Comprensión del balanceo en campo (balanceo in situ)
Equilibrado en campotambién conocido como equilibrado in situ, es el proceso de corregir el desequilibrio of a rotor mientras gira sobre sus propios cojinetes y estructura de soporte, a su velocidad normal de funcionamiento o a una velocidad cercana a ella. A diferencia del equilibrado en taller, en el que se desmonta el rotor y se monta en un equipo específico máquina equilibradora, el equilibrado en campo se realiza in situ con la máquina completamente montada. Es la forma práctica y habitual de equilibrado del rotor para los equipos de mantenimiento y fiabilidad, ya que corrige la máquina tal como funciona realmente.
1. Definición: ¿Qué es el equilibrado en campo?
El proceso suele utilizar un dispositivo portátil analizador de vibraciones para medir la amplitud y fase of the 1× (velocidad de marcha) vibración, fije un peso de prueba de masa conocida, volver a medir la nueva respuesta vibratoria y, a continuación, calcular el valor necesario peso de corrección y su orientación angular. Dado que el rotor permanece en sus propios cojinetes, el resultado refleja el estado real de funcionamiento de la máquina, en lugar de una condición idealizada en un banco de equilibrado.
Es imprescindible una referencia de fase: el analizador debe saber donde se encuentra el eje en cada instante para convertir un pico de vibración en un ángulo de punto de máxima carga. Esa referencia proviene de un tacómetro que se activa una vez por vuelta, normalmente a partir de una tira de cinta reflectante.
2. ¿Por qué es necesario el equilibrado in situ?
Si bien el balanceo en taller es muy preciso, no puede considerar todos los factores que influyen en el balanceo de una máquina en su entorno operativo. El balanceo en campo es necesario cuando el desequilibrio se debe a, o solo puede corregirse considerando, todo el conjunto de la máquina. Las razones comunes incluyen:
- Desequilibrio en el montaje: El desequilibrio final de una máquina es la suma de los desequilibrios de todos sus componentes giratorios (impulsor, eje, acoplamiento(polea, chavetas y elementos de fijación). El equilibrado en campo corrige el desequilibrio de todo el conjunto de una sola vez, incluyendo los pequeños desplazamientos que se producen al volver a montar la máquina.
- Efectos operativos: El desequilibrio puede deberse a condiciones que solo se producen durante el funcionamiento normal, como deformación térmica del rotor, fuerzas aerodinámicas, o fuerzas hidráulicas. Estos no se pueden reproducir en una máquina de equilibrado de taller.
- Acumulación de material o desgaste: en ventiladores, sopladores y centrifugadoras, la acumulación irregular de producto o la distribución desigual desgaste provoca que se produzca un desequilibrio con el paso del tiempo. El equilibrado in situ es la única forma práctica de corregir esto sin necesidad de una revisión completa.
- Inviabilidad del desmontaje: En el caso de máquinas de gran tamaño —grandes ventiladores industriales, generadores de turbina—, desmontar el rotor para realizar el equilibrado en taller resulta extremadamente costoso y lleva mucho tiempo. El equilibrado in situ es una solución mucho más económica y rápida, y constituye la base de los criterios de equilibrado in situ en ISO 21940-13.
3. El proceso de equilibrado in situ (método del coeficiente de influencia)
El método más común para el balanceo en campo es el método del coeficiente de influencia, que sigue una secuencia lógica y repetible:
- Ejecución inicial: la máquina funciona a su velocidad normal de funcionamiento, y la amplitud y fase iniciales de la vibración de 1× — la desequilibrio inicial vector — se miden y registran.
- Colocación del peso de prueba: Se detiene la máquina y se fija firmemente al rotor, en una posición angular conocida, un peso de prueba de masa conocida.
- Prueba de funcionamiento: La máquina vuelve a ponerse en marcha a la misma velocidad. Se miden y registran la nueva amplitud y fase de la vibración (el vector de respuesta).
- Cálculo: la variación del vector de vibración provocada por el peso de prueba da como resultado un coeficiente de influencia, que describe en qué medida varía la vibración en el punto de medición para un desequilibrio determinado en el punto de corrección. El analizador combina este coeficiente con el vector inicial —utilizando suma vectorial — para calcular la masa y el ángulo exactos de la corrección necesaria.
- Colocación del peso de corrección: Se detiene la máquina, se retira el peso de prueba y se fija de forma permanente el peso de corrección calculado en el ángulo especificado.
- Ejecución de verificación: La máquina se pone en marcha una última vez para confirmar que la vibración ha descendido a un nivel aceptable, de acuerdo con normas como ISO 20816-1, y que el desequilibrio residual se encuentra dentro de la tolerancia establecida.
Los rotores simples se manejan con equilibrado de un solo plano; los rotores más largos que presentan una componente de par requieren equilibrado de dos planos (dinámico). A calculadora de peso de prueba ayuda a elegir una carga inicial segura y eficaz para la primera prueba.
4. Equilibrado in situ en la práctica con un analizador portátil
En el terreno, todo el circuito descrito anteriormente se lleva a cabo con un único instrumento portátil, en lugar de con un soporte de equilibrio. Un analizador portátil de dos canales como el Balanset-1A mide la amplitud y la fase en cada cojinete, calcula automáticamente los coeficientes de influencia y guía las correcciones en uno y dos planos; a continuación, verifica el desequilibrio residual con respecto a ISO 21940-11 grados de calidad de equilibrado. Al funcionar en los propios cojinetes de la máquina a velocidad de trabajo, capta el estado real de funcionamiento —incluidos los efectos de montaje, térmicos y aerodinámicos— que una máquina de taller simplemente no puede reproducir. El tacómetro óptico láser incluido proporciona la referencia de fase de una vez por revolución a partir de un pequeño trozo de cinta reflectante, por lo que no se necesita ninguna preparación del eje más allá de colocar la cinta.
5. Consideraciones clave y medidas de protección
El equilibrado in situ requiere habilidad y una planificación minuciosa. Tal y como se describe en normas como ISO 21940-13La seguridad es primordial.
- Seguridad: Las pesas de prueba y de corrección deben fijarse con la suficiente firmeza como para soportar la fuerza centrífuga a velocidad de funcionamiento, y se debe controlar el acceso a la máquina mientras está en marcha.
- Prerrequisitos: Antes de realizar el equilibrado, descarte otras causas de una vibración 1× elevada — desalineación, resonancia, a eje doblado, o mecánico holgura — porque el equilibrado no puede solucionar un problema que, en realidad, no es un desequilibrio.
- Instrumentación: El trabajo requiere un analizador capaz de medir la amplitud y la fase, además de un sensor de referencia de fase (tacómetro). La repetibilidad de las mediciones depende de que el montaje del sensor sea consistente y de que el pulso del tacómetro sea limpio y fiable.
- Estabilidad de la velocidad: La máquina debe mantener una velocidad constante durante todo el ciclo; las variaciones de velocidad alteran los datos de fase en los que se basa todo el cálculo.
