Balanceo En Rotores

Principios de balanceo en rotores

Existen dos razones importantes por las cuales un rotor debe ser balanceado. La primera es que las fuerzas creadas por el desbalance son dañinas para la vida de la máquina. La magnitud de la fuerza creada es proporcional a la cantidad de desbalance y al cuadrado de la velocidad de rotación, así un desbalance relativamente pequeño puede producir fuerzas de gran magnitud en máquina de alta velocidad. La otra razón importante es la vibración indeseada generada, la cual puede ser dañina para la misma máquina, para los operadores, etc. Además la vibración puede traer problemas de mala calidad de productos, como en el caso de máquinas herramientas.

Entonces, el balanceo de rotores se puede definir como el proceso por medio del cual se ajusta la distribución de masa de un rotor de tal manera de hacerla mas concéntrica con su eje de rotación, con el fin de reducir o controlar la carga sobre los cojinetes y la vibración sincrónica.

En la práctica, los rotores reales nunca pueden ser balanceados perfectamente, debido a errores de medición y a que las masas rotativas no son rígidas; además, es antieconómico intentarlo desde el punto de vista de ingeniería. Pero casi siempre es posible reducir significativamente altos niveles de vibración sincrónica balanceando el rotor.

En general, los rotores se pueden clasificar en “Rígidos” y “Flexibles” dependiendo de sus propiedades dinámicas y la de los soportes de la máquina donde ellos operan. En la práctica se considera que si el rango de velocidad a través del cual debe operar un rotor está por debajo del 75% de su primera velocidad crítica, el rotor no sufrirá un grado de deflexión significante en servicio como resulado del efecto dinámico, independientemente de la cantidad y disposición del desbalance que contenga.

Muchas máquinas eléctricas operan por debajo de su primera velocidad crítica y son consideradas de rotor rígido. Otros rotores rígidos típicos son impulsores y ventiladores centrífugos de baja velocidad, tambores de frenos y ruedas de automóviles.

Mientras que las turbo-máquinas de hoy en día trabajan a altas velocidades y temperaturas, por lo que sus rotores sufren deformaciones significativas. Entre las máquinas cuyos rotores se pueden clasificar como flexibles se encuentran: las turbinas de vapor y de gas, bombas y compresores centrífugos multi-etapas, compresores axiales, generadores eléctricos, etc.

Tipos de Desbalance

La ISO (International Standards Organization) ha clasificado el desbalance de rotores en cuatro tipos dependiendo de la relación geométrica entre el eje principal de inercia y el eje de rotación. Los cuatro tipos son:

- Desbalance Estático

Existe cuando el eje principal de inercia es paralelo al eje de rotación, esto es, cuando existe una desviación del centro de masa desde el eje de rotación pero no existe desviación angular del eje principal de inercia con respecto al eje de rotación.

- Desbalance Cuasi-Estático

Existe cuando el eje principal de inercia intercepta el eje de rotación en un punto diferente del centro de masa. En este caso existe desviación del centro de masa y desviación angular del eje principal de inercia con respecto al eje de rotación, pero con la particularidad que las dos desviaciones están situadas en un mismo plano axial al eje de rotación; en otras palabras, el eje principal de inercia y el eje de rotación coinciden en un mismo plano.

- Desbalance Dinámico

Es el tipo general y más comúnmente encontrado de desbalance de rotores rígidos.

Existe cuando el eje principal de inercia no intercepta al eje de rotación. En este caso también existen las dos desviaciones, del centro de masa y angular del eje principal de inercia, pero

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