Desequilibrio del rotor: qué es y por qué es peligroso

El ventilador empezó a zumbar después de limpiar el rodete, el extractor de humos empezó a calentar un rodamiento, el husillo empezó a dejar ondulación en la pieza. En los tres casos, el primer sospechoso es el mismo: el desequilibrio del rotor. A continuación explicamos qué es este fenómeno desde el punto de vista físico, por qué duplicar las revoluciones cuadruplica la fuerza, qué tipos de desequilibrio existen, de dónde sale en una máquina que ya está funcionando y qué es exactamente lo que destruye.

Actualizado el 27 de agosto de 2026 · por AXILINE · Vila Nova de Gaia

El desequilibrio es la falta de coincidencia entre el eje de masas y el eje de rotación

Un rotor es un cuerpo que gira sobre soportes de rodamiento y les transmite fuerzas a través de sus muñones de apoyo. En un rotor perfectamente equilibrado, la masa está distribuida de forma simétrica respecto al eje de rotación: a cada elemento de masa se le puede encontrar una pareja situada justo enfrente. Al girar, sobre cada elemento actúa una fuerza centrífuga dirigida radialmente, es decir, perpendicular al eje. Las fuerzas emparejadas son iguales en magnitud y opuestas en dirección, así que se anulan entre sí. La resultante es cero, y el rotor está equilibrado.

Ahora rompa la simetría. Supongamos que a un radio de 200 mm aparecen 10 g de más: se soldó una cartela, se pegó suciedad, se arrancó un trozo de pala. Esos 10 g no tienen pareja. Su fuerza centrífuga queda sin compensar y gira junto con el rotor, recorriendo el soporte en círculo en cada vuelta. Es precisamente esa fuerza la que carga los rodamientos y deforma cíclicamente los soportes junto con la cimentación. Lo que usted llama vibración es la reacción de la estructura ante esa fuerza giratoria.

La formulación rigurosa se da a través de ejes. Todo cuerpo tiene un eje principal central de inercia, alrededor del cual la masa está equilibrada. El desequilibrio es la falta de coincidencia entre ese eje y el eje de rotación que marcan los rodamientos. El equilibrado junta los dos ejes. En la práctica, esto se hace añadiendo o quitando masa en los planos de corrección: se sueldan masas, se atornillan, se taladra o se fresa metal. Existe también un segundo camino, mecanizar los muñones del eje según el eje de inercia real, pero en explotación casi no se usa.

De aquí sale una consecuencia que evita muchas discusiones en la planta. El desequilibrio es una propiedad del rotor: se mide en g·mm y no depende de sobre qué esté montado. La vibración es la respuesta del sistema «rotor - soportes de rodamiento - bastidor - cimentación»: se mide en mm/s y depende de la rigidez, la masa y el amortiguamiento. El mismo desequilibrio, sobre una cimentación rígida, dará unos mm/s modestos con una carga considerable sobre los rodamientos; y sobre un bastidor flexible, al revés: las cifras en la pantalla asustan, pero la carga sobre el rodamiento es moderada.

Por eso «dentro de la norma en mm/s» y «dentro de tolerancia en g·mm» son dos afirmaciones distintas, y una no sustituye a la otra. Hemos tratado las tres tolerancias distintas del equilibrado en otro artículo aparte.

La fuerza centrífuga crece con el cuadrado de las revoluciones

El valor del desequilibrio U es el producto de la masa no equilibrada m por el radio r en el que se encuentra esa masa. La fuerza centrífuga se calcula de forma directa: F = U·ω², donde ω es la velocidad angular en rad/s, es decir, 2π·n/60 para n revoluciones por minuto.

El cuadrado en la fórmula significa esto. Si las revoluciones se duplican, la fuerza se cuadruplica. Si se triplican, la fuerza se multiplica por nueve. Esta es la idea más práctica de todo el artículo, y explica la mayoría de los problemas repentinos de vibración.

Tomemos los mismos 10 g a un radio de 200 mm. El desequilibrio es de 2000 g·mm. Calculemos la fuerza a distintas revoluciones.

• A 500 rpm, nadie va a notar esos 10 g de más: medio kilogramo de fuerza se pierde en el propio peso del rotor.
• A 3000 rpm, esa misma suciedad se convierte en 20 kgf que recorren continuamente un círculo alrededor del eje.
• A 6000 rpm, ya son unos 80 kgf, es decir, el peso de una persona adulta colgada del muñón del eje y girando junto con el rotor.
• Además, la fuerza no es constante, sino giratoria. El aro exterior del rodamiento recibe un ciclo completo de carga en cada vuelta. A 3000 rpm son 50 ciclos por segundo, 180 000 ciclos por hora, cerca de 1,4 millones en un turno de ocho horas. La fatiga del metal cuenta ciclos, no horas de funcionamiento.

Dos conclusiones prácticas. La primera: en una máquina rápida, la masa desequilibrada admisible es varias veces menor que en una lenta, y ya no se puede estimar a ojo. La segunda: si durante el arranque la vibración crece más rápido que el cuadrado de las revoluciones, o forma un pico estrecho en un rango determinado, no está viendo un desequilibrio puro, sino una resonancia: una coincidencia entre las revoluciones y la frecuencia propia de la estructura. Cómo reconocerla y desajustarla se trata por separado.

Tres tipos de desequilibrio: estático, de momento, dinámico

Los tipos de desequilibrio se distinguen por cómo se sitúa la masa no equilibrada a lo largo del rotor. Lo más práctico es fijarse en la posición relativa de dos ejes: el eje principal central de inercia y el eje de rotación. No es una división académica. De ella depende si usted va a colocar una masa o dos. En la tabla siguiente aparece la notación 1x, que es como se llama a la componente de vibración a la frecuencia de rotación del rotor, y su fase es el ángulo que indica en qué momento del giro llega el impulso; ambos valores los da el instrumento de medición.

Desequilibrio estático. El eje de inercia está desplazado en paralelo respecto al eje de rotación. El centro de masas se ha ido hacia un lado, y esto se puede detectar con la máquina parada: un rotor colocado sobre prismas o rodillos de apoyo gira por sí solo hasta quedar con el punto pesado abajo. Al girar, aparece una única fuerza no compensada. Una sola masa en un plano de corrección la elimina. Así se comportan los rotores estrechos en forma de disco: una muela abrasiva, una sierra circular, una polea delgada, un volante de inercia, un disco de freno.

Desequilibrio de momento (por pares). El eje de inercia está inclinado y cruza el eje de rotación en el centro de masas. Imagine dos masas iguales en planos distintos a lo largo del rotor, situadas en lados opuestos del eje. En reposo, la gravedad las equilibra, el rotor sobre los prismas se queda quieto, y ninguna comprobación estática lo va a detectar. Haga girar el rotor, y las fuerzas centrífugas de esas masas resultan iguales y opuestas, pero aplicadas en puntos distintos a lo largo del eje. No están sobre la misma línea, así que no se anulan. Forman un par de fuerzas, es decir, un momento, que hace bascular el rotor alrededor del centro de masas: un soporte de rodamiento sube mientras el otro, en ese mismo instante, baja.

Una sola masa no sirve aquí, porque genera una fuerza, no un par de fuerzas. Colóquela para calmar el primer soporte, y el segundo empeorará: usted simplemente traslada la vibración de un extremo del rotor al otro. Un momento solo se compensa con otro momento, así que hacen falta dos masas en dos planos separados, orientadas en sentidos opuestos.

Desequilibrio dinámico. Las dos masas no equilibradas casi nunca son iguales, así que en la práctica se tiene una mezcla de estática y momento. En este caso, los ejes se cruzan: no son paralelos ni se cortan. Es el caso real habitual, y es precisamente el que se corrige en la planta. Para un rotor que se mantiene rígido a las revoluciones de trabajo, está demostrado que basta con dos masas correctoras, separadas a lo largo del rotor, para eliminar el desequilibrio por completo, y que en el caso general no se puede prescindir de ninguna de ellas. Las masas no tienen por qué colocarse enfrente de las masas originales ni coincidir con ellas en magnitud. Lo único que importa es que compensen tanto la fuerza como el momento.

Tenga presente aparte la diferencia entre rotor rígido y rotor flexible. Un mismo rotor se comporta como rígido a bajas revoluciones y como flexible a altas: se flexiona de forma apreciable bajo sus propias fuerzas centrífugas, el radio del punto pesado crece junto con la masa, y el modelo lineal deja de funcionar. Un rotor flexible necesita un equilibrado modal sobre varias formas de vibración y otro sistema de medición. Cómo elegir el número de planos de corrección según la relación L/D se trata en otro artículo.

Fuentes: ISO 21940-11:2016 · ISO 21940-12:2016

En qué se mide el desequilibrio: g·mm, g·mm/kg y micrómetros

Tres magnitudes cubren casi todas las conversaciones sobre el desequilibrio, y se confunden constantemente.

El desequilibrio U en g·mm. Es el producto de la masa no equilibrada por el radio. 10 g a un radio de 200 mm y 20 g a un radio de 100 mm dan los mismos 2000 g·mm y la misma fuerza. Por eso la masa de un peso sin su radio no significa nada: anote siempre el radio de instalación, y coloque la masa correctora, en la medida de lo posible, al mismo radio que la masa de prueba.

El desequilibrio específico en g·mm/kg. Es U dividido entre la masa del rotor. Esta magnitud hace falta porque una misma tolerancia no puede servir a la vez para un rodete de 3 kg y para un tambor de 300 kg. Tiene una particularidad útil: el valor en g·mm/kg es numéricamente igual a la excentricidad del centro de masas en micrómetros. 40 g·mm/kg es un desplazamiento del centro de masas respecto al eje de rotación de 40 µm, es decir, cuatro centésimas de milímetro. Con estas son las magnitudes con las que realmente trabaja cuando cuelga masas en el rodete.

El grado de calidad G. El número del grado es el desequilibrio específico multiplicado por la velocidad angular, es decir, el producto e·ω en mm/s. De aquí se ve lo principal: un mismo grado exige, a distintas revoluciones, una precisión de fabricación distinta. Tome G 6,3. A 1500 rpm, la excentricidad admisible resulta ser de unos 40 µm; a 3000 rpm, de unos 20 µm. Para un rotor de 50 kg de masa, eso son aproximadamente 2000 y 1000 g·mm en total, y esa cantidad todavía hay que repartirla entre los dos planos de corrección.

Los grados G y el desequilibrio residual admisible los fija la ISO 21940-11. Las cifras anteriores se dan como referencia orientativa del orden de magnitud: compruebe la parte y la edición del estándar aplicables a su máquina concreta, y para la recepción contractual, fije el grado, la masa del rotor, las revoluciones, los radios y el número de planos. Y recuerde la distinción: el grado G describe el desequilibrio residual del rotor, no la velocidad de vibración admisible de la carcasa. Son tolerancias distintas y estándares distintos.

Fuentes: ISO 21940-11:2016 · ISO 20816-1:2016

De dónde sale el desequilibrio en una máquina en funcionamiento

Un rotor nuevo nunca es perfecto, y uno en funcionamiento cambia constantemente. Conviene tener presente la lista de causas: casi siempre indica qué buscar primero.

• ¿Qué se le hizo a la máquina poco antes de que apareciera la vibración: una limpieza, un cambio de rodete, una reparación de rodamiento, un rebobinado, trabajos en la cimentación?
• ¿La vibración aumentó de golpe o de forma gradual? Un salto significa un trozo desprendido, una pala rota o una masa perdida. Un crecimiento gradual significa desgaste, adherencia de material o aflojamiento de la fijación.
• ¿La vibración cambia a medida que la máquina se calienta y desaparece al enfriarse?
• ¿Hay en el rotor marcas de masas instaladas anteriormente, y están todas en su sitio?
• ¿Se repiten las lecturas después de parar y volver a arrancar? Los valores que fluctúan suelen indicar una masa que se desplaza o un rozamiento.

Compruebe aparte si han cambiado las revoluciones de trabajo. Pasar la máquina a un variador de frecuencia y trabajar a unas revoluciones nuevas puede llevarla a resonancia, y el desequilibrio no tiene nada que ver en ese caso. Entonces las masas no van a ayudar, por muchas que coloque.

Por qué es peligroso el desequilibrio: qué es exactamente lo que destruye

El desequilibrio rara vez rompe la máquina de golpe. Actúa de otra forma: cada vuelta añade un ciclo de carga a todos los acoplamientos, y las piezas fallan por un mecanismo de fatiga. Por eso «vibra, pero funciona» no es un argumento, es un aplazamiento.

Los rodamientos son los primeros en recibir el golpe. Su vida útil calculada es dolorosamente sensible a la carga. Según la ISO 281, depende de la relación entre la capacidad de carga dinámica y la carga dinámica equivalente, elevada a la potencia 3 para los rodamientos de bolas y 10/3 para los de rodillos. El sentido práctico es este: duplicar la carga dinámica equivalente reduce la vida útil calculada unas 8-10 veces. En una máquina real, la caída será más suave, porque en la carga equivalente entra también una componente constante debida al peso del rotor y a la tensión de la correa, no solo la fuerza del desequilibrio. Pero el orden del efecto es exactamente ese: no «un poco menos», sino «varias veces menos».

A partir de ahí, la carga se reparte por toda la estructura.

• También conviene tener presente el caso extremo, porque se desarrolla de forma acelerada. Una vibración creciente afloja la fijación, y una fijación floja aumenta la vibración. A partir de ahí se desprende una pala o una masa, el desequilibrio crece de golpe varias veces, y el rotor roza contra la carcasa. Para una máquina rápida, eso es un accidente con proyección de piezas, no una simple reparación.

Fíjese no solo en el valor absoluto, sino también en la tendencia. Un aumento al doble respecto al valor base, tomado con la máquina en buen estado, es motivo para investigar incluso dentro de la zona admisible en mm/s. La norma responde a la pregunta «¿es admisible?». La tendencia responde a la pregunta «¿qué está pasando?».

Fuentes: ISO 281:2007 · ISO 20816-1:2016

Cómo comprobar que se trata de un desequilibrio y no de otra causa

El desequilibrio es la causa más frecuente de vibración elevada, pero ni mucho menos la única. Colocar masas sin comprobarlo antes sale caro: perderá un turno, y en el peor de los casos empeorará la situación. Hay un conjunto breve de indicios por los que el desequilibrio se delata. Va a necesitar el espectro, la descomposición de la vibración por frecuencias que construye el instrumento de medición.

• Un 2x apreciable y un aumento de la vibración axial. Lo más frecuente es que sea desalineación, y se corrige con la alineación de ejes, no con masas.
• Un peine de armónicos 1x, 2x, 3x (picos en frecuencias múltiplos de las revoluciones), semiarmónicos como 0,5x, suelo de ruido elevado. Revise la fijación, la pata floja, las grietas, los rozamientos.
• Picos de alta frecuencia, no múltiplos de las revoluciones, ruido en la envolvente —el análisis que resalta las frecuencias de rodamiento—. Son rodamientos, y el equilibrado no sustituye su sustitución.
• Un pico estrecho y pronunciado en un rango determinado de revoluciones, con un giro de fase de unos 180° junto a él. Es una resonancia: el resultado del equilibrado no se mantendrá en ella.
• La vibración total es varias veces mayor que 1x. La parte principal la genera otra cosa, y las masas no la van a eliminar.

• En el espectro domina el pico a la frecuencia de rotación, 1x. La vibración total en mm/s RMS está cerca de la componente de giro. Referencia práctica para que las masas funcionen: la proporción de 1x por encima de aproximadamente el 70-80 % del total.
• La vibración es predominantemente radial. La componente axial es notablemente menor que la radial.
• La amplitud crece con las revoluciones aproximadamente como el cuadrado, de forma suave, sin picos estrechos ni caídas después de ellos.
• La fase de 1x es estable y se repite de un arranque a otro: la amplitud dentro de aproximadamente ±5 %, la fase dentro de aproximadamente ±5°. Una fase que varía significa que todavía no se puede equilibrar.
• El patrón en los dos soportes es coherente: fases próximas indican desequilibrio estático; una diferencia de unos 180°, desequilibrio de momento.

Hemos tratado cada caso en detalle en artículos aparte: cómo leer el espectro por múltiplos de las revoluciones, en qué se diferencian la vibración total, 1x y la fase, cómo reconocer y desajustar una resonancia, y siete situaciones en las que el equilibrado no ayuda. Aquí basta con la regla: primero la medición, después la decisión.

Fuentes: ISO 13373-3:2015 · ISO 13373-5:2020 · ISO 20816-1:2016

Qué hacer a continuación y en qué puede ayudar AXILINE

El equilibrado en los propios soportes se hace en el mismo lugar de explotación, sin desmontaje y sin retirar el rotor. La máquina no se lleva a una equilibradora, el rodete no se extrae a presión, y la vibración se mide a las revoluciones de trabajo, es decir, exactamente en el estado en el que la máquina funciona. Para ventiladores, extractores de humos, trituradoras, trituradoras forestales, husillos y bombas, esta suele ser la única opción práctica.

El Balanset-1A está diseñado para esta tarea. En el maletín van dos sensores de vibración, un sensor láser de fase, un módulo USB de dos canales con preamplificadores, integradores y ADC, y software para Windows. Equilibra en uno y dos planos, mide las revoluciones, la amplitud y la fase de la velocidad de vibración (total y 1x), dibuja el espectro FFT y la señal en el tiempo, registra los dos canales a la vez, avisa por sí mismo si la masa de prueba fue adecuada, calcula la tolerancia según los grados G, reparte la masa correctora entre posiciones fijas y calcula un taladrado, calcula la excentricidad del mandril, recalcula las masas para otros planos de corrección, trabaja con coeficientes de influencia guardados y guarda los resultados en un archivo para el protocolo.

Si usted equilibra con regularidad, sale más barato tener el equipo propio. Si el caso es puntual o dudoso, los ingenieros de AXILINE vienen y lo hacen ellos mismos: miden, evalúan la causa, equilibran y dejan el protocolo. Los equipos Balanset los diseñan y fabrican los mismos ingenieros que después los usan para equilibrar in situ, así que en la elección de los planos, la instalación de los sensores y el análisis de un arranque fallido usted recibe soporte de consulta.

• Tipo de máquina, revoluciones de trabajo, potencia del accionamiento, masa del rotor si se conoce.
• Fotos del rotor desde los dos lados y fotos de los sitios donde se pueden colocar los sensores.
• Qué se le hizo a la máquina antes de que apareciera la vibración y cómo fue creciendo: de golpe o de forma gradual.
• Si ya hay mediciones: vibración total, amplitud y fase de 1x en los dos soportes, espectro.

1. 01

   Tome una medición fiable

   Sensores de vibración en los soportes de rodamiento, lo más cerca posible del rodamiento, con una fijación rígida: espárrago o imán sobre una superficie limpia y plana. Dirección radial, normalmente horizontal, y la misma de un arranque a otro. Tacómetro láser sobre una marca reflectante en el eje. Anote las revoluciones, la vibración total, la amplitud y la fase de 1x en los dos soportes, y el espectro.

2. 02

   Evalúe si es un desequilibrio

   Compare la proporción de 1x en la vibración total, mire el espectro, compruebe la repetibilidad en tres arranques. Si la fase varía o el total es varias veces mayor que 1x, deténgase y busque otra causa. Una hora de comprobación sale más barata que un turno de equilibrado inútil.

3. 03

   Compruebe la mecánica antes de las masas

   Apriete de los pernos de anclaje, pata floja, holguras, estado de la lechada de asiento y del bastidor, holguras en los rodamientos, tensión y paralelismo en la transmisión por correa. Se equilibra una máquina técnicamente en buen estado, bien fijada a la cimentación, sin resonancia a las revoluciones de trabajo. Una máquina averiada se repara primero: el equilibrado no sustituye a la reparación.

4. 04

   Equilibre y confirme el resultado

   Arranque inicial, masa de prueba, cálculo, colocación de las masas correctoras, arranque de control y, si hace falta, masas de ajuste (trim) añadidas a las ya instaladas. Registre el resultado en tres datos a la vez: el 1x residual, la vibración total en los dos soportes y, si la recepción lo exige, también el desequilibrio residual en g·mm/kg.

Fuentes: Especificaciones del fabricante Balanset-1A · Manual de operación Balanset-1A

Preguntas frecuentes

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