Comprensión de las pruebas de funcionamiento en el equilibrado de rotores
A prueba de funcionamiento (también denominada «prueba de funcionamiento») es una operación controlada de una máquina a su velocidad de equilibrado especificada con el fin de recopilar vibración datos durante el equilibrando procedimiento. En el contexto del método del coeficiente de influencia, una prueba de funcionamiento se refiere específicamente a poner en marcha la máquina después de un peso de prueba se ha fijado con el fin de medir cómo responde el sistema a un cambio conocido en el desequilibrio.
Las pruebas de funcionamiento constituyen el núcleo empírico de equilibrado de campo. Proporcionan las mediciones reales necesarias para calcular los pesos de corrección con precisión sin necesidad de ningún modelo teórico del rotor; en efecto, la máquina se caracteriza a sí misma pasada a pasada.
1. Por qué son necesarias las pruebas
Cada pasada realiza varias tareas a la vez en el flujo de trabajo de equilibrado:
- Recopilación de datos: cada ciclo es una instantánea del estado de vibración de la máquina, que recoge tanto amplitud y fase en los puntos de medición.
- Caracterización del sistema: La comparación entre la prueba inicial y la prueba con peso de prueba revela cómo responde el rotor a un desequilibrio conocido, lo que constituye la base del cálculo del coeficiente de influencia.
- Validación: La pasada final, una vez instalados los pesos de corrección, confirma que el procedimiento ha funcionado y que la vibración se encuentra ahora dentro de los límites aceptables.
- Verificación de seguridad: Cada prueba permite al técnico comprobar que la máquina funciona de forma segura y que las vibraciones se encuentran dentro de los límites establecidos, antes de pasar al siguiente paso.
2. Las pasadas en un procedimiento de equilibrado
Un típico equilibrado de un solo plano El trabajo implica al menos tres pasadas distintas.
Pasada inicial (pasada de referencia)
La primera prueba, realizada con la máquina desequilibrada en su estado original. El técnico registra el vector de vibración inicial —tanto la amplitud (normalmente en mm/s o milésimas de pulgada) como el ángulo de fase (en grados, con respecto a una marca de referencia)—. Este vector es la firma de la vibración original desequilibrar y actúa como el base con respecto al cual se juzga todo lo demás.
Pasada con masa de prueba
Una vez fijada una masa de prueba conocida en una posición angular determinada, la máquina vuelve a ponerse en marcha a la misma velocidad y en las mismas condiciones. Se mide y se registra el nuevo vector de vibración. La diferencia entre el vector de la prueba inicial y el de esta prueba revela el coeficiente de influencia — cuánta vibración se genera por unidad de desequilibrio en ese punto y en qué ángulo.
Pasada de verificación (pasada final)
Una vez calculado el peso de corrección Una vez instalado de forma permanente, se realiza una prueba final para comprobar que la vibración ha descendido a un nivel aceptable. Si el nivel residual sigue siendo demasiado alto, se lleva a cabo una nueva trim-balance Es posible que se necesiten varias iteraciones para eliminar hasta el último resto.
Pasadas adicionales para el equilibrado en múltiples planos
Para dos planos o, en el caso del equilibrado multiplano, se requieren pasadas adicionales con masa de prueba: una por plano de corrección. Cada peso de ensayo se somete a prueba de forma independiente para obtener el conjunto completo de coeficientes de influencia (incluidos los efectos cruzados entre planos) que describe el comportamiento dinámico del rotor.
3. Datos recopilados durante una prueba
En cada pasada se recopilan sistemáticamente los siguientes datos, utilizando análisis de vibraciones instrumentos:
- Amplitud de la vibración: la magnitud en cada punto de medición, normalmente en velocidad (mm/s o in/s) o en desplazamiento (micras o mils).
- Ángulo de fase: la relación temporal entre la señal de vibración y un pulso de referencia de una vez por revolución procedente de un tacómetro o fase clave. La fase es lo que determina la posición angular del peso de corrección, por lo que es imprescindible disponer de un pulso de referencia limpio.
- Velocidad de rotación: se ha comprobado para garantizar que cada pasada se realice a la misma velocidad, en aras de la coherencia.
- Condiciones de funcionamiento: temperatura, carga y otros parámetros, que se deben anotar para garantizar que los ensayos sean comparables.
El vector de amplitud y fase es precisamente la magnitud para la que está diseñado un instrumento portátil de dos canales. El Balanset-1A, por ejemplo, registra la amplitud y la fase 1× en cada prueba, calcula automáticamente las diferencias vectoriales entre las pruebas y determina la masa y el ángulo de corrección para cada plano, transformando los datos brutos de las tres pruebas directamente en el peso que un técnico instala en el rotor, para luego confirmar el desequilibrio residual durante la ejecución de verificación.
4. Consideraciones de seguridad
La seguridad es primordial durante las pruebas de funcionamiento, sobre todo cuando gira una masa de prueba:
- Fijación segura del peso: Comprueba que la masa de prueba no se suelte durante la rotación. Utiliza elementos de fijación, abrazaderas o imanes adecuados para la fuerzas centrífugas que intervienen: esas fuerzas aumentan con el cuadrado de la velocidad y pueden ser enormes.
- Monitorización de vibraciones: Controle la vibración de forma continua durante todo el proceso; si supera los límites de seguridad, detenga la máquina inmediatamente.
- Seguridad del personal: Mantenga a todo el mundo alejado de la maquinaria giratoria mientras está en funcionamiento.
- Barreras de protección: Cuando sea necesario, instale protecciones para sujetar cualquier componente que pueda salirse debido a las fuertes vibraciones.
- Parada de emergencia: Ten a mano un control de parada de emergencia y asegúrate de que todo el mundo sepa dónde está.
- Aceleración gradual: Acelere la máquina hasta la velocidad de equilibrado de forma gradual, prestando atención a las vibraciones durante el proceso de aceleración para detectar cualquier anomalía, incluyendo el paso de una velocidad crítica — se detecta a tiempo.
5. Buenas prácticas para obtener resultados reproducibles
Para obtener resultados precisos y reproducibles es necesario aplicar una técnica rigurosa:
- Condiciones de funcionamiento constantes: Realizar todas las pruebas exactamente a la misma velocidad, temperatura y carga. Incluso las variaciones más pequeñas introducen errores en la comparación de vectores.
- Estabilización térmica: Deje que la máquina alcance el equilibrio térmico antes de recopilar datos, ya que la vibración puede variar notablemente a medida que los cojinetes y el rotor se calientan y la forma del rotor se estabiliza.
- Múltiples mediciones: Realizar varias lecturas por ciclo y calcular la media para suprimir el ruido aleatorio y las perturbaciones transitorias.
- Documentar todo: registrar los valores de peso, las posiciones angulares, la ubicación de los sensores y las condiciones ambientales de cada prueba. Ese registro resulta de un valor incalculable si solución de problemas se necesitará más adelante y constituye la base del equilibrado informe de diagnóstico.
6. Cuando las pasadas no coinciden: cómo interpretar los resultados
Una secuencia de pruebas bien estructurada no solo permite determinar un peso, sino que también pone de manifiesto los problemas. Si la prueba con el peso de prueba apenas modifica el vector de vibración, es probable que el peso de prueba fuera demasiado pequeño o que la respuesta esté siendo enmascarada por algún factor distinto al desequilibrio. Si las pruebas de verificación repetidas no convergen, la causa suele ser un comportamiento no lineal del sistema, un pie cojo, holgura o un resonancia una velocidad cercana a la de funcionamiento, en lugar de un error de equilibrado. Al comparar la amplitud y la fase entre las pasadas —idealmente representadas en un diagrama polar — es la forma más rápida de distinguir un desequilibrio real de una avería aparente.
Al seguir un enfoque disciplinado en las pruebas de equilibrado, los técnicos de equilibrado consiguen resultados de gran precisión y reducen al mínimo el número de iteraciones necesarias para lograr un equilibrado aceptable de la máquina, lo que permite ahorrar horas de funcionamiento del eje y minimizar el riesgo que conlleva cada prueba adicional.
