El desequilibrio giratorio es la distribución desigual de la masa alrededor de un eje de rotación. Se dice que una masa giratoria, o rotor , está desequilibrada cuando su centro de masa (eje de inercia) no está alineado con el centro de rotación (eje geométrico). El desequilibrio provoca un momento que le da al rotor un movimiento de bamboleo característico de la vibración de las estructuras giratorias.
Causas del desequilibrio
- Distorsión por estrés
- Los procesos de fabricación de rutina pueden causar estrés en los componentes metálicos. Sin alivio de tensión, el rotor se distorsionará para ajustarse.
- Distorsión térmica
- La distorsión térmica a menudo ocurre con piezas expuestas a temperaturas elevadas. Los metales pueden expandirse cuando entran en contacto con el calor, por lo que la exposición a temperaturas más cálidas puede hacer que se expanda toda la maquinaria, o solo ciertas partes, causando distorsión.
- Acumulaciones y depósitos
- Las piezas giratorias involucradas en el manejo de materiales casi siempre acumulan acumulación. Además, cuando se exponen al aceite, estas partes pueden deformarse muy fácilmente. Sin seguir una rutina de mantenimiento o implementar un proceso de inspección, el aceite puede filtrarse en las piezas y causar un desequilibrio. [1]
- Por diseño
- En algunos casos, se desea vibración y un rotor se desequilibra deliberadamente para que sirva como vibrador . Un ejemplo de esto es el vibrador de palos de un avión .
Efectos del desequilibrio
- Vibración
- Ruido
- Disminución de la vida útil de los rodamientos.
- Condiciones de trabajo inseguras
- Reducción de la vida útil de la máquina
- Mayor mantenimiento
Unidades utilizadas para expresar el desequilibrio
- En términos de excentricidad de masa : µm, mm, cm, ...; µin, mil, in, ...
- En términos de masa en un radio dado: µg, mg, g, kg, ...; moz, oz, ...
- En términos de masa × momento de radio (mR): mg-mm, g-mm, mg-cm, g-cm, kg-mm, ...; oz-in, g-in, ...
Tipos de equilibrio
Equilibrio estático
Un equilibrio estático (a veces llamado equilibrio de fuerzas [2] [3] ) se produce cuando el eje de inercia de una masa giratoria se desplaza y es paralelo al eje de rotación. Los desequilibrios estáticos pueden ocurrir con mayor frecuencia en los rotores en forma de disco porque el perfil geométrico delgado del disco permite una distribución desigual de la masa con un eje de inercia que es casi paralelo al eje de rotación. Solo un plano recibe corrección de equilibrio. [4]
donde U = equilibrio, m = masa, r = distancia entre el desequilibrio y el centro del objeto
Equilibrio de pareja
Un par de equilibrio ocurre cuando una masa giratoria tiene dos fuerzas de desequilibrio iguales que están situadas 180 ° una frente a la otra. Un sistema que está equilibrado estáticamente puede tener todavía un par de desequilibrios. El desequilibrio de pareja ocurre con frecuencia en rotores cilíndricos alargados.
donde d = distancia entre las dos fuerzas de desequilibrio a lo largo del eje de rotación.
Balance dinámico
En rotación, un desequilibrio cuando el eje de masa / inercia no se cruza con el eje del eje, se denomina equilibrio dinámico . La combinación de equilibrio estático y de pareja es un desequilibrio dinámico. Ocurre en prácticamente todos los rotores y es el tipo de desequilibrio más común. Se puede arreglar corrigiendo el peso en al menos dos planos. [5]
Cómo corregir o compensar el saldo
- Adición masiva.
- Remoción masiva.
- Cambio de masa.
- Centrado de masas.
La medición de la vibración existente y el cálculo del cambio de masa requerido se realiza típicamente utilizando algún tipo de máquina equilibradora .
Los grados
ISO 21940 [6] clasifica las vibraciones en términos de códigos G. Desafortunadamente, es el valor teórico asumiendo que el rotor giraba en el espacio libre, por lo que no se relaciona con las condiciones de funcionamiento reales. Los rotores del mismo tipo que tienen un valor de desequilibrio específico residual permisible e per , varían inversamente con la velocidad del rotor.
- e por × ω = Constante,
donde ω = velocidad angular (radianes por segundo) e per = desequilibrio específico residual permisible
Esta constante es el grado de calidad G. Los grados de equilibrio se utilizan para especificar el desequilibrio residual permisible para la maquinaria rotativa. La norma ISO 1940 define grados de equilibrio para diferentes clases de maquinaria. Un rotor balanceado a G2.5 vibrará a 2.5 mm / sa la velocidad de operación si gira en un estado suspendido sin influencias externas.
- U por = (9,54 × número G × masa) / rpm
Donde U per = tolerancia de equilibrio (o) desequilibrio residual
Fórmulas importantes
Donde F = fuerza debida al desequilibrio, U = desequilibrio. ω = frecuencia angular. e = desequilibrio específico. m = masa. r = distancia entre el desequilibrio y el eje de rotación del objeto.
Referencias
- ^ "Tres formas principales en que su componente giratorio fabricado puede desequilibrarse | Test Devices Inc" . Prueba Devices Inc . 2017-08-12 . Consultado el 13 de marzo de 2018 .
- ^ "Desequilibrio de masas y vibración máxima a una frecuencia de funcionamiento 1X" . centrifugal-pump.org . Consultado el 10 de octubre de 2014 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
- ^ Berry, James E. (1997). Análisis I: Cómo implementar un programa de monitoreo de condición efectivo usando el análisis de vibraciones . Technical Associates of Charlotte, PC págs. 6–15.
- ^ "Definición de equilibrio y ¿qué es el equilibrio? | Equilibrio universal" . www.universal-balancing.com . Consultado el 13 de marzo de 2018 .
- ^ "Desequilibrio: la causa común de vibración | IRD, LLC" . www.irdproducts.com . Consultado el 13 de marzo de 2018 .
- ^ "ISO 21940" .