Comprensión del método de tres pasadas en el equilibrado de rotores
En método de tres corridas es el procedimiento más utilizado para equilibrado de dos planos (dinámico). Determina el pesos de corrección necesario en dos planos de corrección utilizando exactamente tres pasadas de medición: una pasada inicial para establecer la línea base desequilibrar condición, seguida de dos secuenciales peso de prueba series —una por cada plano. Tres series constituyen el mínimo teórico necesario para describir completamente un sistema de dos planos, razón por la cual este método se ha convertido en el estándar para el trabajo de campo.
Logra un equilibrio excelente entre precisión y eficiencia, ya que requiere menos arranques y paradas de la máquina que el método de cuatro pasadas sin dejar de recopilar datos suficientes para calcular correcciones efectivas para la gran mayoría de los sectores industriales equilibrando tareas.
1. El procedimiento de las tres series, paso a paso
El procedimiento sigue una secuencia sencilla y sistemática. En cada ciclo, se registra la vibración en forma de vector —tanto en amplitud como en fase— en cada uno de los dos cojinetes, ya que se necesitan ambos datos para localizar el desequilibrio, y no solo para determinar su magnitud.
Serie 1 — Medición inicial de referencia
La máquina funciona a su velocidad de equilibrado en su estado desequilibrado, tal y como se encontró. Vibración se mide en ambas posiciones de los cojinetes (Cojinete 1 y Cojinete 2), registrando amplitud y ángulo de fase. Estos representan los vectores de vibración generados por la distribución original del desequilibrio.
- Medida en el rodamiento 1: amplitud A₁, fase θ₁
- Medida en el rodamiento 2: amplitud A₂, fase θ₂
- Objetivo: establece las condiciones iniciales (O₁ y O₂) que deben corregirse
Prueba 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 (O₁ + efecto de T₁)
- Medida en el rodamiento 2: nuevo vector (O₂ + efecto de T₁)
- Objetivo: revela cómo un peso en el plano 1 afecta a la vibración en ambos cojinetes
El instrumento calcula el coeficientes de influencia para el plano 1 restando vectorialmente las lecturas iniciales de estas nuevas.
Prueba 3 — Peso de prueba en el plano de corrección 2
Se retira la primera masa de prueba y se coloca una segunda masa de prueba (T₂) en una posición marcada en el segundo plano (normalmente cerca del cojinete 2). En una nueva prueba se vuelve a registrar 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 (O₁ + efecto de T₂)
- Medida en el rodamiento 2: nuevo vector (O₂ + efecto de T₂)
- Objetivo: muestra cómo un peso en el plano 2 afecta 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.
2. Cálculo de los pesos de corrección
Una vez completadas las tres ejecuciones, el software de equilibrio realiza matemáticas vectoriales para hallar los pesos de corrección.
La matriz de coeficientes de influencia
A partir de las tres ejecuciones, se determinan cuatro coeficientes:
- α₁₁: cómo el plano 1 influye en el cojinete 1 (efecto primario)
- α₁₂: cómo el plano 2 influye en el rodamiento 1 (acoplamiento cruzado)
- α₂₁: cómo el plano 1 influye en el cojinete 2 (acoplamiento cruzado)
- α₂₂: cómo el plano 2 influye en el cojinete 2 (efecto principal)
Resolver el sistema
El instrumento resuelve dos ecuaciones vectoriales simultáneas para W₁ (corrección del plano 1) y W₂ (corrección del plano 2):
- α₁₁ · W₁ + α₁₂ · W₂ = −O₁ (para anular la vibración en el cojinete 1)
- α₂₁ · W₁ + α₂₂ · W₂ = −O₂ (para anular la vibración en el cojinete 2)
La solución proporciona tanto la masa como la posición angular necesarias para cada contrapeso. Cuando el ángulo calculado coincide con un obstáculo o se encuentra entre los asientos fijos de las palas, la respuesta puede redistribuirse a posiciones accesibles utilizando corrección por división.
Pasos finales
- Retira ambos pesos de prueba.
- Instale los contrapesos de corrección permanentes calculados en ambos planos.
- Realice una comprobación para confirmar que la vibración ha descendido a niveles aceptables.
- Si es necesario, realiza un equilibrio de compensación para ajustar el resultado.
3. Ventajas del método de las tres series
Varias ventajas han convertido a las tres pasadas en el estándar del sector para el trabajo en dos planos.
Eficiencia óptima
Se necesitan como mínimo tres pruebas para establecer cuatro coeficientes de influencia: una prueba de referencia y una prueba por plano. De este modo se minimiza el tiempo de inactividad sin dejar de caracterizar el sistema en su conjunto.
Fiabilidad demostrada
Décadas de experiencia sobre el terreno demuestran que tres pruebas proporcionan datos suficientes para realizar un equilibrado fiable en la gran mayoría de las máquinas industriales.
Ahorro de tiempo y dinero
En comparación con el método de cuatro pruebas, eliminar una de ellas reduce el tiempo de equilibrado en aproximadamente un 20 %, lo que se traduce directamente en menos tiempo de inactividad y menores costes de mano de obra.
Ejecución más sencilla
Un menor número de pasadas implica menos manipulación de pesos de prueba, menos posibilidades de error y una gestión de datos más sencilla.
Adecuado para la mayoría de las aplicaciones
Para maquinaria típica con un acoplamiento cruzado moderado y un tolerancias de equilibrado, tres ejecuciones dan resultados exitosos de manera consistente.
4. Cuándo utilizar el método de las tres series
El método de las tres series es adecuado para:
- Equilibrado industrial rutinario: motores, ventiladores, bombas, sopladores: la mayor parte de los equipos rotativos.
- Requisitos de precisión moderados: grados de calidad de equilibrado desde G 2,5 hasta G 16, según la clasificación moderna ISO 21940-11 (que sustituyó a la ya conocida norma ISO 1940-1).
- Aplicaciones de equilibrado en campo: equilibrado in situ donde es fundamental reducir al mínimo el tiempo de inactividad.
- Sistemas mecánicos estables: Equipo en buen estado con una respuesta lineal.
- Geometrías estándar de los rotores: rotores rígidos con una relación longitud-diámetro típica.
5. Limitaciones y cuándo no utilizarlo
En algunos casos, tres carreras pueden no ser suficientes.
Cuándo es preferible el método de las cuatro carreras
- Alta precisión: tolerancias muy ajustadas (G 0,4 a G 1,0), en las que resulta útil la comprobación adicional de la linealidad que ofrece una cuarta serie de mediciones.
- Acoplamiento cruzado fuerte: planos muy próximos entre sí, o muy asimétricos rigidez.
- Características desconocidas del sistema: Equilibrado inicial de equipos inusuales o personalizados
- Maquinaria defectuosa: equipos que presenten signos de comportamiento no lineal o fallos mecánicos.
Cuándo puede bastar con un solo plano
- Rotores estrechos de tipo disco en los que el desequilibrio dinámico es mínimo.
- Casos en los que solo un cojinete presenta una vibración significativa.
6. Comparación con otros métodos
Método de tres pasadas frente al de cuatro pasadas
| Aspecto | Tres carreras | Cuatro carreras |
|---|---|---|
| Número de carreras | 3 (inicial + 2 ensayos) | 4 (inicial + 2 ensayos + combinado) |
| Tiempo necesario | Más corto | ~20% más largo |
| Comprobación de linealidad | No | Sí (la pasada 4 lo verifica) |
| Aplicaciones típicas | Trabajo industrial rutinario | Equipos críticos de alta precisión |
| Exactitud | Bien | Excelente |
| Complejidad | Más bajo | Más alto |
Método de tres planos frente al método de un solo plano
El método de tres pasadas 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 par. Siempre que un rotor sea lo suficientemente largo como para que sus dos extremos puedan presentar desequilibrios de forma independiente, es necesario realizar un trabajo en dos planos y, por lo tanto, aplicar el método de las tres pruebas.
7. Buenas prácticas para alcanzar el éxito
Selección del peso de prueba
- Elige pesos de prueba que produzcan un cambio del 25 al 50 % en la amplitud de la vibración.
- Demasiado pequeño: Relación señal/ruido deficiente y errores de cálculo
- Demasiado grande: Riesgo de respuesta no lineal o niveles de vibración inseguros.
- Utiliza tamaños similares en ambos planos para garantizar una calidad de medición uniforme. A calculadora de masa de prueba ofrece una primera estimación fiable a partir de la masa y la velocidad del rotor.
Coherencia operativa
- Mantén exactamente la misma velocidad en las tres pasadas.
- Deje que se estabilice la temperatura entre cada ciclo cuando sea necesario.
- Mantenga constantes las condiciones del proceso —caudal, presión y temperatura—.
- Utilice las mismas ubicaciones y métodos de montaje para los sensores.
Calidad de los datos
- Toma varias lecturas por pasada y calcula la media.
- Comprueba que las mediciones de fase sean coherentes y repetibles.
- Compruebe que las pesas de prueba producen cambios claramente medibles.
- Presta atención a las anomalías que puedan indicar un error de medición.
Precisión de instalación
- Marque y compruebe cuidadosamente las posiciones angulares de los pesos de prueba.
- Asegúrate de que los pesos de prueba estén bien sujetos y no se desplacen durante las series.
- Coloca los contrapesos finales con el mismo cuidado.
- Comprueba dos veces las masas y los ángulos antes de la prueba de verificación.
8. Solución de problemas habituales
Resultados insatisfactorios 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 — flojedad, desalineación — no se han tenido en cuenta antes del equilibrado.
- Respuesta de un sistema no lineal.
Los pesos de prueba producen una respuesta leve
Soluciones:
- Utilice pesas de prueba más grandes o colóquelas a mayor radio.
- Comprueba la fijación del sensor y la calidad de la señal.
- Comprueba que la velocidad de funcionamiento sea la correcta.
- Valora si el sistema tiene un nivel muy alto mojadura o una baja sensibilidad de respuesta.
Medidas inconsistentes
Soluciones:
- Deje más tiempo para la estabilización térmica y mecánica.
- Mejorar la fijación de los sensores: utilizar pernos en lugar de imanes.
- Aíslelo de fuentes de vibración externas.
- Abordar los problemas mecánicos que causan un comportamiento variable
9. El método de tres pasadas in situ
Dado que no requiere una máquina equilibradora y solo unos pocos arranques, el método de tres pasadas resulta ideal para trabajar in situ con un instrumento portátil. Un analizador de dos canales como el Balanset-1A lee la amplitud y la fase en ambos cojinetes mediante una pasada por plano, calcula automáticamente los coeficientes de influencia y devuelve la masa y el ángulo de cada peso de corrección; a continuación, verifica el desequilibrio residual en comparación con el grado ISO 21940-11 seleccionado una vez montados los contrapesos. Al funcionar en los propios cojinetes de la máquina a velocidad de funcionamiento, refleja las condiciones reales de funcionamiento a las que se verá sometido el rotor, lo que es precisamente lo que hace que el método de tres pasadas sea tan fiable en equilibrado de campo.
