Comprensión del desequilibrio residual
Desequilibrio residual es la cantidad de desequilibrar que permanece en un rotor después de la equilibrando El proceso ha finalizado. Se trata de una pequeña cantidad de desequilibrio que se permite deliberadamente que permanezca en el rotor, porque reducirla aún más no aportaría ningún beneficio práctico. En otras palabras, el desequilibrio residual no es un fallo del equilibrado, sino que es el objetivo de equilibrio.
1. Definición: ¿Qué es el desequilibrio residual?
Todo rotor real presenta cierto desequilibrio. El equilibrio perfecto —un eje de masa que coincida exactamente con el eje del árbol— no se puede alcanzar, y perseguirlo carece de sentido desde el punto de vista económico. Por lo tanto, la función del equilibrado no es eliminar el desequilibrio, sino reducirlo por debajo de un nivel en el que el vibración que produce es inofensivo para la máquina. El desequilibrio que queda una vez alcanzado ese nivel es el desequilibrio residual.
El desequilibrio residual se expresa como una masa multiplicada por un radio, normalmente en gramos-milímetros (g·mm) o gramos-pulgadas, ya que la fuerza centrífuga que experimenta un rotor depende tanto de la masa descentrada como de la distancia a la que se encuentra respecto al eje. Un punto con una masa de 1 g situado a un radio de 100 mm (100 g·mm) tiene un efecto equivalente al de un punto con una masa de 2 g situado a 50 mm.
2. Tolerancia de equilibrado: ¿hasta dónde se permite?
El desequilibrio residual máximo permitido viene determinado por un tolerancia de equilibrado. El método aceptado internacionalmente proviene de ISO 1940-1, ahora integrada en la moderna ISO 21940-11 serie. Define Grados de calidad de equilibrado (grados G) — G6,3; G2,5; G1,0, etc. — donde el número corresponde a la velocidad orbital admisible del centro de masa del rotor, expresada en mm/s.
- A Un número G más bajo indica una tolerancia más estrecha y un desequilibrio residual admisible menor. Los rotores de bombas y ventiladores suelen clasificarse en el grado G6,3; los husillos de máquinas herramienta de precisión exigen el grado G1,0 o superior.
- El desequilibrio residual admisible aumenta con la masa del rotor y disminuye a medida que aumenta la velocidad de funcionamiento; un rotor rápido debe equilibrarse con mucha mayor precisión que uno lento de la misma masa.
El cálculo: convertir un grado G y una velocidad de servicio en un valor de g·mm admisible y, a continuación, repartirlo entre los dos planos planos de corrección — es fácil equivocarse al hacerlo a mano. Puede calcularlo al instante con nuestra herramienta gratuita Calculadora de desequilibrio residual (ISO 21940-11), que convierte directamente el grado G y la velocidad de servicio en el valor de g·mm admisible para cada plano.
3. Por qué siempre existe un desequilibrio residual
Hay varias circunstancias prácticas que hacen que siempre persista cierto desequilibrio:
- Resolución del instrumento: Cada máquina equilibradora y cada analizador de campo tiene un desequilibrio mínimo que puede detectar de forma fiable.
- Errores de herramientas y montaje: Los mandriles, los ejes y los adaptadores introducen pequeñas excentricidades propias.
- Desplazamiento durante el montaje: Las chavetas, los acoplamientos y los elementos de fijación desplazan ligeramente la masa del rotor cuando se vuelve a montar la máquina tras el equilibrado.
- Cambio operativo: La dilatación térmica, el desgaste, la erosión y la acumulación de producto alteran el estado de equilibrio de un rotor durante su funcionamiento.
- Rendimientos decrecientes: Reducir a la mitad el desequilibrio residual puede duplicar el tiempo de equilibrado, por lo que hay un punto en el que conviene detenerse.
4. Medición y verificación del desequilibrio residual
El equilibrado es un proceso iterativo: se mide el desequilibrio actual, se añade o se retira un peso de corrección, vuelva a medir y repita el proceso hasta que el valor se sitúe por debajo del límite de tolerancia. Un informe de equilibrado completo siempre debe indicar tanto el inicial desequilibrio y el final residual descentrado para cada plano; por ejemplo, «0,5 g·mm en el plano izquierdo, 0,8 g·mm en el plano derecho, dentro de G2,5 a 3000 rpm».
En las máquinas ya montadas, esta comprobación se realiza in situ, en lugar de en una máquina equilibradora. Un analizador portátil de dos canales como el Balanset-1A mide el 1× amplitud y fase antes y después de la corrección, calcula los coeficientes de influencia del rotor y confirma que la vibración residual —y, por lo tanto, el desequilibrio residual— se encuentra dentro del grado establecido en la norma ISO 21940-11. Al funcionar en los propios cojinetes de la máquina a velocidad de funcionamiento, capta el estado residual real en el que el rotor funcionará efectivamente, incluyendo los efectos del montaje y los efectos térmicos que una máquina de equilibrado no puede detectar.
5. Desequilibrio residual frente a desequilibrio inicial
Es útil diferenciar estos dos conceptos. Desequilibrio inicial es el valor que presenta el rotor antes de cualquier corrección; suele ser elevado y es la causa por la que se percibieron las vibraciones en primer lugar. Desequilibrio residual es lo que queda intencionadamente tras la corrección, una vez verificado con respecto a la tolerancia. La relación entre ambos valores es una medida útil de la eficacia del proceso de equilibrado: reducir el desequilibrio de un rotor de 250 g·mm a 4 g·mm supone una reducción superior al 98 % y supone una aprobación sin reservas para la mayoría de los grados industriales.
