Balanceo de Rotores y elementos rotativos.pptx

Vibraciones

1. Unidad 4 Balanceo de Rotores y elementos rotativos Integrantes : Chávez Barriga Juan Pablo Esquivel Valdes Emanuel Alberto Aguilera Tapia Carlos Alberto Castro Ballón Francisco Jesús

2. Índice Conceptos de desbalance, rotor rígido, flexible y su tolerancia Balanceo estático Balanceo dinámico en uno y dos planos por el método de coeficientes de influencia Tolerancia de desbalance

3. Conceptos de desbalance, rotor rígido, flexible y su tolerancia Una de las causas más comunes de vibración en maquinaria es el desbalance de piezas rotativas. Desbalance: condición en la que el centro de gravedad de una pieza no coincide con su eje de rotación. produciendo esto fuerzas y/o momentos, esto hace vibrar la maquinaria. Existen 2 tipos de desbalance: el estático y el dinámico.

4. El estático: es aquel que se origina cuando el centro de gravedad de la pieza rotatoria no coincide con su eje de rotación. El dinámico: se manifiesta cuando una pieza alargada en rotación tiene masas colocadas en planos distintos.

5. El desbalance es producido por: Flecha arqueada. Excentricidad del anillo interior de los baleros que soportan las piezas giratorias. Falta de homogeneidad causada por soldaduras. Falta de simetría en las partes rotativas de las máquinas, debidas a la fundición, forjado y maquinado. Variaciones en la estructura química, y cristalina del material, causadas por el tratamiento térmico. Problemas comunes por la vibración por el desbalance son: Desajuste de tornillos, tuercas, etc. Se producen ruidos adicionales en el equipo. Desgaste excesivo en los puntos de apoyo o chumaceras. Posibilidad de que ocasione fallas por fatiga en las tuberías o en la estructura del sistema desbalanceado.

6. ROTOR RÍGIDO Son los rotores que normalmente giran a velocidades por debajo de la primera velocidad crítica. Por lo general este tipo de rotores gira en el orden del 80% de la velocidad crítica. Normalmente el 99% de los rotores industriales son rígidos, en especial los de motores eléctricos, bombas, entre otros que giran a 500, 1000, 1500 RPM. Los rotores rígidos son más fáciles de balancear.

7. ROTOR FLEXIBLE Son aquellos cuya velocidad de giro está por sobre la primera frecuencia resonante crítica, esto quiere decir que: En partidas y paradas se pasa necesariamente por una velocidad crítica, la que debe ser reconocida para evitar permanecer en este rango. Al pasar por la velocidad crítica se produce un cambio en la manera de vibrar y forma de la flecha del eje del rotor. Por lo tanto el punto de balanceo ya no coincide con el sentido de mayor vibración.

8. TOLERANCIA Es un criterio que permite un desbalance máximo en el plano de medición. Este grado de precisión de equilibrado está establecido y comprende desde el G 0,4 mm/s hasta G 630 mm/s. según las recomendaciones de la norma ISO 1940.

9. Balanceo estático Definición: es el que puede equilibrar la pieza solamente con respecto al eje de rotación, pero no puede evitar las acciones de las fuerzas que tienden a hacer girar el eje longitudinal de la pieza. Las cuchillas y rodillos deben ser templados, y antes del balanceo debe controlarse su horizontalidad.

10. ¿Cómo saber si un disco está desbalanceado? Pasos para determinar si un disco está o no balanceado. 1- tenemos que montarlo en la flecha sobre dos cojinetes de baja fricción. 2- Girar el disco hasta que pierda velocidad y se detenga solo. 3- Marca el punto más bajo con gis de la circunferencia. 4- repetir el paso 3 varias veces hasta marcar el punto más bajo con gis 5- . Si el disco está balanceado, las marcas de gis aparecerán dispersas al azar por toda la circunferencia. 6- Si el disco no está balanceado, todas las marcas de gis coinciden.

11. ¿Cómo se puede corregir el desbalance? El desbalance estático se puede corregir quitando (perforando) metal en la marca de gis o agregando un peso a 180˚ de la marca de gis. Como no se conoce la magnitud del desbalance, la cantidad de material que hay que quitar o agregar debe determinarse mediante prueba y error. Este procedimiento se conoce como “balanceo en un plano”, ya que toda la masa queda prácticamente en un solo plano.

12. ¿ Cómo se calcula la cantidad de desbalance? Esta se determina girando el disco a una velocidad ⍵ conocida y midiendo las reacciones en los dos cojinetes.Si se coloca una masa desbalanceada m en un radio r del disco, la fuerza centrífuga será mrv2. Por lo tanto, las reacciones medidas en los cojinetes F1 y F2 dan m y r:

13. Balanceo por medio de un analizador de vibración Se monta una rueda de amolar (disco) en una flecha rotatoria que tiene un cojinete en A y la mueve un motor eléctrico a una velocidad angular ⍵. Antes de iniciar el procedimiento se colocan unas marcas de referencia, también conocidas como marcas de fase, tanto en el rotor (rueda) como en el estator. Se coloca un detector de vibración en contacto con el cojinete y el analizador de vibración se ajusta a una frecuencia correspondiente a la velocidad angular de la rueda de amolar.

14. El analizador de vibración enciende una luz estroboscópica a la frecuencia de la rueda rotatoria. Cuando el rotor gira a una velocidad ⍵. , la marca de fase en el rotor aparece estacionaria bajo la luz estroboscópica pero ubicada a un ángulo θ de la marca en el estato

15. Método vectorial

16. Balanceo dinámico en uno y dos planos por el método de coeficientes de influencia La técnica de balanceo de rotores calcula los contrapesos que producen el equilibrio estático y el dinámico requerido para la reducción de la vibración. El balanceo dinámico utiliza normalmente el método de los coeficientes de influencia, el cual requiere medir la amplitud y la fase de la vibración en los apoyos en varias corridas de prueba. Desequilibrio dinámico Cuando hay presente un desbalance estático de un par de fuerzas en el que el estático no se halle alineado directamente con ninguno de los componentes del par de fuerzas.. Un plano Dos planos Tres planos

17. ¿Qué es el coeficiente de Influencia? Este método es ampliamente conocido como Método de la grafica polar. Cabe mencionar que este método es la base para los códigos de programas que efectúan el balanceo en 2 o mas planos. Es necesario contar con un transductor de vibraciones y un analizador

18. Método de coeficientes de influencia Método de Coeficientes de Influencia para Balanceo en un Plano. El método tradicional de balanceo en un plano por coeficientes de influencia utiliza los datos de lectura de vibración del rotor en su condición de desbalance original (“tal cual”) y la lectura correspondiente a una corrida con peso de prueba. En este caso los datos son los que se muestran en la Tabla.

19. Donde las lecturas de vibración son fasores, con magnitud y ángulo de fase. Este coeficiente representa el efecto que produce en la vibración de un rotor, inicialmente balanceado, un peso unitario en la posición de cero grados. Relación de Longitud a Diámetro (L/D) del rotor

20. Vibraciones con Pulsaciones Las vibraciones con pulsaciones se presentan cuando existen dos o más armónicas con frecuencias muy similares, las cuales se suman y producen una resultante cuya magnitud varía entre un máximo y un mínimo con una periodicidad que depende de la diferencia entre las frecuencias de las armónicas .

21. Consiste en el balance o disponiendo de un sensor de vibración y de una referencia de fase, de manera que puedan de terminarse la masa de balanceo y su posición, a través de las mediciones de amplitud de vibración y ángulo de fase en el rotor. Los datos son ingresados en un programa para calcular las masas de balanceo requeridas para ser agregadas al rotor. La magnitud de vibración y el ángulo fase deben ser obtenidos mediante una máquina de balanceo adecuada. Para recomendaciones en los límites de balanceo, verla norma IS O-3945. BALANCEO EN UN PLANO

22. BALANCEO EN DOS PLANOS El balanceo en dos planos está definido en la norma ISO 1925 como: "Un procedimiento por el cual la distribución de masa de un rotor rígido es ajustada para asegurar que el des balance dinámico residual se encuentra dentro de límites especificados.“ Para balanceo dinámico, la corrección del des balance debe ser hecha en dos planos radiales del rotor. Estas mediciones permitirán que las masas de corrección sean tan pequeñas como sea posible para alcanzar las tolerancias necesarias.

23. Tolerancia de desbalance Sistema de varios grados de libertad

24. Ejes en el rotor dinámico y estático Balance de eje

25. Tolerancias El desbalanceo permisible o aceptable puede ser determinado por: ● Experiencia o historial sobre máquinas similares. ● En la etapa de diseño, la selección de rodamientos. ● Normas seguidas en la industria como ISO 1940/1 o VDI 2060

26. Ventajas: Evitar falla por fatiga en estructuras y elementos asociados al elemento rotatorio Implementar la vida útil del sistema rotatorio o máquina. Ahorro de energía. Prevenir cargas excesivas en los rodamientos debido a sobrecargas.