Comprender el desequilibrio inicial
Definición: ¿Qué es el desequilibrio inicial?
Desequilibrio inicial (también llamado desequilibrio original o desequilibrio inicial) es el desequilibrar condición que existe en un rotor antes de cualquier equilibrando Se han aplicado correcciones. Representa el estado base del rotor y se mide durante la primera ejecución de un procedimiento de equilibrado. La magnitud y la ubicación angular del desequilibrio inicial se determinan mediante medición. vibración amplitud y fase mientras el rotor funciona a su velocidad de equilibrado.
El desequilibrio inicial es el punto de partida para todos los cálculos de equilibrado y proporciona la referencia con la que se mide la eficacia del procedimiento de equilibrado. Una vez completado el equilibrado, cualquier desequilibrio restante se denomina desequilibrio residual.
Fuentes del desequilibrio inicial
El desequilibrio inicial puede surgir de numerosas fuentes durante la fabricación, el montaje y el funcionamiento:
1. Tolerancias de fabricación
Incluso con una fabricación de precisión, la simetría perfecta es imposible. Fuentes:
- Variaciones en la densidad del material: Los materiales no homogéneos o los huecos e inclusiones internas crean asimetrías de masa.
- Tolerancias de mecanizado: Las pequeñas desviaciones de la concentricidad perfecta, como la excentricidad o el descentramiento, dan como resultado un desequilibrio.
- Variaciones en el espesor de la pared: En los rotores fundidos o fabricados, las variaciones en el espesor de la pared crean una distribución desigual de la masa.
- Porosidad y defectos de fundición: Las bolsas de aire, la contracción o las inclusiones de escoria en las piezas fundidas afectan la distribución de la masa.
2. Errores y variaciones de ensamblaje
Cuando los rotores se ensamblan a partir de múltiples componentes, puede producirse un desequilibrio:
- Acumulación de tolerancias: Los componentes individuales pueden estar bien equilibrados, pero cuando se ensamblan, sus pequeños desequilibrios pueden sumarse vectorialmente para crear un desequilibrio total significativo.
- Conexiones clave: Las chavetas, las ranuras para chavetas y las estrías crean inherentemente asimetría.
- Orificios para pernos y elementos de fijación: Los agujeros para pernos distribuidos de forma desigual o la falta de sujetadores/sujeciones diferentes crean desequilibrio.
- Ajustes térmicos y ajustes a presión: Los componentes unidos mediante ajuste por contracción o presión pueden no ser perfectamente concéntricos.
3. Causas operacionales
Durante el funcionamiento puede producirse un desequilibrio, que aumenta con respecto al estado de equilibrio original del rotor:
- Acumulación de material: Acumulación de suciedad, polvo, incrustaciones o material de proceso en las palas del ventilador, impulsores o superficies del rotor.
- Erosión y desgaste: Pérdida desigual de material debido a abrasión, corrosión o cavitación.
- Piezas rotas o faltantes: Aspas del ventilador perdidas, álabes del impulsor rotos o componentes desprendidos.
- Deformación: Deformación por flexión, alabeo o deformación plástica debido a impactos, sobrecalentamiento o sobrecarga.
- Componentes sueltos: Piezas que se han aflojado y cambiado de posición.
4. Actividades de mantenimiento y reparación
Irónicamente, los trabajos de mantenimiento a veces pueden introducir desequilibrios:
- Sustitución de componentes por piezas con diferente masa o distribución de masa
- Reparaciones de soldadura que añaden masa de forma asimétrica
- Retrabajo o mecanizado que elimina material de forma desigual
- Pintura o revestimiento aplicado de forma no uniforme
Cómo se mide el desequilibrio inicial
El desequilibrio inicial se cuantifica durante la primera medición de un procedimiento de equilibrado:
Parámetros de medición
- Amplitud de vibración: La magnitud de la componente de vibración 1X (una vez por revolución), que se suele medir en mm/s, in/s o mils, se correlaciona directamente con la gravedad del desequilibrio.
- Ángulo de fase: La ubicación angular de la mancha densa, medida en grados con respecto a una marca de referencia (normalmente detectada por un fase clave o tacómetroEl ángulo de fase indica dónde se encuentra la masa desequilibrada.
- Velocidad: La velocidad de rotación a la que se toman las mediciones, ya que la fuerza de desequilibrio depende de la velocidad.
Representación vectorial
El desequilibrio inicial se representa mediante un vector “O” (de “Original”) con magnitud y dirección. Este vector se suele mostrar en un diagrama. diagrama polar, dónde:
- La longitud del vector representa la amplitud de vibración.
- El ángulo del vector representa la fase (ubicación del punto más denso).
Importancia en el proceso de equilibrio
La medición inicial del desequilibrio cumple varias funciones críticas:
1. Línea base para correcciones
Todos los cálculos de equilibrado se refieren al desequilibrio inicial. El objetivo del equilibrado es sumar pesos de corrección que producen un vector de vibración igual y opuesto al vector de desequilibrio inicial, cancelándolo así.
2. Evaluación de la gravedad
La magnitud del desequilibrio inicial indica la gravedad del problema y ayuda a determinar:
- Si es necesario equilibrar la maquinaria o si primero deben abordarse otros problemas mecánicos.
- El tamaño adecuado de pesas de prueba para usar
- Si el desequilibrio puede corregirse en un solo intento de equilibrado o requiere múltiples iteraciones.
3. Seguimiento del progreso
Al comparar el desequilibrio inicial con desequilibrio residual Una vez aplicadas las correcciones, se puede cuantificar la eficacia del proceso de equilibrado. Un buen equilibrado suele reducir la vibración entre un 70 % y un 90 % TPM o más con respecto al nivel inicial.
4. Cálculo del coeficiente de influencia
En el método del coeficiente de influencia, el vector de desequilibrio inicial se resta del vector de vibración medido durante la prueba de peso para aislar el efecto del peso de prueba: T = (O+T) – O, donde O es el desequilibrio inicial y T es el efecto del peso de prueba.
Relación con el desequilibrio residual
El objetivo final del equilibrio es reducir el desequilibrio inicial a un nivel aceptablemente bajo. desequilibrio residual. La relación es:
- Desequilibrio inicial: La condición “antes”
- Corrección: El procedimiento de equilibrado y la instalación de pesos
- Desequilibrio residual: La condición “posterior”
Idealmente, el desequilibrio residual debería ser inferior a 10-30% del desequilibrio inicial, siendo el objetivo específico dependiente de los requisitos de calidad de equilibrio del rotor según normas como ISO 21940-11.
Niveles típicos de desequilibrio inicial
La magnitud del desequilibrio inicial varía ampliamente dependiendo del tipo de equipo y su historial de servicio:
Rotores nuevos o recientemente equilibrados
La vibración típica en maquinaria industrial oscila entre 0,5 y 2,0 mm/s (0,02 y 0,08 pulg/s). Esto representa condiciones de equilibrio entre buenas y aceptables.
Rotores moderadamente desequilibrados
Las vibraciones de entre 2,0 y 7,0 mm/s (0,08 y 0,28 pulg/s) indican que el rotor debe equilibrarse pronto. Esta es una condición común en equipos que requieren mantenimiento rutinario.
Rotores gravemente desequilibrados
Las vibraciones superiores a 7,0 mm/s (0,28 pulg/s) indican un desequilibrio grave que requiere atención inmediata. Esto podría deberse a la falta de una cuchilla, una acumulación excesiva de residuos o daños importantes en algún componente.
Nota: Estos valores son orientativos para maquinaria industrial típica. Los niveles aceptables específicos dependen del tipo, tamaño, velocidad y montaje de la máquina, según lo definen normas como la ISO 20816.
Documentación e informes
Las mediciones iniciales de desequilibrio siempre deben documentarse como parte del registro de equilibrado:
- Amplitud y fase de vibración en cada punto de medición
- Velocidad de funcionamiento durante la medición
- Fecha e identificación del equipo
- Cualquier causa visible de desequilibrio observada durante la inspección
Esta documentación proporciona un registro histórico del estado del rotor y ayuda a identificar tendencias a lo largo del tiempo, como por ejemplo si el desequilibrio está aumentando lentamente debido a causas operativas.
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