Vibración y Balanceo de Ventiladores

VIBRACIÓN Y BALANCEO DE VENTILADORES La vibración siempre ha sido un buen indicador de que tan bien fue diseñada e instalada una pieza del equipo y como se le dio mantenimiento. Con programas computarizados de mantenimiento preventivo, la vibración puede también usarse como precursor de un mantenimiento futuro. Los ventiladores están suetos a vibración porque tienen una alta relación entre la masa rotatoria rotatoria y la masa total y operan a velocidades relativamente altas. ! diferencia de la mayor"a de los equipos mecánicos, e#isten dos causas principales de vibración en ventiladores. $stos son, el aspecto aerodinámico, que tiene que ver con el %uo de aire, y el mecánico, que tiene que ver con los componentes rotatorios, los suetadores, y los soportes estructurales. $n esta Carta de &ngenier"a se discutirán ambas causas de vibración y se proporcionarán proporcionarán gu"as para su reducción.

VIBRACIÓN AERODINAMICA La vibración aerodinámica, también llamada pulsación aerodinámica, es una causa de la vibración del ventilador y el sistema. 'curre cuando un ventilador opera a la izquierda de su punto pico de presión estática. La frecuencia de la vibración, cuando se veri(ca con instrumentos, está en una frecuencia diferente diferente a la de la velocidad del rotor. rotor. $sta área de operación está ilustrada en la )igura *+.*. $n esta región el rotor del ventilador no mueve su(ciente aire para llenar los pasos del aspa. La vibración aerodinámica es más fácilmente identi(cada por el incremento del volumen de aire %uyendo a través del ventilador, de tal modo que el punto de operación del ventilador se mueve a la derecha. i la causa es aerodinámica, la vibración desaparecerá desaparecerá o se reducirá signi(cativamente. signi(cativamente. $l incremento del %uo de aire se logra con la apertura de compuertas, la limpieza de (ltros y serpentines, o como una prueba, removiendo una sección del ducto cerca del ventilador. ventilador. $stas acciones reducirán la presión del sistema, y en consecuencia, incrementarán el %uo de aire. -ebido a la geometr"a del rotor, algunos ventiladores son más susceptibles a la pulsación cuando operan a la izquierda del pico de su curva de presión estática. Los ventiladores centr"fugos que utilizan aspas inclinadas hacia atrás o curvadas hacia delante están particularmente particularmente suetas a este fenómeno. in embargo, los ventiladores con aspas aerodinámicas inclinadas hacia atrás, como los rotores !cousta)oil, están diseñados para ser estables a la izquierda del pico. La )igura *+. ilustra esta área de operación inestable en una tabla de funcionamiento de un ventilador /área de achurado transversal0. $stos puntos de operación indican la inestabilidad del ventilador. ventilador.

La operación a la izquierda del pico puede deberse más a un error en los cálculos de la presión del sistema, que a la instalación del sistema, o a una práctica de mantenimiento de(ciente. $l punto de operación del ventilador puede también cambiar si el sistema1proceso sistema1proceso se ha modi(cado desde la instalación. 2or eemplo, un sistema de secado puede haber sido diseñado inicialmente para alar aire a través de una capa de 3 de material. Los cambios subsecuentes del sistema ahora requieren requieren una cama de 43 de material con una ca"da de presión signi(cativamente más alta. $sto ocasionara que el ventilador opere en un punto diferente en su curva la cual puede estar a la izquierda del pico. i se ha determinado que la vibración es aerodinámica, hay varios pasos que se pueden tomar para restaurar el ventilador a un punto de operación aceptable. i alg5n tipo de obstrucción está causando el problema, se pueden abrir las compuertas, limpiarse los (ltros y los serpentines, y el proceso se puede restaurar a una con(guración más parecida al diseño original. Las alternativas más caras incluyen incrementar los tamaños de los ductos, reducir las longitudes de los ductos, y eliminar vueltas muy pronunciadas. i no es practico un rediseño del sistema pero el volumen de aire es el adecuado y el ventilador en cuestión es centr"fugo, puede ser posible eliminar o reducir la pulsación austando el rotor del ventilador al cono de la succión. Como se muestra en la )igura )igura *+.6, austando el rotor de manera que el borde del cono esté dentro del plato frontal del rotor, el aire adicional recirculara en el ventilador. !hora el rotor recibirá un volumen su(ciente de aire, permitiéndole funcionar sin pulsar7 sin embargo, la e(ciencia del ventilador se reducirá. $n general, incrementando el traslape una distancia igual al 8 del diámetro del rotor se eliminara la pulsación. La vibración aerodinámica además puede ser causada por cone#iones de(cientes de la succión al ventilador. 2ara reducir pérdidas las caas y codos de succión deben ser acondicionados con hoas o aspas gu"a. Cuando el aire es forzado a %uir a través de una vuelta o curva pronunciada cuando entra al ventilador, tiende a cargar una parte del rotor del ventilador. $l resultado siempre es un funcionamiento reducido y muchas veces también la pulsación.  9ambién  9ambién se puede desarrollar desarrollar el mismo fenómeno fenómeno en la descarga descarga del ventilador, aunque generalmente en grado menor. menor. Los ventiladores no descargan el aire con una velocidad uniforme a través de toda su descarga. :eneralmente operan meor cuando descargan el aire en un ducto largo y recto, siendo el m"nimo tres diámetros diámetros del ducto más allá de la descarga del ventilador.

VIBRACIÓN MECANICA La vibración mecánica es el tipo más com5n de vibración de ventiladores. $s causada por rotores u otros componentes rotatorios

del ventilador desbalanceados. u impacto negativo se incrementa por suetadores %oos y un soporte estructural de(ciente. -os términos son importantes para entender la vibración mecánica. ;alanceo se re(ere principalmente al rotor u otros componentes rotatorios del ventilador. ventilador. $l procedimiento de balanceo consiste en agregar o remover peso en un intento para mover el centro de gravedad hacia el ee de rotación. rotores>

Construcción ? en rotores de ventiladores nuevos se presenta desbalanceo debido a la naturaleza de la fabricación y al ensamble. Las tolerancias de las partes y el ensamble, las variaciones de los materiales, y un pandeo durante el proceso de soldadura contribuyen a un ensamble no concéntrico del rotor. rotor. $l balanceo compensa estos factores.

Estructura del material ? a5n una capa delgada de suciedad puede causar desbalanceo. @sando solventes, cepillos de alambre, etc., se pueden limpiar los rotores y restaurar su balanceo.

Arasión!corrosión ? en aplicaciones de transporte de materiales o en el maneo de vapores o gases corrosivos, corrosivos, la abrasión o la corrosión del rotor causara desbalanceo. $sta condición es más seria que la vibración, por razones de seguridad se debe contactar al representante representante del fabricante de ventiladores para que de las recomendaciones para reparación o el reemplazo del rotor.

Com"onentes de la transmisión transmisión ? poleas, bandas, acoplamientos y motores pueden tener su propio desbalanceo que da como resultado vibración en el ventilador.

J Los rotores deben ser balanceados dinámicamente antes de su instalación de acuerdo al grado de calidad :4.6 de &' *KF+1!B& .*K. J -espués de la instalación del rotor se deben correr los ventiladores y tener un balanceo de auste en la planta del fabricante para reducir la vibración causada por otros componentes del ventilador y el proceso del ensamble total siempre que la con(guración del ventilador lo permita. J Las estructuras de montae deben ser r"gidas y lo su(cientemente pesadas para soportar apropiadamente el ventilador. Las estructuras deben tener una frecuencia natural que está bastante fuera del rango de operación del ventilador. J $n aplicaciones sensibles a vibración se deben dar consideraciones especiales para resortes o aislamiento de goma, o bases de inercia. J @tilizando programas computarizados para selección de ventiladores y con la ayuda de un representante del fabricante, los ventiladores deben seleccionarse para evitar puntos de operación inestables y que de cómo resultado una pulsación aerodinámica. J Las alteraciones al diseño total del sistema deben incluir la consideración de cambios en el punto de operación del ventilador y posible pulsación aerodinámica. J @n mantenimiento apropiado, que incluye inspecciones periódicas del rotor y de los componentes de la transmisión y los suetadores, asegurara unos niveles reducidos de vibración.

COMPARANDO LAS TOLERANCIAS DE BALANCEO DE API, ISO Y MIL-STD-167-1

Uper = desbalanceo residual permisible para cada plano de corrección en ozin. W = peso del rotor en lbs. ( W = 1000 lbs . para todos los ejemplos

mostrados)  N = operación máxima continua en rpm.  = !rado de calidad de balanceo de "#$% a saber &.'% .% 1.0% etc. *c + 10, ar!a stática de /rabajo Uper = &%' x (ar!a stática de /rabajo W2) 2 N  "#$ Uper =  x &.01 x W2 2 N 3"4-#/5-1&-1 Uper = 0.1 W ( 0 a 10 rpm) = 000 W 2 N  ( 10 a 1000 rpm) =  W 2 N (arriba de 1000 rpm) W = peso total del rotor 67" Uper =  W 2 N (W = ar!a stática de /rabajo) *c = 1. (rpm21000)  oz-in

TAB&LACION DE DATOS  N

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El Balanceo activo trae el e!ili"rio al e!i#o $ientra% e%ta tra"a&an'o  b; 6ndre< Winzenz n este artculo% discutiremos los problemas comunes de la >ibración experimentados en >entiladores centr8u!os !randes ?ue lle>an a 8allas 8orzadas ; mantenimiento impre>isto. 5escribirá el uso de un #istema de @alanceo de un Aentilador 6cti>o utilizado para controlar el desbalance relacionado de los ni>eles de >ibración en los >entiladoresB ; detalla tambiCn unas pocas instalaciones acti>as de balanceo ; describe los bene8icios ?ue estos usuarios Dan experimentado. Ca!%a% co$!ne% 'e vi"raci(n en ventila'ore% centr)*!+o%

5esde ?ue se 8abrican los >entiladores centr8u!os Dan sido susceptibles a problemas relacionados con la >ibración. stos problemas >an de sencillas condiciones de desbalance causadas por >ariaciones masi>as en el rotor del >entilador a asuntos más complejos relacionados a la alineación del eje% 8ati!a de cojinetes% o asuntos de resonancia. n mucDos casos los ni>eles excesi>os de >ibración en >entiladores lle>an a 8allas impre>istas ; 8orzadas a realizar el mantenimiento. Una >ez ?ue a esta etapa% estas 8allas son necesarias para mantener la se!uridad. #in embar!o% la ma;ora de las >eces% son costosas tanto en mantenimiento como en pCrdida de producción. 4os estándares Dan sido puestos en cuanto a lo ?ue son los ni>eles aceptables de >ibración correspondientes a las >elocidades de operación. l !rá8ico mostrado en la *i!ura 1 es aceptado comEnmente como los criterios para ni>eles de >ibración en la ma;ora de los e?uipos de rotación. $tras 8uentes ?ue resumen los ni>eles aceptables de  balanceo ; >ibración para >entiladores inclu;en la norma 6N#"2636 0-:&% Fla alidad del balanceo ; Ni>eles de Aibración para AentiladoresG e "#$ 1&:H00'% FAentiladores de Aalor industrial I las speci8icaciones para la alidad del balanceo ;  Ni>eles de AibraciónG. 4neas abajo encontraremos bre>es discusiones de las causas más comunes de >ibración en >entiladores centr8u!os junto con los sntomas ; mCtodos correspondientes para su corrección. De%alineaci(n 'el E&e

4a alineación apropiada entre un eje impulsor motriz ; el eje de un >entilador es un  paso importante ?ue debe de ser atendido apropiadamente durante la nue>a instalación del >entilador o si un eje2rotor es reemplazado. l desbalance entre un eje motriz ; el eje del >entilador tiene como resultado tpicamente un componente armónico de >ibración de 1J ; de J. 6 menudo% las condiciones del desbalance lle>arán tambiCn a ni>eles excesi>os de la >ibración axial. 5esde ?ue la ma;ora de los >entiladores no son e?uipados con las puntas axiales de >ibración% esto a menudo no es detectado a menos ?ue el componente de la >ibración J exista. l desbalanceo puede ser causado por una instalación descuidada de un e?uipo nue>o% pero más es causado comEnmente por ejes doblados o cojinetes impropiamente puestos. 4a desalineación debe poder ser detectada antes de poner en marcDa un >entilador utilizando un sistema de alineación láser o de dial para >eri8icar la alineación apropiada entre el eje motriz ; el eje del >entilador. #in embar!o% un eje doblado de >entilador no puede ser detectado por el sistema de alineación% ?ue puede permitir ?ue los sntomas anteriores persistan.

Re%onancia

4os problemas de la resonancia son a menudo por dos aspectos en el ensamble de >entiladores de !ran tamaKo. l primer componente ?ue tiene ?ue ser atendido es el de las >elocidades crticas. 4a carto!ra8a crtica de la >elocidad es tpicamente una tarea ?ue es diri!ida durante el nue>o diseKo de un >entilador. 4a ma;ora de los >entiladores son diseKados para operar bajo las primeras >elocidades crticas. 4os 8actores a e>itar la >elocidad crtica en el diseKo del >entilador en !eneral% el espacio entre cojinetes% ; la necesidad de la >elocidad para operar para producir la corriente de aire re?uerida. #i un >entilador opera encima de la primera >elocidad crtica entonces se re?uiere de especial cuidado se tiene ?ue poner a los ni>eles de >ibración mientras el >entilador acelera Dasta la >elocidad operacional ;% lo ?ue es más importante% ?ue descienda Dasta detenerse de

la >elocidad operacional. 4os ni>eles excesi>os de >ibración al pasar por una >elocidad crtica pueden lle>ar a un daKo se>ero en los cojinetes% a los sellos% ; a otro e?uipo relacionado. l se!undo 8actor% la resonancia estructural% puede ser mucDo más di8cil de predecir. ada estructura tiene una 8recuencia natural en la ?ue resonará. #i un >entilador opera en un punto estructural de la resonancia ?ue no es corre!ido lo puede lle>ar tambiCn a 8allas del componente. 4a resonancia estructural puede ocurrir a la >elocidad operacional de 1J o en una 8recuencia armónica (J% 'J% etc.). 4a resonancia estructural >ariará dependiendo de la >elocidad operacional ; puede ser identi8icada 8ácilmente realizando un mapeo !rá8ico de la amplitud de la >ibración% contra la 8recuencia% contra la >elocidad !iratoria. Coneione% $ecnica% *lo&a%

4a Dol!ura en al!una conexión mecánica entre las tapas de los cojinetes% los pedestales% o las bases puede causar ni>eles excesi>os de >ibración o ampli8icar un problema ;a existente de desbalanceo. n la ma;ora de los casos% una conexión mecánicamente 8loja  producirá ni>eles armónicos de >ibración (J% 'J% etc.) ; puede producir tambiCn ni>eles sub-armónicos de >ibración (J2% J2'% etc.). 4a >ibración causada por conexiones mecánicamente 8lojas es a menudo mal dia!nosticada debido a la presencia de ni>eles sub-armónicos de >ibración. Un se!undo tipo de >ibración causada por conexiones mecánicamente 8lojas puede suceder si Da; Dol!ura en la conexión entre el rotor del >entilador ; el eje del >entilador. n mucDos casos esto inducirá a un desbalanceo mu; alto relacionado al ni>el de >ibración ?ue no es necesariamente a 1J de la >elocidad operacional. ste tipo de la >ibración puede ser mu; di8cil de determinar% pero se corri!e 8ácilmente si se encuentra. n la ma;ora de los casos% una inter8erencia apropiadamente diseKada entre el eje del rotor ; el eje del >entilador puede ser aplicada para e>itar esta condición. E&e% o rotor% c!artea'o%

4a propa!ación de !rietas ;a sea en el eje del >entilador o en el rotor puede lle>ar a uno de los modos de 8alla más temidos en cual?uier tipo de e?uipo de rotación. #i no es detectada% una !rieta en un eje o en el rotor puede lle>ar 8inalmente al 8racaso catastró8ico del >entilador. l descubrimiento temprano de la !rieta puede suceder si si la tendencia de la >ibración ; el análisis se lle>an acabo en el e?uipo. 4os sntomas comunes de una !rieta ?ue se propa!a en un >entilador son una salida ; crecimiento de un componente J de la >ibración junto con un cambio en la 8ase ; la amplitud del componente de la >ibración 1J. Ma%a 'el Rotor De%"alancea'a

4a masa del rotor desbalanceada es la causa más comEn de >ibración excesi>a en la ma;ora de los e?uipos rotatorios ; en los >entiladores. l sntoma primario de masa de rotor desbalanceada es un ni>el alto de >ibración 1J. 4a >ariación masi>a del rotor lle>a a una condición de desbalanceo ?ue es causada tpicamente por cuatro 8actores  primarios.

1. 4as >ariaciones en la 8abricación pueden lle>ar a masa desi!ualmente distribuida en el rotor del >entilador. . 4a exposición a altas temperaturas de corrientes de aire pueden causar el crecimiento desi!ual del rotor del >entilador. '. l deterioro del rotor del >entilador causado ;a sea por el impacto de partculas a alta >elocidad o el paso corrosi>o de materiales por el >entilador. . 4a acumulación desi!ual de materiales o contaminación en el rotor del >entilador. ste asunto 8inal puede ser compuesto por pedazos !randes de materia ?ue se descascarilla ; causa una >ibración mu; repentina ; excesi>a. 4as cantidades excesi>as de masa de rotor desbalanceada pueden tener dos e8ectos perjudiciales en los >entiladores. 4a principal preocupación es la 8ati!a a lar!o plazo% causada por el !olpeteo de 8uerzas ?ue ocurre al trabajar en ni>eles ele>ados de >ibración. 4a se!unda  preocupación% aun?ue rara en >entiladores% es el pase por >elocidades crticas en el arran?ue o en el cierre. 4as cantidades excesi>as de masa de rotor desbalanceada  pueden ampli8icar tambiCn otras condiciones de >ibración% tal como una tapa 8loja de cojinete o inestabilidad en una base. 3ucDas de las 8allas impre>istas ?ue suceden debido a la >ibración excesi>a son simplemente debido a cantidades excesi>as de masa de rotor desbalanceada. Corri+ien'o la con'ici(n 'e 'e%"alanceo en lo% .entila'ore%

4as acciones correcti>as pueden ser tomadas para reducir la cantidad de desbalanceo% inclu;endo el remo>er las partculas acumuladas del rotor del >entilador o realizar un  balanceo mecánico del >entilador. #in embar!o% ambas acciones re?uieren una parada del >entilador por al!En espacio de tiempo. La; dos mCtodos para corre!ir la masa desbalanceada para compensar la >ibración 1J% ;a sea un sistema de balanceo manual ?ue es a menudo portátil ; puede ser utilizado en mEltiples aparatos o un sistema dedicado de balanceo acti>o. Correccione% $an!ale% 'e Balanceo

l procedimiento de la corrección manual del balanceo o balanceo 8uera de lnea (o88line) es una acción comEn ?ue sucede durante la instalación de un e?uipo nue>o o como un procedimiento de mantenimiento durante una interrupción planeada. 4a corrección del balanceo es tpicamente un proceso de & partes ?ue si!ue estos pasosH 1. 4impie el impulsor de cual?uier aumento de partcula. . 3ida el án!ulo inicial de 8ase de >ibración ; ma!nitud. '. 7are el >entilador ; a!re!ue una masa conocida de prueba en una ubicación conocida.

. 6rran?ue el >entilador ; mida el án!ulo resultante de 8ase de >ibración ; ma!nitud. sta in8ormación entonces es utilizada para computar la sensibilidad del >entilador o respuesta para desbalanceo). . Una >ez ?ue este cálculo es DecDo% el >entilador es detenido ; uno puede determinar la cantidad apropiada de masa para el peso del balanceo ; ?uC ubicación para a!re!ar el peso. &. l peso es aKadido ; el >entilador se >uel>e a poner en marcDa. 4os pasos '-& de este proceso pueden ser repetidos mucDas >eces dependiendo del ni>el de experiencia del tCcnico ; la sensibilidad del e?uipo. 6un?ue una corrección manual del balanceo es tpicamente necesaria para los e?uipo nue>os durante su instalación ; durante cierres planeados% tiene los incon>enientes si usted necesita emplear esta tCcnica re!ularmente entre inter>alos planeados de mantenimiento. 4a cantidad de tiempo re?uerida para realizar una corrección manual de  balanceo puede ser mu; di8cil de determinar% especialmente si esta relacionada a asuntos de permisos% cooperación entre ser>icios% ; la 8acilidad para balancear el >entilador. uando se prende ; se apa!a constantemente un motor puede lle>ar a recortar la esperanza de >ida del motor ; otros e?uipos asociados. 4as aplicaciones >ariables de >elocidad pueden encontrar ?ue esas correcciones di8erentes de balanceo son necesarias para >elocidades di8erentes de operación. M% aun?ue raro en la ma;ora de las aplicaciones de >entilador% para el e?uipo ?ue pasa por >elocidades crticas% los ni>eles excesi>os de >ibración experimentados al pasar por una >elocidad crtica pueden lle>ar al des!aste excesi>o del cojinete ; de los sellos. Correcci(n A!to$tica 'el Balanceo

Un se!undo tipo de #istemas de @alanceo Da estado en uso desde el inicio de los aKos 90s ; permite a los usuarios a controlar continuamente los ni>eles de >ibración del >entilador ; realizar correcciones de balanceo sin tener ?ue parar el >entilador. stos sistemas Dan sido llamados #istemas de @alanceo acti>o o automático. stos sistemas consisten en un sistema de control% en los anillos de balanceo% en los acti>adores% ; en los sensores de >ibración. l anillo de balanceo se conecta permanentemente al eje del >entilador. ste anillo contiene pesas internas ?ue pueden ser recolocadas para compensar la masa desbalanceada ; compensar los ni>eles excesi>os de >ibración 1J (>er la *i!ura ).

O#eraci(n 'e !n Si%te$a Activo 'e Balanceo

4os sistemas acti>os operan en un concepto sencillo se sentido% ; entonces se ajustan. l sistema se pre-establece para monitorear continuamente los ni>eles de >ibración del >entilador. 4os usuarios pro!raman un ran!o 8ijo de tolerancia ?ue ellos determinen  para mantener el ni>el de >ibración. uándo los ni>eles de >ibración alcanzan el lmite superior del ran!o de tolerancia% el sistema de control determina el án!ulo necesario de la ma!nitud ; la 8ase de corrección re?uerida para el balanceo. l control manda el poder ; los datos a un acti>ador inmó>il ?ue se comunica con un anillo de balanceo !iratorio. l acti>ador ordena a las pesas internas en el anillo de  balanceo mo>erse a las nue>as posiciones para corre!ir el desbalanceo ; recuperar el ni>el de >ibración 1J dentro del ran!o de tolerancia. 4a 8i!ura ' proporciona un es?uema de una con8i!uración tpica de este sistema.

A#licacione% #ara !n Si%te$a 'e Balanceo Activo

4os sistemas acti>os Dan sido empleados en numerosos tipos de e?uipos de rotación. #u e8icacia en controlar los ni>eles de >ibración 1J causados por la masa del rotor desbalanceada en >entiladores de tipo industrial continEa siendo un área primaria de aplicación. La; tres tipos primarios de >entiladores en los cuales se Da aplicado el uso

de estos sistemas acti>os de balanceo. stos sonH /ipo " #oporte en lnea% transmisión sencilla. /ipo "" 5oble #oporte% transmisión #encilla. /ipo """ 5oble soporte% doble /ransmisión (>er la *i!ura ). 4a con8i!uración del >entilador de8ine el nEmero de corrección de balanceo re?uerido. 4a >ariación en el tamaKo ; la >elocidad operacional del >entilador% as como las condiciones del proceso% dictan la capacidad necesaria de la corrección ?ue es construida en el sistema acti>o. Bene*icio% 'e !tili/ar e%to% Si%te$a%

l objeti>o primario de un sistema acti>o es de mantener los ni>eles de >ibración bajos mientras el proceso continEa operando. 3antener mu; bajos los ni>eles de >ibración tiene tpicamente impactos positi>os en una planta desde el punto de >ista de los departamentos de producción ; del de 3antenimiento. l bene8icio más >isible es la Dabilidad de mejorar la con8iabilidad ; la disponibilidad de los >entiladores. sto lle>a a reducciones en los cierres plani8icados e impre>istos de 3antenimiento% ?ue son utilizadas tpicamente para medios más con>encionales de corre!ir problemas de desbalanceo. 3ucDos usuarios encuentran tambiCn ?ue además de eliminar las 8allas impre>istas e intermitentes de mantenimiento a menudo pueden extender el perodo entre cierres planeados de mantenimiento. 7ara plantas ?ue planean esperar de 1 a  aKos entre cierres planeados de mantenimiento% esto puede tener un impacto mu;  positi>o. 4os bene8icios secundarios inclu;en la extensión de >ida del e?uipo% tal como los motores% cojinetes% ; sellos al operar por periodos más lar!os de tiempo en ni>eles bajos de >ibración. $tro bene8icio es la reducción de consume de combustible ; ener!a al limitar el numero de arran?ues ; paros en el proceso. Interact!an'o con !n Si%te$a Activo 'e Balanceo

Uno de los datos más Etiles ?ue pueden ser obtenidos de un sistema acti>o es un e>ento de re!istro de datos ?ue rastrea el uso del sistema. ste re!istro demostrará al empezar ; al terminar los ni>eles de >ibración ; la 8ase de án!ulo as como la cantidad de tiempo re?uerido para completar una corrección de balanceo. 4os datos almacenados pueden ser utilizados tambiCn para calcular e8ecti>amente una corrección manual re?uerida% por lo tanto% reduciendo el tiempo ; los es8uerzos re?ueridos durante un cierre planeado. sta in8ormación puede ser accesada a tra>Cs de un so8ta un módulo de inter8ase remoto (>er la *i!ura ) esto permite al sistema ser >inculado a una red de la planta a tra>Cs de una conexión de tDernet. sta inter8ase remota proporciona una conexión se!ura para usuarios remotos para descar!ar los datos Distóricos% acceso ; el cambio de parámetros% monitorear los ni>eles de >ibración ; los permisos completan el control del sistema de cual?uier ubicación alrededor del mundo.

Re%!$en 0 Concl!%ione%

La; mucDas causas di8erentes de >ibración en el e?uipo de rotación. n el orden para tratar e8ecti>amente con todas las causas% es necesario implementar un 7ro!rama de mantenimiento basado en condición e8ecti>o ?ue pueda identi8icar las situaciones  problemáticas antes ?ue se >uel>en las situaciones potencialmente catastró8icas. 4os sistemas acti>os de balanceo a;udan a resol>er una de las causas más comunes de >ibración excesi>a en e?uipo rotatorio compensando la masa del rotor desbalanceada. stas correcciones son DecDas mientras el e?uipo esta en ser>icio% e>itando costosas 8allas. 4as reducciones en amplitudes de >ibración 1J causadas por masa de rotor desbalanceada a;uda tambiCn a aminorar los e8ectos de otras condiciones de >ibración tales como la Dol!ura en cojinetes o ri!idez inadecuada en soportes% pedestales o bases. 4os sistemas acti>os pueden proporcionar in8ormación detallada de tendencias ?ue  puede ser utilizada para los cierres plani8icados ; para participar en identi8icar otros  problemas de >ibración ?ue no son demostrados estrictamente en la >elocidad operacional de 1J. l uso apropiado de estos sistemas permite a los usuarios aumentar la disponibilidad del e?uipo% trabajar en un proceso de producción más estable% ;% Eltimamente lle>a a una operación más se!ura ; más con8iable. 6nd; Winzenz es erente de 7roductos en 4$O5 orporation% con cede en ar;% N% UU. 6nd; Da trabajado en la industria del @alanceo ; la Aibración por 11 aKos ; Da desempeKado di>ersas posiciones tanto en Aentas como en "n!eniera en este tiempo. 6nd; puede ser contactado en 6nd;PWinzenzQlord.com o al :1:-&9-:91. Re*erencia%

1. 6dams% 3aurice 4.% Ootatin! 3acDiner; Aibration I *rom 6nal;sis to /roublesDootin!% 3arcel 5ecRer% "nc.% 001 . Larris% ;ril 3.% #DocR S Aibration LandbooR-/Dird dition% 3cra< Lill @ooR ompan;% 1:99 '. Larto!% T.7. 5en% 3ecDanical Aibrations% 5o>er 7ublications% 1:9 . 6N#"2636 0-:&% @alance ualit; and Aibration 4e>els 8or *ans . "#$ 1&:H00'% "ndustrial *ans I #peci8ications 8or @alance ualit; and Aibration 4e>els

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Desequilibrio y medida de la fase vibratoria El desequilibrio constituye la principal causa de avería de tipo mecánico en máquinas rotativas. Este fenómeno es debido a la distribución no uniforme de masas sometidas a rotación.

Medida de fase La fase es un parámetro íntimamente relacionado con la vibración, ya que aparece en la realización de los equilibrados, la detección de resonancias y en el diagnóstico de averías. Definiremos el concepto de fase de dos formas diferentes para una meor comprensión!

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Es el tiempo de adelanto o retraso que tiene una onda vibratoria respecto a otra de igual período o con respecto a una marca de referencia. La frecuencia de ambas ondas vibratorias y de la marca de referencia "an de ser iguales. #ísicamente, la fase es el movimiento relativo que tiene un punto de la máquina con respecto a otro.

La aplicación práctica de las lecturas de fase en el diagnóstico de averías está en la diferenciación de problemas mecánicos que se manifiestan espectralmente de la misma forma, como son! el desequilibrio, la e$centricidad, el ee deformado, la desalineación, las "olguras, la falta de rigidez en la bancada y la resonancia armónica. %eamos diferentes tecnologías aplicables a la medida de fase.

&ulso tacom'trico &ara realizar lecturas de fase utilizando un pulso tacom'trico es necesario lo siguiente! un analizador monocanal con entrada ((L y con filtro, un sensor de vibración, un pulso tacom'trico generado por un fototaco o un taco magn'tico y una marca de referencia, que para el primer caso será una cinta reflectante y para el segundo un c"avetero. &ara la realización de la medida se coloca el sensor en el punto que se desea analizar y se orienta el tacómetro "acia la cinta reflectante para obtener el pulso tacom'trico. La salida del tacómetro se conecta a la entrada ((L del analizador y el sensor a su entrada de vibración. La se)al ((L determina la frecuencia que se desea filtrar y el usuario determina el anc"o de la banda de frecuencia a trav's del analizador. El analizador presentará en pantalla directamente el posicionamiento del má$imo de vibración de la se)al filtrada con respecto a la marca de referencia. El gráfico de la #igura *+ permite interpretar claramente el cálculo de la fase realizado en el analizador monocanal. El cálculo es una simple regla de tres que da como resultado la siguiente ecuación!

La ventaa más destacable del tacómetro de infrarroos o luz visible es la fiabilidad, la repetibilidad y la rapidez en la realización de las lecturas siendo el principal inconveniente la necesidad de parar la máquina para la colocación de la cinta refectante. Este es un inconveniente que no presentan los tacómetros magn'ticos.

Figura 34: Cálculo de la fase con marca de referencia.

Lámpara estroboscópica Las lecturas de fase con lámpara estrobocópica se pueden realizar mediante dos t'cnicas. La primera es totalmente análoga a la del pulso tacom'trico, en este caso la lámpara act-a como un generador de pulso a la frecuencia que desea el usuario, normalmente la velocidad de giro del ee. La lámpara dispone de una salida que envía el pulso ((L al analizador. &ara que el pulso se genere siempre en el mismo instante de cada giro del ee, "a de congelarse la imagen del ee siempre en la misma posición. &ara congelar la imagen siempre en la misma posición "ay que fiarse en marcas claras del ee o en la c"aveta y mantener  el ee en la misma posición a lo largo de todas las mediciones de fase. El valor de la lectura de fase aparecerá en la pantalla del analizador al igual que ocurre con el pulso tacom'trico. La segunda t'cnica de lectura de fase no presenta la lectura de fase en el analizador, sino que se visualiza seg-n la posición del ee al congelarlo la lámpara estroboscópica, en este caso la lámpara no envía ning-n tipo de se)al al analizador. La cadena es la siguiente, el analizador filtra la se)al del sensor a la frecuencia fiada por el usuario, cada vez que el analizador detecta el má$imo de vibración envía una se)al a la lámpara para que emita un destello. Estos destellos tienen la frecuencia de giro del ee, por lo que el ee se observa congelado. (omando como referencia un punto f io, se mide la f ase como el posicionamiento de una marca de ee con respecto a la referencia fia.

La ventaa de la lámpara es que no "ay necesidad de parar la máquina para colocar la cinta reflectante sobre el ee y el inconveniente es que se requiere mayor tiempo y es menos precisa la lectura que la realizada con el fototaco.

 nalizador multicanal Las medidas con analizadores multicanales /dos canales como mínimo0 consisten en realizar al menos dos lecturas de vibración con dos sensores simultáneamente y, comparar sus ondas en el tiempo. De la comparación se deducirá la fase de una de las medidas con respecto a la otra. #iando un sensor en uno de los puntos del sistema y colocando otro sensor en los puntos de inter's podemos realizar lecturas de fase relativas al sensor fio. La principal ventaa de este m'todo, además de su rapidez, es que no requiere la utilización de fototaco o de lámpara estroboscópica. Esta t'cnica suele utilizarse para análisis 1D2 /simulación de la deformación en funcionamiento0 y análisis modal.

3ausas de desequilibrio 4na máquina rotativa está desequilibrada cuando el centro de gravedad o centro de masas del rotor no coincide con su centro de rotación o centro geom'trico. Esto origina una fuerza centrífuga que /como se puede ver en la #igura *50 parte desde el centro de rotación en dirección radial y gira síncronamente con el ee generando una vibración e$cesiva. Entre las características principales del desequilibrio podemos destacar las siguientes! •

La amplitud de la vibración es directamente proporcional a la cantidad de desequilibrio.

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La variación en el desequilibrio originará una variación en el ángulo de fase.

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La suma vectorial de todos los pesos situados en un mismo plano es igual a un -nico desequilibrio. La cantidad de desequilibrio se puede medir en peso y distancia desde el centro del rotor al peso /gramos $ cm0. 4n aumento del peso de desequilibrio o del radio originará un aumento directamente proporcional a la cantidad de desequilibrio donde!

m = masa de desequilibrio d = radio de desequilibrio w = velocidad angular

Las fuentes de desequilibrio pueden tener origen y naturalezas muy diferentes como pueden ser las siguientes! •

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 glomeración desigual de polvo en los rotores de un ventilador. Erosión y corrosión desigual de las impulsoras de una bomba. #alta de "omogeneidad en partes coladas, como burbuas, agueros de soplado, y partes porosas.

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E$centricidad del rotor. Distribución desigual en las barras de rotor de motores el'ctricos o en el bobinado. #le$ión de rodillos, especialmente en máquinas de papel.

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&esos de equilibrado que faltan.

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Ee fle$ionado.

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E$centricidad.

Figura 35: Fuerza centrífuga en desequilibrio.

(ipos de desequilibrio Desequilibrio en un -nico plano (ambi'n se conoce como desequilibrio estático y es, normalmente, el problema más fácil de diagnosticar. &roducido generalmente por desgaste radial superficial no uniforme en rotores en los cuales su largo es despreciable en comparación con su diámetro. La causa es una f uerza centrífuga que provoca un desplazamiento del ee de giro en la dirección radial. En ausencia de otros problemas, el desequilibrio genera una forma de onda sinusoidal pura y, por lo tanto, el espectro presenta vibración dominante con una frecuencia igual a 6$ 7&M del rotor. &ara corregir el problema se recomienda equilibrar el rotor en un sólo plano /en el centro de gravedad del rotor0 con la masa adecuada y en la posición angular calculada con un equipo de equilibrado. 2íntomas! •

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%ibración radial en 6$ 7&M. Diferencia de fase entre la dirección "orizontal y vertical de un rodamiento de apro$imadamente 89:, permitiendo una variación aceptable de ;*9:.

Figura 3: !esequilibrio en un "nico #lano.