Rotores

Balanceo de Rotores

Existen dos razones importantes por las cuales un rotor debe ser balanceado. La primera
es que las fuerzas creadas por el desbalance son dañinas para la vida de la máquina. La
magnitud de la fuerza creada es proporcional a la cantidad de desbalance y al cuadrado
de la velocidad de rotación, así un desbalance relativamente pequeño puede producir
fuerzas de granmagnitud en máquina de alta velocidad. La otra razón importante es la
vibración indeseada generada, la cual puede ser dañina para la misma máquina, para los
operadores, etc. Además la vibración puede traer problemas de mala calidad de
productos, como en el caso de máquinas herramientas.
Entonces, el balanceo de rotores se puede definir como el proceso por medio del cual se
ajusta la distribuciónde masa de un rotor de tal manera de hacerla mas concéntrica con
su eje de rotación, con el fin de reducir o controlar la carga sobre los cojinetes y la
vibración sincrónica.
En la práctica, los rotores reales nunca pueden ser balanceados perfectamente, debido a
errores de medición y a que las masas rotativas no son rígidas; además, es
antieconómico intentarlo desde el punto de vista deingeniería. Pero casi siempre es
posible reducir significativamente altos niveles de vibración sincrónica balanceando el
rotor.
En general, los rotores se pueden clasificar en “Rígidos” y “Flexibles” dependiendo de sus
propiedades dinámicas y la de los soportes de la máquina donde ellos operan. En la
práctica se considera que si el rango de velocidad a través del cual debe operar un rotor
estápor debajo del 75% de su primera velocidad crítica, el rotor no sufrirá un grado de
deflexión significante en servicio como resulado del efecto dinámico, independientemente
de la cantidad y disposición del desbalance que contenga.
Muchas máquinas eléctricas operan por debajo de su primera velocidad crítica y son
consideradas de rotor rígido. Otros rotores rígidos típicos son impulsores yventiladores
centrífugos de baja velocidad, tambores de frenos y ruedas de automóviles. Principios y Técnicas de Balanceo de Rotores
Mientras que las turbo-máquinas de hoy en día trabajan a altas velocidades y
temperaturas, por lo que sus rotores sufren deformaciones significativas. Entre las
máquinas cuyos rotores se pueden clasificar como flexibles se encuentran: las turbinas de
vapor y degas, bombas y compresores centrífugos multi-etapas, compresores axiales,
generadores eléctricos, etc.
2.2 Tipos de Desbalance
La ISO (International Standards Organization) ha clasificado el desbalance de rotores en
cuatro tipos dependiendo de la relación geométrica entre el eje principal de inercia y el eje
de rotación. Los cuatro tipos son:
- Desbalance Estático
Existe cuando el ejeprincipal de inercia es paralelo al eje de rotación, esto es, cuando
existe una desviación del centro de masa desde el eje de rotación pero no existe
desviación angular del eje principal de inercia con respecto al eje de rotación.Principios y Técnicas de Balanceo de Rotores
- Desbalance de Par
Existe cuando el eje principal de inercia intercepta el eje de rotación en el centro de masa
del rotor,esto es, cuando el eje principal de inercia está desviado angularmente con
respecto al eje de rotación, pero el centro de masa no está desviado del eje de rotación.
Un par es simplemente dos fuerzas iguales y paralelas, pero de sentido contrario y
diferente línea de acción. Este par de fuerzas puede ser creado por dos masas iguales
ubicadas en los extremos del rotor y desfasadas 180º. Así elrotor estará balanceado
estáticamente y no se moverá si se coloca sobre dos rieles paralelos y nivelados, pero
estará desbalanceado dinámicamente ya que al rotar se generará un par de fuerzas
desbalanceadas.
- Desbalance Cuasi-Estático
Existe cuando el eje principal de inercia intercepta el eje de rotación en un punto diferente
del centro de masa. En este caso existe desviación del centro...