El balanceo es un procedimiento fundamental para ajustar la distribución de masa de un rotor, garantizando que las fuerzas centrífugas y las vibraciones en los rodamientos se mantengan dentro de límites aceptables. Un rotor correctamente equilibrado no solo reduce el ruido y la vibración, sino que también disminuye el consumo de energía y aumenta significativamente la vida útil de los componentes mecánicos.
El concepto de desequilibrio
Antes de elegir un método, es necesario entender el tipo de desequilibrio presente. El desequilibrio estático ocurre cuando el eje principal de inercia es paralelo al eje de rotación, lo que hace que el rotor tienda a girar hacia un «punto pesado» incluso en reposo. Por el contrario, el desequilibrio de momento (o par) ocurre cuando el eje de inercia cruza el eje del eje en el centro de masa, generando vibraciones solo cuando el rotor está en movimiento.
Balanceo en un plano (Estático)
El balanceo en un solo plano está diseñado para corregir el desequilibrio estático mediante la adición o eliminación de peso en una única sección transversal del rotor.
• Aplicación principal: Se utiliza en rotores «estrechos» o en forma de disco, definidos generalmente como aquellos cuya anchura es menor que su radio. Ejemplos comunes incluyen poleas, ventiladores delgados, engranajes y volantes de inercia.
• Procedimiento: Este método es más sencillo y, en sistemas modernos como el Balanset-1A, requiere típicamente solo dos arranques: uno para medir la vibración inicial y otro con una masa de prueba para calibrar el sistema.
Balanceo en dos planos (Dinámico)
El balanceo dinámico o en dos planos es un proceso más complejo que compensa simultáneamente el desequilibrio estático y el desequilibrio de momento.
• Aplicación principal: Es indispensable para rotores «largos», donde la anchura es igual o mayor que el radio. Esto incluye ejes de transmisión, tambores de trituración, inducidos de motores eléctricos y rodillos de imprenta.
• Procedimiento: Requiere al menos tres arranques controlados. El primero mide la vibración original; el segundo y el tercero se realizan instalando masas de prueba en cada uno de los dos planos de corrección de forma secuencial para calcular los «coeficientes de influencia».
Comparativa: Factores de elección
| Característica | Balanceo en un plano | Balanceo en dos planos |
|---|---|---|
| Geometría del rotor | Estrecho (Ancho < Radio) | Largo (Ancho > Radio) |
| Tipo de desequilibrio | Estático | Dinámico (Estático + Momento) |
| Número de arranques | Mínimo 2 | Mínimo 3 |
| Puntos de medición | 1 sensor de vibración | 2 sensores de vibración |
Comportamiento Rígido vs. Flexible
La elección del método también depende de si el rotor se comporta como un cuerpo rígido o flexible. Un rotor rígido puede equilibrarse en dos planos arbitrarios a velocidades inferiores a su primera velocidad crítica y mantendrá su equilibrio en todo su rango operativo. Sin embargo, un rotor flexible sufre deformaciones elásticas importantes y requiere equilibrado en múltiples planos o a velocidades específicas para compensar los modos de flexión.
Normativas y Calidad
Para asegurar un resultado profesional, se deben seguir las tolerancias establecidas en la norma ISO 1940 (ahora consolidada en ISO 21940-11). Los grados de calidad (G) definen la precisión requerida; por ejemplo, G 6.3 es el estándar para ventiladores y bombas industriales, mientras que G 2.5 se reserva para turbinas de gas y rotores de alta precisión.
El uso de sistemas de medición portátiles permite realizar estas correcciones in situ, evitando el desmontaje costoso de la maquinaria y compensando los errores de montaje que no pueden detectarse en un banco de pruebas de fábrica.
