Balanceo De Motores

UNIDAD 3: BALANCEO DE ROTORES

INTRODUCCION

La técnica de balanceo de rotores calcula los contrapesos que producen el equilibrio estático y el dinámico requerido para la reducción de la vibración. El balanceo dinámico utiliza normalmente el método de los coeficientes de influencia, el cual requiere medir la amplitud y la fase de la vibración en los apoyos en varias corridas de prueba.

Cuando el rotor que se balancea está montado en una estructura en la cual se encuentran otras máquinas que trabajan a velocidades iguales o aproximadamente iguales a la del rotor a balancear y, éstas no se pueden detener por diferentes razones, la señal obtenida contiene los efectos combinados de todas las máquinas, notándose una variación periódica de

la amplitud. Al fenómeno de vibraciones cuyas amplitudes aumentan y disminuyen periódicamente se le llama pulsación.

Es desbalance se puede definir de manera simple, como una distribución no uniforme de la masa de un rotor alrededor de su eje axial o de rotación, lo cual produce una desviación del centro de masa y/o del eje principal de inercia con respecto a su eje de rotación.

Dinámicamente, el centro de masa de un cuerpo se define como el punto en el cual se supone concentrada la masa, de tal manera que su efecto sea el mismo que el de la masa distribuida cuando el cuerpo se encuentra en movimiento de traslación. De manera similar, el eje principal de inercia es el eje alrededor del cual la masa está uniformemente distribuida y es el eje alrededor del cual tiende a rotar un cuerpo libremente en el espacio. Adicionalmente, el eje principal de inercia de un cuerpo siempre pasa por su centro de masa.

Por naturaleza, solo existen dos tipos de desbalance: Estático y Dinámico. El desbalance estático se produce cuando el centro de masa del rotor está desviado de su eje de rotación, pero el eje principal de inercia se mantiene paralelo al eje de rotación. Mientras que el desbalance dinámico ocurre cuando el eje principal de inercia está desviado angularmente con respecto al eje de rotación y el centro de masa se mantiene sobre el eje de rotación.

3.1 CONCEPTO DE BALANCE, ROTOR RÍGIDO Y FLEXIBLE

 BALANCE

El balanceo es la técnica 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 operación 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.

En la inmensa mayoría de los casos, el desbalance se caracteriza por presencia de altos niveles de vibraciones en los planos radiales del rotor, sin excluir la posibilidad de registrar niveles considerables de vibraciones en los planos axiales, dependiendo del tipo de rotor, de la distribución del propio desbalance y de la disposición de los pedestales.

 ROTOR RIGIDO

El rotor rígido es un modelo que se utiliza para explicar el movimiento de los sistemas que rotan. Un rotor rígido es un objeto rígido tridimensional, por ejemplo un trompo peonza. Para orientar dicho objeto en el espacio se necesitan tres ángulos (véase ángulos de Euler). Un caso especial de sólido rígido es el rotor lineal, ya que es un objeto bidimensional que solamente requiere dos ángulos para orientarlo. Las moléculas diatómicas son un ejemplo de rotor lineal, mientras que moléculas como el agua (rotor asimétrico), el amoniaco (rotor simétrico) o el metano (rotor esférico) son tridimensionales (véase espectroscopia rotacional).

 ROTOR FLEXIBLE

Son rotores que giran muy cerca o por encima de su primera velocidad crítica. Por sus condiciones de operación presentan una deformación significativa. Es aquel que, dependiendo de las revoluciones y de la situación de su alojamiento, varía su estado de equilibrado. En muchos rotores, los momentos de internos actúan en los planos extremos y esta actuación aumenta en proporción al cuadrado de la velocidad y flexionan enormemente el rotor dependiendo de las fuerzas elásticas que son proporcionales a su flexión. No existe una flexión única del rotor sino que ésta varía en dependencia de la gama de revoluciones a la que gira.

El desbalance estático se puede corregir colocando pesos de balanceo en un solo plano, pero es extremadamente importante colocar el peso en el mismo plano normal al eje donde se encuentra el centro de masa, puesto que de lo contrario se crearía un par desbalanceado cuando el rotor este girando a su velocidad de servicio. En algunos rotores que tiene forma de disco, se puede considerar que el centro de masa está en el plano del disco y se puede balancear en un-plano. Pero en rotores de forma mas compleja, no es posible predecir la posición axial del centro de masa, por lo que deben ser balanceados en dos planos.

3.2 BALANCEO ESTÁTICO

El principio del balanceo estático es que el centro de masa del rotor siempre buscará la posición de más bajo nivel, cuando el rotor se monta de tal manera que pueda girar libremente. Así, se puede ubicar la posición del peso de corrección, pero la cantidad de peso se debe estimar por ensayo y error. En la sección 5 se discutirán los dispositivos y procedimientos para balancear estáticamente un rotor en Un-Plano.

Dinámicamente, el desbalance estático se puede corregir montando el rotor en una máquina balanceadora (en taller) o dejando el rotor en su propia instalación (en sitio). En ambos casos el rotor se pone a girar a una velocidad dada y se mide el efecto dinámico que produce. A diferencia del balanceo estático, dinámicamente se mide la amplitud y ángulo de fase de la respuesta, con lo cual se puede calcular tanto la posición angular como la cantidad de peso de corrección requerido.

Para ver si un disco está en equilibrio estático, se pueden hacer unos sencillos experimentos: Se suponen un disco y un eje, apoyado este último en unos rieles rígidos, de manera que el eje pueda rodar sin ningún tipo de rozamiento. Se establece un sistema de referencia fijo

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