Desbalance permisible

El diseño de la máquina a menudo tiene la tarea de especificar el desequilibrio máximo admisible de los componentes giratorios. En otras palabras, tiene que indicar a qué calidad de un componente de rotación que debe ser equilibrado. En este sentido se puede aplicar la norma ISO 1940, que contiene normas de evaluación de la calidad del equilibrado de los rotores más comunes. Esta directriz se refiere solamente a los rotores rígidos, es decir, a los rotores que, a su velocidad de funcionamiento, sólo se deforman de manera desdeñable bajo la influencia de la fuerza centrífuga.

En el caso de un rotor con una longitud axial pequeña para el cual el desbalance par puede ser ignorado (ISO 1940), se puede decir que su estado de desbalance se describe como una sola cantidad vectorial, el desbalance U.

Para obtener un funcionamiento satisfactorio del rotor, la magnitud de este desbalance (desbalance residual) debe ser menor que el valor permisible de desbalance Uper.

De manera más general esto aplica para cualquier tipo de rotor

Las unidades del SI para Uper son Kilogramo metro, pero para propósitos de balanceo una unidad más práctica es gramo por milímetro.

En general para rotores del mismo tipo, Uper es proporcional a la masa del rotorSi el valor de Uper es relacionado con la masa del rotor, el resultado es el desbalance residual permisible específico eper, dado por la siguiente ecuación.

La unidad para Uper es Kilogramo metro sobre kilogramo, pero una unidad más práctica es gramo por milímetro sobre kilogramo, que corresponde a micrómetros, porque una gran cantidad de los desbalances residuales específicos permitidos están entre 0.1 micrómetros y 10 micrómetros.

Desbalance residual específico permisible y velocidad de servicio.Para rotores del mismo tipo, la experiencia muestra que, en general, el desbalance residual específico permisible varía inversamente con la velocidad de servicio n del rotor.

Expresado de manera diferente, esta relación está dada por la siguiente ecuación, donde Ω es la velocidad angular del rotor a su velocidad de servicio máxima.

Especificación de tolerancias de balanceoLas tolerancias de balanceo pueden ser determinadas por los siguientes métodos:

Grados de calidad de balanceo, derivados de práctica a largo plazo con un gran número de rotores diferentes.

Evaluación experimental de límites de balance permisible Fuerzas de rodamiento limite debido a desbalance Vibraciones limite debido a desbalance Experiencia establecida con tolerancias de balanceo.

Grados G de calidad de balanceoClasificaciónSobre la base de experiencia mundial y consideraciones similares, los grados de calidad G han sido establecidos lo cual permite una clasificación de los requerimientos de calidad del balanceo para maquinaria típica.

Los grados de calidad de balanceo son designados de acuerdo a la magnitud del producto de eperΩ expresado en milímetros sobre segundo. Si la magnitud es igual a 6.3 mm/s, el grado de calidad de balanceo es designado como G 6.3.

Grados de calidad de balanceo son separados entre sí por un factor de 2.5. Una clasificación más fina puede ser necesaria en algunos casos, especialmente cuando balanceo de gran precisión es requerido, pero este no debería ser menor a un factor de diferencia de 1.6

Desbalance residual PermisibleEl desbalance residual permisible Uper puede ser derivado en base a la calidad del grado de balanceo de parte de la siguiente ecuación:

Dónde:

Uper= Desbalanceo Residual PermisibleeperΩ= Valor numérico del grado de calidad de balanceo elegido, expresado en mm/sm= Valor numérico de la masa del rotor en KgΩ= Valor numérico de la velocidad angular de la velocidad de servicio, expresado en rad/s, con Ω≈n/10 y la velocidad de servicio n en rpm.

Como alternativa se puede utilizar

Grados de Calidad de Balanceo

Desbalance residual permisible basado en Grado de calidad G y velocidad de servicio n

Exempla’s

Considere un rotor de una turbine con los siguientes datos:

Masa del rotor: m= 3600 kgVelocidad de servicio: n= 3000 rpmEncontrar el desbalance residual permisible para dicho rotor.

En base a la tabla se tiene que para turbinas a gas o vapor el valor de calidad es G 2.5Se calcula la velocidad angular

Ω=2πf

Desbalance Residual permisible

Si se quiere utilizar el diagrama para utilizar a si la fórmula de

Se procede a tomar una línea vertical en la velocidad correspondiente a nuestro ejemplo, después intersectamos esa línea con la diagonal correspondiente al valor de calidad requerido. El punto de intersección lo emparejamos con el valor en y correspondiente al valor permisible, para este ejemplo obtenemos un valor de aproximadamente 8 en eper… al realizar el cálculo obtenemos:

Uper=8gmmkg

(3600kg )=28.8 x103 gmm

Obtenemos un valor muy cercano al obtenido con la ecuación anterior

Obtener el valor de eper (Desbalance residual especifico permisible) para un motor eléctrico con una masa de 0.5 kg y una velocidad operacional de n=3500 rpm..

Eper= 20 g mm/kg

Determinar el desbalance permisible