balanceo dinámico (2).pdf

8/10/2019 Balanceo Dinmico (2).pdf

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BALANCEO

D I N AM I CO

N I V EL B ASI CO

IRD Balancing Mxico, S. de R.L. de C.V.

Todos los derechos reservados. Prohibida la reproduccin parcial o total sin el consentimiento del autor.


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IRD Balancing Mxico IRD LLC

I

TABLA DE CONTENIDOBALANCEO DINMICO - PARTE I

Introduccin al balanceo dinmico 1-1

Definicin de Desbalance 1-1Causas de Desbalance 1-2Por qu el Balanceo Dinmico es Importante 1-6

Ecuacin de fuerza centrfuga 1-6Unidades para expresar Desbalance 1-8Vectores 1-9Desbalance y Vibracin 1-12Detectando Desbalance 1-12Vibracin debida a Desbalance 1-14Vibracin debida a Desalineacin 1-15Vibracin debida a Excentricidad 1-19

Principios Bsicos de Balanceo 1-21Tipos de DesbalanceDesbalance esttico o fuerzaDesbalance de ParDesbalance Casi-EstticoDesbalance Dinmico

1-231-241-271-281-29

Tipos de Problemas de DesbalanceDesbalance en un solo planoDesbalance en dos planosDesbalance multi-planos

1-291-301-311-31

Rotores Flexibles Vs. Rotores Rgidos 1-31

Velocidades Crticas 1-32Balanceo de un Solo Plano

Mtodo de vectores de un solo plano1-371-39

Balanceo en una sola Corridangulo de centelleo

1-441-46

Tcnicas de Balanceo en Dos PlanosEfecto cruzadoMtodo de vectores de un solo plano para balanceo de dos planosClculos vectoriales para balanceo de dos planos

1-481-491-511-54

Balanceo de multiplanos 1-65Defleccin y Distorsin

Defleccin simpleConfiguracin de dosConfiguracin de tres discosConfiguracin de cuatro discos

1-67

1-671-691-701-71

Balanceo de Rotor por derivacin de cople estticoDerivacin de cople esttico

1-721-73

Cambio de Radio de los pesos de Balanceo 1-79


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II

Divisin de Pasos de Correccin de Balanceo 1-80Combinacin de Pesos de Correccin para Balanceo 1-83Balanceo de Rotores en Cantiliver 1-86

BALANCEO EN CAMPO - PARTE IIIntroduccin al Balanceo de campo 2-1Ventajas del Balanceo de campo 2-1Requerimientos para Balanceo en Campo 2-2Balanceo de Campo Seleccin de Transductor 2-3Transductores de velocidad

Mediciones de vibracin de alta frecuenciaMtodos para el montaje de transductoresColocacin de transductoresTransductor sostenido manualmente sin la barra de contactoTransductor sostenido manualmente con la barra standard de 9Pinzas de presin

Base magnticaTira de madera de Cola de pescadoAccesorio para montaje de la flechaInterferencia magntica

2-42-52-62-82-92-102-10

2-102-102-122-13

Transductor de Velocidad de Contacto Directo 2-14Transductor Acelermetro

Operacin bsicaMtodos de montaje de acelermetro

2-162-17

Transductor de No-contactoOperacin de transductor de no-contactoInstalacin de transductor de no-contacto

Efecto de desplazamientoEfectos nodales de mediciones de vibracin en la flecha

2-192-202-21

2-222-23

Vibracin de Cojinete y FlechaRazones para medicin de vibracin de cojineteDesventajas de la medicin de vibracin de cojineteMedicin relativa de vibracin de la flechaRazones para la medicin de la vibracin absoluta de la flechaVibracin de la flecha vs. Pedestal

2-262-272-272-282-30

Tcnicas para la Medicin de FaseMediciones de fase con luz estroboscpicaMedicin de fase remota

2-352-362-37

Algunas consideraciones Prcticas para la medicin de FaseAfectacin en la convencin de Fase en las reglas de balanceoEjemplo de la convencin de fase para la rotacin de las marcas dereferencia

2-382-41

2-41Errores adicionales de medicin 2-43Localizacin del transductor 2-44Factores que afectas las operaciones de balanceo de campo 2-46


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III

Instrumentacin de balanceoSistema de respuesta de resonanciaVelocidades de balanceo

2-462-482-50

Seleccin de velocidad para balanceoRotores rgidosRotores flexiblesVelocidad crtica de rotorSistema de linearidad

2-532-532-542-582-59

Recomendaciones para balanceo de campo 2-66Problemas comunes encontrados en el balanceo de campo 2-70Tolerancias recomendadas para balanceo de campo

Recomendaciones del fabricante de maquinariaGua publicadaTabla de T.C. RathboneTabla de severidad de vibracin IRD para maquinaria GeneralClasificaciones de vibracin del Hidraulic Institute para bombascentrfugas verticales u horizontalesEspecificaciones del American Petroleum Institute (API)Gua tentativa de tolerancias de vibracin para mquinas-herramientaInternational Standards Organization (ISO) 2372

2-722-752-762-772-78

2-792-792-802-81

Conversin de unidades de amplitud de vibracin a unidades de balanceo 2-84

MQUINAS PARA BALANCEAR - PARTE IIIIntroduccin 3-1Tipos de mquinas para balanceo 3-2Clasificacin de mquinas balanceadoras centrfugas 3-3Mquinas para balanceo dinmico 3-5Mquinas balanceadoras de cojinetes suaves 3-6Dos mtodos Bsicos para medir desbalance 3-8Diversos sistemas de suspensin usados para medir movimiento

Reed invertidoCantiliverElemento rodante Tipo No. 1Reaccin de pivoteoElemento rodante tipo No. 2PnduloPndulo flexibleMquinas balanceadoras de cojinetes rgidosSuspensin de tipo de pndulo Ventajas bsicas

3-93-123-133-143-153-163-173-193-203-22

Mquinas para balanceo de mantenimiento 3-24Balanceo de mantenimiento 3-28Mquina balanceadora de produccin 3-29Mquina balanceadora de un solo plano 3-29


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IV

Mquina balanceadora de dos planos 3-29Mquina balanceadora Multiplano 3-31Balanceo de rotores flexibles 3-33Velocidad de balanceo 3-34Sistemas de soporte de rotor

Rotores con cojinetes de elemento rodanteRotores con cojinetes de manguito

3-37

3-413-42Sistemas de accionamiento

Accionamiento de bandaAccionamiento directoAuto-accionamiento

3-423-423-433-44

Instrumentacin Requerimientos generalesInstrumentacin arregladaInstrumentacin porttil

3-443-443-45

Instrumentacin de mquinas de balanceoInstrumentacin de mquinas de balanceo de cojinetes suaves

Sistemas de ReadoutPre-calibracin de ReadoutFuerza de calibracin ssmicaMasa parsitaVerificacin de balanceo en unidades de vibracin (Mils)Calibracin de actualizacin instantnea

3-463-46

3-463-473-483-483-483-49

Instrumentacin de mquinas balanceadora de engranes duros 3-49Ajuste y operacin de mquina balanceadora

Seleccin de cojineteLocalizacin de sistema de accionamientoLocalizacin de pedestal izquierdo

Seleccin de bandaInstalacin de la pieza de trabajoAjuste de tensin de bandaVelocidad de balanceo de la pieza de trabajoEnd ThrustIndicadores de end thrust

3-503-503-533-55

3-553-563-573-61

Consideraciones prcticas para herramentaje de una mquina balanceadoraAdaptadores de accionamientorboles de balanceo

3-633-63

Mtodos de correccin de desbalanceAdhesin de peso

Remocin de pesoCentrado de masa

3-673-67

3-683-69Anexos de seguridad 3-70Tolerancias de balanceo

ScopeLmites de aplicacinRotores con un plano de correccin

3-743-753-753-76


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V

Rotores con dos planos de correccinRotores ensambladosMasa del rotor y desbalance residual permitidoVelocidad de servicio y desbalance residual permitido

Grados de calidad de balanceoBalanceo de Precisin Calidad de balanceoGrados G1 y G4

3-763-763-773-77

3.80

Criterios previos de Balanceo 3-81

1.1 APNDICESApndice A

Tablas de remocin de pesoAluminioLatnHierro fundido

CobreAcero

A-1 a A-6A-7 a A-12A-13 a A-18

A-19 a A-24A-25 a A-30Apndice B

Tablas de conversin para convertir pulgadas a Placa de Acero No.1020 a Onzas de peso B1-B3

Apndice CEstndares de Vibracin, Balanceo y Equipo de Balanceo C-1 a C-6

Apndice DReporte de aplicacin No. 1227Tabla de solucin para problemas de Balanceo de un solo plano D-1 a D-7

Apndice E

Terminologa ISO de Balanceo E-1 a E-25Apndice F

Mtodo de Tres puntos para Balanceo de componentes de Mquinarotativa

F-1 a F-7

Apndice GMuestra de Problema de Desbalance Residual G-1 a G-3

Apndice HTablas de severidad de Vibracin H-1 a H-4


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Apndices A: Tablas de remocin de peso para Aluminio, Latn, Hierro Fundido, Cobre y

Acero

A 1. - HASTA A6 Weight of Metal Removed in ounces for Aluminium with density 1.5815ouncaes/cubic inch Peso del Metal removido en onzas para aluminio conuna densidad de 1.5815 onzas/pulgada cuadrada.

A 7. - HASTA A12 Weight of Metal Removed in ounces for Brass with Density 4.8660ounces/cubic inch. Peso del Metal removido en onzas para Latn con unadensidad de 4.8660 onzas/pulgada cuadrada.

A 13. - HASTA A18 Weight of Metal Removed in ounces for Cast Iron with Density 4.1600ounces/cubic inch. Peso del Metal removido en onzas para Hierro Fundidocon una densidad de 4.1600 onzas/pulgada cuadrada.

A 19. - HASTA A24 Weight of metal Removed in ounces for Copper with Density 5,1364ounces/cubic inch. Peso del Metal removido en onzas para Cobre condensidad de 1.5815 onzas/pulgada cuadrada.

A 25. HASTA A30 Weight of Metal Removed in ounces for Steel with Density 4.5056ounces/cubic inch. Peso del Metal removido en onzas para Acero con unadensidad de 4.5056 onzas/pulgada cuadrada

Apndice B Tablas de Conversin para convertir pulgadas de material de acero plano delnmero 1020 a onzas de peso.

Apndice D

D 1 a D 4 Tabla de mtodo vectorial de un solo plano

Apndice H

H 1 Tabla de severidad de Vibracin para maquinaria generalH 2 Tabla de severidad de Vibracin para maquinaria generalH 3 Frecuencia de vibracin cpm

* La frecuencia corresponde a RPM cuando el balanceo dinmico es la causade vibracin

H 4 Niveles tpicos de severidad de vibracin para vibracin de flecha


IV


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INTRODUCCIN AL

BALANCEO DINMICOSe ha encontrado que el desbalance es una de las causas ms comunes de la vibracinen la maquinaria, presente en algn grado en casi todas las mquinas con elementosrodantes. Esta seccin se presenta para proporcionar informacin esencial necesariapara resolver la mayora de los problemas en el campo, utilizando su instrumentoanalizador, balanceador dinmico, o una mquina para balancear.

1) Antes que una pieza o parte pueda ser balanceada utilizando el analizador de

vibraciones, ciertas condiciones debern considerarse.2)

Deber poder agregarse pesos de correccin al rotor.

En la mayora de los casos los pesos de correccin pueden ser agregados con el rotormontado en su instalacin normal, pudiendo operarse para arranque y para cuantasveces sea necesario.

El procedimiento para el balanceo de una pieza sin tener que desarmarla de lamquina se llama Balanceo en Posicin. Este balanceo elimina el costoso tiempo dedesensamblado y previene la posibilidad de daar o perjudicar al rotor, que puedeocurrir durante el desmontaje, transportacin y reinstalacin final en la mquina

balanceadora.En mquinas tales como las que llevan motores totalmente encerrados, bombas ycompresoras, en donde no puede hacerse ninguna correccin de balanceo enposicin, el rotor tiene que ser desmontado de su instalacin para ser balanceado enuna mquina balanceadora. El balanceo en posicin o en una mquina balanceadoraes un procedimiento directo y que involucra unas cuantas reglas simples. Sinembargo, antes de que discutamos el balanceo, debemos primero comprender lo quees un desbalance, de donde proviene y que puede hacerse para corregirlo.

Familiarizarse con los trminos siguientes y definiciones es esencial cuando seinvolucran operaciones de balanceo.

DEFINICIN DE DESBALANCE

Un desbalance es con frecuencia definido simplemente como la distribucin desigualde peso de un rotor, de la lnea de centro de rotacin. O de acuerdo con laInternational Standards Organization (ISO). La condicin que existe en un rotorcuando la fuerza vibratoria o movimiento es impartido a sus cojinetes como resultado


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de fuerzas centrfugas. Esta definicin es generalmente aplicada a desbalance enrotores rgidos. Tambin puede ser aplicada en rotores flexibles. Sin embargo, en unrotor flexible el desbalance puede cambiar con la velocidad y cualquier valorproporcionado para estos rotores deber estar asociado a una determinada velocidad.El trmino desbalance es algunas veces utilizado para indicar la cantidad de

desbalance o vector de desbalance.

En general, el desbalance puede ser distribuido a travs del rotor pero puede serreducido a:

Desbalance esttico y desbalance de par descrito por tres vectores dedesbalance en tres planos especficos o

Desbalance dinmico descrito para dos vectores en dos planos especficos.

No importando cual definicin se utilice, un desbalance excesivo da por resultadovibracin del rotor y los cojinetes de soporte y es rpidamente definido por suscaractersticas de vibracin

CAUSAS DE DESBALANCE

Hay muchas razones por las que un desbalance puede estar presente en un rotor. Lasms comunes se describen brevemente en los siguientes prrafos:

Poros en piezas de fundicin:

En ocasiones, rotores de fundicin tales como impulsores de bombas o poleasacanaladas de grandes dimensiones tienen porosidades o trompas de arena queresultan del proceso de fundicin. Ver Fig. 1.1. Podran encontrarse porosidadesdentro del material sin que se noten en una inspeccin visual normal. Sin embargo, elvaco creado podr representar un verdadero y significativo desbalance.


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(*)Blow holes porosidadesEccentric machining maquinado excntricoOversize web riel de mayor tamao

Eccentric hole location localizacin de agujero excntrico

La excentricidad.

Existe cuando la lnea geomtrica del centro de una pieza no coincide con su lnea decentro de rotacin. El rotor en s podr estar perfectamente circular, sin embargo, poruna u otra razn la lnea de centro de rotacin fue localizada fuera de centro.

Ad ic in de cuas o cueros.

Desgraciadamente, hay unos cuantos estndares en la amplitud de la industria enrelacin con la adicin de cuas como componentes de balanceo. Un fabricante demotores podr balancear su producto con una cua completa, con la mitad de unacua o tal vez sin ninguna cua. Por lo tanto, si un fabricante de poleas balancea unapolea sin una cua y el fabricante de motores lo hace in una cua, cuando los doscomponentes son ensamblados con una acua, resultar un desbalance. En formasimilar, si ambos fueran a balancear sus productos con una cua completa, lasunidades ensambladas estaran desbalanceadas.

Distorsin:

An cuando una pieza podra estar razonablemente bien balanceada despus de sumanufactura, hay muchas influencias que pueden ocurrir para distorsionar o cambiarla forma de un rotor para alterar su balancea original. Causas comunes de talesdistorsiones incluyen relevo de fuerza termales.

El relevo de fuerzas es algunas veces un problema con rotores que han sidofabricados con soldadura. Actualmente cualquier pieza formada bajo presin,configurada, doblada, extruida, etc. Tendr esfuerzos internos altos. Si el rotor opiezas componentes no han sido relevados de fuerzas durante su manufactura, podrndesarrollar este proceso, naturalmente en un periodo de tiempo y como resultado elrotor se distorsionar ligeramente y tomar una nueva forma o figura.


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La distorsin que ocurre con el cambio de temperatura se denomina distorsinterminal. Es natural que el material se expanda cuando es calentado, sin embargo, lamayora de los rotores debido a imperfecciones menores y un calentamiento disparejose expanden causando distorsin. Esta distorsin terminal es bastante comn enmquinas que operan a altas temperaturas, incluyendo motores elctricos,

ventiladores, sopladores, compresoras, expansores, turbinas, etc. La distorsinterminal podr requerir que el rotor sea balanceado estando en su temperatura normalde operacin, an cuando hubiera sido bien balanceado estando en fro.

Claros de tolerancia.

Una de las ms comunes fuentes de desbalance se encuentra en la conjuncin detolerancia, posiblemente en el ensamble de una mquina. El ejemplo de la Fig. 1.2 estpico de cmo las tolerancias en las diferentes partes se acumulan para producirdesbalance. La perforacin en la polea es necesariamente ms grande que el dimetrod e la flecha y cuando la cua o prisionero se utiliza, el claro cambia en el peso de lapolea a un lado de la lnea de centro de rotacin de la flecha.

(*)Motor MotorClearance tolerance Claro de ToleranciaPulley PoleaGear EngraneCoupling CoplePulley centerline Lnea de centro de la poleaShaft centerline - Lnea de centro de la flecha


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Corrosin y Desgaste:

Muchos rotores, particularmente ventiladores, sopladores, compresoras y rotores debombas, como tambin otros rotores involucrados en los procesos de manejo demateriales, estn sujetos a corrosin, abrasin o desgaste. Si la corrosin o desgasteno ocurren uniformemente, esto dar por resultado un desbalance.

Acumulacin de depsitos de material.

Los rotores utilizados en el manejo de materiales, podrn desbalancearse debido alaacumulacin de depsitos, tales como impurezas y otras partculas sueltas. Elincremento gradual resultante puede rpidamente crear un serio problema cuandoporciones de los depsitos comienzan a desprenderse. Al suceder esto, la vibracin seincrementa lo que a su vez causa que ms depsitos se desprendan y rpidamente

ocasionen un problema serio de desbalance.

Configuraciones Asimtricas

Muchos rotores son fabricados en forma que producen asimetra. Ejemplo:superficies rugosas o forjas, cambios de corazn en piezas de fundicin, tales comocigeales, etc.

Desbalance hidrulico o Aerodinmico.

Aceite atrapado en galeras de aceite, ruedas esmeriladoras y cavitacin o turbulenciapueden producir algunas veces fuerzas de desbalance.

Resumen

En resumen, las causas descritas anteriormente sobre desbalance pueden existir enalgn grado en un rotor. Sin embargo, la suma vectorial de todo el desbalance puede

ser considerada como una concentracin en un punto denominado punto pesado. Elbalanceo entonces, es la tcnica para determinar la cantidad y localizacin de estepunto pesado, de modo que una cantidad de peso pueda ser removida en estalocalizacin o una cantidad igual de peso pueda ser agregada directamente en sentidoopuesto.


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POR QU EL BALANCEO DINMICO ES IMPORTANTE?

Una razn importante para balancear es porque las fuerzas creadas por el desbalanceson detrimentales en la vida de una mquina, del rotor, los cojinetes y la estructura de

soporte. La cantidad de fuerza creada por desbalance depende de la velocidad derotacin y la cantidad de desbalance. La pieza en la Figura 1.3 tiene un desbalancerepresentado por el punto pesado (W) localizado en algn radio desde la lnea decentro de rotacin.

(*)Radius RadioForce FuerzaUnbalance - Desbalance

Si el peso de desbalance, radio y las R.P.M. de la mquina son conocidos, la fuerza(F) generada puede ser encontrada utilizando la frmula siguiente:

En esta frmula el desbalance es expresado en onzas-pulgadas y (F) es la fuerza enlibras, la constante 1.77 es requerida para hacerla dimensionalmente correcta.


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Cuando el desbalance es expresado en trminos de gramos/pulgadas, la fuerza (F) enlibras puede ser encontrada utilizando la frmula siguiente:

Para desbalance expresado en gramos Centmetros, la fuerza (F) en kilogramospuede ser calculado utilizando la frmula siguiente:

Si las frmulas de fuerza puede verse que la fuerza centrfuga debido a desbalanceactualmente se incrementa por el cuadrado de las R.P.M. del rotor. Por ejemplo, lafuerza creada por 3 onzas de peso agregado a un radio de 30 pulgadas en un rotor de3,600 R.P.M. es por sobre 2,000 libras, (ver Fig. 1.4) doblando la velocidad de 7,200R.P.M. la fuerza de desbalance se incrementa a ms de 8,000 libras. Por lo tanto, paraproducir una tremenda cantidad de fuerzas.

Libras de fuerza centrfuga para onzas pulgadas de desbalance a varias

velocidades(*) Centrifugal force for ounce inches lf unbalance at various speeds Fuerzacentrfuga libras para onzas/pulgadas de desbalance a diversas velocidadesW. x R Equal Ounces Inches W x R igual a oz. Pulg.


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Otra importante razn para balancear es eliminar la indeseable vibracin y la pobrecalidad del producto, que con frecuencia resulta de un desbalance. Por ejemplo: Enmquinas y herramientas tales como esmeriladoras, un ligero desbalance puedeproducir Marcas por Repiqueteo u ondulaciones en una pieza de trabajo terminado.Adicionalmente, se ha mostrado que un desbalance excesivo, as como vibracin

resultante de otras fuentes aceleran el desgaste de herramientas cortantes y ruedasesmeriladoras.

Reduciendo las fuerzas debido a desbalance, ya sea en el campo o en el taller dar porresultado:

1. Incrementar el tiempo de servicio de una mquina2. Reducir al tiempo cado y costos de reparacin

EXPRESION DE UNIDADES

La cantidad de desbalance en una pieza rotativa de trabajo es normalmente expresadacomo el producto del peso de desbalance (onzas, gramos, etc.) y su distancia desde lalnea de centro de rotacin (pulgadas, centmetro, etc.) Por lo tanto, las unidades paraexpresar el desbalance son generalmente onzas-pulgadas, gramos- pulgadas, gramos-centmetros, etc. Por ejemplo: una onza-pulgada de desbalance, sera el punto mspesado de una onza localizada a un radio de una pulgada desde la lnea de centro derotacin. Tres onzas de peso localizadas a un radio de tres pulgadas desde la lnea decentro representa nueve (9) onzas-pulgadas de desbalance. La Figura 1.5 ilustraejemplos adicionales de desbalance expresado como el producto de peso distancia.


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Las unidades de desbalance son expresadas como el producto del peso de

desbalance y su distancia desde el centro rotacional

(*)Unbalance units - Unidades de desbalanceo

VECTORES

Muchas cantidades, tal como masa, tiempo. Volumen, o fuerza pueden serrepresentadas por el largo de una sola lnea en cualquier direccin arbitrariaseleccionada. A esto se le denomina cantidades escalatorias.

Una cantidad que contiene ambas, magnitud y direccin se le denomina vector decantidad. Un vector es descrito proporcionando su magnitud (largo) y direccin. Debeser aparente que el desbalance en un rotor resulta en fuerzas vectoriales que tienden amover el cuerpo del rotor alejndolo de su eje de rotacin. Estas fuerzas y sulocalizacin en el rotor no pueden ser medidas directamente. Sin embargo, su efecto

en el rotor y/o los pedestales de cojinetes puede ser medido.

Siendo que una fuerza de desbalance tiene una magnitud equivalente a una ciertacantidad de onzas de peso u onzas-pulgadas de desbalance y una direccin angularcon respecto a un punto de referencia en el rotor, puede ser representado por unvector. Un vector de desbalance puede entonces ser descrito como una lnea rectacuya longitud es proporcional a la cantidad de desbalance y la direccin angularmedida desde el punto de referencia.


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El efecto combinado de varios desbalances o pesos de balanceo puede serdeterminado por el clculo de vectores. Ejemplos de varios vectores se muestran enlas Figuras 1.6 A, B y C en la Figura A los vectores son dibujados para representar lalocalizacin radial de pesos. El largo del vector representa el radio en pulgadas. En laFig. B se muestran los vectores que representan los pesos en onzas y en la Fig. C, los

vectores representan la cantidad de desbalance en onzas-pulgadas.Los vectores son extremadamente importantes para resolver problemas de vibracin ybalanceo. Todos los vectores debern ser dibujados con precisin a una escalaconveniente.

(*)Radio del vector


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Vector de desbalance

(Radio x peso)

(*)Vector vectorRad x Wt Radio por pesoUnbalance - desbalance


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DESBALANCE Y VIBRACIN

Antes de estudiar los principios bsicos de balanceo y los mtodos matemticosinvolucrados, siempre debemos mantener en mente que hay muchas causas de

vibracin adems de las de por desbalance.Deber recordarse que el desbalance en una flecha rotativa desarrolla una fuerzacentrfuga que acta en la flecha en rotacin, en la misma forma que cualquier fuerzaaplicada vencera la flecha en la misma forma estando sta detenida. Esta flexinpodr producir fuerzas adicionales de desbalance debido al hecho de que ahora laflecha est trabajando con cierta cantidad de excentricidad con respecto al eje derotacin.

Cuando varias fuerzas de desbalance actan en una flecha en diferentes planos axialesy localizaciones angulares, el resultado es vibracin de la flecha y/o carcaza de los

cojinetes.Sin embargo, la vibracin puede ser ocasionada por varias causas diferentes y notodas stas pueden ser eliminadas por balanceo. En algunos casos el balanceo podrresultar solo parcialmente o reducir de forma temporal la vibracin, mientras que enotros casos el balanceo es la nica medida efectiva de accin.

Desbalances temporales son problemticos porque stos producen vibraciones bajociertas condiciones de carga, velocidad o temperatura que puede ser corregido enforma permanente por la adicin de pesos para balanceo. Estos desbalancestemporales pueden ser causados por la no-uniformidad de transferencia de calordentro del rotor, remocin dispareja de calor del embobinado, rozamiento de sellos oempaques, etc. resultando en arqueo o doblaje temporal del rotor.

DETECCIN DE DESBALANCE

El desbalance siempre produce una fuerza a 1 x R.P.M. Sin embargo, otras fallasmecnicas algunas veces producen fuerzas que ocurren a 1 x R.P.M., haciendo elbalanceo difcil, llevando a cabo un anlisis detallado de las caractersticas de lavibracin se revelarn problemas que estn presentes.


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La tabla en la Fig. 1.7 proporciona una lista de las causas ms comunes de vibracinque pueden encontrarse, junto con la amplitud, frecuencia y exposicin caractersticapara cada causa. La columna de comentarios proporciona informacin acerca decualquier caracterstica que le ayuda a determinar el problema. Los prrafossiguientes tratan cada uno de los problemas comunes en la maquinaria, que atiene

caractersticas similares a desbalance.


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VIBRACIN DEBIDA A DESBALANCE

El desbalance es probablemente la causa ms comn de la vibracin. La vibracincausada por desbalance ocurre a una frecuencia igual a 1 x R.P.M. de la pieza

desbalanceada y la amplitud de vibracin es proporcional a la cantidad de desbalancepresente. Normalmente las amplitudes ms grandes sern medidas en la direccin(horizontal o vertical). Sin embargo, el desbalance de un rotor en cantiliver como semuestra en la Figura 1.8 con frecuencia dar por resultado una amplitud alta en ladireccin axial, tal vez tan alta como las amplitudes radiales.

Los datos en la Fig. 1.8 son tpicos de la vibracin debida a desbalance.

Rotores en cantiliver con frecuencia revelarn amplitudes altas de vibracinaxial con desbalance.

Datos de anlisis de vibracin tpicos de desbalance.


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Vibracin debida a desalineacin

La desalineacin es un problema casi tan comn como el desbalance y la razn esbastante simple. An cuando se trata de cojinetes auto-alineables y coples flexibles es

difcil alinear dos flechas y sus cojinetes de modo que no existen fuerzas que causenvibracin. La Figura 1.10 ilustra los tres tipos posibles de desalineacin de coples.

(*)

Misalignment DesalineacinFOCET DesplazadoAngular AngularCombination angular/offset Combinacin angular/desalilneacin

1)

Angular Donde las lneas centrales de las dos flechas se unen en unos ngulos.2) Desplazado Donde las lneas de centro de las flechas son paralelas pero

desplazadas una de la otra.3)

Una combinacin De desalineacin angular y desplazamiento.

Una flecha vencida acta muy parecido a una desalineacin angular por lo que sus

caractersticas de vibracin son incluidas en la desalineacin.

La desalineacin, an con coples flexibles, da por resultado dos fuerzas de axial y laradial, lo que dar a su vez por resultado vibracin axial y radial. Esto es verdad ancuando la desalineacin est dentro de los lmites de flexibilidad del cople. Eltamao delas fuerzas y por lo tanto la cantidad de vibracin generada se incrementar


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con la desalineacin incrementada. Las caractersticas significativas de vibracindebidas a flechas vencidas, son que ser en ambas direcciones, radial y axial. Esta esla razn por la cual las lecturas de vibracin axial debern ser tomadas.

Normalmente, la frecuencia de vibracin es de 1 x R.P.M., sin embargo, cuando la

desalineacin es severa, segunda orden (2 x R.P.M. y algunas veces de tercer orden 3x R.P.M.) podrn aparecer frecuencias.

Condiciones de desalineacin pueden existir que no involucran un cople. Ladesalineacin de un cojinete con su flecha es un ejemplo. En el caso de un cojinetedesalineado, del tipo de manguito Fig. 1.11 ninguna vibracin resultar a menos quetambin haya desbalance. Una vibracin radial estar presente as como tambin undesbalance axial que resulta de la reaccin del cojinete desalineado a las fuerzasdebido a desbalance. La causa real de esta vibracin es el desbalance y ambas lecturasaxiales y radiales se reducirn cuando la pieza es balanceada.

(*)Mialigned sleeve bearing cojinete de manguito desalineadoShaft flecha

Cuando un cojinete antifriccin est desalineado con una flecha en la Fig. 1.12

entonces existir una vibracin axial an cuando la pieza es balanceada. Unainstalacin apropiada del cojinete es necesaria para eliminar la vibracin.


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(*)Misaligned Rolling Element Bearing Cojinete del elemento rodante desalineadoShaft Flecha


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radial ms alta (horizontal o vertical), entonces sospecharse desalineacin o flechavencida. La Fig. 1.14 es un ejemplo de las lecturas de vibracin tpica de unacondicin de desalineacin o una flecha vencida.

Estos datos de anlisis de vibracin son tpicos de una desalineacin o una flechavencida.

(*)Machinery vibration signature. Firma de vibracin de la maquinaria.

Model 350 data sheet Hoja de datos Mod. 350


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Vibracin debida a excentricidad

La excentricidad es otra fuente comn de vibracin en la maquinaria. Laexcentricidad en este caso no significa fuera de redondez sino que la lnea de centro

de la flecha (en rotacin) no es la misma que la lnea de centro del rotor (geomtrico).Ejemplos de excentricidad se ilustran en la Fig. 1.15.

Actualmente, la excentricidad es una fuente comn de desbalance, resultando enmayor peso en un lado de la lnea de centro en rotacin que en el otro lado. Porejemplo, con el cojinete antifriccin ilustrada en la Fig. 1.15 el barreno de la pistainterior no est concntrica con la lnea de centro interior geomtrica. El resultado esel de introducir un aparente desbalance en la pieza montada en el cojinete. Sinembargo balanceando el rotor las fuerzas causantes de la vibracin serncompensadas y la vibracin desaparecer y esta es la razn por la que el balanceo deun rotor en sus propios cojinetes es recomendado. Adicionalmente, deber tenerse

cuidado para asegurarse de que la posicin de la pista interior del cojinete en la flechano cambie porque la excentricidad de la pista del cojinete se compensa con los pesosde correccin de balanceo en el rotor. Si la relacin cambia, entonces la condicinpodr ser peor que si no hubiera tratado de corregirse.


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(*)Eccentric pulley Polea excntricaEccentric gear engranes excntricosEccentric bearing cojinete excntricoEccentric motor armature Armadura excntrica del motor

An cuando la excentricidad es una fuente de desbalance, que puede ser corregida portcnicas de balanceo rutinarias, la excentricidad puede tambin dar por resultadofuerzas reaccionarias en algunos casos que no puede ser corregido por un simplebalanceo. Por ejemplo, el engrane excntrico ilustrado en la Fig. 1.15 produce fuerzasreaccionarias por motivo de la accin como de leva contra el engrane par. Lavibracin ms alta ocurrir en la direccin de una lnea a travs de los centros de losdos engranes, o una frecuencia igual a 1. x R.P.M. del engrane excntrico.

La excentricidad de la polea acanalada en V en la Fig. 1.15 dar por resultadofuerzas reaccionarias en forma similar al engrane excntrico. En este caso lavibracin ms lata ocurrir en la direccin de la tensin de la banda a una frecuenciaigual a 1 x R.P.M. de la polea acanalada excntrica. Aqu otra vez la vibracin parececomo desbalance, pero no puede ser corregida aplicando una correccin de balanceo.

En el caso de una armadura de motor excntrica, an cuando la armadura en s hayasido balanceada en trminos de la distribucin de pesos del rotor, una fuerza a 1 xR.P.M. es generada entre la armadura y los polos del motor. Incrementado la fuerzadel campo magntico, incrementando la carga del motor, podr dar por resultado unincremento en la vibracin. Una forma de checar esta condicin es la de medir lavibracin total, con el motor operando bajo fuerza. Enseguida, corte la energa yobserve que sucede con la amplitud de la vibracin. Si la amplitud decrecegradualmente, al estar costeando el motor para pararse es probable que el problemasea de desbalance. Por otra parte, si la amplitud de vibracin desaparece al instanteque la energa es cortada el problema es elctrico y posiblemente debido a laexcentricidad de la armadura. Hay otros problemas elctricos en motores ygeneradores que causan vibracin. Por ejemplo, corto circuito en el embobinado,barra del rotor rotas o un rotor que no est apropiadamente centrado en el estator. Unainspeccin visual utilizando los medios estndar de prueba de motores, revelar lanaturaleza del problema.

Ventiladores excntricos, sopladores, bombas y rotores de compresoras, tambinpueden crear fuerzas que resultan en vibracin. En estos casos las fuerzas sonaerodinmicas desiguales e hidrulicas, contra el rotor. Estas fuerzas sern msfuertes en el lado alto del rotor y por lo tanto la vibracin resultante ser similar adesbalance. En los ventiladores sopladores, bombas y compresoras, no hay unaprueba positiva para excentricidad, excepto el tratar de balancear. Si tiene usted xito,entonces lleve a cabo una inspeccin para ver si el impulsor est concntrico con losmuones de la flecha.


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PRINCIPIOS BSICOS DE BALANCEO

El balanceo es el proceso por medio del cual determinamos la cantidad y lalocalizacin angular del punto ms pesado, de modo que podamos ya sea agregar una

cantidad de peso en el lado opuesto del rotor, o quitar peso en el punto ms pesado.Sabemos que entre ms desbalance tengamos mayor ser la fuerza y por lo tanto,mayor la amplitud de vibracin. Por esta razn cuando se est balanceando enposicin, usaremos la amplitud de vibracin para ayudarnos a determinar que tantodesbalance tenemos. Adicionalmente utilizamos la posicin de una marca dereferencia en la pieza, como se ve con la lmpara estroboscpica para analizar yayudarnos a localizar donde se encuentra el desbalance.

Si un peso de desbalance es agregado a un rotor perfectamente balanceado, la piezavibrar a una frecuencia igual a su velocidad de rotacin. La pieza vibrar con cierta

amplitud y una marca de referencia en la pieza aparecer como si estuviera detenidaen una posicin fija bajo la lmpara estroboscpica. Por ejemplo, un peso de balanceode (2) gramos fue agregado en el rotor de la Fig. 1.16, dando por resultado unaamplitud de vibracin de 5.0 mils, apareciendo la marca de referencia en la posicinde 270, en la Fig. 1.16B. En la Fig. 1.16C, la cantidad de peso de desbalance ha sidoduplicada a (4) gramos sin cambiar de posicin. Como resultado, la vibracin seincrementa 10.0 mils y la marca de referencia apareci en la misma posicin de 270bajo la luz de la lmpara. Este experimento ilustra que doblando el desbalance, laamplitud de vibracin es directamente proporcional a la cantidad de desbalance y escorrecto utilizar la amplitud de vibracin como un indicador de la cantidad dedesbalance que est presente.


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En el ejercicio anterior la marca de referencia aparecer en la misma posicin de 270en ambas corridas ya que la localizacin del desbalance cada vez era la misma.Ahora, veamos que pasa cuando la posicin del punto ms pesado de desbalance escambiada.

Refirindose a la Fig. 1.1B, el punto ms pesado de 4 gramos ha sido movido 601 enla direccin de las manecillas del reloj, de su posicin original en la Fig. 1.16C.Como resultado note que la marca de referencia ahora aparece a 210 o 60 contra lasmanecillas del reloj, de donde se encontraba anteriormente. En la Fig. 1.17B, el puntoms pesado de 4 gramos ha sido movido 45 contra las manecillas del reloj, de suposicin original en la Figura 1.16C y ahora la marca de referencia aparece a 315 o450 en el sentido de las manecillas del reloj de donde la vimos al principio.

Los ejercicios antes expuestos en los prrafos anteriores revelan dos objetivosfundamentales de balanceo:

1) La cantidad de vibracin es proporcional ala cantidad de desbalance.2)

La marca de referencia cambia en una direccin opuesta al cambio del puntoms pesado y el ngulo al que la marca de referencia cambia es igual alngulo donde el punto ms pesado es cambiado.

Tipos de desbalance

Anteriormente hemos definido el desbalance como la distribucin desigual de peso deuna pieza como a su lnea de centro de rotacin. El desbalance tambin puede serdefinido como una condicin que existe siempre que la lnea de centro de rotacin yel eje principal central de un rotor no son iguales.

El eje principal central puede pensarse como el eje acerca del cual el peso de un rotores igualmente distribuido y el eje por el cual la pieza rotar si est libre de hacerlo. Siel rotor es restringido en sus cojinetes, resultar vibracin si el eje principal central yla lnea de centro de rotacin no son lo mismos.

Actualmente, hay cuatro tipos de desbalance:

Fuerza o esttico

De par (cople) quasi esttico Dinmico


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y dependiendo del tipo de desbalance existente en un rotor, podr ser necesario elllevar a cabo un balanceo en dos y algunas veces ms planos de correccin. Cada tipode desbalance es definido por la relacin entre el eje principal central y la lneacentral de rotacin del motor.

Desbalance esttico o fuerza

Desbalance esttico o fuerza es la condicin en donde el eje principal central esdesplazado paralelamente a la lnea de centro de rotacin, como se ilustra en la Fig.1.1.8.

(*)Static unbalance desbalance estticoCentral principal axis Eje central principalShaft axis Eje de la flecha

El desbalance esttico nombrado algunas veces de fuerza o desbalance kinetic,

puede ser detectado colocando la pieza de trabajo sobre el fijo de dos cuchillas enparalelo. El lado pesado del rotor girar hasta llegar a localizarse en el fondo. Puedenhacerse correcciones aumentando o removiendo peso, segn sea necesario, pudiendoconsiderarse que la pieza o rotor est balanceada estticamente cuando se quedadetenida y sin movimiento sobre las cuchillas.


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El desbalance esttico en una pieza rotativa con frecuencia puede ser detectadocomparando la amplitud y fase de una vibracin de un cojinete o flecha en losextremos del rotor. Un rotor simtrico soportado entre cojinetes idnticos revelaridntica amplitud de vibracin y lecturas de fase medidas en las cojinetes o en cadaextremos de la flecha si el desbalance es verdaderamente esttico. Esta regla sin

embargo, no es aplicable para rotores que son montados en la configuracin decantiliver.

El desbalance esttico puede ser corregido agregando o removiendo peso ensolamente un plano de correccin.

Sin embargo, haciendo la correccin en el plano apropiado es extremadamenteimportante. Para ilustrar, considere los tres posibles mtodos para correccin dedesbalance esttico en la Fig. 1.19. En la Fig. 1.19, un solo peso de correccin escolocado en el mismo plano como el centro de gravedad del rotor. Este peso decorreccin resultar en un rotor bien balanceado.

En la Fig. 1.19B es otra forma aceptable para corregir el desbalance esttico,localizando los pesos de correccin en lnea en los extremos opuestos del rotor. Estemtodo es utilizado cuando no es posible agregar un solo peso de correccin en laposicin del centro del rotor.

En la Fig. 1.19C un peso de correccin ha sido agregado pero no en el mismo planoconteniendo el centro de gravedad del rotor. Este rotor podr considerarseestticamente balanceado, debido al hecho de que ningn punto pesado girar alfondo del rotor, si ste fuera colocado en un nivel paralelo en las filas de la cuchilla.Sin embargo, cuando la pieza de trabajo es puesta en rotacin el punto pesadooriginal y peso de correccin, siendo localizados en diferentes planos, producirmomentos de inercia que causan que el eje central principal interceda la lnea decentro de rotacin. Esto crea otro tipo de condicin de desbalance.


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(*)Aceptable aceptableStatic unbalance Desbalance esttico

Balance Correction weight Peso de correccin de balanceoUnacceptable Inaceptable


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Desbalance Par

El desbalance de par es la condicin donde el eje principal central intercede la lneade centro de rotacin en el centro de gravedad del rotor. Un cople es simplemente

dos fuerzas iguales en paralelo actuando en direcciones opuestas, pero no en elmismo plano. El desbalance de cople entonces, es una condicin creada por un puntopesado en cada extremo del rotor, pero en lados opuestos de la lnea de centro comose ilustra en la Fig. 1.20. A diferencia del desbalance esttico, el desbalance de par nopuede ser detectado colocando la pieza de trabajo sobre cuchillas. El desbalance parse vuelve aparente solamente cuando la pieza es puesta en rotacin y con frecuenciapuede ser identificado comparando la amplitud de vibracin del cojinete o la flecha ylecturas de fase en cada extremo del rotor.

(*)Couple unbalance Desbalance de parCentral principal axis Eje central principalShaft axis Eje de la flecha


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Desbalance de Quasi Esttico

El desbalance casi esttico es la condicin donde el eje central principal intercede lalnea de centro de rotacin, pero no en el centro de gravedad del rotor. Este tipo dedesbalance puede pensarse que sea una combinacin de desbalance esttico y de par,

donde el desbalance esttico est directamente en lnea con uno de los momentos depar, como se muestra en la Fig. 1.21.

Fig. 1.21 (*)Desbalance Casi-Esttico

(*)Quasi-static unbalance Desbalance casi-estticoCentral principal axis Eje central principalShaft axis Eje de la flecha

El desbalance casi- esttico es similar en varios aspectos al desbalance de par. Pararotores montados entre cojinetes las lecturas comparativas de fase se diferenciarnpor aproximadamente 180, sin embargo, la amplitud de la vibracin normalmenteser notoriamente mas alta en un extremo del rotor. Este tipo de desbalancesolamente puede corregirse haciendo correcciones en un mnimo de dos planos.


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Desbalance Dinmico

El desbalance dinmico es probablemente el tipo ms comn y es definidosimplemente como desbalance donde el eje central principal y la lnea de centro derotacin no coinciden o toca. Este tipo de desbalance existe siempre que est presente

un desbalance esttico y de par, pero donde el esttico no est en lnea directa con elcomponente de par. Como resultado el eje central principal es ambos, inclinando ydesplazado de la lnea de centro de rotacin. Ver la Fig. 1.22(*).

Fig. 1.22 (*)Desbalance Dinmico

(*)Central principal axis Eje central principalShaft axis Eje de flecha

Generalmente, una condicin de desbalance dinmico revelar lecturas comparativas

de fase que no son iguales como tampoco directamente opuestas una a otra. Este tipode desbalance, tambin solamente puede resolverse haciendo correcciones en unmnimo de dos planos.

Tipos de problemas de Balanceo

An cuando no es esencial poder reconocer si un rotor en particular tiene undesbalance esttico, de par, casi esttico o dinmico, para resolver el problema, debeser obvio en este punto que no todos los problemas pueden ser resueltos por un

balanceo en un solo plano de correccin. Como una gua para determinar si esrequerido un balanceo de un solo plano o de dos planos, una autoridad dice que elnmero de planos de correccin para balancear deber basarse en la proporcin delargo y dimetro o el largo del rotor dividido por el dimetro. La proporcin L/D secalcula usando las dimensiones del rotor exclusivo del soporte de la flecha.


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Refirindonos a la tabla en la Fig. 1.23 para la proporcin L/D menos de 0.5, elbalanceo de un solo plano es normalmente suficiente para velocidades de operacinhasta 1,000 R.P.M. Arriba de 1,000 R.P.M., con frecuencia es requerido el balanceoen dos planos. Para proporciones L/D mayores de 0.5 usualmente es requeridobalanceo en dos planos para velocidades de operacin mayores de 150 R.P.M.

Fig. 1.23(*)Seleccin de balanceo en un solo plano, dos planos o multiplanos, basado en la

proporcin largo por dimetro L/D y R.P.M. del rotor.

(*)LD Ratio exclusive or sahaft proporcin L/D exclusiva de la flechaBalance correction correccin de balanceoSingle plane un solo planoTwo plane dos planosMultiplane de planos mltiplesLess than menos queAbove Por encima deNot applicable no aplica

More than 0.5 but less than 2 mas de 0.5 pero menos de 2 R.P.M. or above 70% ofits critical R.P.M. o por encima de 70% de su crtica


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El balanceo de multiplanos (correccin en ms de dos planos), es con frecuenciarequerido en rotores flexibles, o rotores donde el balanceo en dos planos ha mostradoser insuficiente.

Es importante mantener en mente que este procedimiento para seleccionar un solo

plano vs. balanceo en dos planos basado en la proporcin L/D y velocidad del rotor seofrece solamente como gua y no deber sostenerse como verdadero en todos loscasos. Por ejemplo, la experiencia revela que el balanceo en un solo plano esnormalmente aceptable para rotores tales como poleas acanaladas solas, ruedas deesmeril y piezas similares an cuando su velocidad de operacin puede ser mayor de1,000 R.P.M. En cualquier caso, el propsito final es la obtencin de una operacinsuave y las correcciones debern hacerse sobre esas bases.

Rotores Rgidos Vs. Flexibles.

Muy pocos rotores son actualmente fabricados de uno o dos discos. Usualmenteconsisten de un gran nmero de discos con frecuencia ensamblados en formacompleja como se muestra en la Fig. 1.24. Esto hace que sea prcticamente imposiblesaber en que disco(s) descansa el desbalance. Este podra estar en cualquier plano oplanos localizados a lo largo de un rotor y sera de lo ms difcil y con desperdicio detiempo para determinar en donde se encuentra. An ms, no siempre es posible hacercorrecciones de pesos en solamente cualquier plano, por lo tanto, la prctica usual esla de compromiso, haciendo correcciones de peso en los dos planos ms convenientesdisponibles. Esto es posible porque cualquier condicin de desbalance puede sercompensado por medio de pesos de correccin en cualquiera de dos planos debalanceo. Sin embargo, esto es cierto solamente si el rotor y la flecha no son rgidos yno se vencen o flexionan debido a las fuerzas causadas por desbalance.

Ya sea que un rotor sea clasificado como rgido o flexible depende de la relacinentre la velocidad (R.P.M.) del rotor y su frecuencia natural. Usted recordar quetodo objeto, incluyendo un rotor o flecha de una mquina tienen una frecuencianatural, o una frecuencia a la que le gusta vibrar. Cuando la frecuencia natural dealguna parte de una mquina tambin es igual ala velocidad de rotacin o alguna otrafrecuencia de vibracin existe una condicin de resonancia.


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Velocidades crticas.

La velocidad de rotacin a la que un rotor en especfico entra en flexin de resonanciase le llama velocidad crtica. En el arranque de una mquina que est parada, siincrementamos su velocidad y al mismo tiempo medimos su amplitud de vibracinobtendramos un planteamiento como el que se muestra en la Fig. 1.25. Ntese elincremento en la vibracin y enseguida una caida a un nivel ms o menosconstante. Las R.P.M. a las que el pico ocurre es donde la flexin de resonancia seestablece.


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(*)Critical speed Velocidad crticaVibration amplitude Amplitud de vibracinRotating speed Velocidad de rotacin

En la prctica actual, un planteamiento de amplitud de vibracin vs. R.P.M. podrmostrar varios picos, como se ilustra en la Figura 1.26. Los picos adicionales

podrn ser debidos a resonancia de los cojinetes y la estructura de soporte, que sondiferentes a las crticas de la flecha. La flecha y el rotor podrn tener ms de unavelocidad crtica. En cualquier caso, cuando se est discutiendo rotores Rgidos vs.Flexibles, nos estamos refiriendo a la velocidad crtica de la flecha y rotor y no a laresonancia de la estructura de soporte. Como una regla general, los rotores queoperan debajo de un 70% de su velocidad crtica son considerados como rgidos ycuando son balanceados a una velocidad sern balanceados a cualquier otra velocidadnormal de operacin abajo del 70% de su velocidad crtica. Los rotores que operanarriba del 70% de su velocidad crtica se flexionarn debido a las fuerzas dedesbalance, por lo tanto se les denomina como rotores flexibles.


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(*)Critical speeds Velocidades crticasBearing support Soporte de cojineteShaft FlechaVibration Amplitude Amplitud de VibracinRotating speed Velocidad de Rotacin

Un rotor flexible balanceado a una velocidad de operacin, podr no estar balanceado

cuando est operando en otra velocidad. Para ilustracin: Considrese el rotordesbalanceado en la Figura 1.27. El desbalance que se muestra es un desbalancedinmico la combinacin de cople y desbalance esttico. Si este rotor fueprimeramente balanceado a una velocidad debajo de 70% de la primera velocidadcrtica, con pesos de correccin agregados en los dos planos delos extremos. Los dospesos agregados compensarn toda fuente de desbalance distribuido a travs del rotor.Sin embargo, si la velocidad del rotor fuera incrementada arriba de 70% de lavelocidad crtica, el rotor se flexionara debido a la fuerza centrfuga del desbalancelocalizado en la pocin del centro del rotor, como se muestra en la Fig. 1.27B.

Al vencerse o flexionarse el rotor, el peso de este se mueve fuera, separndolo de la

lnea de centro de rotacin creando una nueva condicin de desbalance. Este nuevodesbalance puede ser corregido rebalanceando en los dos planos de los extremos, sinembargo, el rotor entonces estara fuera de balance a velocidades bajas donde no hayflexin. La nica solucin para asegurar una operacin suave en todas las velocidadeses hacer correcciones de balanceo en los planos actuales de desbalance. Por lo tanto,el rotor flexible en la Fig. 1.27 requerira un balanceo de multiplanos en tres planos.


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(*)Rotor unbalance Desbalance del rotorCorrection weights pesos de correccin


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El rotor en la Figura 1.27, actualmente representa el tipo ms simple de un rotorflexible. Un rotor puede flexionarse en varias formas dependiendo de su velocidad deoperacin y la distribucin de desbalance a travs del rotor. Por ejemplo, la Fig. 1.28ilustra las primera, segunda y tercera formas de flexin que un rotor puede tomar.Estos tambin son llamados primera, segunda y tercera velocidades crticas y se

encuentran usualmente en mquinas de alta velocidad, tales como bombas centrfugasde multipasos y compresoras, as como en muchas turbinas de vapor y gas. Estasmquinas podrn requerir que las correcciones de balanceo se hagan en varios planospara asegurar una operacin suave en ambas velocidades, baja y alta.


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Desde luego, no todos los rotores flexibles requieren balanceo de multiplanos. Ya seaque un rotor requiera o no el balanceo en ms de dos planos solo puede serdeterminado por las velocidades normales de operacin del rotor y lo significante dela flexin del rotor en los requerimientos funcionales de la mquina. En este respecto,los rotores flexibles generalmente caen e una de las siguientes categoras:

1.

Si el rotor opera en solo una velocidad y una ligera cantidad de flexin no aceleradesgaste o problemas de produccin de la mquina, entonces balancear encualquiera de los dos planos de correccin para minimizar la vibracin de loscojinetes. Es posible que esto sea todo lo que se requiera.

2.

Si un rotor flexible solo opera a una velocidad, pero es esencial que la flexin seaminimizada, entonces el balanceo de multiplanos podr ser requerido. Porejemplo, excesiva flexin en rodillos largos usados en la fabricacin de papel,puede resultar en variaciones en el grueso del papel al pasar a travs de lamquina. Por lo tanto, es necesario balancear en ms de dos planos paraminimizar la vibracin en ambos cojinetes y la flexin del rotor.

3. Si es necesario que un rotor opere suavemente por sobre un amplio rango develocidades, donde el rotor es rgido a bajas velocidades, pero se convierte enflexible a altas, entonces se requiere un balanceo de multiplanos.

Ahora deber ser aparente que hay tres tipos de problemas de balanceo. Un soloplano, dos planos y multiplanos. Sin embargo, la mayora de los problemas debalanceo que estamos en la posibilidad de encontrar, son aquellos que pueden sercorregidos en uno o dos planos. Un bien comprendido conocimiento de balanceo enun solo plano es importante porque, ayuda en la solucin y diagnstico de un nmerode problemas en la maquinaria relacionados con el balanceo, tales como efectostrmicos, aflojamiento, inestabilidad, etc. Las secciones siguientes cubren las tcnicaspara el balanceo en un solo plano, en dos planos y multiplanos.

Balanceo en Un Solo Plano

Al principio de un problema de balanceo no tenemos idea de que tan grande es elpunto pesado, como tampoco sabemos donde en la pieza est localizado. Eldesbalance en la pieza, al principio de nuestro problema se denomina desbalanceoriginal, y las lecturas de amplitud y fase que representan el desbalance sedenominan lecturas originales.

Por ejemplo, la pieza en la Fig. 1.29 tiene un desbalance original de 5.0 mils a 120.Una vez que el desbalance original ha sido rotado y registrado, el siguiente paso es elcambiar el desbalance original agregando un peso de prueba en la pieza. Eldesbalance resultante en la pieza ser representativo de una nueva amplitud y fase devibracin. El cambio ocasionado por el peso de prueba puede ser usado para conocerel tamao y localizacin del desbalance original, o donde el peso de prueba debe sercolocado para quedar opuesto al desbalance original y punto ms pesado, as comosaber que tamao debe ser el peso de prueba para igualarlo al original punto mspesado.


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Si agregamos un peso de prueba a la pieza desbalanceada, una de tres cosas puedesuceder:

1. Primero, si estamos de suerte, podramos agregar el peso de prueba exactamenteen el punto ms pesado. Si es as, la amplitud de vibracin se incrementar, perola marca de referencia aparecer en la misma posicin que tena en la corridaoriginal. Para balancear la pieza, todo lo que tenemos que hacer es mover el pesodirectamente opuesto a su primera posicin y ajustar la cantidad de peso hasta quehayamos conseguido un balanceo satisfactorio.

2. La segunda cosa que podra suceder es que pudiramos agregar el peso de pruebaen el punto opuestamente exacto al punto ms pesado. Si el peso de prueba fuerams pequeo que el desbalance, veramos un decrecimiento en vibracin y lamarca de referencia aparecera en la misma posicin como fue vista en la corridaoriginal. Para balancear la pieza, todo lo que tenemos que hacer es aumentar elpeso de prueba hasta conseguir un nivel satisfactorio. Si el peso de prueba fuerams grande que el desbalance entonces su posicin sera ahora el punto pesado yla marca de referencia se movera 180, o directamente opuesta donde seencontraba originalmente, en este caso todo lo que tenemos que hacer parabalancear la pieza es reducir la cantidad de peso de prueba hasta conseguir unnivel satisfactorio.

3. La tercera cosa que podra suceder agregando un peso de prueba es lo usual,donde el peso es agregado no siendo en el punto ms pesado, como tampocoopuestamente a ste. Cuando esto pasa, la marca de referencia cambia a unanueva posicin y la amplitud de vibracin podr cambiar a una nueva cantidad.

En este caso, el ngulo y direccin del peso de prueba debe ser movido,aumentando o disminuyendo el peso para igualarlo opuestamente al puntooriginal ms pesado de desbalance. Esto se determina haciendo un diagrama devectores.


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Mtodo de Vectores para Balanceo en un solo Plano.

Un vector es simplemente una lnea cuyo largo representa la cantidad de desbalance yngulo direccional, por ejemplo: Si la amplitud de vibracin es de 5.0 mils y la fase omarca de referencia est en la posicin de 120, el desbalance puede ser representado

por una lnea con su largo de flecha (un vector) con 5.0 divisiones de largo apuntandoa 120, como se ilustra en la Fig. 1.30. Para simplificar el dibujo de vectores use hojasde papel polar como se muestra en la misma Fig. 1.30. Las lneas radiales que partendesde el centro del diagrama representan la posicin angular del vector y son medidasen grados, incrementndose en la direccin de las manecillas del reloj. Los crculosconcntricos con el centro comn en el origen son espaciados equitativamente para elplanteamiento del largo de vectores.

Cuando un peso de prueba es agregado a una pieza, en realidad estamos agregndoloal desbalance original. El desbalance resultante entonces, estar en alguna nuevaposicin entre el peso de prueba y desbalance original Podemos ver este desbalance

resultante como una nueva amplitud de vibracin y lectura de fase. En la Fig. 1.30nuestro desbalance original era representado por 5.0 mils y una fase de 120. Despusde haber agregado el peso de prueba en la Fig. 1.30, el desbalance debido a ambas, eloriginal ms el peso de prueba es representado por 8.0 mi8ls y una fase de 30. Estasdos lecturas pueden ser representadas por vectores. Utilizando una hoja de papelpolar, el ngulo como la marca de referencia, o sea 120, como se muestra en la Fig. 1vector de desbalance original es planteado dibujando una lnea desde el origen almismo.30. Se selecciona una escala conveniente para el largo del vector. En eseejemplo, cada divisin mayor es igual a 1.0 mils, por lo tanto, el vector de desbalanceoriginal es dibujado con 5 divisiones mayores en largos para representar 5 mils. Elvector para el desbalance original se denomina O.

Un desbalance de 5 mils a 120 @ puede ser representado por un vectordibujado con divisiones de largo y apuntando a 120.


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Enseguida, el vector que representa el desbalance original ms el peso de prueba esdibujado a la misma escala y al mimo ngulo de fase observado. Para nuestroejemplo, este vector deber ser dibujado con 8 divisiones mayores de largo pararepresentar 8.0 mils a una posicin angular de 30 que ser el nuevo ngulo de fase.El vector original ms el peso de pruebase denomina 0 + T en la Fig. 1.31. Estos

dos vectores, junto con la cantidad conocida de peso de prueba, es todo lo que senecesita para determinar la requerida correccin de balanceo, tanto la cantidad depeso como su localizacin.

Para resolver el problema de balanceo, el siguiente paso es dibujar un vectorconectando al extremo del vector 0 con el extremo del vector 0 + T como seilustra en la Fig. 1.31B. Este vector se denomina vector T y representa la diferenciaentre los vectores 0 y 0 + T (0 + T) (0) = T. Por lo tanto, el vector Trepresenta solo el efecto del peso de prueba. Midiendo el largo del vector T, usandola misma escala utilizada para 0 y 0 + T el efecto del peso de prueba en trminosde amplitud de vibraciones determinada. Por ejemplo, el Vector T en la Fig. 1.31Bes de 9.4 mils de largo. Esto significa que el peso de prueba agregado al rotor produjo

un efecto igual a 9.4 mils de vibracin. La relacin puede ser ahora usada paradeterminar que tanto peso es requerido para ser equivalente al desbalance original0. El peso correcto de balanceo es encontrado usando la frmula siguiente:


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Peso de Correccin =

Peso de Prueba x O/T

Para nuestro ejemplo; asuma que la cantidad de peso de prueba agregado al rotor enla Figura 1.29 es de 10 gramos. Para el diagrama de vectores, en la Figura 1.31Bsabemos que 0 = 5.0 y T = 9.4 mils.

Luego entonces;

Peso de Correccin =

10 gramos X (5 mils/9.4mils) = 5.3 gramos

Para balancear la pieza, nuestro objetivo es el de ajustar el vector T para hacerloigual en largo y apuntando directamente opuesto al vector original 0 de desbalance.En esta forma, el efecto del peso de correccin servir para cancelar el desbalanceoriginal, resultando en un rotor balanceado. Ajustando la cantidad de peso de acuerdoa la frmula de peso correcto har al vector T igual de largo al vector 0. Elsiguiente paso es determinar la posicin angular correcta del peso.

La direccin en la que el peso de prueba acta con respecto al desbalance original esrepresentada por la direccin del vector T. Ver la Fig. 1.31B siempre puedepensarse como apuntando hacia fuera del extremo del vector 0 y el vector T. Porlo tanto el vector T deber ser movido por el ngulo incluido entre el vector 0 yel vector de quedar opuesto al vector 0. Desde luego que para mover el vector Tal ngulo requerido ser necesario mover el peso de prueba para el mismo ngulo.Del diagrama de vectores en la Fig 1.31B, el ngulo medido entre 0 y T es de58. Desde luego es necesario mover el peso 58. Recuerde que el peso de prueba esmovido de su posicin en la pieza a travs del ngulo determinado por el diagrama devectores. Este no es un ngulo de la marca de referencia, pero s un ngulo de laposicin inicial del peso de prueba a la posicin requerido.

Para determinar en que direccin debemos mover el peso (ejemplo) en la direccin delas manecillas del reloj o en contra de las manecillas del reloj. Usted recordar elexperimento en la Fig. 1.17 que la marca de referencia se mueve en la direccinopuesta al movimiento del punto pesado. Por lo tanto, la regla siguiente deber serusada para determinar en que direccin tendr que moverse el peso.

Siempre mover el peso de prueba en la direccin opuesta observada de la marca de

referencia de 0 a 0 + T.


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Por consiguiente, si la marca de referencia es movida contra las manecillas del reloj,de 0 a 0 + T, el peso de prueba debe ser movido en la direccin de las manecillasdel reloj. Si el movimiento de la fase observada es en la direccin de las manecillasdel reloj, entonces el peso deber ser movido contra las manecillas del reloj. Estaregla es aplicable no importando la direccin del rotor.

En la Fig. 1.31 el movimiento de fase 0 a 0 + T es contra las manecillas del reloj.Por lo tanto, el peso correcto deber ser movido 58 en la direccin de las manecillasdel reloj desde la posicin inicial del peso de prueba.

Para verificar la tcnica del vector de un solo plano, es simplemente el utilizar yproporcionar informacin precisa para balancear una pieza.

1. Opere el rotor a la velocidad de balanceo y con su filtro analizador sintoncese a1 x R.P.M. Enseguida, proceda a medir y registrar los datos del desbalanceoriginal Amplitud y Fase.

2.

Pare el rotor y agrguese a la pieza un peso de prueba. Registre la cantidad delpeso de prueba.

3.

Otra vez, opere el rotor a la velocidad de balanceo y observe y registre los datosdel nuevo desbalance amplitud y fase. Esto es registrado como 0 T.

4.

Utilizando una pgina de papel polar, proceda a construir los vectoresrepresentando 0 y +T.

5. Construya el vector T conectando los extremos de los vectores 0 y 0 + T.El vector T deber apuntar de 0 a 0 + T.

6. Mdale largo del vector T y use la frmula para determinar el peso correcto debalanceo requerido. PESO CORRECTO PESO DE PRUEBA X (0/T). Ajuste lacantidad de peso de acuerdo.

7.

Usando un transportador, mida el ngulo incluido entre 0 y T. Mueva el pesocorregido por este ngulo medido desde la posicin inicial del peso de prueba. Ladireccin del movimiento es opuesta a la direccin del movimiento de fase o seade 0 a 0 + T.


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Siguiendo estas instrucciones cuidadosamente, la pieza ahora, deber estarbalanceada. Sin embargo, es posible que an queden muy pequeos errores debido almovimiento del ngulo de fase y peso que pueden ser corregidos como se muestra enla Fig. 1.32.

El desbalance puede an reducirse un poco ms, haciendo un diagrama devectores usando el nuevo vector 0 + T junto con el vector original 0.

Si an se requiere una mayor correccin simplemente observe y registre la nuevaamplitud y fase de vibracin. Por ejemplo, asuma que la correccin de balanceoaplicada de acuerdo con el diagrama de vectores en la Fig. 1.32 result en una nuevalectura de amplitud de 1.0 mils y una nueva lectura de fase de 270. Plantee estanueva lectura como un nuevo vector 0 + T en el papel polar junto con el vectororiginal de desbalance 0, como se muestra en la Fig. 1.32. A continuacin, dibujeuna lnea conectando el extremo del vector original 0 con el extremo del nuevovector 0 + T para encontrar el nuevo vector T. Mida el largo del nuevo vectorT. En el ejemplo de la Fig. 1.32, T = 5.9 mils. Usando el nuevo valor para el

vector T, proceda a encontrar el nuevo peso de correccin de balanceo usando lafrmula familiar:

Peso correcto = Peso de Prueba x 0/T


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Recuerde que el valor del peso de prueba aplicado a esta frmula es la cantidad depeso actual en el rotor y no el valor del peso de prueba aplicado en la primera corridade prueba. En el ejemplo, el peso original de prueba era de 10 gramos, sin embargo,este fue ajustado a 5.3 gramos como resultado de nuestra primera solucin devectores, Fig. 1.31. Por lo tanto para la solucin del nuevo peso de correccin, la

frmula se convierte como sigue:

Peso de correccin =5.3 gramos x (5.0 mils 5.9 mils) = 4.5 gramos

Para determinar la nueva localizacin para el peso de correccin, mida el nguloincluido entre el vector original 0 y el nuevo vector T. En el ejemplo, Fig. l132este ngulo medio es aproximadamente 5 y siendo que el movimiento de fase de 0al nuevo 0 + T, es en la direccin de las manecillas del reloj, el peso deber habersemovido 5 contra las manecillas del reloj.

Aplicando esta nueva correccin de balanceo deber reducirse an ms la vibracinde desbalance. Este procedimiento podr repetirse tantas veces como sea necesarioutilizando el nuevo 0 + T y el valor del peso de prueba, pero siempre con el uso delvector original 0.

Balanceo en una sola corrida

Al principio de un problema de balanceo, no tenemos la forma de saber con exactitudque tanto peso es requerido o donde deber ser agregado para balancear una pieza.Sin embargo, una vez que la pieza ha sido balanceada, es posible determinar quetanto y donde el peso deber ser agregado (o removido) para balancear la unidad ounidades similares en el futuro. En solo una corrida.

Anteriormente, hemos demostrado que existe una relacin directa entre la cantidad dedesbalance en una pieza y la amplitud de vibracin resultante. En la Fig. 1.16,agregamos 2 gramos de punto pesado en un rotor balanceado causando 5 mils devibracin. Doblando el peso de desbalance a 4 gramos, la amplitud de vibracintambin se dobla a 10.0 mils. De este experimento, hemos aprendido que la amplitudde vibracin es directamente proporcional al peso de desbalance. An ms, tambinsabemos que tanta vibracin resultar de la cantidad proporcionada de desbalance.Por ejemplo, si los 2 gramos de desbalance producen 5 mils de vibracin en el rotoren la Fig. 1.16, esto significa que un (1) mil de vibracin es igual a 0.4 gramos dedesbalance:

(2 gramos) (5 mils) = 0.4 gramos/mils


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Si fuera necesario rebalancear este rotor en el futuro, ser una cosa simple eldeterminar la cantidad del peso de correccin necesario. Todo lo que tenemos quehacer es simplemente multiplicar la amplitud de vibracin debida al desbalance por laconstante de 0.4 gramos/mils.

Una constante similar de desbalance puede llevarse a cabo para otros rotores quepuedan requerir un balanceo frecuente. Despus de que haya usted balanceado conxito la pieza, usando la primera vez el mtodo de vectores de 4 pasos, simplementedivida el peso final de balanceo por la amplitud original de vibracin. Por ejemplo, sila amplitud original de vibracin era, digamos, 12 mils y despus de habersebalanceado nota que un peso de correccin de 18 gramos ha sido agregado, entonceseste rotor tiene una constante de desbalance de:

(18 gramos) (2 mils) = 1.5 gramos/mils

Si en el futuro este rotor requiere rebalanceo, la cantidad de peso de desbalance hayotra constante relacionada que puede ser determinada para encontrar la localizacindel desbalance. Refirase otra vez a nuestro experimento anterior en las Figs. 1.16 y1.17. Cuando un punto pesado de 2 gramos fue agregado al rotor balanceado en laFig. 1.16, la marca de referencia apareci en la posicin de 270, bajo la lmparaestroboscpica y el punto pesado de 2 gramos apareci a 30.

Despus de que el peso ha sido doblado a 4 gramos, sin embargo, la marca dereferencia an aparece a 270 y el punto ms pesado de 4 gramos a 30, porque lalocalizacin del desbalance no ha sido cambiada. En la Fig. 1.17 al punto ms pesadode 4 gramos ha sido movido 60 contra las manecillas del reloj d e la marca dereferencia de 270 a 210, pero el punto ms pesado permanece en 30 bajo la luz dela lmpara estroboscpica. En la Fig. 1.17B, el punto ms pesado ha sido movido 45contra las manecillas del reloj de suposicin original en la Fig. 1.16, resultando unmovimiento de 45 en la direccin de las manecillas del reloj, de la marca dereferencia de 270 a 315 pero aqu otra vez el punto ms pesado permanece a 30bajo la luz de la lmpara estroboscpica. Una observacin muy importante puedehacerse de este experimento. No importando donde el punto ms pesado dedesbalance fue movido, siempre aparecer en la misma localizacin angular bajo laluz de la lmpara estroboscpica.


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Por el rotor en la Figura 1.17 sabemos que el punto ms pesado siempre aparecer a30 no importando la cantidad y localizacin fsica en el rotor. Una localizacin delpunto ms pesado similar puede ser encontrada para cualquier rotor despus de habersido balanceado la primera vez.

(*)Rotation RotacinHeavy spot Punto ms pesadoFlash angle ngulo de Centelleo


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La posicin del punto ms pesado en un rotor, relativo al transductor o censor devibracin es definida como el ngulo de centelleo del sistema. El ngulo decentelleo de un rotor es el ngulo, medido en la direccin de rotacin de la flecha,entre el punto donde el transductor de vibracin es aplicado y la posicin del puntoms pesado cuando la lmpara centellea. Ver Fig. 1.

La marca de referencia no tiene nada que ver con esta relacin, ya que puede sercolocado en cualquier parte del rotor. La marca de referencia simplemente nospermite ver la posicin del rotor cuando la lmpara estroboscpica centellea.

Para encontrar el ngulo de centelleo de una pieza proceda como sigue:

1. Note las lecturas del desbalance original y proceda a balancear la pieza usando elmtodo de vectores de 4 pasos.

2. Despus de que el rotor ha sido balanceado con xito, para la pieza de trabajo ygrela hasta que la marca de referencia est en la misma posicin observada bajola luz de la lmpara en la corrida original.

3. Con el rotor en esta posicin, note la localizacin aplicada del peso de correccinpara balanceo. Esto representa la localizacin delpunto original ligero del rotor.Desde luego, a 180 directamente opuesto al original del peso pesado.

4.

Siguiendo la direccin de la rotacin de la flecha, registre el ngulo entre el puntodonde el transductor de vibraciones es aplicado y la posicin del punto pesado.Este ngulo medido es el ngulo de centelleo para el rotor.

Despus de que la constante de peso y ngulo de centelleo de una pieza ha sidoconocida, es cosa simple el rebalancear la pieza en el futuro. Adicionalmente, estainformacin aprendida por medio del balanceo de una pieza puede ser utilizada parabalancear un nmero de piezas idnticas en bases de produccin. Todo lo que senecesita es que las R.P.M. la localizacin del transductor y la configuracin de lamquina (ejemplo, maza, rigidez, etc.) sean las mismas todas las veces. Parabalancear una pieza en una sola corrida proceda como sigue:

1. Opere la mquina y registre los datos de desbalance, amplitud y fase.

2. Pare la mquina y gire el rotor hasta que la marca de referencia quede en lamisma posicin observada bajo la luz de la lmpara estroboscpica.

3. Con el rotor en esta posicin, mida el ngulo de centelleo del transductor en ladireccin de la rotacin de la flecha para encontrar el unto pesado del rotor.

4.

Enseguida, multiplique la constante de desbalance por la amplitud de vibracin dedesbalance para encontrar la cantidad de peso que debe ser, ya sea removido delpunto pesado o agregado en el punto ms ligero directamente opuesto.


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NOTA

El ngulo de centelleo establecido para una mquina ser parcialmente determinado

por el equipo utilizado para medir la amplitud y fase de la vibracin de desbalance.

Primero, debido a diferencias en la electrnica, los analizadores de estado slido

IRD (Modelos 330, 340, 345, 350, 880, etc.) presentarn lecturas de fase que sediferencian por exactamente 180 de aquellas tomadas con instrumentacin anterior

usando tubos de vaco. Como resultado, el ngulo de centelleo de una pieza

encontrado con un instrumento de estado slido se diferenciar por exactamente

180 del ngulo de centelleo encontrado con un analizador del tipo de tubo.

Adicionalmente, el tipo de transductor utilizado, velocidad, contacto directo,

acelermetro o de no contacto, puede afectar el ngulo de centelleo de una pieza.

Finalmente, el parmetro de medicin de amplitud (desplazamiento, velocidad o

aceleracin), debern ser los mismos en cada caso, por ejemplo, las mediciones de

fase tomadas en desplazamiento, se diferenciarn por exactamente 90 de aquellas

tomadas en unidades de velocidad.

Tcnicas de Balanceo para Dos Planos

El balanceo de dos planos se lleva cabo en forma bastante similar que el balanceo deun solo plano. Hay sin embargo, un nmero de tcnicas de balanceo comnmente enuso que pueden ofrecer buenos resultados dependiendo del tipo de problemaencontrado. La seleccin de la tcnica de balanceo depender de varios factores, talescomo la configuracin del desbalance, proporcin del largo y dimetro, velocidad debalanceo comparada con la velocidad de operacin del rotor, flexibilidad del rotor ycantidad de efecto cruzado.

Las tcnicas de balanceo de dos planos son las siguientes:

1.

Separe el acercamiento de un solo plano, utilizado cuando la proporcin del largoy dimetro es grande.

2. Acercamiento simultneo cuando se trata de un solo plano utilizado cuando laproporcin del largo y radio del rotor es grande y el vector del desbalance originalindica un predominante una configuracin de desbalance esttico o dinmico.

3.

Derivacin de fuerza de cople usado en rotores con configuracin de cantiliver.

4.

Clculo de vectores para dos planos.

a) Mtodo graficado

b) Uso de un instrumento automtico para balanceo y calculadora programablemanual


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Efecto Cruzado

El balanceo de dos planos requiere una atencin especial por el efecto cruzado.

Este efecto cruzado algunas veces llamado interferencia del plano de correccin,puede ser definido como un efecto en la induccin de desbalance en un extremo delrotor, causado por el desbalance en el extremo opuesto.

El efecto cruzado puede ser mejor explicado asumiendo que el rotor en la Fig. 1.3Aest perfectamente balanceado. Agregando un desbalance en el plano de correccinderecho, en la Fig. 1.34B, resulta en una lectura de vibracin de 5.0 mils a 90 en elcojinete derecho. En el cojinete izquierdo tambin se notar una vibracin de 66 milscon una fase de 300. La vibracin es debida al efecto cruzado. Esto es la vibracinen el cojinete izquierdo es causada por el desbalance en el plano de correccin

derecho.


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A. Balanced Rotor, B. Desbalanceado en la parte derecha del plano y C.

Desbalance sumado en la parte izquierda del plano

(*)

Correction planes planos de correccinLeft bearing Cojinete izquierdoRight bearing Cojinete derechoUnbalance DesbalanceCross effect Efecto cruzado


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Para ver que es lo que hace esto para el balanceo en dos planos, ntese que undesbalance agregado en el plano de correccin izquierdo, Figura 1.34C, cambia lacantidad de fase de vibracin en el cojinete derecho a 6.4 mils a 120.

Debido al efecto cruzado, las indicaciones de desbalance observadas en cada extremo

de un rotor no representan un desbalance verdadero en sus planos de correccinrespectivos. En su lugar, cada indicacin ser la resultante de desbalance en el planode correccin asociado ms el efecto cruzado del extremo opuesto. Al principio de unproblema de balanceo, no hay ninguna forma de saber la cantidad y fase de efectocruzado, en adicin a la cantidad y fase de efecto cruzado ser diferente paramquinas diferentes.

Mtodo de Vectores de un solo plano para Balanceo en dos planos

El efecto cruzado deber ser tomado en consideracin cuando se est balanceando en

dos planos. Hay varias formas de hacer esto. La forma ms popular es la de tratarcada plano de correccin como un problema de un solo plano, utilizando el cojinetems cercano ara las lecturas que se tomen de vibracin. Con este procedimiento cadaplano es balanceado individualmente, uno a la vez.


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El arreglo tpico para el balanceo en dos planos incluye un analizador de vibracionescon un transductor adicional y un cable como se muestra en la Fig. 1.35. El equipoadicional debe incluir un transportador, una escala recta, hojas de papel polar y unabalanza para pesar los pesos de balanceo. Las piezas de presin o base magntica parasostener un transductor sobre la mquina son de mucha utilidad. Todo este equipo le

ayudar a conseguir un balanceo con precisin en unas cuantas corridas. Elprocedimiento recomendado es como sigue:

1. Observe la amplitud y fase de vibracin en los dos cojinetes y seleccione primeroel cojinete con la vibracin ms alta.

2. Utilizando el mtodo de vectores de un solo plano descrito anteriormente, procedaa balancear el extremo con la vibracin ms alta haciendo las correcciones depeso que sean requeridas.

3. Despus de que el primer plano ha sido balanceado con xito, observe y registrelos nuevos datos de amplitud y fase para el segundo extremo. Estas lecturas deamplitud y fase con la lectura original para arrancar la operacin de balanceodel segundo plano. El balanceo del primer plano usualmente resulta en un nuevojuego de lecturas en el segundo extremo, porque el desbalance en el primer planode correccin que produce el efecto cruzado he sido removido.

4.

Utilizando los nuevos datos proceda a balancear el segundo extremo, usando latcnica estandarte de vectores para un solo plano.

5. Despus deque el segundo plano ha sido balanceado, es probable que ustedencuentre que el primer plano ha cambiado. Esto es debido al hecho de que elefecto cruzado de desbalance en el segundo plano modifica al primer plano (quefue originalmente compensado por el primer plano), ahora ha sido eliminado. Encualquier caso, si el cambio es un incremento a un nivel inaceptable, el primerplano de correccin deber ser rebalanceado. Por lo tanto, observe y registre losdatos del nuevo desbalance para el primer plano y utilizando este dato como sulectura original, proceda a rebalancear. No disturbe las correcciones de balanceoanteriormente aplicadas. Principie con un nuevo peso de prueba y rebalanceocomo si fuera un nuevo problema.

6. Si el efecto cruzado es especialmente severo, este procedimiento tendr querepetirse varias veces, balanceando alternadamente, primero un extremo ydespus el otro, hasta que ambos extremos queden a un nivel aceptable. Cada vezque los planos de correccin son cambiados, da principio a un nuevo problemausando las nuevas lecturas originales. No disturbe las correcciones anteriores.

El mtodo de vectores de un solo plano para el balanceo en dos planos es un buenejemplo donde conociendo el ngulo de centelleo y la constante de peso del rotorser de mucha ayuda para reducir el nmero de corridas para balancear. Despus debalancear el primer extremo, esta informacin podra ser conocida y usada para todaslas operaciones de balanceo subsecuentes y necesarias para reducir el desbalance encada extremo del rotor.


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En algunos casos, el efecto cruzado extremadamente severo podr encontrarse yhacer el balanceo en dos planos muy difcil utilizando el mtodo de vectores de unsolo plano. Algunos sistemas podrn revelar los efectos cruzados donde el desbalanceen un plano de correccin tiene un mayor efecto en la vibracin indicada en elcojinete ms retirado en lugar del cojinete ms cercano. Cuando esto sucede, se dice

que el efecto cruzado es mayor de 100%. Cuando esto llega a encontrarse, unasolucin podr ser la de simplemente cambiar los planos de correccin. Por ejemplo,refirindonos al rotor en la Fig. 1.36, balanceo en el plano de correccin X usandolas lecturas de vibracin en el cojinete B y balancear en el plano de correccin Yusando las lecturas de vibracin en el cojinete A. Un procedimiento especial esdescrito ms adelante para el balanceo de rotores en cantiliver, tal como el ilustradoen la Fig. 1.36B.


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Clculo de Vectores para balanceo en dos planos.

Si no fuera por el efecto cruzado, el balanceo de dos planos podra obtenerse ensolamente tres corridas de balanceo u operaciones de arranque y paro, haciendo

agregados de peso de prueba en ambos planos de balanceo al mismo tiempo yconstruir un diagrama de vectores para obtener la solucin apropiada.Desgraciadamente, el efecto cruzado siempre est presente en algn grado. Por lotanto, usted puede esperar utilizar muchas corridas para conseguir un buen balanceousando la tcnica de vectores para un solo plano. Sin embargo, algunas mquinaspodrn requerir desde una media hora hasta un da completo y solamente unaoperacin de arranque y paro. En tales mquinas ser de mucha ayuda el poderminimizar el nmero de corridas de balanceo. Cuando se requiera una considerablecantidad de tiempo para arrancar y parar una mquina, o donde un severo efectocruzado es encontrado, el problema de balanceo puede ser ampliamente simplificadousando el mtodo de vectores para dos planos.

En concreto, la solucin vectorial de dos planos hace posible el balancear en dosplanos con solamente la operacin de tres arranques y paros. Primero, las lecturas deldesbalance original son registradas en los dos cojinetes de la mquina. Enseguida unpeso de prueba es agregado en el primer plano de correccin y las lecturas resultantesen ambos cojinetes son otra vez rotadas y registradas. Finalmente, el peso de pruebaes removido del primer plano de correccin y un peso de prueba es agregado en elsegundo plano de correccin. Con e

balanceo dinámico (2).pdf

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