Método de equilibrado vectorial
🎯Dominio de la Mecánica: Fundamentos del Método de Equilibrado Vectorial
El equilibrado de rotores es, en su esencia, un ejercicio de física vectorial. El desequilibrio se define técnicamente como un vector cuya magnitud es el producto de la masa del rotor por la distancia entre su centro de gravedad y el eje de rotación. Para corregir este fenómeno, el método vectorial utiliza la medición de la amplitud y la fase de la vibración para representar las fuerzas centrífugas en un plano complejo, permitiendo una neutralización matemática exacta.
📐 La Representación Geométrica del Desequilibrio
Cualquier vibración detectada en un rodamiento a la frecuencia de rotación puede graficarse como un vector en un diagrama polar.
- Magnitud: Representa la severidad de la vibración (usualmente medida en mm/s o µm).
- Fase: Indica la posición angular del «punto pesado» respecto a una marca de referencia en el eje (punto cero).
En rotores rígidos, el desequilibrio puede representarse mediante un vector resultante (estático) y un vector de par (momento), los cuales deben ser compensados para asegurar que el eje principal de inercia coincida con el eje geométrico.
🔄 Análisis de Tres Puntos: Construcción de Vectores
Cuando se realiza un equilibrado in situ, el técnico interactúa con tres vectores fundamentales para calibrar el sistema:
- Vector A (Vibración Inicial): Registra el estado original del equipo antes de añadir masas.
- Vector B (Vibración con Masa de Prueba): Se obtiene tras instalar un peso conocido ($M_{pr}$). Este vector representa la suma del desequilibrio original más el efecto de la masa añadida.
- Vector C (Vector de Influencia): Matemáticamente es la diferencia vectorial ($C = B – A$). Este vector aísla el efecto real que la masa de prueba genera sobre el rotor.
Para anular la vibración original, el sistema calcula una masa de corrección cuya fuerza sea igual en magnitud a A pero en dirección opuesta ($180^{\circ}$).
🧮 Cálculos y Resolución Matemática
La solución definitiva se deriva de la linealidad del sistema, asumiendo que la respuesta vibratoria es proporcional a la masa añadida. La masa de corrección ($M_{ur}$) se calcula mediante la relación: $$M_{ur} = M_{pr} \times \frac{|A|}{|C|}$$
El ángulo de instalación se determina girando la posición de la masa de prueba en la misma dirección y ángulo que separa al vector C del vector A invertido. Si no es posible colocar el peso en el ángulo exacto, el método permite la descomposición vectorial, repartiendo la masa entre dos posiciones fijas (como los álabes de un ventilador) para lograr el mismo efecto resultante.
🛡️ Precisión Técnica y Estándares ISO
La implementación del método vectorial a través de sistemas digitales como el VIBXPERT II o el Balanset-1A elimina el riesgo de error humano en las construcciones geométricas manuales. Estos dispositivos calculan automáticamente las masas residuales permitidas basándose en el grado de calidad exigido por la norma ISO 21940-11.
El éxito del proceso se confirma mediante un arranque de verificación (RunTrim), asegurando que el vector de vibración final se mantenga dentro de los límites de tolerancia para extender la vida útil de los rodamientos y reducir el consumo energético de la maquinaria. 📈⚙️