Comprensión del método de tres pasadas en el equilibrado de rotores
Definición: ¿Qué es el método de tres ejecuciones?
En método de tres corridas es el procedimiento más utilizado para equilibrio de dos planos (dinámico). Determina el pesos de corrección necesario en dos planos de corrección Utilizando exactamente tres mediciones: una medición inicial para establecer la línea base. desequilibrar condición, seguida de dos secuenciales peso de prueba ejecuciones (una por cada plano de corrección).
Este método proporciona un equilibrio óptimo entre precisión y eficiencia, requiriendo menos arranques y paradas de la máquina que el método de cuatro ejecuciones al tiempo que proporciona datos suficientes para calcular correcciones efectivas para la mayoría de las industrias equilibrando aplicaciones.
El procedimiento de tres ejecuciones: paso a paso
El procedimiento sigue una secuencia sencilla y sistemática:
Ejecución 1: Medición inicial de referencia
La máquina funciona a su velocidad de equilibrado en su estado desequilibrado, tal como se encuentra. Vibración Se toman medidas en ambas ubicaciones de los cojinetes (designadas como Cojinete 1 y Cojinete 2), registrando ambos amplitud y ángulo de fase. Estas mediciones representan los vectores de vibración causados por la distribución de desequilibrio original.
- Medida en el rodamiento 1: Amplitud A₁, Fase θ₁
- Medida en el rodamiento 2: Amplitud A₂, Fase θ₂
- Objetivo: Establece la condición de vibración de referencia (O₁ y O₂) que debe corregirse.
Ensayo 2: Peso de prueba en el plano de corrección 1
La máquina se detiene y se coloca temporalmente un peso de prueba conocido (T₁) en una posición angular marcada con precisión en el primer plano de corrección (normalmente cerca del cojinete 1). La máquina se reinicia a la misma velocidad y se vuelve a medir la vibración en ambos cojinetes.
- Agregar: Peso de prueba T₁ en el ángulo α₁ en el plano 1
- Medida en el rodamiento 1: Nuevo vector de vibración (O₁ + efecto de T₁)
- Medida en el rodamiento 2: Nuevo vector de vibración (O₂ + efecto de T₁)
- Objetivo: Determina cómo afecta un peso en el Plano 1 a la vibración en ambos cojinetes.
El instrumento de equilibrio calcula el coeficientes de influencia para el Plano 1 mediante la sustracción vectorial de las mediciones iniciales de estas nuevas mediciones.
Prueba 3: Peso de prueba en el plano de corrección 2
Se retira el primer peso de prueba y se coloca un segundo peso de prueba (T₂) en una posición marcada en el segundo plano de corrección (normalmente cerca del cojinete 2). Se realiza otra medición, registrando nuevamente la vibración en ambos cojinetes.
- Eliminar: Peso de prueba T₁ del plano 1
- Agregar: Peso de prueba T₂ en el ángulo α₂ en el plano 2
- Medida en el rodamiento 1: Nuevo vector de vibración (O₁ + efecto de T₂)
- Medida en el rodamiento 2: Nuevo vector de vibración (O₂ + efecto de T₂)
- Objetivo: Determina cómo afecta un peso en el Plano 2 a la vibración en ambos cojinetes.
El instrumento ahora cuenta con un conjunto completo de cuatro coeficientes de influencia que describen cómo afecta cada plano a cada dirección.
Cálculo de los pesos de corrección
Una vez completadas las tres ejecuciones, el software de equilibrado realiza matemáticas vectoriales para calcular los pesos de corrección:
La matriz de coeficientes de influencia
A partir de las tres series de mediciones, se determinan cuatro coeficientes:
- α₁₁: Cómo afecta el Plano 1 al Rumbo 1 (efecto primario)
- α₁₂: Cómo afecta el plano 2 al cojinete 1 (acoplamiento transversal)
- α₂₁: Cómo afecta el plano 1 al cojinete 2 (acoplamiento transversal)
- α₂₂: Cómo afecta el Plano 2 al Rumbo 2 (efecto principal)
Resolviendo el sistema
El instrumento resuelve dos ecuaciones simultáneas para hallar W₁ (corrección para el plano 1) y W₂ (corrección para el plano 2):
- α₁₁ · W₁ + α₁₂ · W₂ = -O₁ (para cancelar la vibración en el cojinete 1)
- α₂₁ · W₁ + α₂₂ · W₂ = -O₂ (para cancelar la vibración en el cojinete 2)
La solución proporciona tanto la masa como la posición angular necesarias para cada peso de corrección.
Pasos finales
- Retire ambas pesas de prueba.
- Instale los pesos de corrección permanentes calculados en ambos planos.
- Realice una prueba de verificación para confirmar que la vibración se ha reducido a niveles aceptables.
- Si es necesario, realice un ajuste de balance para perfeccionar los resultados.
Ventajas del método de tres ejecuciones
El método de tres pasadas se ha convertido en el estándar de la industria para el equilibrado de dos planos debido a varias ventajas clave:
1. Eficiencia óptima
Tres ejecuciones representan el mínimo necesario para establecer cuatro coeficientes de influencia (una condición inicial más una ejecución de prueba por plano). Esto minimiza el tiempo de inactividad de la máquina y, al mismo tiempo, proporciona una caracterización completa del sistema.
2. Fiabilidad probada
Décadas de experiencia de campo demuestran que tres ejecuciones proporcionan datos suficientes para un equilibrado fiable en la gran mayoría de las aplicaciones industriales.
3. Ahorro de tiempo y costes
En comparación con el método de cuatro ejecuciones, eliminar una ejecución de prueba reduce el tiempo de equilibrado en aproximadamente 20%, lo que se traduce en una reducción del tiempo de inactividad y de los costes laborales.
4. Ejecución más sencilla
Menos ejecuciones implican menos manipulación de ponderaciones de prueba, menos oportunidades de errores y una gestión de datos más sencilla.
5. Adecuado para la mayoría de las aplicaciones
Para maquinaria industrial típica con efectos de acoplamiento cruzado moderados y aceptables tolerancias de equilibrio, tres ejecuciones dan resultados exitosos de manera consistente.
Cuándo utilizar el método de tres ejecuciones
El método de tres ejecuciones es apropiado para:
- Equilibrado industrial rutinario: Motores, ventiladores, bombas, sopladores: la mayoría de los equipos rotativos
- Requisitos de precisión moderada: Clasificación de calidad del balance desde G 2.5 hasta G 16
- Aplicaciones de equilibrado de campos: equilibrio in situ donde minimizar el tiempo de inactividad es importante
- Sistemas mecánicos estables: Equipo en buen estado mecánico y con respuesta lineal
- Geometrías de rotor estándar: Rotores rígidos con relaciones longitud-diámetro típicas
Limitaciones y cuándo no utilizar
El método de tres ejecuciones puede resultar inadecuado en determinadas situaciones:
Cuándo se prefiere el método de cuatro corridas
- Requisitos de alta precisión: Tolerancias muy ajustadas (G 0,4 a G 1,0) donde la verificación adicional de la linealidad es valiosa.
- Fuerte acoplamiento cruzado: Cuando los planos de corrección están muy próximos entre sí o la rigidez es muy asimétrica
- Características desconocidas del sistema: Equilibrado inicial de equipos inusuales o personalizados
- Maquinaria problemática: Equipos que presentan comportamientos no lineales o problemas mecánicos
Cuándo un solo plano puede ser suficiente
- Rotores estrechos de tipo disco donde el desequilibrio dinámico es mínimo.
- Cuando solo un punto de apoyo muestra una vibración significativa
Comparación con otros métodos
Método de tres carreras frente a método de cuatro carreras
| Aspecto | Tres carreras | Cuatro carreras |
|---|---|---|
| Número de carreras | 3 (inicial + 2 ensayos) | 4 (inicial + 2 ensayos + combinado) |
| Tiempo requerido | Más corto | ~20% más largo |
| Comprobación de linealidad | No | Sí (la ejecución 4 lo verifica) |
| Aplicaciones típicas | trabajo industrial rutinario | Equipos críticos de alta precisión |
| Exactitud | Bien | Excelente |
| Complejidad | Más bajo | Más alto |
Método de tres pasadas frente a método de un solo plano
El método de tres ejecuciones es fundamentalmente diferente de equilibrado de un solo plano, que utiliza solo dos ejecuciones (inicial más una prueba) pero solo puede corregir un plano y no puede abordar desequilibrio de pareja.
Mejores prácticas para el éxito del método de tres ejecuciones
Selección de peso de prueba
- Seleccione pesas de prueba que produzcan un cambio de 25-50% en la amplitud de vibración.
- Demasiado pequeño: Relación señal/ruido deficiente y errores de cálculo
- Demasiado grande: Riesgo de respuesta no lineal o niveles de vibración inseguros.
- Utilice tamaños similares para ambos planos para mantener una calidad de medición uniforme.
Consistencia operativa
- Mantén la misma velocidad exacta en las tres carreras.
- Permita la estabilización térmica entre ejecuciones si es necesario.
- Garantizar condiciones de proceso constantes (caudal, presión, temperatura).
- Utilice ubicaciones de sensores y métodos de montaje idénticos.
Calidad de los datos
- Realiza varias mediciones por cada ejecución y calcula su promedio.
- Verifique que las mediciones de fase sean consistentes y fiables.
- Compruebe que las pesas de prueba producen cambios claramente medibles.
- Busque anomalías que puedan indicar errores de medición.
Precisión de instalación
- Marque y verifique cuidadosamente las posiciones angulares del peso de prueba.
- Asegúrese de que los pesos de prueba estén bien sujetos y no se muevan durante las carreras.
- Instale los contrapesos de corrección finales con el mismo cuidado y precisión.
- Verifique dos veces las masas y los ángulos antes de la prueba final.
Solución de problemas comunes
Malos resultados tras la corrección
Posibles causas:
- Contrapesos de corrección instalados con ángulos incorrectos o con masas incorrectas
- Las condiciones de funcionamiento cambiaron entre las pruebas y la instalación de la corrección.
- Problemas mecánicos (holgura, desalineación) no abordados antes del equilibrado
- Respuesta del sistema no lineal
Las pesas de prueba producen una respuesta pequeña
Soluciones:
- Utilice pesas de prueba más grandes o colóquelas a mayor radio.
- Compruebe el montaje del sensor y la calidad de la señal.
- Verifique que la velocidad de funcionamiento sea la correcta.
- Considere si el sistema tiene una amortiguación muy alta o una sensibilidad de respuesta muy baja.
Mediciones inconsistentes
Soluciones:
- Permitir más tiempo para la estabilización térmica y mecánica.
- Mejorar el montaje del sensor (utilizar espárragos en lugar de imanes)
- Aislar de fuentes de vibración externas
- Abordar los problemas mecánicos que causan un comportamiento variable
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