Comprensión de los pesos de prueba en el equilibrado de rotores
A peso de prueba — en ocasiones denominada masa de prueba o masa de calibración — es una masa conocida que se fija temporalmente a un rotor en una posición angular definida con precisión durante el proceso de equilibrando Su función es introducir deliberadamente una cantidad conocida y controlada de desequilibrar para que el analista pueda observar cómo responde el rotor. Esa respuesta medida se utiliza a continuación para calcular el peso de corrección necesario para compensar el desequilibrio original del rotor. La masa de prueba es la piedra angular del método del coeficiente de influencia, la técnica más utilizada para equilibrado de campo de maquinaria rotativa.
1. Por qué se necesita una masa de prueba
En el campo no es fácil medir la distribución de masa de un rotor, la rigidez de los cojinetes, el amortiguamiento ni la flexibilidad de la cimentación. En lugar de intentar modelar todo ello, el método de la masa de prueba trata la máquina completa como una “caja negra” y mide su comportamiento dinámico directamente. Una sola entrada conocida — la masa de prueba — produce una salida medible, y esa relación entrada–salida es todo lo que necesita el cálculo matemático. Las ventajas de este enfoque empírico son considerables:
- Caracterización precisa del sistema: la prueba captura todos los factores del mundo real que determinan la respuesta vibratoria: rigidez de los rodamientos, flexibilidad de la bancada, efectos del acoplamiento y fuerzas aerodinámicas — sin necesidad de conocer ninguno de ellos de antemano.
- Corrección precisa: midiendo el cambio en amplitud y fase producido por una masa de prueba conocida, el instrumento calcula la corrección necesaria con alta precisión.
- Sin conocimientos previos: el método no requiere planos, especificaciones ni modelo teórico del rotor.
- Condiciones reales de funcionamiento: la pasada de prueba se realiza a la velocidad, temperatura y carga reales de la máquina, por lo que la corrección es válida para las condiciones de funcionamiento reales del rotor.
2. Selección del peso de prueba adecuado
Elegir bien la masa de prueba es fundamental para obtener un resultado fiable. Debe ser lo suficientemente grande como para producir un cambio claramente medible en la vibración, pero lo suficientemente pequeña como para no crear condiciones inseguras ni disparar los sistemas de protección. Un peso demasiado pequeño genera una respuesta que se pierde en el ruido; un peso demasiado grande pone en riesgo la máquina.
Directrices generales
- Regla de oro: busque un peso de prueba que desplace el vector de vibración aproximadamente entre un 25 y un 50 % de la lectura inicial, suficiente para una medición clara y fiable del cambio tanto en amplitud como en fase.
- Estimación inicial: para un rotor desconocido, una masa inicial de aproximadamente el 1–5 % del peso del rotor, colocada al radio de equilibrado, es una estimación inicial razonable. La mayoría de los instrumentos de equilibrado modernos incluyen un estimador de masa de prueba basado en el nivel de vibración inicial.
- Método de cálculo: una fórmula de trabajo habitual es Mt = Mr × Kapoyo × Kvibración / (Rt × (N/100)²), donde Mt es la masa de prueba, Mr la masa del rotor, Kapoyo un coeficiente de rigidez de soporte (normalmente 1–5), Kvibración un coeficiente del nivel de vibración, Rt el radio de instalación y N la velocidad en rpm. La relación refleja una verdad física fundamental: dado que fuerza centrífuga aumenta con el cuadrado de la velocidad, un rotor rápido necesita un peso de prueba mucho menor que uno lento de igual masa.
- Safety first: no instale nunca un peso de prueba lo suficientemente grande como para que la vibración supere los límites de seguridad.
- Fijación segura: fije el peso mediante tornillo, abrazadera o sujeción magnética para que no salga despedido a velocidad de trabajo. La masilla o la plastilina resultan cómodas para pruebas rápidas, pero deben presionarse firmemente y, en la medida de lo posible, asegurarse también mecánicamente.
Para convertir la masa, el radio y la velocidad del rotor directamente en una masa recomendada, nuestro Calculadora de peso de prueba automatiza el cálculo y elimina las conjeturas en este primer paso decisivo.
3. Cómo se utiliza el peso de prueba: el procedimiento
El método del peso de prueba sigue una secuencia sistemática que constituye el núcleo del equilibrado en campo moderno:
- Ejecución inicial: haga funcionar la máquina a su velocidad normal y registre el vector de vibración inicial — amplitud y fase conjuntamente. Esta es la respuesta al desequilibrio original del rotor, establecida durante la prueba de funcionamiento.
- Montar el peso de prueba: detenga la máquina y fije la masa conocida en una posición angular registrada — habitualmente marcada como 0° o con referencia a una fase clave marca — en el plano elegido plano de corrección.
- Prueba de funcionamiento: arranque de nuevo y funcione a la misma velocidad; a continuación, mida y registre el nuevo vector de vibración. Esta lectura es la suma vectorial del desequilibrio original y el efecto del peso de prueba.
- Calcular el coeficiente de influencia: el instrumento realiza una resta de vectores para aislar la respuesta debida únicamente al peso de prueba y, a continuación, obtiene el coeficiente de influencia como la relación entre dicha variación de vibración y la masa de prueba.
- Calcular el peso de corrección: a partir del coeficiente de influencia, el software calcula la masa exacta y el ángulo del peso de corrección permanente que cancelará el desequilibrio original.
- Instalar y verificar: retire el peso de prueba, instale la corrección calculada y realice una comprobación final para confirmar que el desequilibrio residual ha descendido a un nivel aceptable.
4. El peso de prueba en el equilibrado en campo práctico
En un instrumento portátil, la pasada con el peso de prueba es el paso que hace posible el equilibrado de una máquina ensamblada. El Balanset-1A guía este flujo de trabajo directamente: trabajando en los propios cojinetes de la máquina a velocidad de operación, captura la amplitud y la fase 1× en la pasada inicial, de nuevo con el peso de prueba montado, y calcula el coeficiente de influencia automáticamente. El software devuelve entonces la masa y el ángulo del peso de corrección y verifica el resultado en una pasada final — todo ello sin una máquina equilibradora y sin desmontar el rotor. Para máquinas que requieren corrección en dos planos, la misma lógica se extiende a una secuencia de pasadas de prueba, un peso por plano.
5. Consideraciones prácticas y buenas prácticas
Los resultados fiables dependen de un conjunto de disciplinas que los equilibradores experimentados siguen sin excepción:
- Posicionamiento angular preciso: registre el ángulo del peso de prueba con precisión. Incluso unos pocos grados de error en la posición registrada se traducen directamente en un cálculo de corrección incorrecto.
- Colocación radial uniforme: siempre que sea posible, coloque el peso de prueba al mismo radio que ocupará el peso de corrección. Esto simplifica los cálculos y mejora la precisión.
- Condiciones reproducibles: la ejecución inicial y cada pasada de prueba deben realizarse con idénticas velocidad, temperatura y carga. Las condiciones inconsistentes distorsionan la comparación de la que depende todo el método.
- Múltiples planos de corrección: para dos planos o equilibrio multiplano, se esperan varios pesos de prueba, aplicados en diferentes planos de corrección en pasadas separadas, cada uno caracterizando una parte de la respuesta de acoplamiento cruzado del rotor’s.
El método del peso de prueba requiere una pasada adicional de la máquina, pero a cambio ofrece la precisión y repetibilidad que exige el trabajo profesional. Sigue siendo el estándar del sector para el equilibrado in situ equilibrado dinámico, y un buen conocimiento de cómo elegir y colocar un peso de prueba es una de las habilidades prácticas más valiosas que puede desarrollar un técnico de equilibrado.
