Balanceo De Maquinaria

BALANCEO DINAMICO

INTRODUCCION

Las fuerzas de inercia del mecanismo biela-manivela-corredera de un motor provocan el sacudimiento en el monobloque. Es posible minimizar las fuerzas de sacudimiento en los motores debido a las fuerzas de inercia balanceando las fuerzas de inercia que estén opuestas mutuamente en forma que se transmita muy poca o ninguna fuerza a los soportes del motor.OBJETIVO
El alumno comprenderá y analizará el balanceo dinámico de un sistema en un plano y en dos planos.

FUNDAMENTOS
Una de las causas más comunes de vibración en maquinaria es el desbalance de piezas rotativas. El desbalance se produce cuando el centro de gravedad de una pieza no coincide con su eje de rotación, produciendo por lo tanto, fuerzas y/o momentos que hacen vibrar lamaquinaria.
El desbalance puede ser producido por:

• Falta de simetría en las partes rotativas de las máquinas, debidas a la fundición, forjado y maquinado.

• Falta de homogeneidad causada por soldaduras.

• Variaciones en la estructura química y cristalina del material, causadas por el vaciado o tratamiento térmico.

• Variaciones en el tamaño de tornillos, tuercas, y otros sujetadores.Los problemas más comunes causados por la vibración debida al desbalance son:

• Excesivo desgaste en los puntos de apoyo o chumaceras.

• Ruidos adicionales en la operación de equipos.

• Desajuste de tornillos, tuercas, etc.

• Fallas por fatiga en elementos de la estructura en vibración.

BALANCEO

Existen dos tipos de balanceo:

1. Balanceo estático o en un plano.

2.Balanceo dinámico o en dos planos.

BALANCEO ESTÁTICO
Considere un elemento con forma de un disco circular delgado. Cuando el centro de masa es diferente al eje de rotación, se dice que el elemento está estáticamente desbalanceado.

Prueba y error
Para llevar a cabo el balanceo se coloca la flecha del rotor sobre unos rieles como se muestra en la Figura 1(a). Se rota el disco y se ledeja detenerse por sí solo. Se marca sobre el disco con un gis en la parte inferior de la circunferencia.
Se repite el proceso varias veces, cada vez marcando en la parte inferior. Si el disco está balanceado, las marcas de gis se verán aleatoriamente dispersadas por la circunferencia. Ahora, si las marcas coinciden significa que el disco está desbalanceado.
El desbalance detectado de esta formaes conocido como desbalance estático. El desbalance estático puede corregirse removiendo material donde aparece la marca de gis, o agregando peso a 180° de la marca de gis. Debido a que la magnitud del desbalance es desconocido, la cantidad de material a agregar o remover se determina mediante prueba y error.

Figura 1.
Este procedimiento es llamado "balanceo en un plano" debido a que toda lamasa se encuentra prácticamente en un plano. La cantidad de desbalance puede encontrarse haciendo rotar al disco a una velocidad angular ω conocida, y midiendo las reacciones en ambos apoyos (ver Fig. 1b). Si una masa desbalanceada m esta colocada a un radio r del disco, la fuerza centrífuga será igual a mrω2. Entonces las reacciones en los apoyos serán:

Figura 2.
Analizador de vibracionesEn este caso, el disco se conecta a un eje con un apoyo A e impulsado por un motor eléctrico que gira a una velocidad angular ω, como se observa en la Fig. 2. Antes de empezar el balanceo, se colocan unas marcas de referencia tanto en el disco como en un marco fijo, ver Fig. 3(a).
Se coloca un captador de vibraciones en el apoyo, ver fig.2 y el analizador de vibraciones se ajusta a lafrecuencia correspondiente a la velocidad angular del disco.

La amplitud producida por el desbalance, Au , se obtiene del analizador. Se dispara una luz estroboscópica a la misma frecuencia del disco, y la marca en el disco permanecerá fija a un ángulo θ de la del marco fijo, ver Fig. 3(b). Se detiene el disco y se coloca una masa de prueba W de acuerdo a la Fig. 3(b). Al girar el disco a una...