El ensayo de equilibrado dinámico evalúa la magnitud y el ángulo del desequilibrio residual en cuerpos giratorios, tales como rotores de motores eléctricos, ventiladores, ejes, poleas y piezas mecanizadas de distinta índole. Su valor técnico reside en cuantificar el desequilibrio antes del servicio, con lo cual se reducen vibraciones, desgaste de rodamientos y riesgo de fallo prematuro. La pregunta sobre cuánto cuesta un ensayo de equilibrado dinámico no admite una cifra única: el precio depende de la masa y geometría de la pieza, del grado de equilibrio exigido y del tipo de máquina utilizada. Este artículo desarrolla el principio físico del ensayo, los factores que determinan el precio, la preparación de muestras, el procedimiento sobre equilibradora dinámica, los parámetros medibles con sus criterios de aceptación y las normas ISO 21940 e ISO 1940 que rigen el método.
Princip & mecanismo
Corrección: Principio y mecanismo
Principio y mecanismo
Todo rotor real presenta una distribución de masa no perfectamente simétrica respecto a su eje de rotación. Al girar, esa asimetría genera fuerzas centrípetas variables que producen vibración y cargas cíclicas sobre apoyos y acoplamientos. El ensayo de equilibrado dinámico se basa en medir la respuesta vibratoria del rotor montado en una máquina equilibradora, girando a una velocidad establecida. Los sensores de vibración captan la señal en los planos de apoyo, y un sensor de fasereferencia angular determina la posición del vector de desequilibrio. El sistema combina amplitud y fase para calcular, en uno o dos planos de corrección, la masa equivalente del desequilibrio y su ángulo. Cuando se corrige en dos planos se trata de equilibrado dinámico propiamente dicho, pues contempla tanto la componente de fuerza como el momento de volteo. El resultado se expresa en gramo·milímetro y permite decidir si el rotor cumple el grado de equilibrio especificado.
Factores que determinan el precio
El costo del ensayo varía según variables técnicas y logísticas que conviene conocer antes de solicitar presupuesto. La masa y las dimensiones del rotor condicionan la capacidad de la equilibradora requerida; piezas pesadas o de gran diámetro exigen máquinas de mayor capacidad y fijaciones específicas. La velocidad de ensayo y el grado de equilibrio solicitado influyen en el tiempo de máquina. También incide si el servicio incluye únicamente la medición del desequilibrio o la corrección completa con adición o sustracción de material. Otros factores son el tipo de acoplamiento al accionamiento, la necesidad de fabricar utillajes o mandrinos, el número de piezas del lote y la urgencia del plazo. Un laboratorio acreditado con instrumentos calibrados puede detallar cada partida en la cotización. Conviene consultar siempre el alcance incluido: informe, corrección y remedición posterior.
Tipos de muestra y preparación
El ensayo es aplicable a diversos tipos de rotores: armaduras de motores eléctricos, ventiladores y turbinas pequeñas, ejes, rodillos, poleas, embragues, discos de freno y conjuntos giratorios mecanizados. La preparación adecuada determina la repetibilidad del resultado. Antes de montar la muestra se recomienda limpiar las superficies de apoyo y los centros, pues suciedad o rebabas alteran la concentricidad. Las piezas con componentes desmontables, como chavetas o tornillería, deben montarse en su configuración de servicio o según lo acordado con el laboratorio. Es necesario declarar la masa de la muestra, sus dimensiones de centrado, el radio de corrección previsto y la velocidad de trabajo. Si el rotor posee su propio rodaje, se informa al laboratorio para emplear apoyos propios o de la máquina según corresponda. Toda pieza debe llegar sin deformaciones ni daños en las superficies de referencia.
Método
de ensayo — equilibradora dinámica
El procedimiento se ejecuta sobre una equilibradora dinámica de plano vertical u horizontal, seleccionada según masa y geometría. Primero se monta la muestra sobre el mandril o entre apoyos, verificando el centrado y la fijación. Se introduce en el equipo la masa de la pieza, los radios de corrección y la distancia entre planos. A continuación se realiza una pasada de medición a la velocidad de ensayo, registrando amplitud y ángulo del desequilibrio en cada plano. En el método de influencias se añade una masa de prueba conocida en un ángulo determinado y se repite la medición; la variación del vector permite calibrar la sensibilidad de la máquina. Con esos coeficientes de influencia, el sistema calcula la masa correctora y su posición angular en cada plano. El operador corrige por adición de contrapesos o por eliminación de material mediante taladrado o fresado, y se repite la medición hasta verificar el cumplimiento.
Parámetros
medibles y criterios de aceptación
Los parámetros fundamentales son el desequilibrio residual por plano, expresado en g·mm, el desequilibrio específico e y el ángulo de cada vector de corrección. El resultado se compara con el desequilibrio admisible U-per, que se obtiene multiplicando el desequilibrio específico admisible e-per por la masa del rotor. La aceptación se define por el grado de equilibrio G asignado al producto, que vincula el desequilibrio específico con la velocidad angular máxima de servicio. Cuanto menor es el número de grado y mayor la velocidad de giro, más estricto resulta el límite. El informe de ensayo debe consignar la velocidad de ensayo, la masa de la muestra, el desequilibrio residual medido en cada plano, el desequilibrio admisible de referencia y la conformidad con el grado especificado. Cuando el cliente no declara grado, el laboratorio puede proponer uno habitual para la familia de producto, siempre documentando el criterio adoptado en el informe final.
Normas aplicables: ISO 21940 e ISO 1940
La serie ISO 21940 constituye la referencia vigente para el equilibrado y la vibración mecánica. Cubre la terminología, los grados de equilibrio, la evaluación del desequilibrio residual, las tolerancias y los requisitos para las máquinas de equilibrado, sustituyendo y actualizando el contenido de la antigua serie ISO 1940, hoy retirada pero aún citada en especificaciones históricas de producto. Los grados de equilibrio G definidos en dichas normas se emplean para asignar el desequilibrio admisible según el tipo de máquina y su velocidad de servicio. Al solicitar un ensayo conviene indicar la edición normativa aplicable declarada en el pliego o en el dibujo de la pieza, dado que algunas especificaciones antiguas mantienen referencias a la serie ISO 1940. El laboratorio debe working conforme a la serie vigente y reflejar en el informe la norma invocada, la velocidad de ensayo y el criterio de aceptación, de modo que el resultado sea trazable y comparable entre ensayos sucesivos.
FAQ
¿Qué
productos y materiales pueden someterse a un ensayo de equilibrado dinámico?
Son admisibles rotores de diversos materiales y familias: armaduras de motores eléctricos, ventiladores, ejes, poleas, rodillos, embragues y discos de freno, entre otros cuerpos giratorios. La muestra debe presentar superficies de centrado en buen estado y una configuración de montaje definida antes del ensayo.
¿Qué
contiene el informe del ensayo de equilibrado dinámico y para qué se utiliza?
El informe consigna la masa de la muestra, la velocidad de ensayo, el desequilibrio residual medido por plano, el desequilibrio admisible y la conformidad con el grado de equilibrio especificado según la norma aplicable. Sirve para verificar el cumplimiento de especificaciones de producto y respaldar controles de calidad en producción.
¿Cómo
se solicita el ensayo y qué puntos conviene acordar con el laboratorio?
Al consultar presupuesto se debe declarar masa, dimensiones de centrado, velocidad de trabajo, grado de equilibrio exigido y si se requiere solo medición o corrección completa. Conviene confirmar la necesidad de utillajes especiales, el número de piezas del lote y el plazo de entrega antes de enviar la muestra.