Examen Sustitutivo de Dinamica de Maquinas Balanceo de Rotores
Balanceo Dinamico de Rotores
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Preparado por Ing. José Luis Iporre Analista en Vibraciones Nivel II
ISO 18436-2 CN: 08-7251 – Vibration Institute USA
Definición
“El desbalance se debe a que el centro de rotación no coincide con el centro de gravedad”
El balanceo dinámico
Es el arte de compensar y redistribuir masas, por el efecto producido por descompensación de las masas producidos por errores en la fabricación o el maquinado en máquinas rotativas”
Centro de Rotación
Es el verdadero centro geométrico 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 soltura mecánica 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 geométrico de rotación
Fuerza Centrífuga
Es el resultado del momento producido por la masa desbalanceada cuando gira a una velocidad angular determinada, pivotada en el centro de gravedad
Concepto Matemático
U = m x r Donde m = masa desbalanceada r = distancia de la masa que
causa el desbalance
Desbalance
Fuerza Centrífuga
Normalmente son varios defectos asociados al desbalance que producen mas de una fuerza centrífuga y que estas se tienen que sumar, encontrando una resultante que signifique el total de las masas descompensadas
Tipos de desbalance
Desbalance Estático
Desbalance Copla o Par
Desbalance Par Es el desbalance en un solo plano de acción y corrección. Siendo que los centros de gravedad y geométrico solamente se cruzan en dos dimensiones
Desbalance Dinámico Es desbalance que ocurre en mas de un plano, siendo que los ejes geométrico y de gravedad no están desfasados tridimensionalmente
Fase Es la diferencia de ángulos que existen entre las
masas que producen el desbalance
La fase
Nos muestra la dirección del movimiento
Tipos de Desbalance
Desbalanceo de igual magnitud 0º fuera de fase
Desbalanceo de magnitudes iguales 180 º fuera de fase
Desbalanceo de magnitudes iguales ni a 0º ni a 180º fuera de fase.
Desbalanceo Estático Desbalanceo Par Desbalanceo Cuasi-estático
Balanceo de
Rotores
Rotor Rígido
Un plano
Método Vectorial
con fase
Cuatro corridas
Dos o mas
planos
Método Vectorial
Método estático
par
Rotor
Flexible
Método modal
Coeficiente de
Influencia
Método integrado
Como se decide para balancear estática o dinámicamente?
La metodología que mayor predominio tiene en la industrial internacional es el balanceo estático, siendo que es mas práctico y rápido en su resolución
73%
27%
Métodos de Balanceo
Estático
Dinámico
Siendo que la metodología mas apropiada es el balanceo dinámico
Causas del desbalance en rotores
Rechupes o defectos ocasionados en la fundición.
Excentricidad radial y axial
Mala aplicación de chavetas y chaveteros.
Distorsión del metal ocasionado por la conformación o fatiga.
Tolerancias en los cojinetes o rodamientos
Corrosión y desgaste.
Acumulación de depósitos (incrustaciones).
La metodología para balancear rotores:
1. Se identifica el nivel de vibración a 1xrpm y se evalúa dicho nivel en los planos radiales, evidenciando que se trata efectivamente de desbalance.
Desbalance original
• La metodología para balancear rotores:
2. Se genera una desviación de “punto pesado que está generando el desbalance, colocando un peso de prueba, generando de esta forma un segundo vector.
Desbalance provocado
• La metodología para balancear rotores:
3. Se obtiene el vector resultante que llegaría a ser la descompensación total de masa original y provocada, de manera que se puede cuantificar la amplitud y dirección del vector denominado “desbalance”
Desbalance cuantificado
Se relaciona amplitud con masa: Vr = Vo + Vp Mr = Mo + Mp Fase de la misma forma acompaña al análisis vectorial.
ISO 1940/1
Se base en la ecuación :
Donde : r = radio de masa que genera el desbalance (m) w= velocidad angular (rad/s) m= cantidad de masa (Kg) F= Fuerza centrífuga (N) U = m*r = cantidad de desbalance (Kg*m)
Cantidad de Desbalance = Fuerza centrífuga / Rigidez dinámica
Ulim > Uexiste → Calidad dentro de tolerancia
Ulim < Uexiste → Calidad fuera de tolerancia
Desbalance
Permisible
Historia y/o
Experiencia
Fuerzas en
Rodamientos
Estándar ISO
1940/1
Calidad Del Balanceo TIPO DE ROTOR
G4000 Cigüeñales de motores (diesel) marítimos de bajas revoluciones, montados sobre soportes rígidos y con un número
de cilindros impar.
G1600 Cigüeñales de motores de dos tiempos montados sobre soportes rígidos.
G630 Cigüeñales de motores de cuatro tiempos montados sobre soportes rígidos. Cigüeñales de motores (diesel)
marítimos montados sobre soportes elásticos.
G250 Cigüeñales de motores (diesel) de cuatro cilindros y de alta velocidad, montados sobresoportes rígidos.
G100 Cigüeñales de motores (diesel) de seis o más cilindros y de alta velocidad. Cigüeñales de motores de combustión
interna (gasolina, diesel) para carros y ferrocarriles.
G40 Ruedas y llantas de carros. Cigüeñales de motores de cuatro tiempos de alta velocidad (gasolina, diesel) sobre
soportes elásticos y con seis o más cilindros.
G16 Ejes de propelas, ejes de transmisiones cardánicas. Elementos de máquinas agrícolas. Componentes individuales
de motores (gasolina, diesel) para carros y ferrocarriles.
Cigüeñales de motores de seis o más cilindros bajo requerimientos especiales.
G6.3 Elementos de máquinas procesadoras en general. Engranajes para turbinas de uso marítimo. Rodillos para
máquinas papeleras.
Ventiladores. Rotores de turbinas para la aviación. Impelentes para bombas. Máquinas herramienta. Rotores de
motores eléctricos.
G2.5 Turbinas de gas y de vapor. Rotores rígidos para turbogeneradores. Discos para computadoras.
Turbocompresores. Bombas operadas por turbinas.
G1 Grabadoras de cinta magnética y tocadiscos convencionales. Máquinas trituradoras.
G0.4 Discos compactos, brocas, barrenas. Giróscopos.
Grado Permisible de acuerdo al tipo de máquina – ISO 1940/1
Figure 1 - Typical Radial FFT Generated By Unbalance Figure 2 - Single Plane Unbalance
Patrón Vibracional del Desbalance
El desbalance genera una onda pura sinusoidal, por igualarse a la frecuencia fundamental de rotación.
Síntomas:
Vibración Radial @ 1x rpm dominante Vibración axial con niveles muy bajos, de otra forma se debe resolver o determinar si hay otro problema Forma de onda sinusoidal casi perfecta.
L a forma de onda nos muestra claramente que existe una sola fuerza que es causante del nivel global de vibración, que es el desbalance de masa
1. El equipo de balanceo dinámico está compuesto por uno a mas sensores (aceleración o velocidad)
2. Una fotocélula infrarroja o llamado también tacómetro infrarrojo
3. Un analizador de vibraciones con un software que haga el cálculo interno por los métodos mencionados.
Balanceo de un rodete de un VTI en planta Viacha – Soboce S.A.
Potencia 1250 Kw
Problema: Desbalance del rodete del ventilador por fatiga de un sector de los álabes y encostramiento (pegadura de material en discos y álabes)
Análisis Orbital
Espectro y Forma de Onda Real del ventilador de la foto
Contrapesos colocados en el balanceo
Análisis Orbital
Espectro y forma de onda después de balancear dinámicamente
GRACIAS POR SU ATENCION
PREGUNTAS????
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