IV Balanceo de rotores y elementos rotativos. 4.1 Conceptos de desbalance, rotor rgido, flexible y su tolerancia. 4.2 Balanceo esttico. 4.3 Balanceo dinmico en uno y dos planos por el mtodo de coeficientes de influencia. 4.4 Tolerancia de desbalance.Balanceo:El balanceo es la tcnica de corregir o eliminar fuerzas o momentos generadores de perturbaciones vibratorias. Los esfuerzos sobre el bastidor de un mecanismo, o sobre los soportes pueden variar de manera significativa durante un ciclo completo de operacin y provocar vibraciones que a veces pueden alcanzar amplitudes peligrosas. Incluso aunque no lo fueran, las vibraciones someten a los cojinetes a cargas repetidas que provocan el fallo por fatiga de las piezas. Se hace entonces preciso eliminar o reducir las fuerzas de inercia que producen estas vibraciones.Cualquier eslabn o elemento que se encuentre en rotacin pura puede, tericamente, estar perfectamente equilibrado esttica y dinmicamente para lo que hay que eliminar todas las fuerzas y momentos generadores de vibracin. Para lograr un equilibrio completo se requiere establecer el equilibrio dinmico; sin embargo, en algunos casos, el esttico puede ser un sustituto aceptable y generalmente es ms fcil de alcanzar. La calidad del balanceo depende de tres factores: la capacidad de la mquina balanceadora, la configuracin del rotor, y el diseo de las herramientas.

Balanceo Dinmico:Es el arte de compensar y redistribuir masas, por el efecto producido por descompensacin de las masas producidas por errores de fabricacin o en el maquinado en mquinas rotativas. Centro de rotacin: Es el verdadero centro geomtrico de un rotor, en el balanceo se refiere exclusivamente al centro de un eje que gira a una velocidad angular determinada. Teniendo especial cuidado a la hora de balancear, en que si existe soldadura mecnica en los rodamientos o cojinetes pueden perjudicar de manera significativa al trabajo de balanceo.Centro de gravedad: Es el centro en que se concentran la sumatoria de las masas descompensadas, que normalmente no coincide con el centro geomtrico de rotacin.Fuerza centrfuga: Es el resultado del momento producido por la masa desbalanceada cuando gira a una velocidad angular determinada, pivotada en el centro de gravedad.

Causas del desbalance en rotores:Rechupes o defectos ocasionados en la fundicinExcentricidad radial y axialMala aplicacin de chavetas y chaveterasDistorsin del metal ocasionado por la conformacin o fatigaTolerancias en los cojinetes o rodamientos Corrosin y desgasteAcumulacin de depsitos (incrustaciones)

Propiedades mecnicas de los materiales (aceros)Aunque es difcil establecer las propiedades fsicas y mecnicas del acero debido a que estas varan con los ajustes en su composicin y los diversos tratamientos trmicos, qumicos o mecnicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de caractersticas adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genricas:

Su densidad media es de 7850 kg/m.

En funcin de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.

El punto de fusin del acero depende del tipo de aleacin y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510 C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusin de alrededor de 1.375 C, y en general la temperatura necesaria para la fusin aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes. (excepto las aleaciones eutcticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rpido funde a 1.650 C.

Su punto de ebullicin es de alrededor de 3.000 C.19

Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas.

Relativamente dctil. Con l se obtienen hilos delgados llamados alambres. Es maleable. Se pueden obtener lminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lmina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electroltica, por estao. Permite una buena mecanizacin en mquinas herramientas antes de recibir un tratamiento trmico. Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria, y se deforman al sobrepasar su lmite elstico.

La dureza de los aceros vara entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleacin u otros procedimientos trmicos o qumicos entre los cuales quiz el ms conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un ncleo tenaz en la pieza que evite fracturas frgiles. Aceros tpicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado, denominados aceros rpidos que contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos tecnolgicos para medir la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros. Se puede soldar con facilidad. La corrosin es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida con suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas superficiales que posibilitan el progreso de la oxidacin hasta que se consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venido protegiendo mediante tratamientos superficiales diversos. Si bien existen aleaciones con resistencia a la corrosin mejorada como los aceros de construccin corten aptos para intemperie (en ciertos ambientes) o los aceros inoxidables.

Posee una alta conductividad elctrica. Aunque depende de su composicin es aproximadamente de20 3 106 S/m. En las lneas areas de alta tensin se utilizan con frecuencia conductores de aluminio con alma de acero proporcionando ste ltimo la resistencia mecnica necesaria para incrementar los vanos entre la torres y optimizar el coste de la instalacin.

Se utiliza para la fabricacin de imanes permanentes artificiales, ya que una pieza de acero imantada no pierde su imantacin si no se la calienta hasta cierta temperatura. La magnetizacin artificial se hace por contacto, induccin o mediante procedimientos elctricos. En lo que respecta al acero inoxidable, al acero inoxidable ferrtico s se le pega el imn, pero al acero inoxidable austentico no se le pega el imn ya que la fase del hierro conocida como austenita no es atrada por los imanes. Los aceros inoxidables contienen principalmente nquel y cromo en porcentajes del orden del 10 % adems de algunos aleantes en menor proporcin.

Un aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumento en la longitud del mismo. Este aumento en la longitud puede valorarse por la expresin: L = t L, siendo a el coeficiente de dilatacin, que para el acero vale aproximadamente 1,2 105 (es decir = 0,000012). Si existe libertad de dilatacin no se plantean grandes problemas subsidiarios, pero si esta dilatacin est impedida en mayor o menor grado por el resto de los componentes de la estructura, aparecen esfuerzos complementarios que hay que tener en cuenta. El acero se dilata y se contrae segn un coeficiente de dilatacin similar al coeficiente de dilatacin del hormign, por lo que resulta muy til su uso simultneo en la construccin, formando un material compuesto que se denomina hormign armado.21 El acero da una falsa sensacin de seguridad al ser incombustible, pero sus propiedades mecnicas fundamentales se ven gravemente afectadas por las altas temperaturas que pueden alcanzar los perfiles en el transcurso de un incendio.DesgasteEs la degradacin fsica (prdida o ganancia de material, aparicin de grietas, deformacin plstica, cambios estructurales como transformacin de fase o recristalizacin, fenmenos de corrosin, etc.) debido al movimiento entre la superficie de un material slido y uno o varios elementos de contacto.

Tratamientos en aceros:Debido a la facilidad que tiene el acero para oxidarse cuando entra en contacto con la atmsfera o con el agua, es necesario y conveniente proteger la superficie de los componentes de acero para protegerles de la oxidacin y corrosin. Muchos tratamientos superficiales estn muy relacionados con aspectos embellecedores y decorativos de los metales.

Los tratamientos superficiales ms usados son los siguientes: Cincado: tratamiento superficial antioxidante por proceso electroltico o mecnico al que se somete a diferentes componentes metlicos. Cromado: recubrimiento superficial para proteger de la oxidacin y embellecer. Galvanizado: tratamiento superficial que se da a la chapa de acero. Niquelado: bao de nquel con el que se protege un metal de la oxidacin. Pavonado: tratamiento superficial que se da a piezas pequeas de acero, como la tornillera. Pintura: usado especialmente en estructuras, automviles, barcos, etc.

Un proceso de tratamiento trmico adecuado permite aumentar significativamente las propiedades mecnicas de dureza, tenacidad y resistencia mecnica del acero. Los tratamientos trmicos cambian la microestructura del material, con lo que las propiedades macroscpicas del acero tambin son alteradas.

Los tratamientos trmicos que pueden aplicarse al acero sin cambiar en su composicin qumica son: Templado Revenido Recocido Normalizado

Normas de lmite y tolerancias para balanceo de rotores:

ISO 1940-1. (2003). Mechanical vibration - Balance quality requirements for rotors in a constant (rigid) state - Part 1: Specification and verification of balance tolerances.ISO 19499. (2007). Mechanical vibration. Balancing - Guidance on use and application of balancing standards.MetAs & Metrolgos Asociados. (2005). Manual de curso de balanceo Dinmico.