Comprensión de la corrección de división en el equilibrado de rotores
Definición: ¿Qué es la corrección dividida?
Corrección dividida es una práctica equilibrando técnica en la que un solo cálculo peso de corrección se divide en dos o más pesos más pequeños colocados en diferentes posiciones angulares sobre el rotor. Las masas y los ángulos de estos pesos divididos se calculan utilizando suma vectorial principios de manera que su efecto combinado sea equivalente al peso de corrección único original.
Este método se utiliza cuando las limitaciones físicas impiden colocar un peso de corrección en la ubicación calculada ideal, pero se pueden colocar pesos en dos o más ubicaciones accesibles que, al combinarse vectorialmente, producen la corrección deseada.
¿Cuándo se utiliza la corrección de división?
La corrección de división se hace necesaria en varias situaciones comunes de equilibrado de campos:
1. Obstáculos en la ubicación ideal
El ángulo de corrección calculado puede coincidir con un orificio para perno, una ranura para chaveta, un puerto de aceite, un punto de montaje del sensor u otra característica donde agregar o quitar masa sea imposible o desaconsejable.
2. Espacio limitado para un solo peso grande
La corrección calculada puede requerir un único peso grande que físicamente no cabrá en la ubicación especificada debido a limitaciones de espacio, pero se pueden acomodar dos pesos más pequeños en ángulos cercanos.
3. Equilibrado en las aspas o impulsores del ventilador
En equipos como ventiladores, sopladores o turbinas, a menudo es necesario fijar contrapesos a las puntas o alojamientos de las palas. La corrección dividida permite distribuir la corrección requerida entre dos o más palas situadas a ambos lados del ángulo ideal.
4. Orificios o puntos de montaje a intervalos angulares fijos
Muchos rotores tienen orificios pretaladrados o posiciones de montaje a intervalos regulares (por ejemplo, cada 15°, 30° o 45°). Si el ángulo de corrección calculado se encuentra entre dos orificios, la corrección dividida permite distribuir el peso entre las dos ubicaciones adyacentes disponibles.
5. Eliminación de peso (eliminación de material)
Cuando la corrección se realiza mediante perforación o esmerilado, las limitaciones de acceso o los problemas estructurales pueden impedir la eliminación de masa en el ángulo exacto calculado. La corrección dividida permite eliminar material en dos ubicaciones accesibles.
Las matemáticas de la corrección dividida
La corrección de la división se basa en el principio de que los vectores (en este caso, vectores desequilibrados) se pueden sumar y descomponer en componentes. El proceso utiliza matemáticas vectoriales para garantizar que las ponderaciones resultantes produzcan el mismo efecto neto que la ponderación única original.
Principio básico
Si se requiere un peso de corrección de magnitud W en el ángulo θ, se puede reemplazar por dos pesos W₁ y W₂ en los ángulos θ₁ y θ₂, donde:
- W₁ y W₂ se eligen en función de restricciones geométricas y prácticas.
- La suma vectorial de W₁ en θ₁ y W₂ en θ₂ es igual a W en θ
División igual en ángulos simétricos
El caso más sencillo y común consiste en dividir un peso en partes iguales en dos ángulos simétricos respecto al ángulo deseado. Por ejemplo, si la corrección calculada es de 100 gramos a 45°, pero solo se pueden colocar pesos a 30° y 60°:
- Coloque el peso W₁ a 30°
- Coloque el peso W₂ a 60°
- Calcula W₁ y W₂ de manera que su suma vectorial sea igual a 100 g a 45°.
Para divisiones simétricas (separación angular igual), el cálculo es sencillo y puede realizarse gráficamente o utilizando trigonometría.
División asimétrica
Si los ángulos disponibles no son simétricos en torno al ángulo ideal, el cálculo es más complejo y normalmente requiere que el software del instrumento de equilibrado calcule los pesos de división adecuados utilizando matemáticas vectoriales completas.
Procedimiento práctico para la corrección de división
La mayoría de los instrumentos de equilibrado modernos incluyen calculadoras de corrección de división que automatizan el proceso:
Paso 1: Calcular la corrección original
Completa el normal coeficiente de influencia Procedimiento de equilibrado para determinar el peso y el ángulo de corrección necesarios.
Paso 2: Identificar las ubicaciones disponibles
Determine dónde se pueden colocar los pesos en el rotor. Observe las posiciones angulares de los puntos de montaje accesibles, los orificios para pernos o las ubicaciones de las palas.
Paso 3: Introducir parámetros de división
Introduzca el peso y el ángulo de corrección calculados en la función de corrección dividida del instrumento de equilibrado. A continuación, especifique los dos (o más) ángulos disponibles donde se pueden colocar los pesos.
Paso 4: Calcular los pesos de división
El instrumento calcula las masas necesarias en cada uno de los ángulos especificados para producir el equivalente de la corrección original.
Paso 5: Instalar y verificar
Instale los contrapesos divididos en las posiciones calculadas y realice una prueba de verificación para confirmar que la vibración se ha reducido según lo previsto.
Ejemplo: Divisor bidireccional en un ventilador
Consideremos un escenario de equilibrado en un ventilador de 12 aspas:
- Corrección calculada: 50 gramos a 35°
- Restricción: Los pesos solo se pueden colocar en las puntas de las cuchillas, que están ubicadas cada 30° (a 0°, 30°, 60°, 90°, etc.).
- Cuchillas disponibles: Hoja a 30° y hoja a 60° (a horcajadas sobre el objetivo de 35°)
Utilizando la corrección de división:
- Peso a 30° = 30 gramos
- Peso a 60° = 25 gramos
Estos dos pesos, cuando se combinan vectorialmente, producen una corrección equivalente de aproximadamente 50 gramos a 35°, logrando el efecto de equilibrio deseado a pesar de no tener acceso al ángulo ideal exacto.
Divisiones triples y múltiples
Si bien la división en dos partes es la más común, teóricamente las ponderaciones de corrección pueden dividirse entre tres o más ubicaciones. Sin embargo:
- Mayor complejidad: Los cálculos se vuelven más complejos y existen múltiples soluciones posibles.
- Rendimientos decrecientes: Cada punto de división adicional añade complejidad sin beneficio proporcional.
- Acumulación de errores: Más ubicaciones divididas significan más oportunidades para que se acumulen errores de instalación.
En la práctica, las divisiones de tres vías se utilizan ocasionalmente en equipos como ruedas de turbina o ventiladores de múltiples aspas, pero cualquier cosa que supere las tres divisiones es rara y generalmente indica que se debe considerar un enfoque diferente.
Ventajas y limitaciones
Ventajas
- Flexibilidad práctica: Permite completar el equilibrado incluso cuando la ubicación ideal es inaccesible.
- Mantiene la eficacia: Cuando se calcula correctamente, la corrección de división es matemáticamente equivalente a una corrección de punto único.
- Común en el balance de campos: Técnica esencial para balance de campo donde las limitaciones del mundo real son comunes.
Limitaciones
- Mayor complejidad de la instalación: Es necesario manipular, medir e instalar más pesos, lo que aumenta la posibilidad de errores.
- Potencial de errores: Los errores en el cálculo o la instalación de los contrapesos divididos pueden provocar una corrección incompleta o incluso un aumento de las vibraciones.
- No siempre es posible: Si los ángulos disponibles están demasiado lejos del ángulo ideal, la corrección dividida puede no ser práctica y puede ser necesario considerar planos de corrección alternativos.
- Sensibilidad a la posición radial: La corrección de división presupone que los pesos se encuentran al mismo radio. Si los puntos de montaje disponibles están a radios diferentes, se requieren cálculos adicionales.
Mejores prácticas
Para garantizar una corrección de división exitosa:
- Utilice el software del instrumento: Utilice siempre la calculadora de corrección de división incorporada en el instrumento de equilibrado en lugar de intentar cálculos manuales, que son propensos a errores.
- Minimizar la desviación angular: Elija ángulos de división lo más cercanos posible al ángulo ideal calculado. Las grandes desviaciones requieren una mayor masa total y aumentan la sensibilidad a los errores.
- Verificar posiciones angulares: Mida y marque con precisión los ángulos exactos donde se colocarán los pesos divididos. Incluso pequeños errores angulares pueden afectar significativamente los resultados.
- Mantener la consistencia radial: Siempre que sea posible, coloque todos los pesos divididos a la misma distancia radial del eje central del rotor.
- Documentar exhaustivamente: Registre todos los cálculos de corrección de división y las posiciones de instalación para futuras consultas y solución de problemas.
Relación con otros conceptos de equilibrio
La corrección de división se basa en principios fundamentales de las matemáticas vectoriales que se utilizan en todo el trabajo de equilibrado. Comprensión suma vectorial, relaciones de fase, y diagramas polares es esencial para aplicar correctamente las técnicas de corrección de división, particularmente en situaciones de resolución de problemas donde las correcciones de división no producen los resultados esperados.
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