ISO 1940-1 - Requisitos de calidad del equilibrio para rotores rígidos
La norma internacional fundamental que define el sistema de calidad del equilibrado de grado G, desde G 0,4 (giroscopios) hasta G 4000 (motores diésel marinos). Ahora incorporada a la norma ISO 21940-11, con idénticos valores y metodología de grado G.
Vibromera integra la tabla completa de grados de G 0.4 a G 4000 en el Balanset-1A, de modo que el instrumento informa la calidad de equilibrado alcanzada según ISO 1940-1 inmediatamente después de la pasada con peso de prueba.
Desequilibrio residual admisible
ISO 1940-1 / ISO 21940-11 — ingrese datos del rotor, obtenga Upor
Resultados — ISO 1940-1
Desequilibrio residual admisible
para calcular la tolerancia
Grados de calidad de equilibrio G-Grade
Escala logarítmica con factor 2,5 entre grados adyacentes, desde ultraprecisión G 0,4 hasta G 4000 marino
📋 Tabla completa de grados G — ISO 1940-1 / ISO 21940-11
| Grado G | e·ω (mm/s) | Tipos de rotor representativos | Notas |
|---|---|---|---|
| G 0.4 | 0.4 | Giroscopios, husillos de precisión, unidades de discos ópticos | Cerca del límite del equilibrado convencional |
| G 1.0 | 1.0 | Accionamientos de husillos de rectificado, grabadoras de cinta, pequeñas armaduras de precisión | Requiere condiciones ultralimpias |
| G 2.5 | 2.5 | Turbinas de gas & vapor, turbogeneradores, turbocompresores, motores de alta velocidad | Previene daños prematuros en los rodamientos |
| G 6.3 | 6.3 | Ventiladores, bombas, volantes, motores eléctricos, máquinas herramienta, rollos de papel | Más común: grado predeterminado |
| G 16 | 16 | Ejes cardán (especiales), maquinaria agrícola, trituradoras, ventiladores de minas | Trabajo pesado, condiciones severas |
| G 40 | 40 | Ruedas y llantas de coche, ejes cardán (estándar), ventiladores lentos | La variación de neumáticos domina |
| G 100 | 100 | Motores completos de automóviles, camiones, locomotoras. | Motores de combustión interna como conjuntos |
| G 250 | 250 | Cigüeñales de motores diésel de alta velocidad | Nivel de componente |
| G 630 | 630 | Cigüeñales de grandes motores de 4 tiempos, diésel marinos sobre soportes elásticos | Grandes motores alternativos de baja velocidad |
| G 1600 | 1600 | Cigüeñales de grandes motores de 2 tiempos | Muy lentos, con cimentaciones masivas |
| G 4000 | 4000 | Cigüeñales de motores diésel marinos de baja velocidad sobre bases rígidas | Requisitos más flexibles |
📊 Tolerancias precalculadas para rotores industriales comunes
| Tipo de rotor | Masa (kg) | RPM | G | Upor (g-mm) | Por plano | epor (µm) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Motor pequeño | 8 | 2 900 | G 6.3 | 166 | 83 | 20.7 |
| Ventilador de HVAC | 45 | 1 480 | G 6.3 | 1 835 | 918 | 40.8 |
| Impulsor de la bomba | 25 | 2 950 | G 6.3 | 510 | 255 | 20.4 |
| Turbocompresor | 120 | 8 000 | G 2.5 | 358 | 179 | 3.0 |
| rollo de papel | 2 000 | 300 | G 6.3 | 401 000 | 200 500 | 200.5 |
| Ventilador de la central eléctrica | 350 | 990 | G 2.5 | 8 468 | 4 234 | 24.2 |
| Husillo de rectificado | 2 | 24 000 | G 1.0 | 0.80 | 0.40 | 0.40 |
| Rueda de coche | 12 | 800 | G 40 | 5 729 | 2 865 | 477 |
📐 Métodos de asignación de tolerancias — ISO 1940-1 Capítulo 7
| Tipo de rotor | Asignación | Fórmula | Notas |
|---|---|---|---|
| Simétrico | División equitativa | UL=UR=Upor/2 | Caso más simple. Motores, algunos ventiladores. |
| Asimétrico entre cojinetes | Proporcional | UL=Upor·(b/L) | Método más común. |
| Voladizo (en voladizo) | Basado en momentos | Ecuaciones estáticas | Tolerancias más estrictas en el plano voladizo. |
| Estrecho (planos próximos) | Estático+par separados | Según la norma ISO 21940-12 | Diferentes efectos de vibración. |
¿Qué es la norma ISO 1940-1?
Respuesta rápida
ISO 1940-1 (Vibración mecánica: Requisitos de calidad del equilibrio de los rotores en un estado constante (rígido)) define el Sistema de calidad de equilibrio de grado G Para rotores rígidos. La fórmula Upor = (9 549 × G × M) / n calcula el residuo admisible desequilibrio. Reemplazado por ISO 21940-11:2016 Con valores idénticos. Grado predeterminado para maquinaria industrial: G 6.3.
La norma ISO 1940-1 es el documento fundamental para el equilibrado de rotores a nivel mundial. Su sistema de grado G es el lenguaje de facto del equilibrado: "equilibrado a G 6.3" es un concepto que todos los especialistas del mundo entienden. La norma abarca rotores rígidos, desde pequeños husillos de precisión hasta cigüeñales de gran tamaño, proporcionando un marco universal para especificar, calcular y verificar la calidad del equilibrado.
La norma se aplica únicamente a rígido Rotores: aquellos cuyas deformaciones elásticas bajo fuerzas centrífugas son despreciables en todo el rango de velocidad de operación. Los rotores flexibles (que operan por encima de la primera velocidad crítica de flexión) están contemplados en la norma ISO 21940-12.
El concepto de rotor rígido
Un rotor se clasifica como rígido si su distribución de masa no cambia significativamente al variar la velocidad desde cero hasta la velocidad máxima de operación. La consecuencia clave: Un rotor equilibrado a baja velocidad en una máquina equilibradora permanece equilibrado a su velocidad de operación. Esto permite equilibrar a 300–600 RPM en una máquina de taller mientras se cumplen tolerancias a más de 3000 RPM en servicio.
Si un rotor opera en la región supercrítica (por encima de la primera velocidad crítica de flexión) velocidad crítica) o cerca resonancia, las deflexiones alteran la distribución efectiva de la masa, y el equilibrado a baja velocidad puede resultar ineficaz a alta velocidad. Estos rotores se clasifican como flexibles.
Lo que la norma ISO 1940-1 NO cubre
Rotores con geometría variable (ejes articulados, palas de helicóptero). Resonancia en sistemas rotor-soporte-cimentación. Fuerzas aerodinámicas e hidrodinámicas no relacionadas con la distribución de masa. Para ventiladores específicos, véase ISO 14694 (categorías BV específicas para ventiladores y límites de vibración).
Tipos de desequilibrio
Desequilibrio = eje de inercia del rotor ≠ eje de rotación. En forma vectorial: U = m × r (g·mm). La norma ISO 1940-1 clasifica tres tipos:
- Desequilibrio estático: Eje de inercia paralelo al eje de rotación, pero desplazado. Equivalente a una única masa desequilibrada. Corregible en un plano. Típico: poleas, engranajes estrechos, impulsores de ventiladores (L/D < 0,5).
- Desequilibrio de par: Eje de inercia que pasa por el centro de masas, pero inclinado. Fuerza neta cero, pero un par de fuerzas oscila el rotor. Requiere dos planos.
- Desequilibrio dinámico: Caso general: estática + par combinado. Eje de inercia no paralelo ni intersecante con el eje de rotación. Requiere dos planos. La mayoría de los rotores reales tienen desequilibrio dinámico.
Desequilibrio específico (excentricidad)
El grado G se define como el producto e × ω (mm/s) — velocidad lineal del centro de masas del rotor orbitando el eje de rotación. Este valor único caracteriza la calidad del equilibrado, independientemente del tamaño y la velocidad del rotor.
El sistema de grado G: base física
Similitud de masas
Para rotores geométricamente similares: Upor ∝ M → desequilibrio específico epor Debe ser constante. Se aplica un mismo estándar para todos los tamaños.
Similitud de velocidad
Fuerza centrífuga F = M·e·ω². Para mantener cargas de apoyo aceptables a diferentes velocidades, epor debe disminuir a medida que ω aumenta:
Cálculo del desequilibrio residual admisible
Ejemplo resuelto: Rotor de ventilador, G 6.3
Dada: Impulsor de ventilador centrífugo, M = 200 kg, n = 1 500 RPM, G 6.3.
Total: Upor = 9 549 × 6,3 × 200 / 1 500 = 8 021 g-mm
Excentricidad: epor = 8 021 / 200 = 40,1 µm
Por plano (simétrico, 2): 8 021 / 2 = 4 011 g-mm
En R = 400 mm: 4 011 / 400 = 10,0 g por plano
Utilice siempre la velocidad máxima de servicio
La velocidad en la fórmula debe ser la RPM más alta en servicio, no la velocidad de la máquina balanceadora. Muchos rotores se balancean a 300-600 RPM, pero la tolerancia debe usar la velocidad de servicio real (p. ej., 1480 RPM). Usar la velocidad de la máquina balanceadora produce tolerancias peligrosamente flojas.
Asignación a planos de corrección
Upor Se aplica al centro de masas del rotor. En la práctica, el equilibrio se produce en dos planos (cerca de los cojinetes). El capítulo 7 regula:
Rotores simétricos
CoM en el punto medio → igual: UL = UR = Upor / 2.
Rotor asimétrico entre cojinetes
Rotores en voladizo
La masa en voladizo genera un momento flector que carga ambos cojinetes. Se requiere un recálculo basado en el momento → la tolerancia suele ser mucho más estricta en el plano en voladizo. Común en bombas, compresores monoetapa e impulsores de ventiladores en voladizo.
Errores y verificación
Fuentes de error
- Sistemático: Deriva de calibración de la máquina, mandriles excéntricos, efectos de chavetero (ISO 8821), distorsión térmica.
- Aleatorio: Ruido del sensor, juego de soporte, variación del asiento del rotor.
El error total no debe superar el 10–15% de la tolerancia. Si es mayor, ajuste la tolerancia de trabajo según corresponda.
Efectos de ensamblaje
Balanceo de componentes ≠ balanceo del conjunto. La excentricidad del acoplamiento, la batida radial y los ajustes flojos pueden anular el trabajo realizado en el componente. Balancee el rotor ensamblado.
Métodos de verificación
- Prueba de índice: Gire el rotor 180° sobre el mandril y vuelva a medir. Cambio = error de fijación.
- Prueba con masa de prueba: Agregue la masa conocida y verifique que el cambio de vector medido coincida con lo esperado.
- Comprobación de campo: Medir la vibración en los cojinetes por ISO 10816.
Balanset-1A: Cumplimiento incorporado de la norma ISO 1940-1
Balanset-1A automatiza ISO 1940-1: introduce masa, velocidad, grado G → U instantáneopor Con asignación automática de planos. Tras el balanceo, compara el valor residual con el límite. La función Informes F6 genera un protocolo formal que documenta la calificación G obtenida. Precisión: ±5% de velocidad, ±1° de fase, suficiente para G 16 a G 2.5. Balanset-4 Se extiende a cuatro canales para rotores complejos con múltiples cojinetes.
Ejemplos resueltos
Caso 1: Motor eléctrico — G 6.3
Rotor: 15 kW, 1 460 RPM, 35 kg, simétrico entre cojinetes.
Tolerancia: Upor = 9 549 × 6,3 × 35 / 1 460 = 1 442 g-mm → 721/plano.
En R = 80 mm: 721 / 80 = 9,0 g/plano. Equilibrado en taller: 180 g·mm residual. ✅
Caso 2: Bomba — Impulsor en voladizo, G 6.3
Rotor: Eje + impulsor 18 kg, 2950 RPM. Impulsor 6 kg, voladizo 120 mm. Distancia entre cojinetes 250 mm.
Total: Upor = 367 g-mm. Distribución de momentos: delantero ≈ 202, trasero ≈ 165 g·mm.
Equilibrado en campo con Balanset-1A Plano único: 8,5 g a 230°. Peso final: 95 g·mm. ✅
Caso 3: Turbocompresor — G 2.5
Rotor: 3 etapas, 65 kg, 12 000 RPM. Ligeramente asimétrico.
Tolerancia: Upor = 129 g-mm → 65/plano → en R = 95 mm: 0,68 g/plano.
Precisión de subgramos → Solo para máquinas de alta velocidad de taller. Prueba de índice: error del mandril < 5 g·mm. Final: 28 g·mm/plano. ✅
ISO 1940-1 → ISO 21940-11
- Valores de grado G, fórmulas, tablas de aplicación — idéntico. Sin cambios técnicos.
- Serie ISO 21940: Parte 11 (calidad), Parte 12 (flexible), Parte 14 (procedimientos), Parte 21 (descripciones), Parte 31 (susceptibilidad), Parte 32 (chavetas).
- Ambas denominaciones se utilizan indistintamente en la práctica.
- ISO 14694 Las categorías BV hacen referencia directamente a los grados G.
Normas relacionadas
- ISO 21940-11: Este estándar es un sistema de grado G.
- ISO 21940-12: Equilibrado de rotor flexible.
- ISO 10816 / ISO 20816: Evaluación de vibraciones: resultado operativo de la calidad del equilibrio.
- ISO 14694: Categorías BV específicas para ventiladores, grados de equilibrado y límites de vibración.
- ISO 8821: Influencia de la chaveta (convención de media chaveta).
- API 610 / API 617: Bombas/compresores de petróleo referenciados según norma ISO 1940.
Norma oficial: ISO 1940-1 en la tienda ISO →
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Calculadora de tolerancia Tabla de grado G ¿Qué es la norma ISO 1940-1? Concepto de rotor rígido Tipos de desequilibrio Estático / Par / Dinámico Desequilibrio específico Sistema de grado G Leyes de similitud Fórmula de tolerancia Asignación de planos Simétrico / Asimétrico Rotores en voladizo Errores & Verificación Casos prácticos (3) Transición a la norma ISO 21940-11 FAQ (8 preguntas)Equipo de equilibrado
Balanceo de campo portátil con calculadora de tolerancia ISO 1940 incorporada y verificación de grado G.
Balanset-1A → Balanset-4 →Preguntas frecuentes — ISO 1940-1
Sistema de calidad de equilibrio de grado G para rotores rígidos
▸ ¿Cuál es la diferencia entre ISO 1940-1 e ISO 21940-11?
▸ ¿Cómo calculo el desequilibrio residual admisible?
▸ ¿Qué es un rotor rígido?
▸ ¿Qué grado G para bombas, ventiladores o motores?
▸ ¿Cómo asignar tolerancia entre planos?
▸ ¿Cuáles son los tres tipos de desequilibrio?
▸ ¿Por qué los grados G están en una escala logarítmica?
▸ ¿Puedo verificar el cumplimiento con un balanceador portátil?
Equilibrado según ISO 1940-1 — En el campo
Los balanceadores portátiles Vibromera incluyen calculadoras de tolerancia ISO 1940 incorporadas, asignación automática de planos e informes de balance formales que documentan el grado G obtenido.
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