Balanceadoras / Equilibradoras

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INTRODUCIÓN

1 ¿Por qué es necesario equilibrar?

Un dispositivo que contenga piezas rodantes, durante su marcha puede presentar oscilaciones tanto perjudiciales para el mismo como desagradables para una persona. Como la perceptibilidad humana es una Constante, la amplitud tolerable de esa oscilación disminuye a medida que aumenta la velocidad de rotación, lo que presupone que en dispositivos de altas revoluciones se deban admitir oscilaciones de pequeña amplitud.

2 Desequilibrio El desequilibrio se produce cuando el eje gravitatorio no coincide con el eje geométrico del rotor. Si el eje geométrico de una pieza posee todos sus grados de libertad, al girar, el mismo describe una circunferencia que se percibe como oscilaciones. En cambio si no tiene grados de libertad (solamente el de rotación), entonces el eje gravitatorio es quien describe dicha circunferencia y se producen fuerzas indeseables explicadas en el próximo ítem.

3 Equilibrado Equilibrar significa corregir la distribución de las masas de un cuerpo rotatorio de forma que las fuerzas centrífugas de dicho cuerpo alrededor de su eje geométrico no sobrepasen las tolerancias admisibles. Una porción de Masa sin Compensar situada a una Distancia del Centro de Giro en una pieza, rotando a cierta Velocidad, produce una Fuerza Centrífuga que es mayor cuanto mayor sea cada una de las variables antes resaltadas y en especial de la Velocidad ya que esta influye en forma cuadrática.

Esta fuerza centrífuga gira al compás de las revoluciones, variando continuamente la dirección, lo que tiende a provocar oscilaciones del eje geométrico.

4 Tolerancia Admisible o Factor de Calidad

Como la Fuerza Centrífuga está fuertemente ligada a la Velocidad de Giro y como la Amplitud de la Oscilación disminuye al aumentar el Peso del Cuerpo Giratorio, su valor numérico no es adecuado para definir el estado de equilibrio de un cuerpo. En cambio el producto de la Masa de Desequilibrio por la Distancia al Centro de Giro dividido por la Masa Total del Cuerpo se presta mejor para este fin. A esta magnitud se la denomina Factor de Calidad, también llamada Tolerancia Admisible si consideramos que el desequilibrio residual no produce daño significativo al equipo y es tolerable a la perceptibilidad humana. Si analizamos dimensionalmente al factor de calidad, nos encontramos que tiene la forma de una Longitud y es coincidente con la Separación entre el eje geométrico y el eje gravitatorio. Ésta se expresa en Micrones si la Masa de Desequilibrio está dada en Gramos, la Distancia al Centro de Giro en Milímetros y la Masa Total del Cuerpo en Kilogramos.

Al Equilibrado

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A continuación se muestra una tabla con los distintos factores de calidad:

Desequilibrio residual admisible del cuerpo a equilibrar

Grupo de calidad

Clase de rotor g.mm /kg

A Giroscopios de gran número de revoluciones; inducidos, ejes y discos de rectificadoras de precisión.

0,2 ... 1,0

B

Inducidos de pequeños motores de máximo número de revoluciones, turbinas de gas pequeñas y medias, ventiladores de carga de marcha rápida, transmisiones de rectificadoras.

0,5 ... 2,5

C Inducidos fijos de motores pequeños, ventiladores de carga, turbinas, turbogeneradores.

2 ... 10

D

Inducidos de los motores eléctricos comerciales corrientes, ventiladores, elementos de máquinas y piezas de máquinas-herramientas, engranajes de marcha rápida, cigüeñales de motores de 4 o más cilindros, piezas de marcha rápida de la técnica de procedimientos.

5 ... 25

E

Ejes cardán, cigüeñales de 1, 2 y 3 cilindros (con fuerzas de masas en vaivén no compensables), ruedas de automóviles, llantas, juegos de ruedas, piezas de marcha lenta de máquinas trituradoras, máquinas textiles, etc., cilindros de trilladoras.

20 a 100

5 Grado “G” Otra opción de Calidad de equilibrado

Una magnitud que está muy vinculada con la percepción humana del desequilibrio, es la velocidad de desplazamiento de la excentricidad del eje del rotor, provocada por el mismo. Se expresa como grados G y se mide en mm/seg. Su relación con el Factor de Calidad antes visto es la siguiente:

9550* RPM Calidadde Factor=G

Como se observa, esta forma de calidad tiene en cuenta la velocidad de rotación de trabajo. Por ejemplo para un rotor de motor eléctrico se pide un G = 6,3 mm/seg. Que girando a 3000 RPM representa un Factor de Calidad = 20 gr.mm/Kg

Pero girando a 1500 RPM representa un Factor de Calidad = 40 gr.mm/Kg Es decir bajando velocidad admite mayor excentricidad o desequilibrio remanente.

6 Máquina Balanceadora o equilibrado “in situ”

Una marcha defectuosa, además del desequilibrio, puede ser producida por defectos en bujes o rodamientos, alineación incorrecta, holgura y excentricidades en las uniones por bridas, fuerzas aerodinámicas e hidrodinámicas, etc. Igualmente no existe ninguna relación de magnitud fácilmente reconocible entre el desequilibrio del rotor y la amplitud de las oscilaciones de la carcaza, que vienen influidas por la masa del conjunto, por el grado de rigidez del alojamiento o fijación a la base y por la proximidad de la resonancia del conjunto. Por lo expuesto, con una simple medición de las amplitudes de oscilación, no puede determinarse la magnitud real de los desequilibrios. Esto fundamenta la ventaja del equilibrado de un rotor fuera de su conjunto y en una Máquina Balanceadora.

7 Compensar en ¿1 ó 2 Planos? Esta elección la determina la relación entre el largo y el diámetro máximo de la pieza a equilibrar, según la velocidad de servicio como lo muestra la siguiente tabla:

Velocidad de servicio en RPM

Longitud / Diametro Planos de corrección

< 200 Cualquiera 1

< 0,5 1 200 a 1200

> 0,5 2

< 0,15 1 1200 a 3600

> 0,15 2

< 0,05 1 > 3600

> 0,05 2