S.E.P. D.G.E.S.T. S.N.E.S.T

INSTITUTO TECNOLOGICO DE CD. CUAUHTÉMOC

ANALISIS DE VIBRACIONES

“PRACTICA DE BALANCEO DINAMICO”

CATEDRATICO:

ING. JOSE LUIS JAQUEZ OLVERA

INTEGRANTE:

JOSE ALBERTO MERAZ ESTRADA

NUM DE CONTROL 09610414

MECATRONICA 7B

Cd. Cuauhtémoc, Chih. Noviembre 2012

OBJETIVO

Aprender a balancear por el método de balanceo dinámico, a conocer los conceptos principales de balanceó y aplicar algunas técnicas de balanceo.

MATERIAL

1 rotor con escala1 lámpara estetoscopica1 micrómetro1 sensor capacitivo1 balanceador dinámico1 chumacera flotante

MARCO TEORICO

El balanceo es la técnica de corregir o eliminar las fuerzas o momentos de inerciaIndeseables. Estas fuerzas pueden provocar vibraciones que a veces alcanzanAmplitudes peligrosas. Las vibraciones aumentan los esfuerzos en los componentes y someten a los cojinetes a cargas repetidas que provocan la fallaprematura por fatiga de las piezas. En el diseño de máquinas es preciso eliminar,o reducir las fuerzas de inercia que producen estas vibraciones.Las tolerancias de producción que se aplican en la fabricación de maquinaria seajustan tan cerradas como sea posible, sin elevar el costo de fabricación en formaexcesiva; resulta más económico producir piezas que no sean excesivamenteprecisa y luego sujetarlas a un procedimiento de balanceo, que producir piezas tanprecisas, que no requieran corrección alguna.El problema principal en el estudio del balanceo, es la determinación deldesbalanceo, y la aplicación de correcciones para corregirlo.

A. Sopladuras ocasionadas por fundición. A veces los rotores de fundición, comolos impulsores de bombas o poleas, tendrán sopladuras o agujeros ocasionadospor el proceso de fundición. Estas pueden estar dentro de las piezas y nodetectarse mediante la inspección visual. Sin embargo, pueden ser la causa de undesbalanceo importante.

B. Excentricidad. Hay excentricidad, cuando la línea de centro geométrica nocoincide con la línea central rotativa. El rotor puede ser totalmente cilíndrico, y sinembargo el centro de rotación se detecta descentrado.C. Cuñas y cañeros. Hay pocas normas reconocidas en la industria, en cuanto a lainstalación de cuñas al balancear los equipos, Un fabricante de motores puedebalancear un rotor con una cuña completa, media o quizá sin cuña alguna; si unfabricante de poleas balancea su producto sin cuña y uno de motores también, alensamblar éstos componentes con cuña, se produce desbalanceo en el conjunto.De igual manera, si ambos se balancean con cuñas, las unidades armadasestarán desbalanceadas.D. Distorsión. Una pieza puede estar balanceada después de su fabricación, perohay causas que pueden distorsionar o cambiar la forma del rotor y, porconsiguiente, alterar el balanceo inicial.

El alivio de tensiones internas es un problema que tienen los rotores fabricadospor soldadura. Cualquier pieza que se ha amoldado por presión, estiramiento,flexión, extrusión, etc, tendrá altas tensiones internas. Si no se alivia la tensión delrotor o de las piezas que lo componen durante su fabricación, el rotor se puededistorsionar con el tiempo, tomando una nueva forma y por consiguiente, sedesbalancea.La distorsión que ocurre por un cambio de temperatura, se llama distorsióntérmica. El metal se expande cuando se calienta, pero debido a imperfecciones yal calentamiento desigual, los rotores se expanden de manera no uniforme, lo queproduce distorsión (deformación). Esta distorsión es común en máquinas quefuncionan a temperaturas elevadas, como motores eléctricos, ventiladores,sopladores, compresores, turbinas, etc.

Rotores flexibles frente a rotores rígidos.Pocos rotores están compuestos de uno o dos discos. Existen rotores formadospor un número determinado de discos, montados en forma compleja, cómo el rotorde una turbina o de una bomba de etapas múltiples. En éstos es difícil saber encual disco se encuentra el desbalance; puede estar en cualquier plano o planossituados a lo largo del rotor y sería difícil y costoso determinar en cuál. Además noes siempre posible hacer correcciones por peso en cualquier plano, por lo que seacostumbra hacer las correcciones en los dos planos más convenientes que esténdisponibles.

Cualquier desbalance puede corregirse instalando pesos en dos planos que seseleccionen. Esto es factible solo en el caso de que sean rígidos el rotor y el eje yque no se deformen ni se flexionen debido a las fuerzas que producen eldesbalanceo.

Si se balancea el rotor a una velocidad por debajo de un 70% de la velocidadcrítica, agregando pesos de corrección en los extremos, se compensarían todaslas fuerzas de desbalance que hubiera a través del rotor entero; pero al aumentarla velocidad hasta exceder el 70% de la velocidad crítica, el rotor comienza aflexionarse debido a la fuerza centrífuga del desbalance situado en la parte centraldel rotor, como se vé en la figura B, creando una nueva condición de desbalance,el cual puede ser corregido por balanceo en los dos planos extremos, pero estodejaría el rotor desbalanceado a velocidades más bajas, donde no hay flexión.La única solución que asegure un funcionamiento uniforme, es hacer lascorrecciones en los planos de balance verdaderos, en éste caso un balanceo en 3planos.El rotor de la figura representa el tipo de rotor flexible más sencillo. Un rotorpuede flexionarse en varias maneras, según su velocidad de operación y ladistribución del desbalanceo a través del rotor. Los rotores que tienen estos tipos

de deflexión, son los de máquinas de alta velocidad, como las bombas centrífugasde etapas múltiples, los compresores, las turbinas de vapor o de gas. Estasmáquinas pueden requerir correcciones de balanceo en varios planos paraasegurar un funcionamiento uniforme tanto a velocidades elevadas, como avelocidades reducidas.

1. Si se tiene suerte, es posible que se coloque el peso de prueba exactamente enel punto pesado; si esto sucede, la amplitud de la vibración aumentará y la señalde referencia permanecerá en la misma posición. Entonces, para equilibrar lapieza se debe trasladar el peso de prueba al sitio directamente opuesto a la posición inicial y ajustar la cantidad de peso, hasta lograr un balanceosatisfactorio.2. Puede ocurrir que se coloque el peso de prueba en la posición exactamenteopuesta al punto pesado y si el peso de prueba es menor que el desbalance, seobserva disminución de vibración y la señal de referencia permanecerá en lamisma posición que al comienzo. El balanceo se consigue aumentando el peso deprueba, hasta lograr un nivel de vibración satisfactorio.Si el peso de prueba es mayor que el que causa el desbalance, la señal dereferencia cambiará 180°, es decir, en la dirección exactamente opuesta. En estecaso se debe reducir el peso de prueba hasta obtener el nivel de vibraciónsatisfactorio.3. La tercera alternativa es que se coloque el peso de prueba en un punto que noesté ubicado ni en el punto pesado, ni en el opuesto. Si esto sucede, cambiarátanto la posición de la señal de referencia, como también el grado de amplitud devibración.En este caso se debe cambiar el ángulo y la dirección del peso de prueba, y si seutiliza un diagrama vectorial, se puede determinar el aumento o reducción de pesoque se necesita para que sea igual y opuesto al punto pesado de desbalanceoinicial.

PROCEDIMIENTO

En esta ocasión balancearemos un rotor de dos discos como es difícil saber en cual rotor se encuentra el desbalanceo tomaremos un rotor y le haremos mediciones, sacaremos la fase una ves obtenida la fase trabajaremos con el motor a 1500 rpm utilizando la pistola estroboscópica nos indicara donde se encuentra la parte donde esta mas desbalanceada y procederemos a hacer algunos cálculos mostrados a continuación que nos indicaran donde ponerle un contrapeso a un cierto Angulo y masa

Tomar lecturas iniciales para determinar amplitud y fase.

Valor de referencia =18.48mils. Peso de prueba=15gr.

19.85-18.48=1.40 mils @170°

20.53-18.48=2.05 mils @217°

p . c=( p . p )(OT

)

p . c=(15 )( 1.41.49

)

p.c=14.09gr

T 2=O2+(O+T )2−2 (O )(O+T )cos θ

T 2=(1.4 )2+(2.05)2−2 (1.4 )(2.05)cos 47 °

T=1.49 mils

Tsin θ

=(O+T )sin θ

= 1.49sin 47 °

=2.05sinθ

=θ=sin−1 ¿¿¿

O+T 2 ­1.42+(1.49)2−2 (1.4 )(1.49)cos 47=90.03°

A 90°del punto de prueba se puso el peso corrector de 14.09 gr.

18.66-18.48=0.18 mils @50°

T 2=1.42+(0.18)2−2 (1.4 )(0.18)cos120 °

T=1.49 mils

p . c=(14.09 )( 1.41.49 )=13.23grTsin θ

=(O+T )sin θ

= 1.49sin 120°

= 0.18sin θ

=θ=sin−1 ¿¿¿=6° a sentido horario.

Para balancear este rotor se necesita un peso de 13.23 gr a una dirección de 6° a

sentido horario del punto de prueba y posteriormente retirar el p.p.

CONCLUSION

Como pudimos observar fue sencillo el balanceo del rotor solo fue cuestión de realizar

algunos cálculos matemáticos y pudimos saber donde colocar la masa en el ángulo

adecuado para eliminar las vibraciones también observamos que cuando la maquina

sigue vibrando de pueden sacar de nuevo los cálculos para tratar de dejar la maquina

lo mejor balanceada posible, la practica fue muy interesante ya que esto que hicimos

se hace en la vida real y aparte utilizamos herramienta como la pislola estroboscópica

que nunca habíamos utilizado.