Equilibrado o Balanceo
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SECCION 1SECCION 1SECCION 1SECCION 1
EL EQUILIBRADO Y LA NECESIDAD DEL MISMOEL EQUILIBRADO Y LA NECESIDAD DEL MISMOEL EQUILIBRADO Y LA NECESIDAD DEL MISMOEL EQUILIBRADO Y LA NECESIDAD DEL MISMO
Como equilibrado designamos Como equilibrado designamos Como equilibrado designamos Como equilibrado designamos al hecho de determinar y compensar un
desequilibrio, es decir el centrado de las masas de un cuerpo rotor de forma que el
eje de rotación coincida con el eje de inercia, consiguiendo así que el giro sea
concéntrico.
Cada vez las máquinas se construyen mas rápidas y mas ligeras, es por eso
que, si están sin equilibrar, se presentan fuerzas y momentos centrífugos que
dependiendo de su magnitud provocan vibraciones que pueden aflojar tornillos y
tuercas, además de presiones en los cojinetes o rodamientos llegando en
ocasiones a la rotura de los mismos por la fatiga del material; además provocan
ruidos muy molestos y perturbadores del bien estar de las personas.
A medida que las máquinas se hacen mas rápidas, el equilibrado debe ser A medida que las máquinas se hacen mas rápidas, el equilibrado debe ser A medida que las máquinas se hacen mas rápidas, el equilibrado debe ser A medida que las máquinas se hacen mas rápidas, el equilibrado debe ser
mas precisomas precisomas precisomas preciso ya que las fuerzas centrífugas aumentan en proporción al cuadrado
de la velocidad; especialmente es necesario su equilibrado para que no presenten
problemas en el momento de atravesar la zona de resonancia de las partes que
componen la máquina incluida la zona de anclaje de la misma.
Además de los problemas que se presentan en la propia máquina, nos
encontramos en que si una rectificadora, por ejemplo, debe rectificar un eje de alta
precisión, en el caso de desequilibrio, las vibraciones repercutirán en la calidad del
rectificado y el eje en lugar de salir "redondo" saldrá "multicara".
Cuando conducimos nuestro coche con las ruedas desequilibradas, al llegar
a una velocidad entre 90 y 130 Km/h, el volante trepida de forma violenta debido a
las fuerzas centrífugas que el desequilibrio provoca en las ruedas.
Por todo lo expuesto podemos ver que el equilibrado de las partes rotatorias
de las máquinas nos conviene por técnica, bienestar y por economía. En principio
las piezas que se deben equilibrar son "todas las que giran" que son muchas y
muy variadas:
Ventiladores, turbinas, volantes, ruedas de automóvil, cigüeñales, ejes
cardan, máquinas de ascensores, motores eléctricos, embragues, engranajes,
molinillos de café, batidoras, secadores de pelo, centrífugas, ejes husillos, etc.,
etc., etc.
SECCIÓN 02
DESEQUILIBRIO ESTATICO Y DINAMICO
El desequilibrio estático El desequilibrio estático El desequilibrio estático El desequilibrio estático es aquel que podemos encontrar colocando el rotor
en unas paralelas y dejándolo que gire por si mismo hasta que se para. La parte
mas pesada del conjunto del rotor quedará en la parte baja y la menos pesada en
la parte alta del rotor.
Si un rotor solo tiene desequilibrio estático, es decir que el desequilibrio está
distribuido en toda su longitud y en un mismo ángulo, el comportamiento en el
momento de girar será como se representa en la figura siguiente; el eje de giro y el
de inercia se separan, en paralelo, una distancia que depende de la fuerza
generada por el desequilibrio.
Para compensar el desequilibrio estático podemos colocar una masa en cada
lado y en sentido contrario al desequilibrio o bien una masa en el centro del rotor
de un valor igual a la suma del desequilibrio estático.
Generalmente, basándonos en la norma VDI 2060, el equilibrado estático o
en un plano se realiza en rotores estrechos con separación entre cojinetes muy
grande donde el par de fuerzas no tiene demasiada importancia y dependiendo
siempre de la perpendicularidad respecto al eje y del tipo de emplazamiento.
En las equilibradoras computarizadas de Elettrorava podemos ver al unísono
el desequilibrio estático y el par de fuerzas; para estar seguros si el equilibrado en
un solo plano es suficiente debemos conocer la fuerza que soportan los asientos
de los rodamientos o cojinetes y comprobar que dividiendo la cantidad indicada del
par de fuerzas entre la distancia entre soportes de cojinetes, el resultado no
supera dicha fuerza. La práctica demuestra que si un rotor tiene una anchura
inferior a una tercera parte de su diámetro y esta anchura no supera los 100 mm.,
el equilibrado estático o en un solo plano es suficiente, no obstante debemos
recordar que un equilibrado en dos planos o dinámico es mas costoso pero es
definitivo. También se utiliza el equilibrado estático en piezas sin solidificar como
pueden ser las muelas abrasivas antes de pasar por el horno
.
Debemos tener presente que un rotor que está equilibrado estáticamente
puede tener un desequilibrio dinámico muy grande y por tanto provocar
vibraciones, es por ello que los equipos de medición de calidad deben presentar al
equilibrador, además del desequilibrio estático, el desequilibrio de cada lado o
dinámico para que el usuario pueda determinar el tipo de equilibrado que
conviene. El desequilibrio dinámicoEl desequilibrio dinámicoEl desequilibrio dinámicoEl desequilibrio dinámico es aquel que aparece cuando el rotor está en
rotación, es decir que no podríamos detectarlo en unas paralelas como el estático
y para ello es imprescindible colocar el rotor en una máquina equilibradora o bien
realizar la medición funcionando "in situ".
Fijémonos en la figura 5, donde podremos ver un rotor de dos discos donde
cada disco tiene un desequilibrio del mismo tamaño pero desfasados 180° entre
sí.
Los pesos P1 y P2 ejercen cada uno de ellos una fuerza en el mismo sentido
pero una a cada lado del eje de rotación (flechas negras) de forma que el rotor se
mantiene equilibrado equilibrado equilibrado equilibrado estáticamente; pero cuando este rotor gire a su velocidad de
funcionamiento se presentaran unas fuerzas F1 y F2 provocadas por los pesos P1
y P2 dando lugar a un par de fuerzas, desequilibrio dinámico,dando lugar a un par de fuerzas, desequilibrio dinámico,dando lugar a un par de fuerzas, desequilibrio dinámico,dando lugar a un par de fuerzas, desequilibrio dinámico, que causará el
desplazamiento del eje de giro y el eje de inercia y provocara vibraciones cuya
intensidad dependerá del tamaño de P1 y P2 y de la velocidad de giro del rotor.
El comportamiento de las fuerzas centrífugas del rotor, cuando el
desequilibrio es dinámico es como se ve en la figura 6.
Como el rotor estará alojado en soportes de rodamientos, transmitirá la
vibración, a través de éstos, al conjunto máquina que lo soporta; podemos deducir, podemos deducir, podemos deducir, podemos deducir,
de todo lo tratado en este capítulo, que un equilibrado estático no siempre es de todo lo tratado en este capítulo, que un equilibrado estático no siempre es de todo lo tratado en este capítulo, que un equilibrado estático no siempre es de todo lo tratado en este capítulo, que un equilibrado estático no siempre es
suficiente para un rotor y que el mayor número de ocasiones debemos equilibrar suficiente para un rotor y que el mayor número de ocasiones debemos equilibrar suficiente para un rotor y que el mayor número de ocasiones debemos equilibrar suficiente para un rotor y que el mayor número de ocasiones debemos equilibrar
dinámicamente, es decir en dos planos, que dinámicamente, es decir en dos planos, que dinámicamente, es decir en dos planos, que dinámicamente, es decir en dos planos, que además incluye el estático; además incluye el estático; además incluye el estático; además incluye el estático; además,
en el equilibrado existen otros problemas como la elasticidad, flexión, resonancia,
etc, que trataremos mas adelante en ejemplos de rotores concretos donde
intervienen otros factores causantes de vibraciones en las máquinas.
SECCIÓN 03
ROTORES RIGIDOS Y ELASTICOS
Pocas son las cosas que faltan por inventar en la técnica del equilibrado en lo
referente a la detección y corrección del desequilibrio en los rotores cualquiera que
sea su tipo; sin embargo hay un tipo de rotores que una vez equilibrados, en bajas
revoluciones, presentan problemas cuando alcanzan su velocidad de régimen de
trabajo; estos rotores son los que llamamos elásticos. En principio podemos tener
un rotor rígido a bajas revoluciones rotor rígido a bajas revoluciones rotor rígido a bajas revoluciones rotor rígido a bajas revoluciones y sin embargo, cuando lo lanzamos a una
gama mas alta de revoluciones y dependiendo de su longitud, pierde su carácter pierde su carácter pierde su carácter pierde su carácter
de rotor rígido y se convierte en un rotor elástico.de rotor rígido y se convierte en un rotor elástico.de rotor rígido y se convierte en un rotor elástico.de rotor rígido y se convierte en un rotor elástico.
Generalmente equilibramos un rotor en los extremos del mismo, en dos
planos, por motivos prácticos pero en realidad el desequilibrio está distribuido de
modo arbitrario en toda la longitud de su cuerpo; y es por eso que se generan
momentos de flexión internos especialmente cuando los rotores son muy largos
como los rodillos de papelera, transmisiones de automóvil o rotores agrícolas y
que además trabajan normalmente a velocidades próximas a las velocidades
críticas de flexión.
En la figura podemos ver las diferentes formas que adquiere un rotor en la 10,
20 y 30 velocidad crítica de flexión. Para realizar un estudio simple, podemos
considerar que un rotor se compone de infinidad de discos, cada uno de ellos con
su desequilibrio individual, unidos unos a otros dando lugar, por ejemplo, a un
cilindro; la suma vectorial de los desequilibrios individuales da lugar a una
resultante vectorial, para cada uno de los lados del rotor, que repercuten en los
alojamientos o soportes del mismo. En la figura 7 contemplamos un rotor que
dividimos en cinco anillos, donde cada uno de estos cinco anillos tiene su propio
desequilibrio parcial, U1..U5.
Si seguimos las reglas de la estática, los desequilibrios parciales se
desplazan hacia los planos de compensación seleccionados.
En la figura 8, siguiente, podemos ver estos planos donde se reflejan los
vectores parciales de cuya suma vectorial obtendremos el modulo y dirección
resultante, que nos permitirá la compensación (ver figura 9). Si en cada lado
realizamos la suma vectorial de los desequilibrios parciales obtendremos los
resultados Ui para el plano izquierdo y Ud para el plano derecho.
La comprobación estudiada hasta ahora del desequilibrio en dos planos es La comprobación estudiada hasta ahora del desequilibrio en dos planos es La comprobación estudiada hasta ahora del desequilibrio en dos planos es La comprobación estudiada hasta ahora del desequilibrio en dos planos es
suficiente siempre que se trate de rotores rígidos,suficiente siempre que se trate de rotores rígidos,suficiente siempre que se trate de rotores rígidos,suficiente siempre que se trate de rotores rígidos, es decir para rotores que no
varíen su estado, cualquiera que sea la velocidad de giro; También es suficiente
para rotores elásticos si éstos giran a una velocidad concreta, fuera de la zona de
resonancia, en la que no se genera flexión.
Rotor de eje elástico Rotor de eje elástico Rotor de eje elástico Rotor de eje elástico es aquel que, dependiendo de las revoluciones y de la
situación de su alojamiento, varía su estado de equilibrado. En muchos rotores, los
momentos de internos actúan en los planos extremos y esta actuación aumenta en
proporción al cuadrado de la velocidad y flexionan enormemente el rotor
dependiendo de las fuerzas elásticas que son proporcionales a su flexión. No
existe una flexión única del rotor sino que ésta varía en dependencia de la gama
de revoluciones a la que gira.
Los momentos internos existenLos momentos internos existenLos momentos internos existenLos momentos internos existentes aumentan en las zonas de resonancia de tes aumentan en las zonas de resonancia de tes aumentan en las zonas de resonancia de tes aumentan en las zonas de resonancia de
forma tal que además del cuadrado de la velocidad se le añaden los momento de forma tal que además del cuadrado de la velocidad se le añaden los momento de forma tal que además del cuadrado de la velocidad se le añaden los momento de forma tal que además del cuadrado de la velocidad se le añaden los momento de
la deformación, es decir se le añaden las flexiones dinámicas;la deformación, es decir se le añaden las flexiones dinámicas;la deformación, es decir se le añaden las flexiones dinámicas;la deformación, es decir se le añaden las flexiones dinámicas; teóricamente el
rotor flexionaría hasta el infinito 4 deformando su estructura y destruyéndose.
En la figura 10 podemos ver un rotor el cual ha sido equilibrado previamente
en velocidad baja con dos pesos M1 y M2, cuando conserva su característica de
rígido; a continuación se aumentó la velocidad de la máquina equilibradora hasta
que aparece su flexión cuya magnitud podemos observar en la pantalla indicadora
del equipo de medición.
Para compensar la flexión colocamos un peso M3 en el centro del rotor pero
añadimos además dos pesos M4 y M5, que cada uno de ellos es la mitad de M3
para que siga equilibrado a bajas revoluciones.
Debemos observar que los pesos M4 y M5 se colocan en los extremos para
que la flexión que pudieran general sea despreciable.
SECCIÓN 04
TOLERANCIA Y GRADO DE EQUILIBRADO
Debemos tener en cuenta que definir el grado de precisión de equilibrado es
esencial para que las máquinas funcionen correctamente, sin vibraciones, y con el
menor coste posible; esto depende en gran medida del tipo de rotor y si éste es
una pieza simple o un conjunto, además influyen las revoluciones de trabajo real y
su tamaño y forma; en este mismo capítulo se presentan unas tablas de ejemplos
para ayudar a seleccionar los grados de equilibrado que pueden aplicarse a los
rotores que necesitemos equilibrar. Debemos tener en cuenta que el no ajustarse
"a lo necesario" puede suponer que se quede corto en la calidad y el rotor vibre o
bien que se pase de calidad lo cual será beneficioso para el rotor pero habrá
tenido un coste muy alto sin ser necesario.
Supongamos que debemos montar un rotor con unos rodamientos los cuales,
según el fabricante, permiten una excentricidad de 10 micras; está claro que el
desequilibrio admisible en el rotor no debe provocar un desplazamiento del eje
superior a 10 micras; en este caso debemos entrar en una calidad de equilibrado
Q que nos asegure este margen. El grado de calidad se representa mm/sEl grado de calidad se representa mm/sEl grado de calidad se representa mm/sEl grado de calidad se representa mm/s que es
la unidad que representa la velocidad de desplazamiento de la excentricidad, del
eje del rotor, provocada por el desequilibrio. Este grado de precisión de equilibrado
establecido comprende desde el G 0,4 mm/s hasta G 630 mm/s.
Ejemplo NEjemplo NEjemplo NEjemplo Nºººº1:1:1:1:
Para calcular el desequilibrio de tolerancia de un rotor que pesa 500 Kg, el
radio del lugar donde se añadirá peso es de 250 mm. y la velocidad de giro real
(no la de la equilibradora) es de 1500 r.p.m. debemos proceder como sigue:
En primer lugar debemos seleccionar el grado de calidad en la tabla
de la página siguiente; supongamos que deseamos equilibrar en el
grado Q 6,3. (Al final del capítulo se presentan ejemplos para facilitar
la selección del grado de equilibrado Q).
A continuación buscaremos, en la parte inferior de la tabla, las 1500
r.p.m. y desplazaremos la vista hacia arriba hasta encontrarnos con
la línea inclinada de Q 6,3; desde este punto nos desplazamos hacia
la izquierda donde encontraremos las umm. admisibles que son 40
(gr/mm . Kg).
Después realizamos el cálculo con la fórmula siguiente donde
obtenemos como desequilibrio máximo admisible, 80 gramos en
total; por tanto debemos equilibrar por debajo de esa cantidad. Los
80 gramos calculados se refieren al total del desequilibrio del rotor,
es decir que la suma de los dos lados no debe superar los 80
gramos.
Si corresponden 40 gramos por cada plano, debemos
equilibrar cada uno de ellos por debajo de esta
cantidad, generalmente un 15% inferior al permitido
calculado ya que a la hora de realizar una verificación,
generalmente solo se permitirá un margen máximo del
15% superior a la cantidad calculada. Estos márgenes
se contemplan para compensar las diferencias
existentes entre utillajes especialmente si se realiza la
verificación en una máquina diferente a la utilizada para
equilibrar.
Ejemplo NEjemplo NEjemplo NEjemplo Nºººº2:2:2:2:
Tomando como ejemplo el rotor anterior vamos a calcular la fuerza
alternativa en el eje que suponen los 80 gramos de desequilibrio
residual.
1º g = 9,81 m.s5 = 9,81 . 10 3 mm.s5 (la aceleración
de la gravedad).
2º L = 2 p r = 2 . 3,14 . 250 = 1570 mm. (Longitud
de la circunferencia del rotor ).
3º v = 1500 r.p.m.= 25 rv/s . 1570 = 39250 mm/s
4º w = v/r = 39250 / 250 = 157mm/s (velocidad
angular).
5º m=80gr / g = 0,080Kg / 9810mm. s = 8,154 . 10 -6
Kg s5 = masa de los 80 gramos en Kg. 6º
La tolerancia de equilibrado, en el taller, es un dato que La tolerancia de equilibrado, en el taller, es un dato que La tolerancia de equilibrado, en el taller, es un dato que La tolerancia de equilibrado, en el taller, es un dato que
normalmente debe constar en los planos de normalmente debe constar en los planos de normalmente debe constar en los planos de normalmente debe constar en los planos de
construcción de cualquier rotor y normalmente se construcción de cualquier rotor y normalmente se construcción de cualquier rotor y normalmente se construcción de cualquier rotor y normalmente se
expresa en gramos/cm. o gramos /mm. y éste dato es expresa en gramos/cm. o gramos /mm. y éste dato es expresa en gramos/cm. o gramos /mm. y éste dato es expresa en gramos/cm. o gramos /mm. y éste dato es
el que debemos tener en cuenta enel que debemos tener en cuenta enel que debemos tener en cuenta enel que debemos tener en cuenta en el momento de el momento de el momento de el momento de
equilibrar.equilibrar.equilibrar.equilibrar.
Generalmente las máquinas equilibradoras de montantes blandoslas máquinas equilibradoras de montantes blandoslas máquinas equilibradoras de montantes blandoslas máquinas equilibradoras de montantes blandos permiten
un ajuste previo para cada tipo de rotor de forma que la indicación de la
electrónica se puede expresar en cualquier unidad como pueden ser: gr/mm.,
gramos, arandelas, mm. de profundidad de broca, etc.etc. Supongamos que
tenemos una serie de 1000 rotores preparados para equilibrar, cuya tolerancia es
de 50 gr./mm. y debemos realizar taladros a 100 mm. de radio y además
deseamos que la electrónica nos indique el desequilibrio en gramos.
1) En primer lugar poner un rotor patrón (equilibrado) igual a los de la
serie; si no está equilibrado utilice la puesta a cero de la electrónica.
2) Coloque un peso conocido, por ejemplo de 10 gramos, en el radio
de compensación, en este caso a 100 mm. del centro.
3) Ahora debe realizar la medida del desequilibrio y la electrónica de
medición debe indicar 10 gramos ya que como hemos dicho antes el
rotor patrón está equilibrado. En caso de no indicar 10 gramos
debemos regular el ajuste de magnitud hasta que nos indique 10
gramos; comprobar además que la indicación de ángulo es correcta.
4) Sacar el rotor patrón y el peso de prueba; ahora la máquina está
preparada para la indicación en gramos directamente.
Ahora solo nos falta saber cual es la indicación máxima con la que quedarán
equilibrados los rotores y para ello utilizaremos el dato del plano que nos dice que
la tolerancia es de 50 gr/mm ( o gramos/cm) lo cual significa que en el primer mm.
de radio es permitido dejar 50 gramos residuales, en el segundo mm. de radio 25 y
así sucesivamente; para saber cuanto nos es permitido dejar a un radio de 100
mm que es el caso de nuestro rotor debemos dividir 50/100 y obtendremos 0,5
gramos que es la tolerancia máxima admisible. En el caso de máquinas con máquinas con máquinas con máquinas con
montantes durosmontantes durosmontantes durosmontantes duros el sistema es diferente pues este tipo de máquina indica
directamente los gramos de desequilibrio en el radio de compensación
seleccionado. Para saber el grado de equilibrado Q,Para saber el grado de equilibrado Q,Para saber el grado de equilibrado Q,Para saber el grado de equilibrado Q, en el que debemos incluir
nuestro rotor, podemos observar los ejemplos de diferentes rotores que se
muestran en la tabla siguiente y que nos facilitaran la selección del grado
requerido.
Q 630 Cigüeñal de motores de dos tiempos montados en cojinetes rígidos.
Q 250 Cigüeñal de motores grandes de cuatro tiempos, montados en cojinetes rígidos y cigüeñales de motores diesel marinos en cojinetes elásticos.
Q 100 Cigüeñales de motores rápidos diesel de cuatro cilindros, montados en cojinetes rígidos.
Q 40 Llantas y ruedas de automóviles. Cigüeñales en cojinetes rígidos de motores rápidos de 6 cilindros. Motores de locomotoras, turismos y camiones.
Q 16 Ejes articulados, transmisiones. Cigüeñales de motores de cuatro tiempos, en cojinetes rígidos, de 6 ó mas cilindros y cigüeñales de locomotoras, turismos y camiones.
Q 6.3 Ejes articulados especiales, rotores de motores eléctricos, piezas rotatorias de máquinas herramientas, tambores centrífugos, ventiladores, volantes. Piezas sueltas de cigüeñales de motores de locomotoras, turismo y camión. Cigüeñales de motores especiales de 6 ó mas cilindros.
Q 2.5 Turbogeneradores, rotores de motores pequeños, motores eléctricos especiales, turbinas de vapor y gas, ventiladores, ejes de máquinas herramientas. Piezas sueltas de cigüeñales especiales.
Q 1 precisión
Accionamientos de rectificadoras, rotores de motores pequeños especiales, turbopropulsores, Accionamientos de magnetófonos y vídeos.
Q 0,4 alta precisión
Rotores para rectificadoras de alta precisión, ejes de discos y rodetes.
SECCION 05
MAQUINAS DE SOPORTES OSCILANTES Y RIGIDOS
Existen dos tipos básicos de máquinas equilibradoras estacionarias y estas
se diferencian en la construcción de sus soportes o montantes donde se alojan los
rotores a equilibrar:
Máquinas de montantes oscilantesMáquinas de montantes oscilantesMáquinas de montantes oscilantesMáquinas de montantes oscilantes
Las máquinas de montantes oscilantes son el primer tipo de máquinas que se
utilizaron para el equilibrado de rotores; en ellas los rotores desequilibrados
provocan desplazamiento de los montantes cuyo recorrido depende del
desequilibrio que lo provoca; este desplazamiento es aprovechado para realizar la
medición de la magnitud y dirección del desequilibrio utilizando para ello un
transductor o captador de vibraciones de bobina móvil, que generará un voltaje de
acuerdo con la cantidad del desequilibrio y de la frecuencia de giro.
Cuando se hace girar el rotor en una máquina oscilante, ésta pasa por el
momento de resonancia lo cual provoca unas oscilaciones de elevada magnitud
que no son aptas para la medición del desequilibrio y que pueden superar el límite
del recorrido del montante pero, una vez superada esta velocidad de resonancia la
medición es sencilla y normal; generalmente este tipo de máquinas dispone de un
blocaje del balancín que lo libera cuando se supera la velocidad de resonancia y
se alcanza la velocidad de medida. El proceso de equilibrado consiste en realizar
una medida y comprobar el lado que indica mayor desequilibrio y proceder a su
corrección, a continuación se procede a equilibrar el otro lado del rotor; después
de equilibrar el segundo plano se podrá comprobar que el plano equilibrado en
primer lugar ya no está equilibrado pues el desequilibrio de un plano influye en el
otro y viceversa.
Este proceso se puede corregir cuando el equilibrado se realiza con una
máquina computarizada pero en todo caso se realizaran 3 lanzamientos en la
primera pieza y en las piezas restantes solo se realiza un lanzamiento siempre
que éstas sean iguales; con las electrónicas computarizadas el ajuste del rotor
queda grabado asociado al tipo de rotor utilizado y ya no es necesario un nuevo
ajuste pues en fechas posteriores puede reclamar los datos grabados para
equilibrar de nuevo el mismo modelo de rotor. En el caso de máquinas verticales
de equilibrado estático, el proceso se simplifica a un solo plano pero el ajuste
previo sigue siendo necesario si deseamos una indicación del desequilibrio en una
unidad concreta de medida.
Cuando se trata de equilibrados de extremada precisión a velocidades muy elevadas, como son los pequeños rotores de herramientas de matriceria, ortodoncia, joyería, de giróscopos, etc, las máquinas oscilantes son ideales para comprobar la flexión ya que su frecuencia de resonancia es muy baja y la de trabajo es muy alta..
Máquinas de montantes rígidosMáquinas de montantes rígidosMáquinas de montantes rígidosMáquinas de montantes rígidos
Este tipo de máquinas, es el más utilizado actualmente debido a su sencillez
de manejo y a su elevada precisión de medida, especialmente si están dotadas de
computadoras programadas para el cálculo y presentación de los resultados en
pantalla. En las máquinas de montantes rígidos, el rotor gira sobre su eje
geométrico aunque esté desequilibrado ya que los montantes rígidos no permiten
desplazamiento y por tanto se producen fuerzas centrífugas proporcionales al
cuadrado de la velocidad angular.
La medición se realiza mediante captadores de fuerza piezoeléctricos
(subcríticos) teniendo en cuenta las dimensiones geométricas del rotor y las
distancias de los planos de equilibrado así como su radio de compensación, sin
necesidad de realizar lanzamientos de ajuste previo para cada rotor; para ello se
utiliza el cálculo de las fuerzas estáticas; en la figura podemos ver las seis formas
posibles de selección de planos de equilibrado de un rotor colocado sobre los dos
apoyos o montantes de la máquina equilibradora con los valores conocidos: a, b,
c, DI, DD, valores que podemos medir: FI y FD además de los valores que
necesitamos averiguar: PI y PD. Este tipo de equilibradoras permite una gran
rapidez de equilibrado tanto si se trata de un rotor único como de series de varios
rotores ya que al no necesitar de ajuste previo para cada rotor solo se introducen
por teclado las dimensiones reales del mismo y la máquina queda lista para
trabajar, además trabajan a velocidades muy bajas y por tanto el tiempo de
marcha y paro del rotor es mas corto y el desequilibrio inicial permitido es muy
grande lo que evitará en muchas ocasiones un preequilibrado estático "dejando caer el rotor".
Máquinas anisotrópicaMáquinas anisotrópicaMáquinas anisotrópicaMáquinas anisotrópicas y máquinas isotrópicass y máquinas isotrópicass y máquinas isotrópicass y máquinas isotrópicas
Según la construcción de los montantes, hemos visto antes que las máquinas
pueden ser oscilantes o rígidas, pero además los montantes según su
construcción pueden ser:
Anisotrópicos Anisotrópicos Anisotrópicos Anisotrópicos si la medida se realiza en un solo sentido de oscilación,
generalmente horizontal; en este tipo de montantes, el alojamiento donde se
apoya el rotor a equilibrar tiene un solo sentido de libertad de oscilación y es en
este sentido donde se coloca el captador de oscilaciones. En la figura 13 podemos
ver un montante anisotrópico; el captador de vibraciones se sujeta por su cuerpo
en el balancín que a su vez es soporte del utillaje donde se alojará el rotor que
hemos de equilibrar y por otro lado del captador sale una varilla que interiormente
está unida al conjunto de bobinas que al desplazarse generan un voltaje cuyo
valor depende del desequilibrio y de la frecuencia de giro; esta varilla está sujeta
por el otro extremo a la parte fija del montante.
Isotrópicos Isotrópicos Isotrópicos Isotrópicos si la medida se realiza en dos sentidos de oscilación, este tipo de
montante tiene dos sentidos de libertad de movimiento desfasados 90º y el
captador de oscilaciones es generalmente del tipo sísmico aunque también se
pueden colocar dos captadores, uno para cada sentido de movimiento y luego
sumarlos; en la figura podemos ver el dibujo de un montante isotrópico donde se
muestran las diferencias de construcción y de funcionamiento con respecto al
montante anisotrópico explicado anteriormente.
Caracteristicas a observar en una equilibradora:Caracteristicas a observar en una equilibradora:Caracteristicas a observar en una equilibradora:Caracteristicas a observar en una equilibradora:
En general una máquina equilibradora debe ser comprobada al menos una
vez al año incluso si se considera que funciona correctamente. Esta comprobación
debe ser realizada por personal experto que conozca la técnica del equilibrado y
tenga claros los conceptos de dicha técnica.
Para realizar la verificación de la máquina equilibradora debemos disponer de
un rotor patrón construido de acuerdo con el tamaño de la máquina y su capacidad
siguiendo las normas reconocidas internacionalmente.
En nuestro caso la norma a la que debemos atenernos para construir un rotor
patrón para nuestra máquina equilibradora es ISO 2953 ISO 2953 ISO 2953 ISO 2953 que nos indica las
medidas correctas y el mecanizado adecuado para la situación de pesos de
prueba además del procedimiento a seguir para realizar dichas pruebas. A
continuación se detallan las pruebas mas importantes a realizar en una máquina
equilibradora para comprobar su buen funcionamiento:
Desequilibrio residual mínimo obtenible (Drmo)Desequilibrio residual mínimo obtenible (Drmo)Desequilibrio residual mínimo obtenible (Drmo)Desequilibrio residual mínimo obtenible (Drmo)
El desequilibrio mínimo obtenible (Drmo)en una equilibradora se expresa en
micras (um) o lo que es lo mismo gr/mm.Kg. Estas micras son el desplazamiento
provocado por un desequilibrio en un cierto radio y en un rotor de cierto peso y se
representa por la letra "e".
Si observamos un catálogo de características de una equilibradora de
montantes rígidos, en este apartado se expresa una cantidad cuya magnitud
depende del tipo y tamaño de máquina, por ejemplo 10 gr/mm; esto significa que
si colocamos un rotor patrón cuyo radio de medida es de 250 mm. la máquina
debe ser capaz de detectar en magnitud y ángulo un peso de 40 miligramos
colocado en el citado radio de 250 mm; esto se refiere a la suma de los dos planos
del rotor. El usuario debe tener en cuenta ésta característica para decidir si es
suficiente para el equilibrado de sus piezas. Estas consideraciones sobre DrmoDrmoDrmoDrmo
están realizadas siguiendo la norma ISO 1925.
Es muy importante,Es muy importante,Es muy importante,Es muy importante, al realizar la prueba del Drmo,Drmo,Drmo,Drmo, que los utillajes,
necesarios para el arrastre del rotor durante la medida, estén
correctamente centrados y su acoplamiento no provoque errores
superiores al que se desea comprobar.
Prueba de sensiPrueba de sensiPrueba de sensiPrueba de sensibilidad de la equilibradorabilidad de la equilibradorabilidad de la equilibradorabilidad de la equilibradora
Para realizar la prueba de sensibilidad dispondremos de un rotor patrón cuyo
desequilibrio sea inferior a 5 veces el desequilibrio residual mínimo que deseamos
obtener de la máquina Drmo.Drmo.Drmo.Drmo. Dispondremos de dos masas de prueba con un valor
comprendido entre 10 y 20 veces el DrmoDrmoDrmoDrmo relativo a cada plano con respecto a la
masa del rotor patrón. Debemos tener en cuenta que estas masas no estarán de
ninguna de las cuatro formas siguientes:
a - Desfasadas 180°
b - En el mismo plano horizontal
c - En un mismo plano
d - En la misma posición angular
Equilibraremos el rotor lo mejor posible siguiendo las instarucciones de la
máquina realizando un máximo de cuatro lanzamientos por cada prueba. Una vez
hayamos equilibrado el rotor debemos cambiar de ángulo la señal de referencia
para la fotocélula o bien girar 90 grados la cardan de arrastre y volver a comprobar
que el rotor sigue equilibrado.
Colocaremos en los dos planos de prueba la masa de prueba, 10 veces el
Drmo, a la vez en los sucesivos orificios previstos siguiendo una secuencia
arbitraria y registrando los valores leidos de magnitud y la posición angular.
Anotaremos los valores leidos en un papel milimetrado formando un trazado cuasi
senoidal de acuerdo con el gráfico de la figura 15.
Trazaremos la línea de compensación que es la media aritmética de la
lectura y trazaremos ademas dos líneas, una por encima y otra por debajo de la
media aritmética a una distancia equivalente al valor del Drmo cada una de ellas.
La media aritmética debe encontrarse dentro de " 12 % de 10 veces el Drmo
requerido.
Para considerar que el resultado es correcto, el gráfico obtenido se Para considerar que el resultado es correcto, el gráfico obtenido se Para considerar que el resultado es correcto, el gráfico obtenido se Para considerar que el resultado es correcto, el gráfico obtenido se
encontrará dentro de las dos líneas trazadas por encima y por debajencontrará dentro de las dos líneas trazadas por encima y por debajencontrará dentro de las dos líneas trazadas por encima y por debajencontrará dentro de las dos líneas trazadas por encima y por debajo de la média o de la média o de la média o de la média
aritmetica.aritmetica.aritmetica.aritmetica.
Una forma mas rápida, sin necesidad de realizar el gráfico, es calcular la
media aritmetica de todos los valores leidos y verificar que estan comprendidos el
0,88 y el 1,12 del valor medio calculado.
En el caso de máquinas verticales debemos tener en cuenta el utillaje
necesario para la colocación del rotor de prueba. En este caso ademas de la
prueba antes descrita debemos girar el rotor 180° y tener en cuenta las
variaciones posibles debido al acoplamiento y que deben ser inferiores al Drmo
previsto.
Prueba de la reducción del desequilPrueba de la reducción del desequilPrueba de la reducción del desequilPrueba de la reducción del desequilibrioibrioibrioibrio(Prd, Rrs, Ker)
El objetivo de esta prueba es el control de la precisión de medida del valor del
desequilibrio y la indicación del ángulo así como la separación de planos. La
comprobación de la eficiencia de una máquina equilibradora a la hora de la
corrección del desequilibrio, se contempla como la "relación de reducción del
desequilibrio" expresada en % y definida en la fórmula:
donde S1 es el valor del desequilibrio inicial y S2 es el valor del desequilibrio que
queda después de una operación de equilibrado.
Llamamos Drmo el desequilibrio residual mínimo obtenible con referencia a
cada plano, la prueba de bajo nivel se realiza con una masa de prueba fija de 5
Drmo y una masa de prueba móvil de 25 Drmo en cada plano; la prueba de alto nivel
se realiza con una masa fija de 25 Drm0 y una masa móvil de 125 Drm0, también en
cada plano.
Realización de la prueba:
1º) Para realizar la prueba dispondremos de un rotor con 8 orificios
roscados y otro de 12 orificios donde colocaremos los pesos de
prueba; dispondremos además de un gráfico como el mostrado en
las figuras según indica la norma ISO; en cualquier caso se puede
utilizar otro tipo de gráfico diferente ideado por el realizador de la
prueba.
2º) A continuación coloque en la máquina un rotor correctamente
equilibrado; sitúe la masa fijamasa fijamasa fijamasa fija en cualquier lugar del lado izquierdo y
escriba en el gráfico el valor en grados en la columna "plano
izquierdo fija" en la línea del lanzamiento n11; coloque después otra otra otra otra
masa fijamasa fijamasa fijamasa fija en el lado derecho, teniendo en cuenta que no debe ser en
el mismo ángulo de la izquierda ni a 180E, y escriba en el gráfico el
valor en grados en la columna "plano derecho fija" en la línea del
lanzamiento n11.
3º) Coloque en el lado izquierdo la masa móvil y escriba en el gráfico
el valor en grados, haga lo mismo en el lado derecho teniendo en
cuenta que la masa móvil del lado derecho no debe estar en el
mismo ángulo que la izquierda ni a 180E. Con las cuatro masas
colocadas en el rotor procederemos a efectuar 7 lanzamientos para
el rotor de 8 orificios y 11 para el rotor de 12 orificios y anotar los
valores medidos en masa y ángulo para cada uno de los
lanzamientos disponiendo las masas de la siguiente forma:
4º) La masa móvil del lado izquierdo se trasladará 45E en cada
lanzamiento y en sentido creciente y la masa móvil del lado derecho
se trasladará también en cada lanzamiento en sentido decreciente,
excepto en el orificio ocupado por la masa fija (En el rotor de 12
orificios el traslado será de 30E).
5º) Dividimos los valores medidos en gramos por el valor de Drmo
expresado en gramos con objeto de obtener el valor del desequilibrio
expresado en gramos en unidades de Drmo. Escriba el resultado en la
columna y lado correspondiente del gráfico.
6º) En realidad los valores dependen del tipo de construcción de la
máquina, velocidad, etc. y pueden oscilar entre el 80% y el 95% (de
tolerable a bueno). La norma ISO no establece un criterio de
valoración del Prd ya que depende en gran medida del tipo de
construcción, de la temperatura, de la velocidad de equilibrado, etc. y
es por eso que generalmente debe acordarse previamente con el
constructor, en cualquier caso podemos considerar los siguientes
valores como orientativos: 95 % óptimo, 90% normal, 85% aceptable,
80% tolerable.
Prueba para la eliminación del par de fuerzas en las equilibradoras de un solo Prueba para la eliminación del par de fuerzas en las equilibradoras de un solo Prueba para la eliminación del par de fuerzas en las equilibradoras de un solo Prueba para la eliminación del par de fuerzas en las equilibradoras de un solo
plano,plano,plano,plano, que miden el desequilibrio estático, se realizará la prueba en un solo plano
con un peso de prueba de cada tipo, tanto en máquina horizontal como vertical. En
la página siguiente tenemos un gráfico que se puede utilizar para la realización de
la prueba aunque cada uno se puede realizar el suyo personalizado. En las
máquinas de un solo plano conviene comprobar la capacidad de la máquina para
eliminar la indicación del par de fuerzas. La prueba se realiza de la siguiente
forma: Dispondremos de un rotor equilibrado y de dos pesos de prueba
equivalentes a 125 veces el desequilibrio residual mínimo obtenible Drmo.
Colocaremos los dos pesos en la parte superior e inferior (izquierda y derecha en
máquinas horizontales) del rotor de prueba y a 180E uno del otro. Cambie los
pesos de prueba cada 90E y realice la medida cada vez hasta completar todo el
círculo tres veces; los valores medidos no deben superar el valor de par de
fuerzas deseado después de sumarle el desequilibrio residual mínimo obtenible
Drmo.
PRUEBA DE LA REDUCCION DEL DESEQUILIBRIO Prd (Rrs,Ker)
_______________________________________________________ FECHA:
ROTOR PATRON: Kg.(P)
Situación: voladizo/centro
Radio situación masa: mm.(r)
Sensibilidad: um.(e)
Masa fija (5xDrmo): g.
EQUILIBRADORA:
Tipo:
Número:______________________
P.e
Masa móvil (25xDrmo) g. Drmo =-----= g.
2r
N1 ** POSICION MASA PRUEBA **
LANZ** IZQUIERDA ¦ DERECHA **** LECTURA IZQUIERDA : LECTURA DERECHA ***
FIJA MÓVIL FIJA MÓVIL g. POS.< g/Drmo g.
POS.< g/Drmo
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
OBSERVACIONES:_______________________________________________
______________________________________________________________
______________________________________________________________
LUGAR DE LA PRUEBA:
REALIZADA POR:
SECCIÓN 06
COLOCACION DE LOS ROTORES SOBRE LA MAQUINA
EQUILIBRADORA
Son muchos los diferentes tipos de rotores que se necesitan equilibrar y que
pueden adoptar formas diferentes cuando los situamos en una máquina
equilibradora. Nos centraremos en la colocación de un rotor en voladizo y para ello
debemos fijarnos en la figura 16.
Nos proponemos equilibrar una turbina y para ello hemos construido un eje
que nos servirá de utillaje en el cual montamos la turbina para, a continuación,
poder situarla sobre los montantes de la equilibradora A y B tal como podemos ver
en el dibujo. Una vez situada la turbina en los montantes puede ocurrir que el
conjunto de eje y turbina vuelque sobre el montante B tal como muestra la figura
17 donde la parte recuadrada de la derecha pesa mucho mas que la parte
recuadrada de la izquierda. Cuando nos encontramos en esta situación está claro
que no podemos equilibrar la turbina y hemos de buscar una solución correcta.
La solución mas inmediata que se suele presen La solución mas inmediata que se suele presen La solución mas inmediata que se suele presen La solución mas inmediata que se suele presentar es la que vemos en la tar es la que vemos en la tar es la que vemos en la tar es la que vemos en la
figura 18 y que es precisamente la que jamás se debe utilizar.figura 18 y que es precisamente la que jamás se debe utilizar.figura 18 y que es precisamente la que jamás se debe utilizar.figura 18 y que es precisamente la que jamás se debe utilizar.
El contrasoporte de seguridad que llevan los montante El contrasoporte de seguridad que llevan los montante El contrasoporte de seguridad que llevan los montante El contrasoporte de seguridad que llevan los montantes de la máquina s de la máquina s de la máquina s de la máquina
equilibradora deben estar muy próximos al eje pero no deben tocarlo ya que son equilibradora deben estar muy próximos al eje pero no deben tocarlo ya que son equilibradora deben estar muy próximos al eje pero no deben tocarlo ya que son equilibradora deben estar muy próximos al eje pero no deben tocarlo ya que son
solo para evitar un posible salto de la pieza provocado por el desequilibrio. La solo para evitar un posible salto de la pieza provocado por el desequilibrio. La solo para evitar un posible salto de la pieza provocado por el desequilibrio. La solo para evitar un posible salto de la pieza provocado por el desequilibrio. La
forma correcta de colocar el contrasoporte es como sigue: Bajamos el forma correcta de colocar el contrasoporte es como sigue: Bajamos el forma correcta de colocar el contrasoporte es como sigue: Bajamos el forma correcta de colocar el contrasoporte es como sigue: Bajamos el
contrasoporcontrasoporcontrasoporcontrasoporte y lo bloqueamos, a continuación bajamos la barra que soporta el te y lo bloqueamos, a continuación bajamos la barra que soporta el te y lo bloqueamos, a continuación bajamos la barra que soporta el te y lo bloqueamos, a continuación bajamos la barra que soporta el
rodamiento de seguridad y lo apretamos contra el eje habiendo colocado rodamiento de seguridad y lo apretamos contra el eje habiendo colocado rodamiento de seguridad y lo apretamos contra el eje habiendo colocado rodamiento de seguridad y lo apretamos contra el eje habiendo colocado
previamente un papel entre el rodamiento y el eje, después de apretar la barra que previamente un papel entre el rodamiento y el eje, después de apretar la barra que previamente un papel entre el rodamiento y el eje, después de apretar la barra que previamente un papel entre el rodamiento y el eje, después de apretar la barra que
soporta el rodamiento de seguridad soporta el rodamiento de seguridad soporta el rodamiento de seguridad soporta el rodamiento de seguridad sacamos el papel asegurándonos así que el sacamos el papel asegurándonos así que el sacamos el papel asegurándonos así que el sacamos el papel asegurándonos así que el
rodillo queda muy próximo pero que no toca al eje. Las soluciones correctas son rodillo queda muy próximo pero que no toca al eje. Las soluciones correctas son rodillo queda muy próximo pero que no toca al eje. Las soluciones correctas son rodillo queda muy próximo pero que no toca al eje. Las soluciones correctas son
como podemos ver a continuación. En la figura 19 podemos ver la solución como podemos ver a continuación. En la figura 19 podemos ver la solución como podemos ver a continuación. En la figura 19 podemos ver la solución como podemos ver a continuación. En la figura 19 podemos ver la solución
sencilla de aumentar el tamaño del eje de forma que éste alcasencilla de aumentar el tamaño del eje de forma que éste alcasencilla de aumentar el tamaño del eje de forma que éste alcasencilla de aumentar el tamaño del eje de forma que éste alcance una fuerza C nce una fuerza C nce una fuerza C nce una fuerza C
que compense la fuerza del rotor D.que compense la fuerza del rotor D.que compense la fuerza del rotor D.que compense la fuerza del rotor D.
Esta solución es buena aunque en algunos casos podemos estar limitados Esta solución es buena aunque en algunos casos podemos estar limitados Esta solución es buena aunque en algunos casos podemos estar limitados Esta solución es buena aunque en algunos casos podemos estar limitados
por el diámetro mápor el diámetro mápor el diámetro mápor el diámetro máximo admisible de los alojamientos de rodillos de la máquina de ximo admisible de los alojamientos de rodillos de la máquina de ximo admisible de los alojamientos de rodillos de la máquina de ximo admisible de los alojamientos de rodillos de la máquina de
equilibrar e incluso por la longitud máxima admisible además de utilizar una equilibrar e incluso por la longitud máxima admisible además de utilizar una equilibrar e incluso por la longitud máxima admisible además de utilizar una equilibrar e incluso por la longitud máxima admisible además de utilizar una
cantidad excesiva de material en toda la longitud del eje. En caso de presentarse cantidad excesiva de material en toda la longitud del eje. En caso de presentarse cantidad excesiva de material en toda la longitud del eje. En caso de presentarse cantidad excesiva de material en toda la longitud del eje. En caso de presentarse
éste problema, podemos resolverloéste problema, podemos resolverloéste problema, podemos resolverloéste problema, podemos resolverlo correctamente utilizando un eje mas pequeño correctamente utilizando un eje mas pequeño correctamente utilizando un eje mas pequeño correctamente utilizando un eje mas pequeño
pero con un contrapeso en forma de disco tal como se muestra en la figura 20. pero con un contrapeso en forma de disco tal como se muestra en la figura 20. pero con un contrapeso en forma de disco tal como se muestra en la figura 20. pero con un contrapeso en forma de disco tal como se muestra en la figura 20.
En este caso el pe En este caso el pe En este caso el pe En este caso el peso del disco multiplicado por la distancia hasta el montante so del disco multiplicado por la distancia hasta el montante so del disco multiplicado por la distancia hasta el montante so del disco multiplicado por la distancia hasta el montante
B genera una fuerza C que compensa la fuerza D que hace el rotor que aunque B genera una fuerza C que compensa la fuerza D que hace el rotor que aunque B genera una fuerza C que compensa la fuerza D que hace el rotor que aunque B genera una fuerza C que compensa la fuerza D que hace el rotor que aunque
pesa mas tiene una distancia o brazo de palanca mucho mas corto hasta el pesa mas tiene una distancia o brazo de palanca mucho mas corto hasta el pesa mas tiene una distancia o brazo de palanca mucho mas corto hasta el pesa mas tiene una distancia o brazo de palanca mucho mas corto hasta el
montante B podemos ver en la figura 20, la fórmontante B podemos ver en la figura 20, la fórmontante B podemos ver en la figura 20, la fórmontante B podemos ver en la figura 20, la fórmula a aplicar. En definitiva, mula a aplicar. En definitiva, mula a aplicar. En definitiva, mula a aplicar. En definitiva,
cualquiera que sea el método que utilice recuerde que una vez colocado el rotor cualquiera que sea el método que utilice recuerde que una vez colocado el rotor cualquiera que sea el método que utilice recuerde que una vez colocado el rotor cualquiera que sea el método que utilice recuerde que una vez colocado el rotor
que deba equilibrar, en la máquina, éste debe mantenerse horizontal y estable por que deba equilibrar, en la máquina, éste debe mantenerse horizontal y estable por que deba equilibrar, en la máquina, éste debe mantenerse horizontal y estable por que deba equilibrar, en la máquina, éste debe mantenerse horizontal y estable por
si mismo. si mismo. si mismo. si mismo.
Debemos tener presente que los utillajes han de estar equilibrados Debemos tener presente que los utillajes han de estar equilibrados Debemos tener presente que los utillajes han de estar equilibrados Debemos tener presente que los utillajes han de estar equilibrados
previamente sin el rotor y con la chaveta puesta ya que el eje donde irá previamente sin el rotor y con la chaveta puesta ya que el eje donde irá previamente sin el rotor y con la chaveta puesta ya que el eje donde irá previamente sin el rotor y con la chaveta puesta ya que el eje donde irá
definitivamente el volante, rotor, polea, etc. debe esdefinitivamente el volante, rotor, polea, etc. debe esdefinitivamente el volante, rotor, polea, etc. debe esdefinitivamente el volante, rotor, polea, etc. debe estar equilibrado con la chaveta tar equilibrado con la chaveta tar equilibrado con la chaveta tar equilibrado con la chaveta
puesta (ver nota siguiente *).El equilibrado del eje se puede realizar físicamente, puesta (ver nota siguiente *).El equilibrado del eje se puede realizar físicamente, puesta (ver nota siguiente *).El equilibrado del eje se puede realizar físicamente, puesta (ver nota siguiente *).El equilibrado del eje se puede realizar físicamente,
sacando o poniendo material en el mismo eje en caso de utilizar una electrónica sacando o poniendo material en el mismo eje en caso de utilizar una electrónica sacando o poniendo material en el mismo eje en caso de utilizar una electrónica sacando o poniendo material en el mismo eje en caso de utilizar una electrónica
de medición antigua o bien se puede compensar mediante cálculde medición antigua o bien se puede compensar mediante cálculde medición antigua o bien se puede compensar mediante cálculde medición antigua o bien se puede compensar mediante cálculo matemático si o matemático si o matemático si o matemático si
utiliza una electrónica computarizada Elettrorava que mediante un simple utiliza una electrónica computarizada Elettrorava que mediante un simple utiliza una electrónica computarizada Elettrorava que mediante un simple utiliza una electrónica computarizada Elettrorava que mediante un simple
lanzamiento del eje, el desequilibrio del mismo queda compensado de forma lanzamiento del eje, el desequilibrio del mismo queda compensado de forma lanzamiento del eje, el desequilibrio del mismo queda compensado de forma lanzamiento del eje, el desequilibrio del mismo queda compensado de forma
automática. Otra solución es colocar la turbina entre los montantes, especialmente automática. Otra solución es colocar la turbina entre los montantes, especialmente automática. Otra solución es colocar la turbina entre los montantes, especialmente automática. Otra solución es colocar la turbina entre los montantes, especialmente
si la turbsi la turbsi la turbsi la turbina se ha de equilibrar en dos planos, es decir si se ha de realizar un ina se ha de equilibrar en dos planos, es decir si se ha de realizar un ina se ha de equilibrar en dos planos, es decir si se ha de realizar un ina se ha de equilibrar en dos planos, es decir si se ha de realizar un
equilibrado dinámico.equilibrado dinámico.equilibrado dinámico.equilibrado dinámico.
Para ello debemos construir el eje tal como se v Para ello debemos construir el eje tal como se v Para ello debemos construir el eje tal como se v Para ello debemos construir el eje tal como se ve en la figura 19 de forma e en la figura 19 de forma e en la figura 19 de forma e en la figura 19 de forma
que la turbina quede en medio y podamos apoyar todo el conjunto en los que la turbina quede en medio y podamos apoyar todo el conjunto en los que la turbina quede en medio y podamos apoyar todo el conjunto en los que la turbina quede en medio y podamos apoyar todo el conjunto en los
montantes. La forma en que quedaría es la de la figura 23; de esta forma todo el montantes. La forma en que quedaría es la de la figura 23; de esta forma todo el montantes. La forma en que quedaría es la de la figura 23; de esta forma todo el montantes. La forma en que quedaría es la de la figura 23; de esta forma todo el
conjunto ejeconjunto ejeconjunto ejeconjunto eje----turbina queda estable entre los dos montantes y el proceso de turbina queda estable entre los dos montantes y el proceso de turbina queda estable entre los dos montantes y el proceso de turbina queda estable entre los dos montantes y el proceso de
eqeqeqequilibrado se simplifica de forma considerable.uilibrado se simplifica de forma considerable.uilibrado se simplifica de forma considerable.uilibrado se simplifica de forma considerable.
IMPORTANTE:IMPORTANTE:IMPORTANTE:IMPORTANTE: Cualquiera que sea el tipo elegido de colocación debe tener
presente que la turbina ha de ela turbina ha de ela turbina ha de ela turbina ha de estar sujeta firmemente al eje como si fueran una star sujeta firmemente al eje como si fueran una star sujeta firmemente al eje como si fueran una star sujeta firmemente al eje como si fueran una
sola pieza sola pieza sola pieza sola pieza ya que de lo contrario las mediciones realizadas serán erróneas y
prácticamente será imposible un equilibrado correcto de la turbina; si el
accionamiento de la máquina equilibradora se realiza por cardan, los ejes no
necesitan nada especial que no haya sido explicado anteriormente, pero si el
accionamiento es por cinta, es posible que a pesar de estar bien nivelado, al girar,
éste se desplace de forma lateral con el peligro de que se caiga de los montantes;
para ello debemos colocar unos topes laterales que normalmente se suministran
con las máquinas equilibradoras. No obstante, los topes laterales rozaran con el
eje y provocaran alguna alteración en el resultado de la medida; normalmente
estas alteraciones son pequeñas pero si el equilibrado ha de ser preciso debemos
evitarlas.
Para evitar el desplazamiento del eje, en el caso de arrastre por cinta,
podemos ver la figura 24 donde se han hecho un estrechamiento esférico en la
zona donde se apoyará el eje en los rodillos de los montantes, puntos A y B.
También podemos ver la forma de polea para alojar la cinta de arrastre.
* Nota.* Nota.* Nota.* Nota.---- Las normas DIN 45665 y 42673 tratan respectivamente de la medición de
intensidad de vibración en máquinas eléctricas cuya potencia nominal puede estar
entre 0,5 y 75 Kw y de motores de corriente trifásica con rotor de jaula modelo
construcción B con rodamientos.
En las máquinas eléctricas, tanto la medición de vibraciones como el En las máquinas eléctricas, tanto la medición de vibraciones como el En las máquinas eléctricas, tanto la medición de vibraciones como el En las máquinas eléctricas, tanto la medición de vibraciones como el
equilibrado se realizará con las chavetas puestas en los extremos de los ejes. equilibrado se realizará con las chavetas puestas en los extremos de los ejes. equilibrado se realizará con las chavetas puestas en los extremos de los ejes. equilibrado se realizará con las chavetas puestas en los extremos de los ejes.
Cada constructor de turbinas, volantes, poleas, etc. puede crear su norma propiaCada constructor de turbinas, volantes, poleas, etc. puede crear su norma propiaCada constructor de turbinas, volantes, poleas, etc. puede crear su norma propiaCada constructor de turbinas, volantes, poleas, etc. puede crear su norma propia
como puede ser colocar 1/2 chaveta en el eje y añadir la otra media al poner la
turbina en el mismo eje pero esto no es prácticopero esto no es prácticopero esto no es prácticopero esto no es práctico ya que muchas turbinas se
montan directamente en el eje del motor eléctrico y éste estará equilibrado con la
chaveta completa puesta en el eje. (Los fabricantes de motores eléctricos los
entregan con la chaveta colocada en el eje y sujeta con cinta adhesiva u otro
medio).
SECCION 07
LA CORRECCIÓN DEL DESCENTRAMIENTO DE LOS
UTILLAJES DE LAS MAQUINAS DE EQUILIBRAR
Cuando equilibramos un rotor que no dispone de eje propio como pueden
ser: Turbinas, poleas, embragues, volantes, etc. necesitamos construir un utillaje o
eje que nos permita colocar la pieza en la máquina equilibradora y así poder
equilibrarla.
Una vez construido el eje o utillaje, debemos tener presente dos cosas:
a) El utillaje debe estar equilibradoa) El utillaje debe estar equilibradoa) El utillaje debe estar equilibradoa) El utillaje debe estar equilibrado correctamente antes de colocar la
pieza o rotor ya que la pieza y el utillaje forman un conjunto en el
momento de equilibrar y si el eje tiene desequilibrio, la pieza no
estará equilibrada en el momento de sacarla ya que dejará de formar
conjunto con el eje o utillaje. Para equilibrar el utillaje o eje solo es Para equilibrar el utillaje o eje solo es Para equilibrar el utillaje o eje solo es Para equilibrar el utillaje o eje solo es
necesario añadir o sacar peso donde le indique la electrónica de la necesario añadir o sacar peso donde le indique la electrónica de la necesario añadir o sacar peso donde le indique la electrónica de la necesario añadir o sacar peso donde le indique la electrónica de la
máquina, como si fuera un rotor más. máquina, como si fuera un rotor más. máquina, como si fuera un rotor más. máquina, como si fuera un rotor más.
b) El utillaje debe estab) El utillaje debe estab) El utillaje debe estab) El utillaje debe estar correctamente centrador correctamente centrador correctamente centrador correctamente centrado ya que el
descentramiento provoca un desplazamiento de la masa del rotor a
equilibrar provocando con ello que la pieza o rotor por separado
continúe desequilibrada ya que al equilibrarla compensamos,
además del peso del desequilibrio, la excentricidad.
Esto podemos verlo en la figura 25 donde la masa C compensa el
desequilibrio D y la masa F compensa el desequilibrio de la excentricidad E'
quedando el conjunto equilibrado.
Si una vez equilibrado el conjunto, giramos el rotor 180° sobre el utillaje,
punto B, tendremos que la masa C gira lo mismo que el desequilibrio D y por tanto
siguen compensados pero la mase F que compensa la excentricidad E cuyo efecto
es E' gira igualmente 180° pero la excentricidad "no gira", es decir se mantiene en
el mismo ángulo y con la misma magnitud a la que ahora se le suma la masa F
dando lugar a un error = 2 x E' o lo que es igual E' + F tal como vemos en la figura
26. Teniendo en cuenta todo esto, para corregir el descentramiento debemos
ahora compensar la mitad de la indicación en el utillaje y la otra mitad en el rotor a
equilibrar. A continuación podrá sacar el rotor quedando el utillaje con un
desequilibrio igual en magnitud y contrario en dirección a la excentricidad. Es
necesario recordar que este ajuste sirve para todas las piezas del mismo modelo
de rotor utilizado en la corrección, pero cuando cambie de modelo de rotor debe
repetir la corrección de la excentricidad. Para ver la importancia que tiene el hecho
de que la pieza o rotor a equilibrar esté completamente centrado o el
descentramiento esté completamente corregido, vamos a poner un ejemplo:
Supongamos que estamos equilibrando un volante de 70 Kg. de peso y de
500 mm. de diámetro y además está descentrado 2 centésimas (0,02 mm.). El
desequilibrio equivalente de este descentramiento, 0,02 mm. podemos verlo en la
ecuación de la siguiente figura:
El desequilibrio, El desequilibrio, El desequilibrio, El desequilibrio, d,d,d,d, r r r resultante es de 0,0056 Kg o lo que es lo mismo 5,6 esultante es de 0,0056 Kg o lo que es lo mismo 5,6 esultante es de 0,0056 Kg o lo que es lo mismo 5,6 esultante es de 0,0056 Kg o lo que es lo mismo 5,6
gramos que probablemente es superior al máximo admitido en el plano de diseño gramos que probablemente es superior al máximo admitido en el plano de diseño gramos que probablemente es superior al máximo admitido en el plano de diseño gramos que probablemente es superior al máximo admitido en el plano de diseño
del volante. cuando el volante no se puede girar 180del volante. cuando el volante no se puede girar 180del volante. cuando el volante no se puede girar 180del volante. cuando el volante no se puede girar 180°°°°, es decir si la sujeción del , es decir si la sujeción del , es decir si la sujeción del , es decir si la sujeción del
mismo se realiza por 3 ó por 5 puntos o más, podremos girarlo un máximo de 120mismo se realiza por 3 ó por 5 puntos o más, podremos girarlo un máximo de 120mismo se realiza por 3 ó por 5 puntos o más, podremos girarlo un máximo de 120mismo se realiza por 3 ó por 5 puntos o más, podremos girarlo un máximo de 120°°°°
en el caso de 3 y 144en el caso de 3 y 144en el caso de 3 y 144en el caso de 3 y 144°°°° en el caso de 5 etc. En este caso la corrección debe en el caso de 5 etc. En este caso la corrección debe en el caso de 5 etc. En este caso la corrección debe en el caso de 5 etc. En este caso la corrección debe
realizarse mediante un cálculo que tiene la suficiente complicación crealizarse mediante un cálculo que tiene la suficiente complicación crealizarse mediante un cálculo que tiene la suficiente complicación crealizarse mediante un cálculo que tiene la suficiente complicación como para omo para omo para omo para
realizarlo con un programa de ordenador. Las electrónicas de medición realizarlo con un programa de ordenador. Las electrónicas de medición realizarlo con un programa de ordenador. Las electrónicas de medición realizarlo con un programa de ordenador. Las electrónicas de medición
computarizadas de Elettrorava llevan incorporado el programa que permite realizar computarizadas de Elettrorava llevan incorporado el programa que permite realizar computarizadas de Elettrorava llevan incorporado el programa que permite realizar computarizadas de Elettrorava llevan incorporado el programa que permite realizar
la corrección del descentramiento a cualquier grado de giro.la corrección del descentramiento a cualquier grado de giro.la corrección del descentramiento a cualquier grado de giro.la corrección del descentramiento a cualquier grado de giro.
NOTA IMPORTANTE.NOTA IMPORTANTE.NOTA IMPORTANTE.NOTA IMPORTANTE.---- No confundir el descentramiento con la holgura. El No confundir el descentramiento con la holgura. El No confundir el descentramiento con la holgura. El No confundir el descentramiento con la holgura. El descentradescentradescentradescentramiento se puede compensar mediante cálculo tal como hacen las miento se puede compensar mediante cálculo tal como hacen las miento se puede compensar mediante cálculo tal como hacen las miento se puede compensar mediante cálculo tal como hacen las electrónicas Elettrorava pero la holgura solo puede ser compensada por un electrónicas Elettrorava pero la holgura solo puede ser compensada por un electrónicas Elettrorava pero la holgura solo puede ser compensada por un electrónicas Elettrorava pero la holgura solo puede ser compensada por un "mecánico ajustador"."mecánico ajustador"."mecánico ajustador"."mecánico ajustador".
SECCION 08
EQUILIBRADO DE PIEZAS DE AUTOMOCION
TRANSMISIONESTRANSMISIONESTRANSMISIONESTRANSMISIONES
Cuando necesitamos equilibrar una transmisión, debemos tener en cuenta
varios conceptos que si se olvidan pueden dar al traste con el trabajo realizado.
No tratamos, en esta ocasión, de grandes conceptos teóricos sobre el equilibrado
sino de pequeños conceptos de trabajo en taller que harán que nuestro trabajo de
equilibrado de transmisiones sea correcto y que al final, el automóvil del cliente no
vibre. Para ello debemos fijar nuestra atención en la figura 29 y tener presente lo
siguiente:
Generalmente la equilibradora presenta un "plato" donde podemos sujetar las
transmisiones a equilibrar, pero como todas las transmisiones no coinciden con los
agujeros del "plato" necesitamos bridas intermedias de acoplamiento.
Las bridas intermedias se sujetan al "plato" de la máquina de forma que de forma que de forma que de forma que
queden queden queden queden bien centradasbien centradasbien centradasbien centradas y luego se equilibran ya que de lo contrario la transmisión
no quedaría bien equilibrada a pesar de que el indicador de desequilibrio marque
en la zona de equilibrado. Esto se debe a que la transmisión estará equilibrada en
la máquina y si ésta no se sacara nunca no vibraría pero si sacamos la
transmisión, equilibrada con un utillaje descentrado y luego la colocamos en la
brida del coche o camión, que suponemos bien centrada, resultará que la
transmisión estará desequilibrada y el automóvil vibrará.
En definitiva, la brida estará centrada en el "plato" de la máquina y la cruceta En definitiva, la brida estará centrada en el "plato" de la máquina y la cruceta En definitiva, la brida estará centrada en el "plato" de la máquina y la cruceta En definitiva, la brida estará centrada en el "plato" de la máquina y la cruceta
de la transmisión estará bien de la transmisión estará bien de la transmisión estará bien de la transmisión estará bien centrada en la brida con una tolerancia no superior a centrada en la brida con una tolerancia no superior a centrada en la brida con una tolerancia no superior a centrada en la brida con una tolerancia no superior a
2 centésimas si no queremos tener problemas de equilibrado por esta causa.2 centésimas si no queremos tener problemas de equilibrado por esta causa.2 centésimas si no queremos tener problemas de equilibrado por esta causa.2 centésimas si no queremos tener problemas de equilibrado por esta causa.
Otro problema muy importante, el peor, en el equilibrado de transmisiones es
la holgura en el centrado entre brida y cruceta y la holgura en los dados de la
cruceta. La holgura en dados supone que si la cruceta "va dura" se equilibra en
ésta posición y luego, cuando recibe un golpe esporádico, el dado se desplaza y
todo el peso de la transmisión se descentra con respecto a la posición anterior y
por tanto el equilibrado realizado no ha servido de nada siendo imposible dejar la
transmisión equilibrada definitivamente.
Una forma de detectar este problema antes de sacar la transmisión de la Una forma de detectar este problema antes de sacar la transmisión de la Una forma de detectar este problema antes de sacar la transmisión de la Una forma de detectar este problema antes de sacar la transmisión de la
equilibradora es dar un pequeño golpe en la cruceta (puntos A, B y C de equilibradora es dar un pequeño golpe en la cruceta (puntos A, B y C de equilibradora es dar un pequeño golpe en la cruceta (puntos A, B y C de equilibradora es dar un pequeño golpe en la cruceta (puntos A, B y C de figura 30 figura 30 figura 30 figura 30
) para provocar el desplazamiento en un sentido del dado y volver a medir; a ) para provocar el desplazamiento en un sentido del dado y volver a medir; a ) para provocar el desplazamiento en un sentido del dado y volver a medir; a ) para provocar el desplazamiento en un sentido del dado y volver a medir; a
continuación dar otro golpe en sentido contrario del primero y volver a medir. Si la continuación dar otro golpe en sentido contrario del primero y volver a medir. Si la continuación dar otro golpe en sentido contrario del primero y volver a medir. Si la continuación dar otro golpe en sentido contrario del primero y volver a medir. Si la
variación es pequeña o no la hay podemos considerar que la transmisión no tiene variación es pequeña o no la hay podemos considerar que la transmisión no tiene variación es pequeña o no la hay podemos considerar que la transmisión no tiene variación es pequeña o no la hay podemos considerar que la transmisión no tiene
holgholgholgholguras o ésta es muy pequeña y por tanto no nos presentará problemas a causa uras o ésta es muy pequeña y por tanto no nos presentará problemas a causa uras o ésta es muy pequeña y por tanto no nos presentará problemas a causa uras o ésta es muy pequeña y por tanto no nos presentará problemas a causa
de la holgura.de la holgura.de la holgura.de la holgura.
También es un problema la holgura del "barrón" También es un problema la holgura del "barrón" También es un problema la holgura del "barrón" También es un problema la holgura del "barrón" o tramo estriado de las
transmisiones. Este problema se detecta cuando equilibramos la transmisión, por
ejemplo, de 50 a 10 y luego nos es imposible bajar estos 10 que quedan, pues
cada medida que realizamos, la máquina nos indica un lugar diferente de ángulo y
ya no es posible mejorar el equilibrado ya que el problema no es de equilibrado
sino de holgura. Cuando equilibramos una transmisión, normalmente colocamos,
en el cuerpo de la misma, chapas curvadas soldadas;
esta es la forma mas común de equilibrado pero debemos tener la precaución de
que al realizar la soldadura se haga por puntospor puntospor puntospor puntos ya que de lo contrario podemos
provocar que la transmisión se deforme debido al calor y cuando realizamos la
medida de comprobación las lecturas no sean las que esperábamos ya que la
deformación debida al calor desplaza las masas.
Las soluciones:Las soluciones:Las soluciones:Las soluciones:
Para el descentramiento Para el descentramiento Para el descentramiento Para el descentramiento la solución depende del tipo de equipo electrónico
de la equilibradora, es decir si la electrónica es del tipo computarizado podemos
corregir el descentramiento (el efecto del descentramiento) mediante un programa
de cálculo incorporado en memoria pero si la electrónica es antigua, el
descentramiento solo se puede corregir de forma mecánica, a base de
comparador, martillo y llave o bien mediante un proceso medianamente
complicado que consiste en tomar una primera medida y equilibrar, luego girar la
transmisión media vuelta y tomar una segunda medida, a continuación corregir la
indicación colocando la mitad en la transmisión y la otra mitad en la brida
intermedia.
Para la holgura solo hay una solución y es la del mecánico ajustador; no hay Para la holgura solo hay una solución y es la del mecánico ajustador; no hay Para la holgura solo hay una solución y es la del mecánico ajustador; no hay Para la holgura solo hay una solución y es la del mecánico ajustador; no hay otra forma posible tanto si la electrónica es antigua o computarizada.otra forma posible tanto si la electrónica es antigua o computarizada.otra forma posible tanto si la electrónica es antigua o computarizada.otra forma posible tanto si la electrónica es antigua o computarizada.
Velocidad de equilibradoVelocidad de equilibradoVelocidad de equilibradoVelocidad de equilibrado
La velocidad de equilibrado de una transmisión puede ser cualquiera que no
sea la de resonancia dependiendo del desequilibrio inicial; como lo dicho no aclara
gran cosa, diremos que la velocidad de equilibrado segura que podemos utilizar
para una transmisión de camión es de 800 r.p.m. a 1500 r.p.m.para una transmisión de camión es de 800 r.p.m. a 1500 r.p.m.para una transmisión de camión es de 800 r.p.m. a 1500 r.p.m.para una transmisión de camión es de 800 r.p.m. a 1500 r.p.m. aunque después la
transmisión montada en el camión gire a 2500 r.p.m.; esto es debido a que si
equilibramos a una velocidad superior a 1500 r.p.m. y la transmisión tiene un
desequilibrio inicial muy grande, ésta flexionará y la indicación será enorme con
respecto al desequilibrio real y no podremos equilibrar. No obstante podemos
elegir otra velocidad de
equilibrado aumentando ésta poco a poco y saliendo del punto de resonancia que
notaremos cuando la indicación sube mucho "de golpe". En caso que la
transmisión tienda a flexionar podemos realizar una compensación inicial
colocando un peso en medio (en la figura P1) para compensar la flexión y luego
equilibrar en dos planos normalmente. Una vez equilibrada la transmisión,
podemos comprobarla a una velocidad mas alta sin mayores problemas.
Cuando se trata de equilibrado en serie de muchas transmisiones iguales, se
elige la velocidad mas próxima posible a la real, haciendo primero varios
lanzamientos de comprobación, teniendo en cuenta evitar siempre la velocidad de evitar siempre la velocidad de evitar siempre la velocidad de evitar siempre la velocidad de
resonancia de la máquina equilibradora; resonancia de la máquina equilibradora; resonancia de la máquina equilibradora; resonancia de la máquina equilibradora; Generalmente este tipo de equilibrados
se realiza con una equilibradora del tipo isotrópica, de medición horizontal y
vertical, y oscilante ya que, al contrario de las máquinas rígidas, la frecuencia de
resonancia es muy baja y esto permite el equilibrado de las transmisiones a altas
revoluciones.
Tolerancia de equilibrado de las transmisionesTolerancia de equilibrado de las transmisionesTolerancia de equilibrado de las transmisionesTolerancia de equilibrado de las transmisiones
Si nos atenemos a la norma VDI 2060 podemos comprobar que las
transmisiones debemos equilibrarlas ateniendonos al grado de equilibrado Q6.3
ó Q16 dependiendo de la utilización de la transmisión y de la velocidad máxima
que ésta alcanzará en funcionamiento real.
Q 16 Ejes articulados, transmisiones. Cigüeñales de motores de cuatro tiempos, en cojinetes rígidos, de 6 ó mas cilindros y cigüeñales de locomotoras, turismos y camiones.
Q 6.3 Ejes articulados especiales, rotores de motores eléctricos, piezas rotatorias de máquinas herramientas, tambores centrífugos, ventiladores, volantes. Piezas sueltas de cigüeñales de motores de locomotoras, turismo y camión. Cigüeñales de motores especiales de 6 ó mas cilindros.
Q 2.5 Turbogeneradores, rotores de motores pequeños, motores eléctricos especiales, turbinas de vapor y gas, ventiladores, ejes de máquinas herramientas. Piezas sueltas de cigüeñales especiales.
Q 1 precisión Accionamientos de rectificadoras, rotores de motores pequeños especiales, turbopropulsores, Accionamientos de magnetófonos y vídeos.
Q 0,4 alta precisión
Rotores para rectificadoras de alta precisión, ejes de discos y rodetes.
El grado Q 16 se utiliza para transmisiones muy pesadas y que trabajan en
una gama de revoluciones muy baja; las transmisiones de turismos y en general
las de camión se equilibran con un grado de calidad Q 6.3.
Como se explicó anteriormente en este capítulo, al hablar de la hogura y del
descentramiento,debemos tener en cuenta, a la hora de calcular la tolerancia de
equilibrado de una transmisión, el grado de calidad de ajuste de su mecánica ya
que en la práctica las transmisiones tienen holgura en el recorrido lineal de los
cuatro muñones de la cruceta que entran en los rodamientos de agujas de los
dados. este posible recorrido provoca un desplazamiento de las masas, al hacer
girar la transmisión en la equilibradora, cada vez en distinta dirección y magnitud.
Acoplamientos especiales para transmisionesAcoplamientos especiales para transmisionesAcoplamientos especiales para transmisionesAcoplamientos especiales para transmisiones
En la figura 34 podemos ver un sistema de acoplamiento para las
transmisiones que se centran mediante una superficie estriada; este tipo de
centrado tiene la ventaja, entre otras, de que si está mecanizado correctamente, el
centrado es perfecto con respecto a la brida de acoplamiento ya que como brida
se suele utilizar un acoplamiento original mecanizado por el lado opuesto de forma
que podamos sujetarla al cabezal del montante de la máquina equilibradora.
Es aquí donde se presentan los problemas ya que la brida de acoplamiento
no solo debe estar centrada comprobando en el punto B con el comparador, sino
que además debemos asegurarnos que la superficie estriada, de contacto, esté
perfectamente plana, debiendo ser comprobada igualmente con el comparador en
el punto A y ésta comprobación del punto A, debido al estriado, es una prueba de
paciencia y de una complicación tal que al final acaba no realizándose.
Si por casualidad la brida queda centrada Si por casualidad la brida queda centrada Si por casualidad la brida queda centrada Si por casualidad la brida queda centrada como vemos en la figura 34, usted
podrá equilibrar la transmisión correctamente y ésta no vibrará. Usted podrá hacer
la comprobación girando la transmisión 180 grados, después de equilibrarla, y
tomando una nueva medida; si la indicación no varía o varía poco, sin duda la
brida estará correctamente centrada y la transmisión estará correctamente
equilibrada.
Pero normalmente la brida n Pero normalmente la brida n Pero normalmente la brida n Pero normalmente la brida no queda centrada o queda centrada o queda centrada o queda centrada y es mas fácil que cuando la
colocamos quede como se indica, de forma exagerada, en la figura 35 y la
desviación sea de mas de 2 centésimas provocando en error que no se puede
corregir equilibrando la brida ya que el descentramiento tiene su efecto en la
transmisión y cuando la tenga equilibrada, si la saca de la máquina y la vuelve a
colocar en otra posición le marcará un desequilibrio muy grande y tendrá que
repetir el equilibrado después de corregir el defecto del acoplamiento.después de corregir el defecto del acoplamiento.después de corregir el defecto del acoplamiento.después de corregir el defecto del acoplamiento.
La solución La solución La solución La solución para las máquinas que tienen equipo de medición antiguo, de
indicación por instrumento de aguja, es la misma que se explica en el apartado
anterior para el descentramiento. Si su equipo de medición es computarizado
(electrónica con pantalla monitor a color de Elettrorava o modelo similar) el el el el
problema deja de existir problema deja de existir problema deja de existir problema deja de existir ya que este equipo de medición corrige, mediante calculo,
los efectos provocados por el descentramiento y por el desequilibrio de la brida de
acoplamiento cualquiera que sea el tipo de transmisión que desee equilibrar y es
por ello que si utiliza este tipo de electrónica computarizada las transmisiones si utiliza este tipo de electrónica computarizada las transmisiones si utiliza este tipo de electrónica computarizada las transmisiones si utiliza este tipo de electrónica computarizada las transmisiones
siempre saldrán bien equilibradassiempre saldrán bien equilibradassiempre saldrán bien equilibradassiempre saldrán bien equilibradas haciendo una primera medida del desequilibrio,
girando la transmisión 180 grados y volviendo a realizar la medida, la computadora
mostrará las cantidades y el ángulo y cuando haya terminado podrá sacar la
transmisión de la máquina con la seguridad de que ésta estará correctamente
equilibrada.
RALENTIZADORES o FRENOS ELÉCTRICOS DE CAMIÓNRALENTIZADORES o FRENOS ELÉCTRICOS DE CAMIÓNRALENTIZADORES o FRENOS ELÉCTRICOS DE CAMIÓNRALENTIZADORES o FRENOS ELÉCTRICOS DE CAMIÓN
El procedimiento para equilibrar los frenos eléctricos de camión comienza
durante el proceso de fabricación; en primer lugar se equilibran los volantes o
discos por separado y a continuación se monta el conjunto tal como vemos en la
figura 36.
El conjunto queda preparado para funcionar pero debido a las posibles pero debido a las posibles pero debido a las posibles pero debido a las posibles
tolerancias de todas las piezatolerancias de todas las piezatolerancias de todas las piezatolerancias de todas las piezas que forman el conjunto es posible que la suma de s que forman el conjunto es posible que la suma de s que forman el conjunto es posible que la suma de s que forman el conjunto es posible que la suma de
errores provoque un desequilibrio no admisibleerrores provoque un desequilibrio no admisibleerrores provoque un desequilibrio no admisibleerrores provoque un desequilibrio no admisible y por tanto probablemente será
necesario equilibrar el conjunto montado como acabado final.
Para equilibrar los volantesPara equilibrar los volantesPara equilibrar los volantesPara equilibrar los volantes en dos planos, es decir equilibrado dinámico, se
utiliza una máquina generalmente horizontal (R100, R300, etc. de elettrorava) y el
equilibrado se realiza en la parte exterior mediante fresado y en el perímetro
mecanizado mediante taladros tal como vemos en la figura 36. En general el
desequilibrio inicial de estos discos es muy grande dependiendo de la calidad de
la fundición y de que el plano exterior no siempre se mecaniza; es por ello que se
deben utilizar máquinas equilibradoras generalmente robustas pues además el
diámetro de los discos es muy grande en relación a su anchura y su masa.
¿Debemos equilibrar el disco en un solo plano (estático) o en dos planos ¿Debemos equilibrar el disco en un solo plano (estático) o en dos planos ¿Debemos equilibrar el disco en un solo plano (estático) o en dos planos ¿Debemos equilibrar el disco en un solo plano (estático) o en dos planos
(dinámico) ?.(dinámico) ?.(dinámico) ?.(dinámico) ?. Debemos partir de la base de que un rotor equilibrado estáticamente
puede tener un par de fuerzas provocado por el desequilibrio dinámico sin
embargo un rotor equilibrado dinámicamente también estará estáticamente
equilibrado. Una mayor calidad del equipo ralentizador requiere un equilibrado en
dos planos, dinámico, figura 37A, por cada disco e incluso, después de montado,
un equilibrado de conjunto para compensar tolerancias de montaje acaba de
completar un equilibrado cuasi perfecto. Esto supone un coste muy superior y por
tanto el encarecimiento del producto. Sin embargo podemos equilibrar, los discos
de un freno eléctrico, estáticamente por separado, figura 37B, y después de
montados volver a equilibrar el conjunto en dos planos o dinámicamente y así todo
el conjunto estará correctamente equilibrado; no obstante si repasamos el capítulo el capítulo el capítulo el capítulo
3333 donde explica que un rotor lo forman infinidad de discos en toda su longitud y
cada uno con su propio desequilibrio, podremos entender que un disco equilibrado
en dos planos siempre es mejor. Es muy importante la calidad del utillaje o eje Es muy importante la calidad del utillaje o eje Es muy importante la calidad del utillaje o eje Es muy importante la calidad del utillaje o eje ya
que si éste tiene holgura o no está correctamente centrado o bien la superficie de
tope no está plana y perpendicular al eje el resultado del equilibrado no será
correcto. Cuando equilibramos un disco de freno lo sacamos del eje pero si luego
lo volvemos a colocar en el mismo eje y comprobamos de nuevo el equilibrado
podemos ver que éste ha variado; si ésta variación en pequeña significa que el eje
es correcto pero si la variación es grande significa que el eje provoca un
descentramiento sobre el rotor; el desequilibrio medido corresponde al conjunto
eje-rotor y una vez equilibrado el rotor se separa del eje, así que si el problema
estaba en el eje , éste ha sido trasladado al rotor que por separado quedará
desequilibrado.
En el capítulo 7 En el capítulo 7 En el capítulo 7 En el capítulo 7 se explica, con total claridad, el efecto del descentramiento
en el equilibrado de rotores así como el efecto que provoca la holgura entre el
rotor y el eje utilizado para el lanzamiento en la máquina equilibradora; ver
también el capítulo 8 sobre transmisiones. Para el equilibrado de discos de freno
podemos utilizar cualquiera de los dos sistemas de máquina equilibradora, tanto
oscilante como rígida. En el caso de utilizar máquina oscilante conviene que la
electrónica de medición sea computarizada ya que ello permite un ajuste de
máquina para cada modelo de rotor y este ajuste queda grabado de forma que
solo necesita realizarlo una vez para cada modelo de disco.
En el caso de utilizar una máquina rígida la electrónica debe permitir la
introducción de las cotas del disco para que la indicación de la medida sea
concorde con los distintos modelos. En cualquier caso, cualquiera que sea el tipo En cualquier caso, cualquiera que sea el tipo En cualquier caso, cualquiera que sea el tipo En cualquier caso, cualquiera que sea el tipo
de máquina, es imprescindible que la electrónde máquina, es imprescindible que la electrónde máquina, es imprescindible que la electrónde máquina, es imprescindible que la electrónica disponga de corrección de ica disponga de corrección de ica disponga de corrección de ica disponga de corrección de
descentramiento y de desequilibrio de utillaje, ejemplo:descentramiento y de desequilibrio de utillaje, ejemplo:descentramiento y de desequilibrio de utillaje, ejemplo:descentramiento y de desequilibrio de utillaje, ejemplo: Supongamos que el utillale
o eje que se utiliza para equilibrar un disco de freno eléctrico tiene un
descentramiento o una holgura de de 2 centésimas (0,02 mm.),el disco pesa 50
Kg. y el radio de compensación o lugar de equilibrado es de 300 mm. El error de
desequilibrio provocado por el descentramiento será:
Desequilibrio en el primer milímetro.- 50 Kg. x 0,02 mm. = 1 Kg.
Desequilibrio en el radio de compensación.- 1000 g.. : 300 mm. = 3,333 g.
Si el descentramiento fuese de 50 centésimas el desequilibrio sería de 8,333 Si el descentramiento fuese de 50 centésimas el desequilibrio sería de 8,333 Si el descentramiento fuese de 50 centésimas el desequilibrio sería de 8,333 Si el descentramiento fuese de 50 centésimas el desequilibrio sería de 8,333
g. Otra cosa a tener en cuenta,g. Otra cosa a tener en cuenta,g. Otra cosa a tener en cuenta,g. Otra cosa a tener en cuenta, para un correcto equilibrado es que, la transmisión
de arrastre que une la salida del cabezal de la máquina con el eje, tenga las
crucetas en buen estado con un giro suave pero sin holguraspero sin holguraspero sin holguraspero sin holguras ya que ello
provocará variaciones, en la indicación del desequilibrio, con oscilaciones.
CIGÜEÑALCIGÜEÑALCIGÜEÑALCIGÜEÑAL
Los cigüeñales son rotores que tienen una relación de movimientos muy
especiales. En ellos intervienen dos tipos de movimientos como son el rotatoriorotatoriorotatoriorotatorio
propio del cigüeñal y el movimiento oscilatorio o de vaivénoscilatorio o de vaivénoscilatorio o de vaivénoscilatorio o de vaivén del émbolo. Para
obtener los dos movimientos, antes citados, intervienen varias piezas de
acoplamiento como son los pistpistpistpistones y las bielasones y las bielasones y las bielasones y las bielas que combinan ambos
movimientos. Teniendo en cuenta el equilibrado, podemos distinguir dos tipos de
cigüeñales:
a) El cigüeñal cuyo eje de inercia coincide con el eje de rotación
como es el de un automóvil de 4 cilindros (figura 39); en este caso el
equilibrado se realiza como un rotor normal, teniendo en cuenta que
el peso se extraerá en forma de componentes de acuerdo con la
distribución angular de los pistones ya que solo se puede extraer
peso de las "guitarras" dispuestas para ello en contra de los
pistones.
b) El cigüeñal cuyo eje de rotación no coincideno coincideno coincideno coincide con el eje de inercia
como es el de una motocicleta o el de un compresor; en este caso se
colocará, en la gualdera, eje de giro de la biela, un peso determinado
que sustituirá los efectos dinámicos del conjunto biela y pistón.
Si nos fijamos en la figura 40, podremos ver que existen dos movimientos en
el funcionamiento de un conjunto pistón-biela-cigüeñal. Existe un movimiento de
primer orden que es el recorrido del pistón desde el PMS hasta el PMI y retorno al
PMS; sin embargo en el eje del cilindro se genera un movimiento de segundo
orden, frecuencia doble (Figura 41). Debido a esto, el equilibrado debe realizarse
en forma de compromiso obteniendo la mejor relación posible entre las masas
rotatorias y las oscilantes. Observemos de nuevo la figura 40, por un lado tenemos
las masas de biela y cigüeñal y por otro lado tenemos las masas oscilantes. Si
equilibramos las masas de la biela y cigüeñal colocando masas opuestas
tendremos que la compensación será correcta en los puntos 90E y 270E pero en
0E y 180E habremos empeorado enormemente el resultado, es por eso que las
masas que tienen un movimiento de primer orden serán compensadas colocando
la mitad del peso en el cigüeñal.
En la figura 42 podemos ver el esquema de la compensación de las masas
en el conjunto pistón + biela + cigüeñal.
Por un lado tenemos la masa de la biela M1 que distribuimos entre el pistón
M11 y el cigüeñal M111.
Por otro lado utilizaremos M3 para compensar la masa del cigüeñal
compuesta por la suma de M2 y M111.
En tercer lugar debemos compensar con M33 la masa del pistón compuesta
por M0 y M11 en su mitad.
Así que la compensación del mecanismo en su conjunto con un peso
colocado en la gualdera del cigüeñal es:
Las bielasLas bielasLas bielasLas bielas deben estar controladas referente a la distribución de su masa
para que el funcionamiento del conjunto funcione en la mejor condición posible. El
procedimiento es muy sencillo ya que se utiliza una balanza utillada para colocar
las bielas en dos posiciones tal como podemos ver en las figuras. En la una
posición podremos ver en la indicación de la balanza, el peso de la parte dotada
de movimiento de rotación y en la otra posición podemos ver la indicación del peso
de la parte con movimiento alterno. El resultado de la suma de las dos mediciones
debe ser el peso total de la biela, que estará distribuido en 3/4 para la primera
posición y 1/4 para la segunda posición.
En el caso de los cigüeñales de motores de un solo pistón, no siempre se
procede al equilibrado real sino que se comprueba montado completo con pistón y
biela en la equilibradora mediante un utillaje que permite ver la magnitud de
oscilación en sentido horizontal y en sentido vertical de forma que podamos ver la
relación entre una y otra posición.
TURBOCOMPRESORESTURBOCOMPRESORESTURBOCOMPRESORESTURBOCOMPRESORES Los turbo compresores son dispositivos que pueden girar a velocidades muy
altas ya que su función es la de inyectar aire a presión aprovechando los gases de
escape de los motores de explosión.
Debido a su alta velocidad de funcionamiento es imprescindible que su
equilibrado sea de precisión para evitar las vibraciones y como consecuencia un
mal funcionamiento del mismo.
Para conseguir un equilibrado de alta calidad debemos disponer de una
equilibradora capaz de detectar el desequilibrio, en magnitud y ángulo, sin sin sin sin
necesidad de lanzar el turbo a la velocidad de necesidad de lanzar el turbo a la velocidad de necesidad de lanzar el turbo a la velocidad de necesidad de lanzar el turbo a la velocidad de funcionamiento,funcionamiento,funcionamiento,funcionamiento, es decir, con una
velocidad en máquina no superior a 3000 r.p.m. es suficiente para conseguir un
perfecto equilibrado. Debemos tener en cuenta que si un rotor tiene un
desequilibrio de 1 gramo de desequilibrio en el radio de equilibrado, este gramo
seguirá siendo un gramo a cualquier velocidad; lo que sí varia con la velocidad es lo que sí varia con la velocidad es lo que sí varia con la velocidad es lo que sí varia con la velocidad es
la fuerza que realizala fuerza que realizala fuerza que realizala fuerza que realiza pero no su masa.pero no su masa.pero no su masa.pero no su masa.
Es por eso que lo importante es disponer de una máquina, diseñada y
fabricada especialmente para el equilibrado de turbos, de precisión con filtrado
digital e integración de señal que consiga separar perfectamente las señales del
desequilibrio de los disturbios ajenos al mismo (MAQUINA MODELO STMAQUINA MODELO STMAQUINA MODELO STMAQUINA MODELO ST----10 de la 10 de la 10 de la 10 de la
marca Elettrorava).marca Elettrorava).marca Elettrorava).marca Elettrorava). Debemos tener presente que si deseamos equilibrar conjuntos
turbo montados, no se debe utilizar una máquina de lámpara estroboscópica.no se debe utilizar una máquina de lámpara estroboscópica.no se debe utilizar una máquina de lámpara estroboscópica.no se debe utilizar una máquina de lámpara estroboscópica. Las
máquinas de lámpara estroboscópica son de sincronismo fijo, es decir que cuando
ha sincronizado la frecuencia de giro del rotor en la equilibradora, esta se deja fija;
cuando la turbina se hace girar con correa este sistema funciona correctamente,
pero en el caso de conjunto montado el giro se realiza con aire a presión, además
se inyecta aceite a una temperatura semejante a la de funcionamiento real y es
por eso que la velocidad de giro del conjunto tiene continuas variaciones; debido a
esto, el sincronismo fijo es muy impreciso y por tanto es necesario un sincronismo
automático seguidor de frecuencia que solo se consigue con una célula
fotoeléctrica como es el caso de la ST-10 de Elettrorava.
En la figura Nº45 podemos ver las piezas giratorias de un turbo y que son las
que se deben equilibrar. El equilibrado se puede realizar por partes o bien en
conjunto montado.
Para equilibrar en piezas sueltasPara equilibrar en piezas sueltasPara equilibrar en piezas sueltasPara equilibrar en piezas sueltas, realizaremos primero el equilibrado del eje-
turbina que forman una pieza única; para ello colocaremos la turbina sobre los
rodillos de rodadura y lo haremos girar con la cinta de arrastre de la equilibradora
procediendo al equilibrado según las instrucciones de la equilibradora. Una vez
equilibrada la turbina, procederemos a montar el compresor bien apretado con la
tuerca autoblocante y procederemos al equilibrado del mismo.
Para equilibrar conjuntos montados Para equilibrar conjuntos montados Para equilibrar conjuntos montados Para equilibrar conjuntos montados, debemos montar el conjunto turbina-
compresor en su soporte de giro, colocaremos el conjunto en la plataforma de
medición de la máquina equilibradora y conectaremos el conducto de aceite a
presión en la boca de entrada del cuerpo del turbo, teniendo en cuenta que debe
existir salida para una correcta circulación del aceite.
El conjunto se sujetará a un utillaje en forma de T por la zona donde se sujeta
la salida de aceite para poder emplazarlo en la plataforma de la máquina
equilibradora y a continuación se situa la fotocélula enfrente de la marca reflectora.
Después de asegurar la presión de aceite, haremos girar el rotor mediante aire a
presión dirigido a la turbina; el accionamiento se realiza con aire para evitar al
máximo las posibles influencias de un accionamiento por contacto.
Para realizar el equilibrado, en origen se extrae material de las caras
interiores de la turbina y del compresor, mediante fresa o broca hasta realizar el
equilibrado correctamente; a continuación se monta el conjunto y se reequilibra
finalmente sacando material de la tuerca que sujeta el compresor y del extremo
exterior del eje del compresor.
Alta velocidadAlta velocidadAlta velocidadAlta velocidad.- Tal como se indicó anteriormente, no es necesario que el
rotor gire a velocidades muy elevadas para un correcto equilibrado, no obstante se
puede colocar un turbo a velocidades de régimen para comprobar el
comportamiento de los materiales en temas como elasticidad, resonancia, etc;
estas comprobaciones se realizan con gran caudal de aire con utillajes que simula
exactamente el montaje en el motor al que van destinados; en estas máquinas el
equilibrado se realiza sobre la tuerca del compresor ya que antes hemos
equilibrado la turbina en una máquina de arrastre por cinta.
SECCION 09
RODILLOS DE PAPELERAS Y OTROS
Son muchos y muy diferentes los tipos de rodillos que se utilizan en la
fabricación y tratamiento del papel; aquí vamos a tomar como muestra el tipo que
podemos ver en la figura, que consta de un cilindro, dos tapas que forman cuerpo
con el cilindro y servirán de eje y además lleva un recubrimiento especial para el
tratamiento de papel.
Este tipo de rodillos, debido a su construcción y medidas, a ciertas
velocidades altas pierden la característica de rígidos y presentan una flexión que
en ocasiones equivalen a un desequilibrio estático muy considerable (ver capítulo
Rotores rígidos y flexibles). La flexión en este tipo de rotores causa grandes
problemas en las máquinas donde van instalados si no se compensa
correctamente; este problema es lo que vamos a intentar resolver, de la forma
mas práctica posible, en este capítulo.
Casos prácticos:Casos prácticos:Casos prácticos:Casos prácticos: Los casos que se muestran a continuación son el resultado del
asesoramiento y de la práctica personal del autor en muchas empresas diferentes
dedicadas a la fabricación de rotores de todo tipo y forma, transmisiones de
camión y turismo, rodillos para manipular la piel, rotores eléctricos, donde la
práctica coincide con la teoría, pero no siempre. Veamos un posiVeamos un posiVeamos un posiVeamos un posible casoble casoble casoble caso de un
rodillo que colocamos en la equilibradora, figura 53, y la electrónica de medición
nos muestra, a bajas revoluciones, el desequilibrio de cada lado por separado y
además nos muestra un desequilibrio estáticonos muestra un desequilibrio estáticonos muestra un desequilibrio estáticonos muestra un desequilibrio estático muy grande (las electrónicas
modernas muestran las tres medidas a la vez) debido a que los ángulos de los dos debido a que los ángulos de los dos debido a que los ángulos de los dos debido a que los ángulos de los dos
lados están muy próximos.lados están muy próximos.lados están muy próximos.lados están muy próximos. Como norma general colocamos un peso a cada lado
M1 y M2 tal como nos indica el equipo de medición, que en este caso suelen
coincidir en ángulos próximos, si no iguales. El rotor queda equilibrado a bajas
revoluciones pero cuando lo lanzamos a las revoluciones máximas de trabajo,
comprobamos que los indicadores del equipo medidor nos muestran un
desequilibrio enorme a medida que nos acercamos a la velocidad de flexión del
rodillo (figuras 54 y 55 ). Para corregir el efecto de la flexión, lo mejor posible,
procedemos de la siguiente forma:
Colocamos un peso M3 en el centro del rodillo para compensar la flexión a la
velocidad alta o velocidad de flexión, pero como este peso M3 provocaría un
desequilibrio a velocidades bajas, cuando no hay flexión, debemos compensarlo a
su vez con dos pesos M4 y M5 que cada uno corresponde a la mitad de M3 (figura
56 ). M3 en el centro del rodillo provoca un efecto "contra flexión" pero M4 y M8 M3 en el centro del rodillo provoca un efecto "contra flexión" pero M4 y M8 M3 en el centro del rodillo provoca un efecto "contra flexión" pero M4 y M8 M3 en el centro del rodillo provoca un efecto "contra flexión" pero M4 y M8
influyen muy pocoinfluyen muy pocoinfluyen muy pocoinfluyen muy poco en la flexión debido a que se colocan en los extremos del rodillo en la flexión debido a que se colocan en los extremos del rodillo en la flexión debido a que se colocan en los extremos del rodillo en la flexión debido a que se colocan en los extremos del rodillo
para que solo compensen a M3 estáticamentepara que solo compensen a M3 estáticamentepara que solo compensen a M3 estáticamentepara que solo compensen a M3 estáticamente. Otra forma de realizar el
equilibrado del rodillo que tratamos, es decir con un desequilibrio inicial estático es
como se muestra en las figuras siguientes.
La primera nos muestra como compensar el desequilibrio colocando dos
pesos repartidos a una distancia de los planos extremos equivalente al 22% de la
longitud total del rodillo. El tamaño del peso se calcula multiplicando la indicación
que la electrónica de medición nos muestra como "estático" por la longitud y dividir
por 2 tal como se muestra en la figura 57. También podemos utilizar la fórmula de
colocar tres pesos repartidos como se muestra en la figura 58 y calculados de
forma que el peso central es igual al peso total multiplicado L y por 2 y dividido por
y los pesos laterales equivalen al resto dividido por 2 para cada uno de ellos tal
como se muestra en la figura.
Como concepto general debemos tener presente que en los rotores de gran
longitud y construidos huecos como los tratados aquí, generalmente su
desequilibrio está repartido de forma regular y es por eso que conviene
equilibrarlos en la longitud de su cuerpo y no en los extremos ya que cuando se
acercan a una velocidad aproximada a la mitad de la resonancia los momentos
interiores podrían generar una flexión muy grande. Tal como se muestra en las
figuras anteriores es como se evita mejor la posibilidad de flexión. Al colocar los
contrapesos para el equilibrado nos encontramos que los rodillos deben
permanecer lisos en su superficie y no es posible colocarlos por fuera; en el caso
de colocarlos en los planos extremos se resuelve fácilmente ya que se puede
actuar en las tapas que hacen de eje (figuras 62 ,64), pero el contrapeso del
centro debemos colocarlo en el interior del rodillo (tubo) y esto es un poco mas
problematico.
La solución que presentaremos aquí es una de las muchas que se pueden
diseñar y por tanto no puede ser considerada como única, ni siquiera como la
mejor, pero ha sido comprobada y podemos asegurar que es muy efectiva.
Consiste en construir un disco, según el tamaño del rodillo, donde se sujetará el
contrapeso y que luego se introduce en el interior del cilindro dejándolo fijo a la
distancia convenida.
En la figura 59 vemos un disco, con varios agujeros, que se ha cortado por la
mitad y luego se ha unido mediante dos muelles.
Este disco nos servirá para colocar el contrapeso necesario en el interior del
tubo en cualquier parte de su longitud.
Los orificios marcados con las letras A y B están roscados para introducir
unas barras muy largas, También roscadas, que nos servirán para transportar el
disco por el interior del tubo hasta el centro u otra zona que deseemos y el agujero
C es para colocar el contrapeso E, en forma de barra, para el equilibrado. El
agujero F esta hecho de forma que con un tornillo allen de cabeza cónica y una
tuerca También cónica podamos expandir el disco en sentido radial y apretarlo
contra la superficie interior del cilindro para que quede sujeto.
En la figura 60 podemos ver las manetas transportadoras, roscadas, que se
sacaran una vez sujeto el disco, una llave allen con el mango muy largo para
llegar desde fuera al disco y apretar el tornillo y tuerca cónicos, y el contrapeso
fijado con un tornillo "prisionero" o bien soldado. El constructor debe tener en
cuenta las medidas adecuadas de acuerdo con sus necesidades ya que lo
reflejado en las figuras anteriores solo es un boceto para representar la idea; en la
página siguiente podemos ver otras formas de añadir contrapesos.
Proceso:Proceso:Proceso:Proceso: Generalmente primero se mide el desequilibrio, luego se saca una de las
tapas-eje, después se coloca el disco, a continuación se vuelve a colocar la tapa-
eje y se mide de nuevo el desequilibrio. Conviene que la zona donde se coloca el
disco esté torneada.
Diferentes formas de equilibrar rodillos huecos en los que la superficie externa
debe permanecer lisa.
SECCION 10
LOS ROTORES DE MOTORES ELECTRICOS
Cuando se construye un motor eléctrico, en su fase final comprobaremos el
comportamiento de las vibraciones parásitas y su marcha suave o tranquilidad de
marcha. Ademas de las vibraciones mecánicas debemos tener en cuenta las Ademas de las vibraciones mecánicas debemos tener en cuenta las Ademas de las vibraciones mecánicas debemos tener en cuenta las Ademas de las vibraciones mecánicas debemos tener en cuenta las
vibraciones electromagnéticasvibraciones electromagnéticasvibraciones electromagnéticasvibraciones electromagnéticas pues la influencia de ambos tipos de vibraciones
dependera de la velocidad máxima del motor.
Las vibraciones mecánicas Las vibraciones mecánicas Las vibraciones mecánicas Las vibraciones mecánicas dependen de la construcción especialmente si el
rotor es bobinado ya que las bobinas suelen quedar desplazadas del eje y
provocan este tipo de vibraciones; estas vibraciones tambien pueden estar
provocadas por variaciones térmicas y mecánicas del aislante y el desplazamiento
por centrifugación de las espiras del bobinado. Tambien provocan estas
vibraciones la turbina de ventilación, las chapas mal apiladas, el colector, el
descentramiento del paquete de chapas respecto al eje etc.
Las vibraciones electromagnéticas Las vibraciones electromagnéticas Las vibraciones electromagnéticas Las vibraciones electromagnéticas son vibraciones parasitas específicas del
rotor y solo pueden ser evitadas por un diseño correcto del mismo, es por ello que
una vez construido el rotor este tipo de vibraciones no se pueden este tipo de vibraciones no se pueden este tipo de vibraciones no se pueden este tipo de vibraciones no se pueden corregir corregir corregir corregir
mediante el equilibrado.mediante el equilibrado.mediante el equilibrado.mediante el equilibrado.
La calidad de equilibrado, en un rotor eléctrico debe estar comprendida entre
Q 0.4 y un máximo de Q 6.3Q 0.4 y un máximo de Q 6.3Q 0.4 y un máximo de Q 6.3Q 0.4 y un máximo de Q 6.3 segun norma VDI 2060:
Q 0.4 - Inducidos de
rectificadoras y giróscopos
Q 1 - Platos giradiscos, accionamiento de
magnetofonos, inducidos de motores con exigencias
especiales, ejes de rectificadoras.
Q 2.5 - Turbo compresores, máquinas herramientas,
inducidos eléctricos tipo mediano, inducidos de motores
pequeños y grandes con exigencias especiales.
Q 6.3 - Inducidos normales de motores eléctricos,
ventiladores, máquinas herramientas, volantes de
inercia.
Debemos tener en cuenta que el desequilibrio residual provoca furezas
centrifugas que repercuten en los rodamientos y en los cojinetes de forma muy
perjudicial; estas fuerzas provocan ademas la interrupción de la película del aceite
de engrase dentro del rodamiento acelerando le destrucción del mismo y
acortando su vida.
Equilibrar lor rotores eléctricos en un plano o en dos planosEquilibrar lor rotores eléctricos en un plano o en dos planosEquilibrar lor rotores eléctricos en un plano o en dos planosEquilibrar lor rotores eléctricos en un plano o en dos planos En principio un rotor eléctrico se equilibrará en dos planos, es decir
dinámicamente; sin duda, en ocasiones el desequilibrio de un rotor es solamente
estático debido a que el paquete de chapas magnéticas está descentrado respecto
al eje o bien la última bobina sobresale mas que el resto y esto provoca un
desequilibrio estático (un plano) grande pero incluso así conviene equilibrar en dos
planos para repartir la carga o descarga de material (ver capítulo 2).
Existe un tipo de rotores eléctricos bobinados con soporte de resina, los
cuales tienen un diámetro muy considerable con respecto a su longitud,
aproximadamente 10:1, y sin duda pueden equilibrarse en un solo plano a pesar
de su velocidad real.
Si el rotor es bobinado y el desequilibrio es muy grande debemos equilibrar
aportando material, bien con masilla adherente o bien con chapas no magnéticas
(latón)introducidas en los alojamientos de las bobinas. Si decidimos equilibrar
extrayendo material del paquete magnético mediante fresado o taladrado del
mismo corremos el riesgo de provocar vibraciones electromanéticas si la cantidad corremos el riesgo de provocar vibraciones electromanéticas si la cantidad corremos el riesgo de provocar vibraciones electromanéticas si la cantidad corremos el riesgo de provocar vibraciones electromanéticas si la cantidad
a extraer es muy grande pero si la cantidad es pequeña, el equilibrado por este a extraer es muy grande pero si la cantidad es pequeña, el equilibrado por este a extraer es muy grande pero si la cantidad es pequeña, el equilibrado por este a extraer es muy grande pero si la cantidad es pequeña, el equilibrado por este
sistema es muy bueno.sistema es muy bueno.sistema es muy bueno.sistema es muy bueno.
Ruidos en la máquina equilibradora y sus efectosRuidos en la máquina equilibradora y sus efectosRuidos en la máquina equilibradora y sus efectosRuidos en la máquina equilibradora y sus efectos Cuando un rotor gira en una equilibradora, ésta debe soportar todas las
vibraciones y fuerzas provocadas por el desequilibrio y por todos los elementos
que giran y se mueven en ella; es por esto que todos los elementos de una
equilibradora deben estar en perfectas condiciones de rodadura como son los
rodillos de apoyo y el eje de giro del própio rotor además de conservar los puntos
de rodadura libres de virutas o cualquier otra suciedad. Los efectos que provocan
son oscilaciones ajenas al desequilibrio y que en ciertos momentos provocan que
los elementos fijos de la máquina puedan entrar en resonancia alcanzando ésta su
máxima amplitud en frecuencias comprendidas entre 15 Hz y 16 KHz; si esto
ocurre la intensidad de vibración es tan grande que puede provocar la ruptura de
alguna parte de la máquina. Generalmente las máquinas equilibradoras se
construyen con una capacidad muy superior a la nominal y es por eso que si se
respetan las indicaciones del fabricante no existe peligro de ruptura alguna.
Cuando se trata de equilibrar los rotores de los motores eléctricos debemos
diferenciar entre los de cortocircuito, normalmente utilizados en motores trifásicos
asíncronos y los de escobillas. En los rotores bobinadEn los rotores bobinadEn los rotores bobinadEn los rotores bobinadosososos de motores pequeños de
escobillas se suelen equilibrar de las siguientes formas:
a) Colocando masilla sobre los extremos, normalmente sobre el
bobinado, del rotor; este sistema es muy útil y rápido pero solo se
utilizará en rotores que deban girar a poca velocidad ya que durante
el giro, la centrifugación de los materiales dará lugar al
desplazamiento de la masilla debido a que el hilo de cobre que
conforma el bobinado "no aguanta el tipo" y cede su posición (figura
Nº 66).
b) Colocando tramos de barra de material no
magnético, como puede ser de latón, bronce, aluminio,
etc., entre las ranuras del cuerpo del rotor, tal como
podemos observar en la figura Nº 67.
Tanto el método a) como el b) son igualmente efectivos con la diferencia de
que el b) es mas "limpio" y para rotores mas revolucionados ya que las barritas de
metal no magnético no se desplazan por la fuerza centrífuga como ocurre con la
masilla, debido a que ésta se sujeta, normalmente, en el bobinado.
c) Extrayendo material del cuerpo del rotor mediante fresa o taladro
como podemos ver en las figuras Nº 68 y 69.
Este sistema es el mas adecuado para equilibrar rotores que deben girar a
revoluciones elevadas, debido a que no se añade masa que luego puede
desplazarse por centrifugación. En caso de utilizar los taladros no se presentan
problemas adicionales, en cambio si utilizamos la fresa debemos tener en cuenta
la forma de fresar en el cuerpo del rotor; la fresa debe realizar su fuerza hacia el
interior del paquete magnético en ambos lados y para ello debemos girarlo según
el lado en el que realizamos la fresada, pues de no ser así puede ocurrir el
desmoronamiento de las chapas y variar el desequilibrio inicial; en este caso al
comprobar el rotor seguirá desequilibrado debido a la posible deformación del
paquete de chapas, (figura Nº 69). Este problema suele ocurrir en los rotores
pequeños y de poco cuerpo que además no suelen llevar resina después de ser
bobinados.
d) Otra forma de realizar el equilibrado de rotores eléctricos de
escobillas es cortando parte de las aspas del ventilador, o añadiendo
remaches en los rotores que disponen de él, combinando con
cualquiera de los métodos indicados anteriormente en el lado
opuesto ya que generalmente los rotores solo disponen de ventilador
en un solo lado.
Cuando el ventilador es de fundición podemos realizar taladros en el mismo
sin llegar a perforar para evitar el silbido del aire.
También podemos añadir peso, soldando estaño o plomo en las palas del
ventilador, en lugar de cortar; en la figura Nº70 podemos ver las tres formas
combinadas.
Otra forma práctica, especialmente cuando no se desea tocar el hierro del
rotor, es la de incorporar un disco de hierro a cada lado, donde podemos realizar
taladros para el equilibrado, ver figura Nº 71, puntos A y B.
Cuando el rotor de escobillas es de tamaño grande generalmente el
constructor debe prever la zona donde se pueden colocar contrapesos que se
sujetan con tornillos o bien zonas u orificios donde se puede colocar trozos de
plomo remachados. Hay que tener en cuenta que en los rotores bobinados de
tamaño grande, el desequilibrio puede ser considerable y generalmente se
soluciona añadiendo material. Sin duda cada usuario puede desarrollar su propio
método pero en general los mencionados anteriormente son los mas utilizados.
Un problema que suele pres Un problema que suele pres Un problema que suele pres Un problema que suele presentarseentarseentarseentarse en rotores de velocidad alta es el
siguiente:
Si equilibramos 10 rotores iguales y a la misma velocidad en la equilibradora
y cuando los montamos en el estátor del taladro, lijadora, serradora, etc y gira a su
velocidad de régimen, por ejemplo a 12.000 r.p.m., resulta que 8 rotores funcionan
correctamente y 2 vibran. Si desmontamos los 2 rotores que vibran y los ponemos
de nuevo en la equilibradora podemos comprobar que ahora el equipo de
medición nos muestra un desequilibrio en el rotor, es decir antes estaba
equilibrado y después de funcionar ya no lo está. Podemos pensar que la
equilibradora no funciona correctamente o que el operario no realizó bien el
equilibrado pero esto no es así.
Cuando los rotores bobinados deben girar a velocidades altas Cuando los rotores bobinados deben girar a velocidades altas Cuando los rotores bobinados deben girar a velocidades altas Cuando los rotores bobinados deben girar a velocidades altas, 6.000, 8.000,
12.000, etc. r.p.m., debemos equilibrar extrayendo material del cuerpo del inducido
mediante fresa o taladro; no es necesario equilibrar a la velocidad de giro real ya
que es suficiente que en la equilibradora gire, por ejemplo, entre 600 y 3000
r.p.m., no obstante cuando el rotor, correctamente equilibrado, gire a la velocidad
de régimen puede vibrar y esto no es por no haber realizado un equilibrado
correcto sino porque el bobinado no ha sido reafirmado de forma suficiente y al
alcanzar las revoluciones máximas se centrifuga y adquiere una posición definitiva
diferente. En el caso de rotores que presenten este tipo de problemas conviene
lanzarlos primero a la velocidad alta para que alcancen su estado definitivo y luego
ponerlos en la equilibradora.
En los rotores no bobinados En los rotores no bobinados En los rotores no bobinados En los rotores no bobinados el equilibrado es muy sencillo ya que se realiza
como un rotor cualquiera sin problemas puesto que, exceptuando los
extremadamente largos, no flexionan ni se deforman, además estos suelen estar
preparados con tetones, en los lados, donde se pueden remachar arandelas para
añadir material o bien romper los tetones para sacar material; También se pueden
utilizar pinzas con contrapeso añadido dependiendo de la construcción del rotor.
En la página siguiente podemos ver diferentes formas de añadir o sacar peso para
el equilibrado de este tipo de rotores; sin duda esto es solo una muestra de las
muchas y diversas formas posibles ya que en cada caso, el usuario de una
equilibradora debe estudiar la forma mejor de realizar el equilibrado.
SECCION 11
MUELAS ABRASIVAS
Cuando montamos una muela en una rectificadora, debemos realizar ciertas
operaciones para que la misma quede en condiciones de realizar correctamente el
rectificado de la superficie que deba tratar; entre estas operaciones están el
equilibrado de la muela, sujeción de la misma en el eje y diamantado de su
superficie.
Si la muela no está correctamente centrada o tiene un desequilibrio
apreciable, el perfil resultante, al rectificar una superficie plana, puede ser como
vemos en la figura 74.
Debemos tener presente que en una rectificadora existen dos movimientos
como son el circular de la muela y el de vaivén de la mesa que contiene la
superficie a rectificar o en el caso de que la pieza a rectificar sea un eje existirán
dos movimientos circulares, el de la muela y el del eje; es debido a estos dos
movimientos que la superficie tratada puede tener el aspecto que se muestra en la
figura 74 en el caso de superficie plana.
Recordemos que cuando un rotor, en este caso una muela, está
desequilibrada, existe una fuerza centrífuga según la ecuación:
donde mmmm es el desequilibrio, RRRR es el radio donde se encuentra el desequilibrio y wwww
es la velocidad angular de la muela.
La estructura de la rectificadora recibe la fuerza centrífuga provocada por el
desequilibrio de la muela, que se transmite a través del eje y de los cojinetes; esta
fuerza provoca un desplazamiento vectorial diferente en cada momento durante el
giro de la muela debido a que normalmente una rectificadora tiene una rigidez
mayor en sentido vertical y menor en sentido horizontal, por tanto el
desplazamiento vectorial que describe es una elipse y no un círculo. Debido a esto
cuando rectificacuando rectificacuando rectificacuando rectificamos una superficie plana la vibración que ataca a esta superficie lo mos una superficie plana la vibración que ataca a esta superficie lo mos una superficie plana la vibración que ataca a esta superficie lo mos una superficie plana la vibración que ataca a esta superficie lo
hace en el eje menor de la elipse y cuando rectificamos un cilindro la vibración hace en el eje menor de la elipse y cuando rectificamos un cilindro la vibración hace en el eje menor de la elipse y cuando rectificamos un cilindro la vibración hace en el eje menor de la elipse y cuando rectificamos un cilindro la vibración
ataca a este en el eje mayor de la elipse.ataca a este en el eje mayor de la elipse.ataca a este en el eje mayor de la elipse.ataca a este en el eje mayor de la elipse.
En la figura 75 se muestra la representación de una rectificadora donde
podemos observar la formación de la elipse descrita, provocada por el
desequilibrio de la muela; debido a que la rigidez es diferente en cada eje, la
velocidad angular del desplazamiento también es diferente.
Tenemos:
Como
RgX < RgY,
entonces
weX < weY
El vector ¬s representa la vibración vectorial, del centro de la muela,
provocada por la fuerza centrífuga ¬F cuando gira a una velocidad angular w, dependiendo ademas de la rigidez de la estructura Rg, ya sea RgX o RgY y de la velocidad
angular de la excentricidad we ya sea weX o weY, según el punto angular donde se
encuentre ¬F:
En la figura 76 vemos una rectificadora de cilindros, donde tenemos dos velocidades
angulares w1 de la muela y w2 del cilindro. Ademas vemos que el ataque se realiza
por el radio mas largo de la elipse. Dependiendo de la relación entre w1 y w2 y de
la rigidez de la maquina rectificadora, es decir de la elipse formada, pueden
generarse en la superficie del cilindro perfiles poligonales como los mostrados en
la figura 77.
En el caso de una superficie plana el perfil que se genera es tal como se
muestra en la figura 78, dependiendo siempre de la velocidad angular de la muela,
de la plataforma y del desequilibrio de la muela.
La altura h y forma del perfil se puede calcular matemáticamente, pero no
entraremos en ello pues la intención del autor es que el libro sea práctico.
SolucionesSolucionesSolucionesSoluciones:
Las soluciones son sencillas:
Colocar la muela Colocar la muela Colocar la muela Colocar la muela
equilibrar la muelaequilibrar la muelaequilibrar la muelaequilibrar la muela
diamantar la mueladiamantar la mueladiamantar la mueladiamantar la muela
volver a equilibrar la muelavolver a equilibrar la muelavolver a equilibrar la muelavolver a equilibrar la muela
Lo expuesto anteriormente debe ser realizado por completo y en el orden
descrito para obtener una buena calidad de rectificado de sus piezas.
Para realizar el equilibrado Para realizar el equilibrado Para realizar el equilibrado Para realizar el equilibrado de una muela de rectificadora necesita una
máquina de equilibrar, generalmente portátil; estas máquinas disponen de un
transductor o captador de vibraciones que se coloca en el cuerpo de la
rectificadora, en lugar próximo a la muela. Este captador detecta las vibraciones
que son amplificadas y filtradas por un circuito electrónico resonante o integrador y
transmitidas a un instrumento donde podemos observar la magnitud del
desequilibrio; además esta misma señal activa una lámpara de efecto
estroboscópico que mostrará el lugar donde se localiza el desequilibrio,
permitiendonos la corrección del mismo.
En el caso de muelas muy anchas En el caso de muelas muy anchas En el caso de muelas muy anchas En el caso de muelas muy anchas el equilibrado se realizará dinámicamente,
es decir en dos planos y para ello generalmente se utilizan máquinas estacionarias
en las que se sitúan las muelas provistas de un eje-utillaje.
En el caso de muelas "crudas", sin solidificar,En el caso de muelas "crudas", sin solidificar,En el caso de muelas "crudas", sin solidificar,En el caso de muelas "crudas", sin solidificar, el sistema es totalmente
diferente pues no se pueden hacer girar ya que su material se esparciría; el
sistema es colocarlas en una plataforma dotada de un sistema basculante X-Y
electrónico que detecta el desequilibrio en magnitud y ángulo sin la necesidad de
girar (figura 79). Este sistema es suficiente preciso para realizar el equilibrado pero
no tanto como las máquinas que giran por lo que solo es recomendable para este
caso en concreto.
Cuando la muela se desgasta de forma irregular Cuando la muela se desgasta de forma irregular Cuando la muela se desgasta de forma irregular Cuando la muela se desgasta de forma irregular generalmente se
desequilibra a medida que transcurren las horas de trabajo de la rectificadora y por
tanto es necesario equilibrarla de nuevo cada cierto tiempo. Es por ello que son
necesarios equipos, montados en la rectificadora, que de forma permanente miden
y presentan en una pantalla digital o computadora, el nivel de vibración de la
muela.
Existen equipos de equilibrado de muelas que actúan durante el proceso de
trabajo y que detectan el desequilibrio de la muela compensando éste
automáticamente mediante la inyección de líquido en cámaras que giran adosadas
a la muela, instaladas previamente para tal efecto.
SECCION 12
RODILLOS AGRICOLAS
Para equilibrar los rodillos agricolas no es necesario tratamiento especial
alguno ya que debemos equilibrarlos como cualquier rotor normal, no obstante
debemos tener presente algunas normas en el momento de mecanizarlo ya que
de ello dependerá su correcto funcionamiento en lo referente a vibraciones.
En general este tipo de rotores estan construidos con un tubo sobre el cual se
sueldan unas pestañas (ver figura 80) sobre las que se colocan cuchilas u otras
herramientas para el corte de plantas, desbrozar, etc.
Este tipo de rotores se equilibran después de soldar las pestañas, sin las
cuchillas, mediante masas de hierro soldadas sobre el cuerpo cilindrico además de
limar sobre las pestañas cuando el desequilibrio es pequeño; cuando está
equilibrado se colocan las cuchilas previamente controladas de forma que todas previamente controladas de forma que todas previamente controladas de forma que todas previamente controladas de forma que todas
pesen igualpesen igualpesen igualpesen igual para que el conjunto continue equilibrado; una vez montado el rotor no
debe vibrar mas de lo permitido según la tolerancia calculada.
Cuando después de colocar las cuchillas, el conjunto vibra con mucha
intensidad, la causa generalmente es debido al descentramiento de las masas
provocado por una mecanización defectuosa.
En la figura 81 podemos ver a la izquierda un rotor correctamente centrado;
después de equilibrarlo podemos colocar las cuchillas A,B,C,D y como éstas
tienen el mismo peso el conjunto continuará equilibrado.
Si por el contrario el eje de giro del rotor está desplazado con la periferia del
mismo, figura de la derecha, resultará que para equilibrarlo, sin las cuchillas
necesitaremos colocar una masa M muy grande en sentido contrario y en toda la
longitud del rotor y así conseguiremos equilibrarlo de forma que no vibre, pero al
colocar las cuchillas el desequilibrio estático será muy grande y vibrará de forma
exagerada debido a que todas las cuchillas quedaran desplazadas.
Supongamos por ejemplo Supongamos por ejemplo Supongamos por ejemplo Supongamos por ejemplo que el rotor está construido con un tubo de 50 mm.
de radio exterior, pesa 30kg, tiene 60 cuchillas de 200 gramos cada una y que el
descentramiento es de 0,01 mm. (una centésima), tendriamos que el desequilibrio
resultante seria:
Lógicamente si el descentramiento fuera superior, 0,1 mm. el desequilibrio
seria de 240 gr; este desequilibrio es el provocado por la colocación de las
cuchillas ya que el rotor ha sido equilibrado previamente con la masa M (figura
75).
El descentramiento El descentramiento El descentramiento El descentramiento además de provocar desequilibrio tambien provoca
desplazamiento de la superficie exterior lo cual es un problema añadido, pués
aunque se compense el desequilibrio provocado con una masa añadida en sentido
contrario, cuando esta superficie hace contacto con otros cuerpos vecinos ocurriria
que media circunferencia del cilindro (o cuchillas) contactará en exceso y la otra
media no contactará o contactará menos (ver capítulo corrección del
descentramiento y capítulo cuerpos rígidos y elásticos).