INSTITUTO TECNOLOGICO DE SAN LUIS POTOSIMateria: Vibraciones Mecánicas -Profesor: Ing. José Arturo Tapia Barraza Trabajo: UNIDAD IV.- BALANCEO DE ROTORES Y ELEMENTOS ROTATIVOS Realizado por: PINEDA LUNA JOSUE ALEJANDRO JUAREZ BARRON RUBEN OMAR MARTINEZ FIGUEROA RODOLFO DARIEN Fecha: 3 de mayo del 2017 ................................................................................................. 5 METODO PARA BALANCEO ESTATICO................ 4 Rotores flexibles.................... INDICE Contenido INTRODUCCIÓN........................................................ 10 BIBLIOGRAFIA.................................................................................................................................................................... 3 DESBALANCE.......................................................................................... 11 ..............................................................................................................................8 Conclusiones.. 5 METODO PARA BALANCEO DINAMICO EN UN PLANO........................................................................................................................................... 4 Tolerancias en un Desbalanceo............................................................................................................................................................................................................................................................ 4 Rotores rígidos.................................6 METODO PARA BALANCEO DINAMICO EN DOS PLANOS........ el desbalance se caracteriza por presencia de altos niveles de vibraciones en los planos radiales del rotor. En la inmensa mayoría de los casos. como en los motores eléctricos las bombas centrífugas y axiles. es decir. pudiéndose obtener generalmente un perfecto equilibrado de todas las fuerzas alternativas y giratorias mediante contrapesos. la cual se traduce en un corrimiento entre el eje central geométrico del rotor. el desbalance es un problema cuyo origen radica en la distribución no uniforma de la masa del rotor. Los rotores pueden ser exclusivamente giratorio en torno a su propio eje. la corrección del desbalance se reduce a adicionar logrando que la nueva distribución genere fuerzas dinámicas que resulten en equilibrio . El primero se presenta con una solución más fácil y completa respecto a las máquinas dotadas de mecanismos de biela-manivela. los principales problemas relativos al rotor son: el equilibrado y la refrigeración. o bien compuesto. Básicamente. De manera que. En todas las máquinas rotativas. de rotación y revolución en torno al eje. que generalmente coincide con el eje de rotación y el centro de masas del propio rotor. INTRODUCCIÓN El balanceo es la técnica de corregir o eliminar fuerzas o momentos generadores de perturbaciones vibratorias. como referencia para el cálculo del desbalance residual. Rotores flexibles Son aquellos que no satisfacen la definición de los rotores rígidos. debido a que tienden a flexionarse bajo la acción de las fuerzas dinámicas producidas por el desbalance. tales tolerancias pueden producir algún tipo de desequilibrio o desbalance. dependen básicamente de que estos operen dentro de las tolerancias de calidad establecidas en las normas para las características y velocidades del rotor en cuestión. . Desgaste irregular durante la operación de la máquina. Rotores rígidos Pueden ser definidos como aquellos rotores que siendo balanceados en dos planos cualesquiera. en las cuales la presencia de burbujas de aire es una causa común de desbalanceo. Existe una gran cantidad de fuentes del desbalanceo mecánico en maquinaria rotativa. las más comunes son: Falta de homogeneidad en materiales. Flechas flexionadas Errores de maquinado y tolerancias en el proceso de manufactura. pierde su carácter de rotor rígido y se convierte en un rotor elástico. estos rotores son los que llamamos elásticos. maquinado y ensamblaje. Esta condición es causada por una distribución desigual del peso del rotor alrededor de su centro geométrico. en bajas revoluciones. no cambiarán su comportamiento dinámico con el incremento de velocidad. cuando lo lanzamos a una gama mas alta de revoluciones y dependiendo de su longitud. El balanceo de rotores rígidos en máquinas de baja velocidad tendrá que ser ejecutado. Tal comportamiento puede ser agravado por los cambios en temperatura y carga que puedan tener lugar durante la operación del rotor. tomando la máxima velocidad de operación de estos. En principio podemos tener un rotor rígido a bajas revoluciones y sin embargo. Los diseñadores de máquinas las especifican con tolerancias de diseño. Depósitos de material acumulados durante la operación de la máquina. Cambio de componentes del rotor durante operaciones de mantenimiento. aún cuando estos alcancen su máxima velocidad de operación. DESBALANCE Se dice que una pieza se encuentra desbalanceada cuando su centro de masa (centro de gravedad) no coincide con su centro geométrico. Otra definición es que el desbalance es la condición que existe en un rotor cuando fuerzas de vibración o movimiento es impartida a sus cojinetes como resultado de la fuerza centrifuga. el hecho de que estos generen vibraciones o no. Distorsión del rotor debida a gradientes de temperatura Un cierto grado de desbalance en cualquier tipo de máquina rotativa es inevitable. todo rotor mantiene un nivel de desbalanceo residual. Hay un tipo de rotores que una vez equilibrados. presentan problemas cuando alcanzan su velocidad de régimen de trabajo. El desbalanceo mecánico es la fuente de vibración más común en sistemas con elementos rotativos. especialmente en fundiciones. 1. cuyo dentro de gravedad descansa a una distancia “e” del centro de la flecha vibrara a la vez que originara fuerzas rotativas que deberán transmitirse a los apoyos. de manera que deslice al centro de gravedad G haciéndolo coincidir con el centro del disco "S" de la flecha. Normas seguidas en la industria como la ISO 1940/1 o VDI 2060. con el único fin de garantizar la mejor confiabilidad de la maquina bajo estudio. . Tolerancias en un Desbalanceo El termino desbalanceo se refiere a dos cantidades. En la etapa de diseño la selección de rodamientos. La vibración y las fuerzas en los apoyos pueden eliminarse adjuntando una pequeña pesa en el “lado ligero del disco. La primera el límite aceptable de un rotor y es usualmente llamado desbalance permisible o aceptable. El desbalance permisible o aceptable puede ser determinado por: Experiencia o historial sobre maquinas similares. METODO PARA BALANCEO ESTATICO El disco de la figura. se debe resaltar el hecho de que cuando un motor eléctrico se encuentra desbalanceado o desalineado. Si “e” es la excentricidad original. Por último. El segundo es el desbalance existente o residual en un rotor. debemos tomar los recaudos necesarios para minimizar los esfuerzos que generan cada uno de estas fuerzas excitatrices. M la masa del disco y m la masa de corrección aplicadas a una distancia radial “r” de “S” entonces. según se ilustra en la figura 10. Esta lectura será proporcional al efecto de la acción conjunta del desbalance original más el provocado por la masa de pruebas ubicada en la posición 1. resulta de gran valor práctico poder disponer de una técnica para balancear sin contar con la información de fase. A continuación se va variando la magnitud de este peso hasta que el disco permanezca en equilibrio indiferente. de acuerdo con la instrumentación disponible. Balanceo en un plano sin medición de fase: no siempre se dispone de un instrumento para medir fase o por determinadas razones se hace imposible la medición de este parámetro. METODO PARA BALANCEO DINAMICO EN UN PLANO Cuando se habla de balancear en un plano se está haciendo referencia a la acción de efectuar las correcciones en sólo una cara del rotor. A fin de llevar a un mínimo los errores de este procedimiento. ahora identificada como V1. 2 y 3 a 90º entre sí. es decir. que no muestre tendencia alguna a deslizarse independientemente de la posición en que de coloque. El método consiste en realizar cuatro corridas de prueba. De manera que. La determinación de la posición de la corrección e un problema que pertenece a la estática. Firmemente empotrados en una gran masa de concreto. Los rieles deben ser construidos de un acero duro. Este conjunto de rieles horizontales constituye la maquina balanceadora estática más sencilla que se conoce. Por ejemplo. a consecuencia la parte pesada se deslizará hacia abajo y el peso de corrección se colocara tentativamente en la parte superior del disco. es decir. se tomará la lectura original V0. sólo será necesario medir la amplitud de las vibraciones preferiblemente a la frecuencia de rotación. En las maquinas donde la masa rotativa tiene la forma de un disco.16. Para la segunda corrida de pruebas se fijará una masa de pruebas de valor conocido MT en la posición 1 y nuevamente se medirá la amplitud de las vibraciones. Para llevar a cabo el balanceo en un plano se pueden emplear diferentes técnicas. habría que retirar la banda para que se convierta en una maquina elemental de balanceo estático. Resulta muy conveniente que se coloquen rodamientos en los extremos de los ejes. es decir. la flecha puede colocarse sobre dos rieles horizontales y paralelos. el balanceo estático es el único balanceo necesario para garantizar una operación silenciosa a cualquier velocidad. que la dimensión a lo largo del eje es pequeña. De igual forma será necesario marcar en el rotor las posiciones 1. En la primera de ellas se medirá la amplitud de las vibraciones.El término mr es el “desequilibrio” del disco suele medirse en: Metros gramos Onzas pulgada Gramos pulgada Milímetros gramo Milímetros miligramo Unidades que pueden ser mutuamente convertibles. y también en los soportes de la maquina así se eliminaran los errores debido al rozamiento Aunque este es el soporte de una máquina de balanceo dinámico. . de manera que la deformación por la solicitación de la carga sea lo más pequeño posible. Para ello será necesario ejecutar la cuarta prueba.4 Se requiere balancear un rotor que presenta grandes vibraciones. Para el balanceo se dispone de una masa de prueba de 50 g y se dispone de cuatro sitios ubicados a 90 cada uno para el balanceo. moviendo la masa de pruebas desde la posición 2 hacia la posición 3. la masa de pruebas se moverá desde la posición 1 hacia la posición 2. V V12 + −222Vo2 VT = 2 2 2 α0 = acosV V2 − 1 4V VT 0 Ahora el problema radica en analizar en qué sentido. Según la nueva lectura V3 se evidenciará en qué sentido recorrer el ángulo α0 Las lecturas de vibraciones debidas a problemas de desbalance guardan igual proporción que las masas desbalanceadas que los provocan por lo cual se puede calcular la masa de corrección Mc a partir de: V0 M MC = T VT Ejemplo 10. Solo se dispone de un equipo para la medición de la velocidad de la vibración y no se dispone de ningún instrumento para la medición de fase. Se adiciona la masa de . Figura 10. representado por V0. según se muestra a continuación. Del tratamiento vectorial de estas magnitudes medidas se podrá obtener como resultado la amplitud de las vibraciones VT provocadas por el efecto único de la masa de pruebas así como el ángulo de posición del desbalance original Vo respecto de la posición 1. según la norma ISO 10816 se corresponde con un nivel no permisible. horario o antihorario. se deberá recorrer α0 para identificar la posición del desbalance original. La medición inicial de la vibración sin adicionar contrapeso fue de 25 mm/s. conservando igual radio de fijación que el empleado para la prueba anterior. Nuevamente se medirá la amplitud de las vibraciones y la lectura V2 será proporcional al efecto de la acción conjunta del desbalance original más el provocado por la masa de pruebas en la posición 2.16 Procedimiento para el balanceo por cuatro corridas Posteriormente. La especificación de desbalance solamente es completa si se conoce el lugar del eje axial del plano de corrección. y la de 180º con la posición 2.7º METODO PARA BALANCEO DINAMICO EN DOS PLANOS Es también definido como el desbalance dinámico. El siguiente dibujo representa un ejemplo de desbalance dinámico. El efecto del contrapeso se obtiene mediante: VT = =15mm/s 2 22 V +V −2V0 1 2 22.7 mm/s.8 mm/s. se ubica el contrapeso en la posición 270º y se obtiene una vibración de 13.72 − 225 ⋅ 2 = 2 2 acos 61.2 mm/s.2 mm/s. Posteriormente se quita el contrapeso de prueba y se ubica en la posición correspondiente con 180º con lo que se obtiene una vibración de 34. el valor de la vibración de la primera medición sin adicionar contrapesos es V0 = 25 mm/s. Para corregir es necesario tener dos planos de balanceo y se requiere dos pesos de corrección. En la cuarta corrida. V2 = 34. Es una suma vectorial de desbalance estático y desbalance de acoplamiento. Calcule los contrapesos que se requieren adicionar y su posición para balancear el rotor.22 +34. El desbalance dinámico o desbalance en dos planos especifica todo el desbalance que presenta una pieza de trabajo. Este tipo de desbalance puede solo ser medido en un balanceador giratorio el cual detecta la fuerza centrífuga debida al componente de acoplo de desbalance. La última medición nos indica que el contrapeso se debe ubicar en la parte inferior del rotor.7 mm/s. De acuerdo con las mediciones realizadas. uno en cada plano en dos ángulos no relacionados. . por lo que se obtiene V1 = 22.prueba en la posición a 0º y se mide una vibración de 22. La medición con el contrapeso a 0º se corresponde con la ubicación en 1. o sea. Luego. La fuerza. . El vector suma de los momentos de todas las fuerzas con respecto a cualquier plano de referencia elegido arbitrariamente debe ser cero. si no están balanceados pueden ser reducidos a un solo par en el mismo plano axial. La magnitud del par dependerá de la posición que se escoja para el plano de referencia.Es evidente que el plano de referencia se puede elegir arbitrariamente. El vector suma de todas las fuerzas centrífugas debe ser cero. el sistema de fuerzas. Sin embargo. si no está balanceado puede ser reducido a una sola fuerza y un solo par. y los pares. 2. en general. y el sistema de fuerzas en el sistema rotativo puede ser reducido a un sistema de fuerzas concurrentes que actúan en el plano de referencia y un sistema de pares que actúan en varios planos axiales. Esto es. tiene una sola resultante en el plano de referencia. las condiciones de balance para masas rotando en diferentes planos transversales son las siguientes: 1. si no está balanceada. debe armonizarse el requerimiento de balancear un equipo con la necesidad económica de no resentir proceso de producción. pues no se lograra una solución. En su planteamiento y resolución intervienen. con una herramienta rápida. Caso contrario. serán estériles. sencilla y eficaz a la hora de resolver problemas de vibraciones. aplicable a rotores largos y en su lugar de servicio. el método de Thearle provee una técnica de balanceo eficaz. Para aquellos rotores largos que requieren balanceo “in situ” y en. además de las consideraciones técnicas aquellas de orden económico. Estos datos conforman magnitudes fasoirales. sobre sus propios cojinetes y a su velocidad de rotación. cuyo origen sea el desbalanceo de masas. Tiene la ventaja de basarse en datos de amplitud y fase representativos del desbalanceo original y de los efectos causados en el funcionamiento del equipo con la visión de pesos testigos en los planos de corrección. los ingenieros de mantenimiento cuentan en el método de Thearl. antes de intentar una operación de balanceo. para tener en cuenta toda influencia mecánica estructural y térmica que afecta su funcionamiento. para tener seguridad que este es el balanceo y no otra de sus posibles causas. el esfuerzo y el tiempo dedicados durante una operación de balanceo para intentar corregir vibraciones que reconocen otro origen. de la teoría de vibraciones. de las más importantes. pues todo equipo rotativo deberá ser balanceado en fabrica y en su lugar de servicio si trabaja a velocidades de rotación superiores a 60rpm. Los grandes equipos rotatorios deberán ser balanceados en su localización -balanceo “in situ”-. dos planos de corrección. En síntesis. No requiere si no instrumentos de medición relativamente sencilla y operadores medianamente capacitados para su aplicación. Debe diagnosticarse correctamente el origen de las vibraciones en la maquina rotativa. Conclusiones El balanceo de rotores y sistemas mecánicos rotantes es una aplicación comercial. Ello redunda en operaciones que demanda una cuota de esfuerzo y tiempo compatibles con las . al menos. html http://blog.utp.net/post/ciencia-educacion/15592599/Mecanica-Cuantica-Rotor- Rigido.co/adriamec/files/2012/02/Balanceo_2011.es/espanol/docum/equilibrado/secc-04.necesidades económicas de la producción.es/espanol/docum/equilibrado/secc-03.com/liywb07akce3/untitled-prezi/ http://www.pdf http://www.elettrorava. lo que redudnda en reducir los costos de mantenimiento y de operación de los equipos.elettrorava.html http://www.edu. BIBLIOGRAFIA https://prezi.html .taringa.
Report "Balanceo de Rotores y Elementos Rotativos"