El peso de prueba (calibrador): para qué sirve y cómo elegirlo
El ventilador empezó a zumbar después de limpiar el rodete, ha llegado con el equipo, ha colocado los sensores en los apoyos de los rodamientos y ha medido la vibración inicial. El programa muestra el 1x (la vibración a la frecuencia de rotación), su fase y el espectro (el desglose de la vibración por frecuencias), pero no da respuesta a cuántos gramos colocar ni dónde. Le falta un arranque: con el peso de prueba. A continuación explicamos por qué sin él el cálculo es imposible, cómo elegir la masa, cómo saber que el arranque de prueba ha salido bien y dónde se equivocan más a menudo.
Qué es el peso de prueba
El peso de prueba (también llamado calibrador) es una masa temporal que se coloca en el plano de corrección solo para un arranque. No corrige la vibración. Su función es hacer que la máquina muestre cómo reacciona ante un desequilibrio añadido.
La palabra «conocido» es clave aquí. El peso solo funciona cuando se conocen con exactitud tres cosas sobre él.
- Masa. Pesada, en gramos, no «unos veinte». La balanza va incluida en el kit de Balanset-1A.
- Radio de colocación. La distancia desde el eje de rotación hasta el peso, en milímetros. El equipo lo usa para convertir la vibración en desequilibrio (g·mm) y comprobar la tolerancia.
- Posición angular. El punto desde el que el programa medirá después el ángulo del peso corrector. Márquelo con tiza o rotulador de inmediato.
Si más adelante piensa equilibrar este mismo rotor en modo de coeficientes guardados, coloque el peso de prueba en la misma posición angular donde está pegada la marca reflectante del tacómetro. Así los coeficientes de influencia seguirán siendo aplicables.
Por qué sin el arranque de prueba no se puede calcular la corrección
Después del primer arranque, el equipo solo conoce una cosa: el vector de vibración a la frecuencia de rotación, la amplitud y la fase de 1x. Es poco. El programa no conoce la masa del rotor, la rigidez de los apoyos de los rodamientos, la flexibilidad del bastidor, la influencia de la transmisión por correa ni cuánto cede la cimentación bajo carga. Un mismo desequilibrio de 50 g·mm sobre una base de acero rígida dará una vibración, y sobre un bastidor soldado con amortiguadores blandos dará una completamente distinta.
El peso de prueba cierra ese vacío. Introduce un desequilibrio cuyo valor conoce con exactitud (masa multiplicada por radio), y observa cuánto y hacia dónde se ha desplazado el vector de vibración. La relación entre ambos es precisamente el coeficiente de influencia, la sensibilidad del sistema concreto «rotor — apoyos — bancada», que tiene en cuenta tanto la magnitud como la dirección de la respuesta.
Formalmente esto se expresa así: α = (V1 − V0) / Ut, donde V0 es el vector de 1x antes del peso, V1 después, y Ut el desequilibrio del peso de prueba. Después el programa resuelve el problema inverso y da el desequilibrio corrector Uc = −V0 / α, es decir, la masa y el ángulo. Aquí la resta es vectorial, no aritmética: 5,4 mm/s después del peso en vez de los 7,2 mm/s de antes no significa que haya mejorado «un 25 %». La fase pudo haber girado 135°, y en ese caso el cambio del vector es mayor que cualquiera de las dos mediciones por separado.
Ejemplo didáctico de aritmética, no un informe de campo. Inicialmente V0 = 7,2 mm/s ∠ 75°. Colocamos 30 g a un radio de 350 mm, obtenemos V1 = 5,4 mm/s ∠ 210°. Diferencia de vectores ΔV ≈ 11,7 mm/s ∠ 236°, coeficiente de influencia α ≈ 0,39 mm/s por gramo, masa correctora de unos 18,5 g al mismo radio. El programa de equilibrado hace este cálculo por sí solo y dibuja el diagrama polar, pero entender la lógica es útil: así ve de inmediato cuándo un resultado parece sospechoso.
El método de tres arranques para dos planos y de dos arranques para uno solo funciona en un sistema lineal. Si entre arranques cambian las revoluciones, la temperatura, el tensado de la correa o la posición de los sensores, el coeficiente de influencia describe ya otra máquina.
La regla 30/30: criterio de un arranque de prueba válido
El peso de prueba ha cumplido su función si la máquina ha reaccionado de forma apreciable. El umbral práctico es este: la amplitud de 1x ha cambiado al menos un 20–30 % (en cualquier sentido, al alza o a la baja) o la fase se ha desplazado al menos 20–30°. En la documentación de Balanset esto se llama la regla 30/30.
La lógica es simple. Cualquier medición de vibración tiene dispersión: las revoluciones oscilan, el flujo en el ventilador varía, la temperatura del apoyo sube. Si el peso ha cambiado las lecturas un 5 %, no podrá distinguir su influencia de ese ruido, y el coeficiente de influencia resultará un número aleatorio. El programa calculará obedientemente la corrección, usted colocará 40 g en vez de los 12 necesarios, y la vibración aumentará.
De paso, observe la estabilidad de las propias lecturas. La amplitud y la fase de 1x durante la medición no deberían cambiar más de un 10–15 %. Si oscilan más, la máquina está funcionando cerca de la resonancia, y equilibrarla en ese estado no sirve de nada.
| Qué mostró el arranque de prueba | Qué significa | Qué hacer |
|---|---|---|
| La amplitud de 1x ha cambiado un 30 % o más, o la fase 30° o más | El sistema ha reaccionado, el coeficiente de influencia es fiable | Calcule la corrección, coloque el peso |
| Cambio del 5–15 % | El peso es demasiado pequeño, la reacción se ha perdido en la dispersión de las mediciones | Aumente la masa 2–3 veces, pésela, introduzca el valor real, repita el arranque |
| Las lecturas no han cambiado en absoluto | El peso se ha soltado, está en un lugar distinto del previsto, las revoluciones son otras, o el desequilibrio ni siquiera es la causa principal de la vibración | Compruebe la fijación del peso, la marca del tacómetro, las revoluciones; compare el 1x con la vibración global |
| La amplitud y la fase oscilan más de un 15 % de una medición a otra | Las revoluciones son inestables o la máquina está cerca de la resonancia | Cambie las revoluciones o las condiciones de montaje en la cimentación; no conviene equilibrar en resonancia |
| La amplitud ha subido varias veces | El peso ha caído cerca del punto pesado y se ha sumado al desequilibrio inicial | Es una situación normal de trabajo, el cálculo es correcto. Si la vibración es peligrosa, reduzca el peso o cámbielo de sitio unos 180° |
Balanset-1A indica por sí mismo si el peso de prueba era adecuado. Esa indicación no sustituye su propio criterio sobre las cifras: el equipo evalúa el cambio del vector, no si el peso está bien sujeto.
Cómo elegir la masa y el radio
- 1
Evalúe dónde está
Observe el 1x inicial y las revoluciones. Cuanto más pesado sea el rotor y más bajas las revoluciones, más masa hará falta. Cuanto más altas las revoluciones, más cuidado: la fuerza centrífuga crece con el cuadrado de la frecuencia de rotación, y un peso inofensivo a 500 rpm crea a 3000 rpm una carga 36 veces mayor.
- 2
Empiece por menos
Tome una masa que con seguridad no vaya a disparar la vibración a niveles peligrosos. Un arranque en vano sale más barato que un peso desprendido. Siempre tendrá tiempo de aumentar la masa.
- 3
Pese e introduzca las cifras reales
Introduzca en el programa la masa pesada en gramos y el radio medido en milímetros. El modo «porcentaje» es cómodo para una pasada rápida, pero le priva del cálculo del desequilibrio residual en g·mm y de la posibilidad de guardar los coeficientes de influencia.
- 4
Fíjelo en un punto sólido y marcado
Elija un lugar donde el peso quede bien sujeto y donde después sea realmente posible colocar la masa correctora. Marque el punto: desde él el programa medirá el ángulo.
- 5
Haga el arranque a las mismas revoluciones
Las revoluciones del arranque de prueba deben coincidir con las del inicial. Espere a que el régimen se estabilice, y solo entonces inicie la medición.
- 6
Compruebe el cambio con la regla 30/30
Si el cambio es suficiente, pase al cálculo de la corrección. Si es insuficiente, retire el peso, ponga uno más pesado, introduzca la nueva masa y repita. No intente sacar un coeficiente de influencia de unas lecturas que apenas han cambiado.
Coloque la masa correctora al mismo radio que la de prueba. Si no es posible, recalcúlela de forma inversamente proporcional al radio o use la función de recálculo de pesos a otros planos y radios del programa. El ángulo del peso corrector se mide desde el lugar del peso de prueba, en el sentido de rotación del rotor.
Fijación y seguridad
El peso de prueba es temporal solo en cuanto a su finalidad. En cuanto a las exigencias de fijación, no se diferencia en nada del definitivo: gira a las mismas revoluciones y al mismo radio. Una placa de 50 g desprendida en el rodete de un ventilador puede atravesar la carcasa.
- Fije el peso de prueba con la misma solidez que uno definitivo: perno, abrazadera, punto de soldadura; imán solo a revoluciones bajas y sobre una superficie limpia.
- Compruebe las holguras: el peso no debe tocar la carcasa, el difusor, los álabes directrices ni otras piezas fijas.
- No coloque el peso sobre una chapa fina, un álabe de resistencia dudosa o un lugar con grieta.
- Tenga en cuenta la carga sobre los apoyos de los rodamientos: el peso de prueba añade una fuerza dinámica, y en rodamientos desgastados esto se nota.
- Manténgase al margen del plano de rotación durante el arranque y no deje a nadie junto a la carcasa.
- Pare la máquina y espere a la detención completa antes de retirar o cambiar el peso de sitio. Ningún cambio de sitio durante la marcha por inercia.
- Decida de antemano a partir de qué nivel de vibración detiene el arranque, y no persiga una cifra bonita si la máquina está claramente sobrecargada.
Un peso demasiado pesado es más peligroso que un arranque de más. Si duda de la masa, ponga menos y haga un arranque más.
Errores frecuentes
Se introdujo la masa «a ojo»
Se anotaron 25 g, pero en el rotor cuelgan 31 g. El coeficiente de influencia se desvía un 20 %, y la masa correctora resulta incorrecta. El equipo no detectará el error, y usted tendrá iteraciones de más.
El radio se midió de forma aproximada
Esto influye poco en la masa de corrección, si el peso corrector va al mismo radio. Pero el desequilibrio residual en g·mm y la comprobación de la tolerancia según las clases G (las tolerancias de desequilibrio residual de la norma) se convierten en pura ficción.
Se dejó el peso de prueba sin avisar
No se pudo retirar y no se marcó en el programa. El cálculo de la corrección se hace como si el peso no existiera, y usted obtiene un desequilibrio de más en un lugar conocido.
Se cambió el sensor de sitio entre arranques
Otro punto en el apoyo del rodamiento u otra dirección de medición es otro sistema distinto. La fase se desplaza, el coeficiente de influencia se convierte en basura. Coloque los sensores una sola vez y no los toque hasta el final del trabajo.
Las revoluciones cambiaron
Los arranques a 1450 y a 1480 rpm ya no son comparables, y si se ha acercado a la resonancia, la diferencia será drástica. Trabaje siempre en el mismo régimen estable.
El ángulo se midió en el sentido equivocado
El peso queda en posición especular, y la vibración sube en vez de bajar. Es más sencillo protegerse con el modo de posiciones fijas: el programa da el número del álabe o del orificio, y no hace falta transportador.
El peso se colocó en un lugar incómodo
El peso de prueba en la cara interior del rodete, donde después no se puede llegar con la masa correctora. Elija un punto adecuado para las dos operaciones.
Cuándo el peso de prueba no ayuda
El método de los coeficientes de influencia supone que el sistema es lineal y que la vibración la produce el desequilibrio. Donde esto no es cierto, el peso de prueba mostrará con honestidad: hay reacción, pero el equilibrado no mejora el cuadro. A partir de ahí, seguir aumentando masas no tiene sentido.
La primera señal la obtiene incluso antes del arranque de prueba. Compare la vibración global (el nivel conjunto en todas las frecuencias) con la componente de giro 1x. Si la global es varias veces mayor que el 1x, la vibración principal la produce otra cosa, y el equilibrado no la eliminará.
- Resonancia. La amplitud salta en un rango estrecho de revoluciones, la fase de 1x gira casi 180°, las lecturas oscilan de una medición a otra. Cambie las revoluciones o las condiciones de montaje en la cimentación, y después equilibre.
- Sujeción floja y «pata floja». El sistema no es lineal, el coeficiente de influencia cambia de un arranque a otro. Primero el apriete y la comprobación de los apoyos.
- Desalineación de ejes. En el espectro predomina el 2x, a menudo con vibración axial alta. Se corrige con la alineación de ejes, no con pesos.
- Defectos de rodamientos. Picos en frecuencias altas, no múltiplos de las revoluciones, ruido de fondo elevado. El equilibrado no ayuda aquí.
- Grietas, rozamientos, acumulación de material y desgaste irregular. El desequilibrio desaparece y vuelve por sí solo, el resultado es inestable. Busque una causa mecánica.
- Rotor flexible a las revoluciones de trabajo. Un solo par de planos de corrección no describe su comportamiento, hacen falta otros métodos y su propia parte de la norma.
El arranque de prueba es útil incluso en estos casos. Muestra la reacción del sistema, y a menudo permite ver que la vibración no viene del desequilibrio. Esto le ahorra media jornada de intentos de alcanzar la cifra con pesos.
Fuentes: ISO 20816-1:2016 · ISO 13373-3:2015 · ISO 13373-5:2020 · ISO 21940-12:2016
Quién lo hace y con qué
Todo lo descrito lo realiza una sola persona con un equipo de dos canales. Balanset-1A ofrece dos acelerómetros para los apoyos de los rodamientos, un sensor de fase láser con tacómetro, un módulo USB y un programa para Windows. El equipo mide las revoluciones, la amplitud y la fase de la velocidad de vibración, la vibración global y el 1x, y construye el espectro FFT. El programa indica si el peso de prueba es adecuado, calcula y guarda los coeficientes de influencia, reparte el peso entre posiciones fijas, propone el taladrado, comprueba la tolerancia según las clases G y guarda los resultados en un archivo para el informe. El equilibrado se realiza en uno o dos planos, directamente en los propios apoyos de la máquina.
Use las cifras de las clases G y las zonas de vibración en mm/s como referencia orientativa. Antes de la recepción contractual, contraste con la parte aplicable y la edición vigente de la norma, y fije los puntos de medición, la banda de frecuencias, el régimen de trabajo y el tipo de apoyos.
Si no tiene tiempo para ocuparse de esto en su ventilador o su trituradora, los ingenieros de AXILINE se desplazan a la instalación y equilibran ellos mismos. Diseñamos y fabricamos los equipos Balanset y trabajamos con ellos en las visitas, así que la pregunta «qué peso de prueba tomar para este rodete» es rutinaria para nosotros. Empezamos con un diagnóstico vibratorio: observamos el 1x frente a la global y el espectro, para no equilibrar lo que el equilibrado no cura. El equipo se puede comprar y aprender a usarlo por su cuenta, y para ese caso hay soporte de consulta.
Fuentes: Especificaciones del fabricante Balanset-1A · Manual de operación Balanset-1A · ISO 21940-11:2016 · ISO 20816-1:2016
Preguntas frecuentes
¿Qué masa debe tener el peso de prueba?
No hay una cifra universal: la respuesta depende de la masa del rotor, la rigidez de los apoyos y las revoluciones. Funciona así: tome una masa pequeña que tenga a mano, haga un arranque, observe el cambio del 1x y de la fase. ¿Poco? Auméntela 2–3 veces, pésela de nuevo, introduzca el nuevo valor y repita el arranque. El programa de Balanset indica si el peso de prueba era adecuado, así que no tendrá que adivinar a ojo.
¿Hay que retirar obligatoriamente el peso de prueba antes de colocar el corrector?
Normalmente sí, por defecto el peso de prueba se retira después del arranque de prueba. Si no se puede retirar (está soldado, está en un lugar incómodo), marque en el programa la casilla «dejar el peso de prueba en el plano 1»; entonces su masa entrará en el cálculo. No se puede dejar el peso puesto sin decírselo al programa: la corrección fallará.
¿Por qué hay que introducir la masa real en gramos y no trabajar «en porcentaje»?
En el modo de porcentaje, el programa da la masa correctora como una fracción de la de prueba, y tendrá que medirla a partir de un peso que no ha pesado. Además, sin gramos ni radio no se puede calcular el desequilibrio residual en g·mm ni comprobar la tolerancia según las clases G, y tampoco se podrán guardar los coeficientes de influencia para la próxima vez.
¿Se puede prescindir del arranque de prueba?
Sí, si ya ha equilibrado ese rotor con este equipo y ha guardado los coeficientes de influencia junto con la masa del peso de prueba. En ese caso basta con un arranque. La condición es estricta: la misma máquina o una del mismo tipo, los mismos puntos y direcciones de los sensores, las mismas revoluciones. Para un rotor nuevo, el arranque de prueba es necesario.
He colocado el peso de prueba, pero las lecturas apenas han cambiado. ¿Qué hago?
Primero compruebe lo evidente: el peso está en su sitio, las revoluciones son las mismas, los sensores no se han movido, la marca reflectante se lee bien. Después aumente la masa 2–3 veces y repita el arranque. Si tampoco hay respuesta, compare el 1x con la vibración global y mire el espectro: lo más probable es que la vibración principal no la produzca el desequilibrio, y no haya nada que equilibrar.
¿Qué es más peligroso: un peso de prueba demasiado pequeño o demasiado grande?
El pequeño estropea el cálculo, el grande rompe la máquina. Un peso pequeño produce un cambio de vibración del orden de la dispersión de las mediciones, y el coeficiente de influencia resulta poco fiable, pero no perjudica a nadie. Un peso pesado puede disparar la vibración a niveles inadmisibles, sobrecargar los apoyos de los rodamientos, desprenderse en marcha y destruir la fijación. Por eso la masa se aumenta por pasos, no de golpe «con margen».
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