Desbalance

BALANCEO DE ROTORES
Concepto de balance
El desbalance es una de las fuerzas que más causan problemas en los rotores y por balanceada, generalmente presenta altos niveles de vibración, ruido y desgaste que son evidentes. También, existe una reducción en la resistencia a la fatiga de la máquina.

Un área que está sumamente relacionada al uso de rotores es el de la Turbomaquinaria (turbinas,compresores, bombas, motores de helicópteros, jets, turbojets, cohetes, etc.). En dicha área, una de las fuentes más comunes de vibraciones es el desbalance en los rotores.
Debido a los hechos anteriores, los rotores son balanceados como parte de su proceso de manufactura, antes de que la máquina sea utilizada.
Las fuerzas de vibración en el desbalance se deben a que el centro de masa del rotores excéntrico al eje de rotación, por lo tanto, se generan fuerzas centrífugas que actúan sobre la masa del rotor y que deben ser contenidas por los rodamientos y su carcasa o estructura de soporte.

En el caso en que el centro de masa del rotor coincida con el eje de rotación, todavía puede darse el hecho de que se presente un desalineamiento entre el eje de rotación y el principal eje deinercia. Por lo tanto, se debe entender que un balanceo perfecto se presenta cuando las distancias radiales entre el centro de gravedad del rotor (que coincide con uno de los ejes principales de inercia) y el eje de rotación son cero.

Para rotores simples (aquellos con sólo una masa, donde la flecha se considera sin masa), su procedimiento de balanceo es sencillo porque el problema se resuelveaplicando sólo una masa (o contrapeso) en la posición angular correspondiente. En el caso de rotores largos y flexibles, el procedimiento es más complicado debido a que la distribución del desbalance cambia a lo largo del rotor al igual que los modos de vibración del rotor; estos aspectos afectan la posición en que los contrapesos tienen que ser añadidos.

Concepto de rotor rígido y rotor flexiblePocas 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 principiopodemos tener un 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 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 entoda 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 y30 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 losalojamientos o soportes del mismo. En la sig. Figura 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 siguiente, podemos ver estos planos donde se...