Método del coeficiente de influencia
El método del coeficiente de influencia es el procedimiento técnico más utilizado para el equilibrado de rotores in situ, permitiendo calcular con precisión las masas de corrección necesarias basándose en la respuesta vibratoria del sistema ante masas de prueba conocidas. Este enfoque se fundamenta en la teoría de sistemas lineales, la cual asume que en un rotor que opera a una velocidad constante, la amplitud de la vibración es directamente proporcional a la fuerza centrífuga generada por el desequilibrio, y que el desfase entre la fuerza y la vibración permanece invariable.
📉 Principios y Definición Matemática
Un coeficiente de influencia se define técnicamente como el vector de respuesta vibratoria (amplitud y fase) producido por una unidad de desequilibrio en un plano específico del rotor. En términos prácticos, representa la «sensibilidad» del sistema: indica cómo afecta un cambio de masa en un punto determinado a la vibración medida en los rodamientos. Estos coeficientes son propiedades inherentes a la configuración mecánica, dependiendo de la masa del rotor, la rigidez de los soportes y las características del sistema de amortiguamiento.
🔄 El Procedimiento de las «Tres Carreras»
Para un equilibrado dinámico estándar en dos planos, el método requiere generalmente de tres arranques de la maquinaria para calibrar el sistema de medición:
- Arranque Inicial (Run #0): Se registra la vibración original del equipo (amplitud y fase) producida por el desequilibrio residual desconocido.
- Carrera de Prueba – Plano 1 (Run #1): Se instala una masa de prueba conocida en el primer plano de corrección y se mide el cambio vectorial en la vibración.
- Carrera de Prueba – Plano 2 (Run #2): Se retira la primera masa de prueba, se instala en el segundo plano y se registra nuevamente la respuesta del sistema.
A partir de estas mediciones, el software de equilibrado genera un sistema de ecuaciones lineales que permite aislar el efecto de la masa de prueba y determinar la corrección exacta para anular el desequilibrio original.
📐 Reglas para una Calibración Exitosa
Para asegurar que los cálculos de los coeficientes sean estadísticamente fiables, los analistas siguen la «regla del 30/30». Esta regla estipula que la masa de prueba debe ser lo suficientemente significativa como para provocar un cambio de al menos el 30 % en la amplitud de la vibración o un desplazamiento de 30 grados en el ángulo de fase. Si el cambio es inferior a estos umbrales, el error en el cálculo del coeficiente de influencia aumenta drásticamente debido a la interferencia del ruido de fondo o vibraciones no relacionadas con el desequilibrio.
🛠️ Ventajas del Enfoque In Situ
A diferencia de las máquinas de equilibrado de taller, el uso de coeficientes de influencia in situ tiene la ventaja crítica de que el rotor se equilibra en su entorno real de trabajo. Esto significa que el proceso compensa automáticamente las propiedades dinámicas de sus propios cojinetes y la flexibilidad de la estructura de soporte sin necesidad de modelos matemáticos complejos del rotor. Una vez que los coeficientes de influencia de una máquina específica han sido calculados y guardados en la memoria de dispositivos como el Balanset-1A o el VIBXPERT II, es posible realizar futuros re-equilibrados (equilibrado de ajuste o trim balancing) con un solo arranque inicial, optimizando significativamente los tiempos de mantenimiento y reduciendo los costes operativos.
🛡️ Aplicabilidad y Límites
Aunque este método es ideal para rotores rígidos (que requieren dos planos de corrección), también es la base para el equilibrado de rotores con comportamiento flexible. En el caso de rotores flexibles, el procedimiento puede requerir mediciones a múltiples velocidades y en más planos de corrección para compensar las deformaciones elásticas del eje que ocurren al aproximarse a las velocidades críticas. El éxito final se mide por el cumplimiento de los grados de calidad de equilibrio, como el estándar ISO 21940-11, asegurando que el activo opere con la máxima confiabilidad y un mayor tiempo medio entre fallas (MTBF).