Comprensión del desequilibrio inicial
Desequilibrio inicial — también denominado desequilibrio original o desequilibrio inicial — es el desequilibrar estado que existe en un rotor before any equilibrando se ha aplicado la corrección. Es el estado de referencia del rotor, capturado durante la primera pasada de un procedimiento de equilibrado. Su magnitud y posición angular se determinan midiendo la vibración amplitud y fase mientras el rotor gira a su velocidad de equilibrado. Todo lo que sigue en un trabajo de equilibrado se referencia a este vector inicial: es el punto de referencia con el que se juzga la eficacia del trabajo, y lo que permanece una vez completada la corrección se denomina desequilibrio residual.
1. Fuentes del desequilibrio inicial
El desequilibrio inicial se acumula a partir de múltiples fuentes a lo largo de la vida de un rotor — durante la fabricación, el montaje, el servicio e incluso durante el mantenimiento destinado a corregirlo.
Tolerancias de fabricación
Incluso con mecanizado de precisión, la simetría perfecta es imposible:
- Variaciones en la densidad del material: el material no homogéneo, las cavidades internas o las inclusiones generan asimetría de masa.
- Tolerancias de mecanizado: pequeñas desviaciones respecto a la concentricidad real — sin o excentricidad — producen desequilibrio.
- Variación del espesor de pared: en rotores fundidos o fabricados, paredes irregulares implican una distribución de masa no uniforme.
- Porosidad y defectos de fundición: bolsas de aire, contracciones o inclusiones de escoria desplazan la masa.
Errores y variaciones de ensamblaje
Cuando un rotor se ensambla a partir de varios componentes, puede introducirse desequilibrio aunque cada pieza sea individualmente correcta:
- Acumulación de tolerancias: piezas bien equilibradas pueden igualmente sumar vectorially en un total significativo.
- Conexiones con chaveta: las chavetas, chaveteros y estrías son intrínsecamente asimétricos.
- Agujeros de tornillo y elementos de fijación: los orificios con espaciado irregular o los elementos de fijación desiguales introducen desequilibrio.
- Ajustes térmicos y a presión: los componentes montados por contracción o a presión pueden no quedar perfectamente concéntricos.
Causas operacionales
El desequilibrio también se desarrolla en servicio, alejando al rotor de su estado equilibrado original:
- Acumulación de material: suciedad, polvo, incrustaciones o producto del proceso que se depositan en impulsores, palas de ventilador o superficies del rotor.
- Erosion and tener puesto: pérdida no uniforme de material por abrasión, corrosión, o cavitación.
- Piezas rotas o faltantes: una pala de ventilador desprendida, un álabe de impulsor roto, un componente desplazado.
- Deformación: Deformación por flexión, alabeo o deformación plástica debido a impactos, sobrecalentamiento o sobrecarga.
- Componentes sueltos: piezas que se han aflojado y desplazado de posición.
Actividades de mantenimiento y reparación
Paradójicamente, el mantenimiento puede introducir el mismo desequilibrio que pretende corregir:
- Instalación de piezas de repuesto con una masa o distribución de masa diferente.
- Reparaciones por soldadura que añaden metal de forma asimétrica.
- Retrabajo o mecanizado que elimina material de forma desigual
- Pintura o revestimiento aplicado de forma no uniforme.
2. Cómo se mide el desequilibrio inicial
El desequilibrio inicial se cuantifica en la primera pasada de medición de un procedimiento de equilibrado.
Parámetros de medición
- Amplitud de la vibración: la magnitud de la componente 1× (una vez por revolución), típicamente en mm/s, in/s o mils. Refleja directamente la gravedad del desequilibrio.
- ángulo de fase: la ubicación angular del punto pesado en grados, relativa a una marca de referencia detectada por un fase clave o tacómetro. La fase le indica donde se encuentra la masa de desequilibrio.
- Velocidad: la velocidad de rotación a la que se toman las lecturas — importante porque fuerza centrífuga del desequilibrio aumenta con el cuadrado de la velocidad.
Representación vectorial
El desequilibrio inicial se representa como un vector “O” (de “Original”) con magnitud y dirección, habitualmente representado en un diagrama polar donde:
- la longitud del vector representa la amplitud de vibración, y
- el ángulo del vector representa la fase: la ubicación del punto pesado.
3. Importancia en el proceso de equilibrado
La medición del desequilibrio inicial cumple varias funciones a la vez.
Referencia para correcciones
Todos los cálculos de equilibrado toman como referencia el desequilibrio inicial. El objetivo es añadir pesos de corrección que generen un vector de vibración igual y opuesto al vector inicial, anulándolo.
Evaluación de la severidad
La magnitud del desequilibrio inicial indica la gravedad del problema y ayuda a decidir:
- si el equilibrado es la acción adecuada, o si existe otro fallo mecánico — flojedad o desalineación — deben corregirse primero;
- el tamaño adecuado de pesas de prueba; and
- si bastará una sola corrección o serán necesarias varias iteraciones.
Una comprobación útil antes de intervenir sobre el rotor consiste en convertir la amplitud medida en la fuerza que el rotor está generando realmente; nuestro Calculadora de fuerza centrífuga a partir del desequilibrio convierte un desequilibrio y una velocidad determinados directamente en newtons, lo que hace evidente la urgencia.
Seguimiento del progreso
Comparar el desequilibrio inicial con el desequilibrio residual tras la corrección cuantifica la calidad del trabajo realizado. Un buen equilibrado reduce habitualmente la vibración entre un 70 y un 90 % o más respecto al nivel inicial.
Cálculo del coeficiente de influencia
En el método del coeficiente de influencia, el vector de desequilibrio inicial se resta de la vibración medida durante la pasada con la masa de prueba para aislar el efecto de dicha masa:
T = (O + T) − O, donde O es el desequilibrio inicial y T es el efecto de la masa de prueba.
A partir de ese efecto aislado, el analizador calcula el coeficiente de influencia y, a su vez, la masa correctora y el ángulo adecuados. Para un trabajo de plano único puede reproducir este cálculo con el Calculadora del coeficiente de influencia.
4. Relación con el desequilibrio residual
El objetivo de todo equilibrado es reducir el desequilibrio inicial hasta un nivel residual aceptablemente bajo. La relación es un simple antes y después:
- Desequilibrio inicial: la condición “antes”.
- Corrección: el procedimiento de equilibrado y la instalación de la masa correctora.
- Desequilibrio residual: la condición “después”.
Idealmente, el residual debería ser inferior al 10–30 % del inicial, siendo el objetivo exacto establecido por el requisito de calidad de equilibrado del rotor’ según ISO 21940-11 (el sucesor moderno de ISO 1940-1). Traducir un valor elegido Grado G y la velocidad de servicio en una cifra permisible en gramos-milímetros se realiza rápidamente con el Calculadora de desequilibrio residual (ISO 21940-11).
5. Niveles típicos de desequilibrio inicial
La magnitud del desequilibrio inicial varía ampliamente según el tipo de equipo y su historial de servicio.
Rotores nuevos o recientemente equilibrados
La vibración suele oscilar entre 0,5 y 2,0 mm/s (0,02 a 0,08 in/s) en maquinaria industrial — condición de equilibrado buena o aceptable.
Rotores moderadamente desequilibrados
Una vibración de 2,0 a 7,0 mm/s (0,08 a 0,28 in/s) indica que el rotor debería equilibrarse próximamente. Este es un estado habitual en equipos pendientes de mantenimiento rutinario.
Rotores gravemente desequilibrados
Una vibración superior a 7,0 mm/s (0,28 in/s) señala un desequilibrio grave que requiere atención inmediata, generalmente por la pérdida de un álabe, acumulación de depósitos o daños importantes en algún componente.
Nota: estas son directrices generales para maquinaria industrial típica. El nivel aceptable específico depende del tipo de máquina, su tamaño, velocidad y montaje, tal como establecen normas como la ISO 20816 series (anteriormente ISO 10816).
6. Medición en campo y documentación
En una máquina ya montada, el desequilibrio inicial se captura en el lugar de trabajo en lugar de en una máquina equilibradora. Un analizador portátil de dos canales como el Balanset-1A lee la amplitud y la fase 1× en los propios cojinetes de la máquina a velocidad de operación, registra el vector original «O» y, a continuación, guía las pasadas con el peso de prueba y las pasadas de corrección para reducirlo — capturando el estado real tal como se encontró, en el que el rotor funciona realmente, incluyendo los efectos de montaje y térmicos que una máquina equilibradora de taller nunca podría detectar.
Independientemente de la herramienta utilizada, la medición del desequilibrio inicial debe constar en el registro de equilibrado:
- amplitud de vibración y fase en cada punto de medición;
- la velocidad de operación durante la medición;
- la fecha y la identificación del equipo; y
- Cualquier causa visible de desequilibrio observada durante la inspección
Esta documentación construye un historial del estado del rotor y respalda análisis de tendencias a lo largo del tiempo — revelando, por ejemplo, si el desequilibrio aumenta lentamente debido a acumulación de depósitos o erosión, y permitiendo planificar el mantenimiento antes de que la vibración se vuelva crítica.
