuando:

  • Equipos pesados de baja velocidad
  • Construcción robusta con alta tolerancia a las vibraciones.
  • Equipos de uso poco frecuente o de corta duración
  • Las consideraciones económicas superan las mejoras incrementales del rendimiento

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