¿Qué es el balanceo de rotores? Una guía completa

Definición: El concepto central del equilibrio

Equilibrado del rotor Es el proceso sistemático de mejorar la distribución de masa de un cuerpo giratorio (rotor) para garantizar que la línea central de masa efectiva coincida con su línea central geométrica verdadera. Cuando un rotor está desequilibrado, se generan fuerzas centrífugas durante la rotación, lo que provoca vibración excesiva, ruido, reducción de la vida útil de los rodamientos y fallos potencialmente catastróficos. El objetivo del equilibrio es minimizar estas fuerzas añadiendo o quitando cantidades precisas de peso en puntos específicos, reduciendo así la vibración a un nivel aceptable.

¿Por qué el equilibrio es una tarea crítica de mantenimiento?

El desequilibrio es una de las fuentes más comunes de vibración en maquinaria rotatoria. Realizar un equilibrado de precisión no solo consiste en reducir la vibración; es una actividad de mantenimiento crucial que ofrece importantes beneficios:

• Mayor vida útil de los rodamientos: Las fuerzas de desequilibrio se transmiten directamente a los rodamientos. Reducir estas fuerzas prolonga drásticamente su vida útil.
• Mayor confiabilidad de la máquina: Una menor vibración reduce la tensión en todos los componentes de la máquina, incluidos sellos, ejes y soportes estructurales, lo que genera menos averías.
• Mayor seguridad: Los altos niveles de vibración pueden provocar fallas en los componentes, creando riesgos de seguridad importantes para el personal.
• Niveles de ruido reducidos: La vibración mecánica es una fuente principal de ruido industrial. Una máquina bien equilibrada funciona mucho más silenciosamente.
• Menor consumo de energía: La energía que de otro modo se desperdiciaría creando vibración y calor se convierte en trabajo útil, mejorando la eficiencia.

Tipos de equilibrio: estático vs. dinámico

Los procedimientos de balanceo se clasifican según el tipo de desequilibrio que corrigen. Los dos tipos principales son el balanceo estático y el balanceo dinámico.

Equilibrio estático (equilibrio de un solo plano)

El desequilibrio estático se produce cuando el centro de masas del rotor está descentrado respecto a su eje de rotación. Esto suele visualizarse como un único punto de peso. El equilibrado estático corrige este desequilibrio aplicando un único peso de corrección 180° opuesto al punto de peso. Se denomina desequilibrio estático porque puede detectarse con el rotor en reposo (por ejemplo, en rodillos de filo afilado). Es adecuado para rotores estrechos con forma de disco, como ventiladores, muelas y volantes de inercia, donde la relación longitud-diámetro es pequeña.

Equilibrio dinámico (equilibrio en dos planos)

El desequilibrio dinámico es una condición más compleja que incluye tanto el desequilibrio estático como el desequilibrio de par. El desequilibrio de par se produce cuando hay dos puntos de igual peso en extremos opuestos del rotor, separados 180° entre sí. Esto crea un movimiento de balanceo, o momento, que solo se detecta cuando el rotor está girando. El equilibrado dinámico es necesario para la mayoría de los rotores, especialmente aquellos con una longitud mayor que su diámetro (como inducidos de motores, ejes y turbinas). Requiere realizar correcciones en al menos dos planos diferentes a lo largo del rotor para contrarrestar tanto la fuerza como el desequilibrio de par.

El procedimiento de equilibrio: cómo se hace

El equilibrado moderno se realiza normalmente utilizando equipos especializados y un enfoque sistemático, a menudo utilizando el método del coeficiente de influencia:

1. Ejecución inicial: La máquina se utiliza para medir la amplitud de vibración inicial y el ángulo de fase causados por el desequilibrio existente. Se utilizan un sensor de vibración y un tacómetro (para referencia de fase).
2. Carrera de prueba de peso: Un peso de prueba conocido se fija temporalmente al rotor en una posición angular conocida en un plano de corrección.
3. Segunda carrera: Se vuelve a poner en marcha la máquina y se miden la nueva amplitud y fase de la vibración. El cambio en la vibración (la diferencia vectorial) se debe únicamente al peso de prueba.
4. Cálculo: Al conocer cómo el peso de prueba afectó la vibración, el instrumento de equilibrado calcula un "coeficiente de influencia". Este coeficiente se utiliza para determinar la cantidad exacta de peso de corrección y el ángulo exacto donde debe colocarse para contrarrestar el desequilibrio original.
5. Corrección y verificación: Se retira el peso de prueba, se instala el peso de corrección permanente calculado y se realiza una prueba final para verificar que la vibración se haya reducido a un nivel aceptable. Para el balanceo en dos planos, este proceso se repite para el segundo plano.

Normas y tolerancias pertinentes

Los niveles aceptables de vibración no son arbitrarios. Están definidos por normas internacionales, en particular las... ISO 21940 Serie (que sustituyó a la antigua ISO 1940). Estas normas definen los grados de calidad del equilibrado (p. ej., G 6.3, G 2.5, G 1.0) para diferentes clases de maquinaria. Un número G más bajo indica una tolerancia más ajustada. Estos grados se utilizan para calcular el desequilibrio residual máximo admisible para un rotor determinado en función de su masa y velocidad de servicio, garantizando así el cumplimiento de los requisitos operativos.

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