Soporte de equilibrado de rotor de alta velocidad para bombas de vacío

Introducción

El balanceo de rotores de alta velocidad en bombas de vacío requiere equipos especializados capaces de mantener la precisión en condiciones operativas extremas. Para cumplir con estos requisitos, se desarrollaron soportes de balanceo específicos en 2002 y 2009. Estos sistemas están diseñados para el balanceo dinámico de rotores de turbinas ensamblados a velocidades operativas reales de entre 42 000 y 60 000 rpm, directamente en sus propios soportes de rodamientos. El objetivo del diseño fue lograr valores de desequilibrio residual de acuerdo con la precisión de Clase 1 según la norma GOST ISO 22061-76.

Diseño estructural y configuración

La figura 1 muestra el diseño esquemático del soporte de equilibrio de alta velocidad utilizado para rotores de bombas de vacío.

Figura 1 – Disposición estructural del soporte de equilibrado de la bomba de vacío de alta velocidad:
1 – Plataforma rígida
2 – Resortes cilíndricos aislantes de vibraciones
3 – Base de montaje cilíndrica
4 – Bomba de vacío equilibrada
5 – Cubierta protectora
6 – Sensor de ángulo de fase
7 – Sensor de vibración en la tapa
8 – Sensor de vibración en la base
9 – Unidad de medida y cálculo

El soporte está construido sobre una plataforma rectangular (1), soportada por cuatro resortes cilíndricos (2), que aíslan las vibraciones. La plataforma está reforzada con rigidizadores longitudinales y transversales, lo que le confiere una alta rigidez y minimiza el peso. Esta solución estructural garantiza una alta sensibilidad a las fuerzas de desequilibrio y evita oscilaciones resonantes en todo el rango de velocidad de la bomba durante el equilibrado.

La base de montaje (3) está fijada rígidamente a la plataforma y permite posicionar la bomba (4) con precisión. La bomba está protegida por una cubierta específica (5), que también alberga el sensor de ángulo de fase (6). Dos sensores de vibración (7 y 8) están montados en la cubierta y la base, respectivamente. Todos los sensores están conectados a una unidad de medición y computación (9), que realiza análisis en tiempo real y calcula ponderaciones correctivas.

Procedimiento de equilibrado

El equilibrado se realiza en dos etapas secuenciales para garantizar la precisión tanto en condiciones de rotor rígido como flexible.

Etapa 1 – Equilibrado del rotor rígido

En la etapa inicial, el rotor de la bomba se equilibra a velocidades de rotación de hasta 8000 rpm, donde se comporta como un cuerpo rígido. El objetivo es compensar los desequilibrios estáticos y de par. El sistema alcanza niveles de vibración residual inferiores a 0,01 mm/s RMS en el rango de frecuencia de 3500 a 8000 rpm.

Etapa 2: Equilibrado de rotor flexible de alta velocidad

En la segunda etapa, el balanceo se realiza a la velocidad operativa del rotor, ya sea 42 000 o 60 000 rpm, según el modelo de la bomba. A esta velocidad, el rotor entra en un estado flexible y sufre deformación, lo que provoca un desequilibrio dinámico adicional. Se calcula y aplica una corrección final para minimizar estos efectos. El nivel de vibración residual tras el balanceo a alta velocidad no supera los 0,3 mm/s RMS, lo que garantiza un funcionamiento estable de la bomba a largo plazo.

Características de rendimiento

• Vibración residual (etapa rígida): ≤ 0,01 mm/s (3500–8000 rpm)

• Vibración residual (etapa flexible): ≤ 0,3 mm/s (42 000–60 000 rpm)

• Tiempo total del ciclo de equilibrado: Generalmente menos de 30 minutos

Conclusión

El soporte de equilibrado de alta velocidad para rotores de bombas de vacío combina rigidez estructural, medición precisa y computación avanzada. Permite un equilibrado preciso en condiciones reales de funcionamiento, compensando desequilibrios estáticos y dinámicos. Esta solución cumple con las estrictas normas de vibración y mejora significativamente la fiabilidad y la vida útil de los sistemas de bombas de vacío de alta velocidad.