Comprensión de los diagramas polares en el equilibrado de rotores

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Definición: ¿Qué es un diagrama polar?

A diagrama polar (también llamado diagrama polar o diagrama de Nyquist en algunos contextos) es una representación gráfica circular utilizada en equilibrado del rotor que muestra los datos de vibración como vectores. Cada vector representa tanto el amplitud (magnitud) y ángulo de fase Dirección de la vibración en un punto de medición específico. La distancia radial desde el centro representa la amplitud de la vibración, mientras que la posición angular representa el ángulo de fase.

Los diagramas polares son una herramienta de visualización esencial en el equilibrado de campo, ya que permiten a los técnicos ver de un vistazo cómo cambian los vectores de vibración durante el proceso de equilibrado y realizar análisis gráficos. suma vectorial y operaciones de resta.

Cómo leer un diagrama polar

Comprender los componentes de un diagrama polar es esencial para un trabajo de equilibrio eficaz:

El sistema de coordenadas

• Origen (Punto central): Representa vibración cero. Cuanto más cerca del centro se encuentre un vector, menor será la amplitud de vibración.
• Distancia radial: La longitud de un vector desde el origen representa la amplitud de vibración. Los círculos concéntricos marcan las escalas de amplitud (por ejemplo, 1 mm/s, 2 mm/s, 3 mm/s).
• Posición angular: El ángulo de un vector representa la fase. Por convención, 0° se suele colocar a la derecha (posición de las 3 en punto), y los ángulos aumentan en sentido antihorario (90° arriba, 180° a la izquierda, 270° abajo).
• Referencia de fase: El ángulo de fase se mide con respecto a una marca de referencia que aparece una vez por revolución en el rotor, normalmente detectada por un tacómetro o fase clave.

Lectura de datos vectoriales

Cada vector representado en el diagrama polar contiene información completa sobre la vibración en un instante o condición específica:

• Un vector que apunta a 45° con una longitud de 5 mm/s indica una vibración con una amplitud de 5 mm/s que ocurre a 45° después de que la marca de referencia pasa por el sensor.
• Se pueden representar múltiples vectores en el mismo diagrama para mostrar cómo cambia la vibración a lo largo del procedimiento de equilibrado.

Uso de diagramas polares en procedimientos de balanceo

Los diagramas polares son fundamentales para visualizar cada paso del proceso de equilibrio:

1. Representación gráfica de la vibración inicial

El primer vector representado gráficamente representa el inicial desequilibrar condición. Este vector “O” (de “Original”) muestra tanto la magnitud como la ubicación angular de la vibración inducida por el desequilibrio.

2. Adición del efecto de peso de prueba

Cuando un peso de prueba Se añade un peso y se realiza una prueba. Se grafica un segundo vector, “O+T”, que representa el efecto combinado del desequilibrio original más el peso de prueba. Al realizar la resta vectorial (O+T – O), el efecto aislado del peso de prueba “T” se puede visualizar como un vector separado.

3. Cálculo del peso de corrección

En peso de corrección Se necesita un vector de vibración que produzca un vector exactamente opuesto (desfase de 180°) e igual en magnitud a la vibración original “O”. Este vector opuesto, al sumarse a O, da como resultado una suma vectorial en el origen o cerca de él (vibración cero). El diagrama polar ilustra claramente esta relación.

4. Verificación

Tras instalar el contrapeso de corrección, la verificación final genera un nuevo vector que se representa en el mismo diagrama. Si el equilibrado se ha realizado correctamente, este vector residual estará muy cerca del origen, lo que indica una baja vibración.

Suma de vectores en diagramas polares

Una de las características más potentes de los diagramas polares es la capacidad de realizar suma vectorial gráficamente utilizando el método “de punta a cola”:

• Para sumar dos vectores, coloque la cola del segundo vector en la punta del primer vector.
• El vector resultante se dibuja desde la cola del primer vector hasta la punta del segundo vector.
• Este método gráfico permite visualizar rápidamente cómo se combinan o se cancelan entre sí las diferentes fuentes de desequilibrio.

La resta de vectores se realiza invirtiendo la dirección del vector que se está restando (girándolo 180°) y luego sumándolo al otro vector.

Ventajas de la visualización de diagramas polares

Los diagramas polares ofrecen varias ventajas importantes para equilibrar el trabajo:

• Representación intuitiva: El formato circular representa de forma natural los fenómenos de rotación, lo que facilita la visualización de las relaciones angulares entre el desequilibrio y la corrección.
• Información completa: Tanto la amplitud como la fase se muestran en un único diagrama compacto, eliminando la necesidad de gráficos separados.
• Control de calidad visual: Las anomalías o errores en la recopilación de datos suelen ser evidentes de inmediato al graficar vectores. Por ejemplo, si un peso de prueba no produce prácticamente ningún cambio en la vibración, esto se verá reflejado en dos vectores casi superpuestos.
• Documentación: Un gráfico polar bien etiquetado sirve como un excelente registro del procedimiento de equilibrado, mostrando la progresión desde el desequilibrio inicial hasta el estado corregido final.
• Solución de problemas: Cuando el equilibrado no da los resultados esperados, el diagrama polar puede revelar problemas como un comportamiento no lineal del sistema, problemas de pie blando o errores de medición.

Instrumentos de equilibrio modernos y diagramas polares

Los instrumentos y programas informáticos portátiles de equilibrado contemporáneos generan automáticamente diagramas polares en tiempo real durante el proceso de equilibrado. El instrumento:

• Representa automáticamente cada medición como un vector.
• Realiza internamente todos los cálculos matemáticos vectoriales.
• Muestra simultáneamente tanto el gráfico polar como los resultados numéricos.
• Permite al técnico hacer zoom, desplazarse y anotar el gráfico para su documentación.

A pesar de esta automatización, comprender cómo leer e interpretar diagramas polares sigue siendo una habilidad esencial para los profesionales del equilibrado, ya que proporciona información sobre la física subyacente y permite verificar los cálculos de los instrumentos.

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