ISO 21940-13: Vibración mecánica – Equilibrado de rotores – Parte 13: Criterios y salvaguardas para el equilibrado in situ de rotores medianos y grandes

Resumen

La norma ISO 21940-13 es una norma especializada centrada en los aspectos prácticos del equilibrado de rotores en sus propios cojinetes y estructura de soporte, directamente en la ubicación operativa de la máquina (balanceo in situ o en campo). Aborda los desafíos únicos y las consideraciones de seguridad que surgen cuando el equilibrio no se puede realizar en un lugar dedicado. máquina equilibradoraLa norma proporciona criterios para determinar cuándo es apropiado el equilibrado in situ y describe las medidas de seguridad necesarias para realizar el procedimiento de forma segura y eficaz, en particular para rotores medianos y grandes, donde los riesgos son mayores.

Tabla de Contenidos (Estructura Conceptual)

La norma está estructurada para guiar el proceso de toma de decisiones y ejecución para el equilibrio de campo:

1. 1. Alcance y aplicabilidad:

   Este capítulo inicial define el enfoque específico de la norma, dejando claro que proporciona directrices y salvaguardas para el proceso de equilibrado in situ (o de campo) de rotores medianos y grandes. Establece que este procedimiento se realiza mientras el rotor se encuentra en sus propios rodamientos y estructura de soporte, a menudo en su ubicación operativa final. Un punto clave en esta sección es que los principios son aplicables a rotores que pueden comportarse como rígidos o flexibles en su estado final de instalación, reconociendo que la dinámica del sistema en su conjunto determina el enfoque de balanceo. La norma está dirigida a técnicos, ingenieros y gerentes que necesitan decidir, planificar y ejecutar de forma segura un procedimiento de balanceo en campo.

2. 2. Criterios para el equilibrado in situ:

   Este capítulo proporciona un marco crucial para la toma de decisiones que ayuda a determinar si el balanceo en campo es la mejor opción. No siempre es la solución por defecto para vibraciones altas. La norma describe varios escenarios en los que se justifica el balanceo in situ: 1) Cuando resulta logísticamente impráctico o prohibitivamente costoso retirar el rotor para un balanceo en taller (p. ej., un rotor grande de turbina o generador). 2) Cuando el desequilibrio se debe a factores que solo se manifiestan en condiciones normales de funcionamiento, como distorsiones térmicas, fuerzas aerodinámicas o acumulaciones relacionadas con el proceso (p. ej., residuos en el álabe de un ventilador). 3) Para el balanceo final después de la reinstalación de un rotor tras un balanceo en taller. La norma recomienda un análisis exhaustivo para confirmar que la vibración alta se debe efectivamente al desequilibrio y no a otros problemas como desalineación, resonancia o holgura antes de continuar.

3. 3. Procedimientos y metodología de equilibrio:

   Esta sección proporciona una guía detallada, paso a paso, para la ejecución práctica del proceso de balanceo de campo. Comienza especificando los requisitos de la instrumentación portátil, que debe incluir un sistema multicanal. analizador de vibraciones capaz de medir amplitud y fase, uno o más sensores de vibración (acelerómetros son los más comunes) y una sensor de referencia de fase (p. ej., un fototacómetro o un tacómetro láser) para proporcionar una marca de sincronización en el eje giratorio. El núcleo del capítulo es una descripción detallada de los dispositivos de uso universal. coeficiente de influencia Método. Esto implica registrar el vector de vibración inicial (amplitud y fase), fijar un peso de prueba conocido en una posición angular conocida, medir el nuevo vector de "respuesta" y, a continuación, usar matemáticas vectoriales para calcular la ubicación y la masa del peso de corrección requerido. La norma proporciona orientación para el equilibrado tanto en un plano como en varios planos mediante este método.

4. 4. Evaluación de la calidad del equilibrio:

   Este capítulo establece una distinción fundamental entre el balanceo en taller y el balanceo en campo. Si bien el balanceo en taller tiene como objetivo cumplir con una tolerancia específica de desequilibrio residual basada en un Grado GEl objetivo principal del equilibrado en campo es más pragmático: reducir la vibración operativa de la máquina a un nivel aceptable. Por lo tanto, los criterios de evaluación no se basan en el desequilibrio residual, sino en las amplitudes de vibración finales. La norma especifica que la evaluación de la calidad del equilibrado final debe basarse en los límites de vibración en servicio definidos en otras normas pertinentes, principalmente la ISO 20816 Serie. El objetivo final es reducir la vibración a una velocidad de funcionamiento de 1X para que el nivel general de vibración de la máquina se encuentre en una zona aceptable para el funcionamiento a largo plazo (por ejemplo, Zona A o B).

5. 5. Medidas de seguridad y protección:

   Este capítulo es posiblemente la parte más importante de la norma, ya que el balanceo en campo conlleva riesgos significativos que no existen en un entorno de taller controlado. Exige un enfoque riguroso y documentado para la seguridad. Los requisitos clave incluyen: 1) Una inspección mecánica exhaustiva antes del inicio, asegurando que todos los sujetadores estén bien apretados y las protecciones en su lugar. 2) Un protocolo estricto para la fijación de pesas, que requiere que estén bien aseguradas (por ejemplo, soldadas, atornilladas o colocadas en soportes específicos) para evitar que se conviertan en proyectiles peligrosos. 3) El establecimiento de una zona de acceso controlado alrededor de la máquina durante las pruebas de funcionamiento. 4) Protocolos de comunicación claros e inequívocos entre el analista de balanceo y el operador de la máquina. 5) Un procedimiento de parada de emergencia predefinido. Este enfoque en la seguridad es primordial para prevenir lesiones y fallas catastróficas del equipo.

Conceptos clave

• Equilibrio de campo vs. equilibrio de taller: La norma se centra completamente en equilibrar un rotor en la máquina, en lugar de hacerlo en una equilibradora especializada en un taller. El equilibrado en campo corrige todo el conjunto del rotor en su estado operativo.
• La reducción de vibraciones como objetivo: Mientras que el equilibrio del taller tiene como objetivo reducir el desequilibrio residual a una tolerancia específica (U_por), el objetivo principal del equilibrio de campo es reducir la vibración operativa de la máquina a un nivel aceptable según lo definen normas como ISO 20816.
• La seguridad ante todo: Debido a los riesgos que conlleva el funcionamiento de una máquina con pesos de prueba añadidos deliberadamente, la norma pone mucho énfasis en los procedimientos de seguridad y las salvaguardas.
• Método del coeficiente de influencia: Este es el método universal para el balanceo in situ. Consiste en medir un vector de vibración inicial, añadir un peso de prueba conocido, medir el nuevo vector de respuesta y, mediante matemáticas vectoriales, calcular el peso de corrección necesario y su ángulo de colocación.

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