# Tres tolerancias en el equilibrado: qué significa realmente «dentro de lo normal»

> El programa ha indicado «dentro de tolerancia», pero el departamento de fiabilidad del cliente dice que la máquina vibra por encima de la norma ISO. Ambas afirmaciones pueden ser ciertas a la vez, porque se refieren a magnitudes distintas. Analizamos las tres tolerancias que se llaman con la misma palabra y mostramos qué anotar en el informe.

**En resumen:** La palabra «tolerancia» en el equilibrado cubre tres cosas independientes. La primera: la componente de giro residual 1x (la vibración a la frecuencia de rotación que produce el desequilibrio) está por debajo del valor objetivo que usted mismo introdujo en el programa del equipo. La segunda: la vibración global de la máquina en mm/s RMS en la banda de 10–1000 Hz, que se evalúa por las zonas A–D según ISO 20816 en las partes fijas. La tercera: el desequilibrio residual del rotor en g·mm o g·mm/kg según las clases de calidad G de ISO 21940-11. Ninguna de las tres confirma las otras dos.

Source: https://axiline.pt/es/articulos/tres-tolerancias-equilibrado/  
Publisher: AXILINE · Vila Nova de Gaia, Portugal · +351 931 831 229 · axilinegeral@gmail.com

## Tres tolerancias que se llaman con la misma palabra

El ventilador empezó a zumbar después de limpiar el rodete. Usted llega, coloca los sensores en los apoyos de los rodamientos, equilibra en dos planos, y el programa informa «dentro de tolerancia». Una semana después llega un correo: la vibración está por encima de la norma ISO, hágalo de nuevo. Nadie miente. Simplemente estaban hablando de tolerancias distintas.

Estas tres magnitudes tienen unidades distintas, puntos de medición distintos y normas distintas. Mezclarlas en una misma frase es discutir sobre nada.

| Qué se evalúa | Parámetro | Con qué se fija |
| --- | --- | --- |
| Resultado del equilibrado | 1x residual, mm/s | El valor objetivo que introduce el operador en el programa del equipo |
| Estado de la máquina en conjunto | Vibración global, mm/s RMS, 10–1000 Hz | Zonas A–D según ISO 20816 (antes ISO 10816), medición en partes fijas |
| Calidad del equilibrado del rotor | Desequilibrio residual, g·mm y g·mm/kg | Clases de calidad G según ISO 21940-11 (antes ISO 1940-1) |

> Una fila de esta tabla no sustituye a las otras dos. «Dentro de tolerancia» en 1x no significa zona A, y la zona A no significa clase G 6,3.

## Tolerancia n.º 1: la 1x residual objetivo en el programa del equipo

Cuando da de alta un rotor nuevo en el archivo de Balanset-1A, el programa pide dos tolerancias: por vibración y por desequilibrio residual. El primer campo es precisamente la tolerancia n.º 1. Es su propio valor objetivo de la componente de giro residual, en mm/s.

El equipo compara con esta cifra solo el 1x. No la vibración global, no el espectro, no los armónicos. Solo la amplitud a la frecuencia de rotación, esa misma en la que vive el desequilibrio.

De ahí una consecuencia directa. La cifra la fija usted. Ponga 4,5 mm/s, y el programa informará «dentro de tolerancia» con 4,4. Ponga 1,8, y tendrá que hacer trim, es decir, añadir pesos pequeños a los ya instalados. Ponga un valor ligado a la exigencia real de la máquina, no el que resulte cómodo de alcanzar en dos arranques.

Referencia práctica: tome la tolerancia n.º 1 de la zona a la que se comprometió a llevar la máquina según ISO 20816, y deje un margen. Si el objetivo de vibración global es de 2,8 mm/s, una 1x objetivo de alrededor de 1,5 mm/s deja espacio para el resto de las fuentes.

> «Dentro de tolerancia» en el programa significa exactamente una cosa: la 1x residual está por debajo de la cifra que usted introdujo. No confirma ni la zona según ISO 20816 ni la clase G según ISO 21940-11.

## Tolerancia n.º 2: la vibración global según ISO 20816

Al cliente y al jefe de mantenimiento les interesa otra cosa: cómo vibra la máquina en conjunto. Para eso existe ISO 20816 (antes ISO 10816). La norma describe la evaluación de la vibración de banda ancha (en toda la banda de frecuencias a la vez) en las partes fijas, es decir, en las carcasas de los rodamientos y en los apoyos, no en el eje.

En esta evaluación hay tres cosas fijadas, y no se pueden cambiar a gusto de cada uno.

### Zona A

Máquina nueva o máquina tras una reparación de calidad.

### Zona B

Funcionamiento prolongado sin restricciones admisible.

### Zona C

Funcionamiento limitado, hasta corregir la causa. Planifique una intervención.

### Zona D

Nivel en el que la vibración puede dañar la máquina. Funcionamiento no admisible.

- Parámetro: velocidad de vibración, valor eficaz (RMS), en mm/s.
- Banda de frecuencias: 10–1000 Hz para máquinas de uso general. Con una banda más estrecha o más ancha, las cifras dejan de ser comparables.
- Punto y dirección: la carcasa del rodamiento o el apoyo del rodamiento, sensor con fijación rígida (espárrago o imán sobre una superficie limpia), dirección radial, la misma de una medición a otra.
- Régimen: revoluciones de trabajo estabilizadas y carga de trabajo.

| Grupo de máquinas | Zona A | Zona B | Zona C | Zona D |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| Clase I: máquinas pequeñas hasta 15 kW | ≤ 0,71 | 0,71–1,80 | 1,80–4,50 | > 4,50 |
| Clase II: máquinas medianas 15–75 kW | ≤ 1,12 | 1,12–2,80 | 2,80–7,10 | > 7,10 |
| Clase III: grandes, base rígida | ≤ 1,80 | 1,80–4,50 | 4,50–11,20 | > 11,20 |
| Clase IV: grandes, base flexible | ≤ 2,80 | 2,80–7,10 | 7,10–18,00 | > 18,00 |

> Las cifras de la tabla se dan en mm/s RMS para la banda de 10–1000 Hz y proceden de la clasificación anteriormente vigente ISO 10816-3. Úselas como referencia orientativa. Antes de la recepción contractual, abra la parte aplicable de ISO 20816 en su edición vigente y compruebe el campo de aplicación: ISO 20816-3 está dirigida a máquinas industriales de potencia superior a 15 kW a 120–30 000 rpm y contiene excepciones según el tipo de máquina. En la propia norma, la división según el tipo de base está hecha con más matices que en la tabla simplificada. Para ventiladores pequeños, tornillos sinfín, astilladoras y equipos con transmisión por correa, compruebe la aplicabilidad por separado.

Sources: [ISO 20816-1:2016](https://www.iso.org/standard/63180.html)

## Base rígida o flexible: la fila que más se confunde

Las dos últimas filas de la tabla se diferencian en una sola palabra, pero las cifras difieren al doble. Es precisamente aquí donde se equivocan constantemente en internet.

La lógica es la siguiente. Una base flexible (dócil) se deforma ella misma a la frecuencia de rotación y absorbe parte de la energía de las oscilaciones. La carcasa del rodamiento se mueve entonces de forma más notoria, pero la carga dinámica sobre el propio rodamiento resulta menor. Una base rígida se comporta al contrario: la carcasa apenas se mueve, pero el esfuerzo pasa por completo al rodamiento y a la cimentación. Por eso la norma para una base flexible es más alta, no más baja.

### Base rígida

Cimentación de hormigón masiva, bancada, fijación con anclajes. La primera frecuencia propia del sistema «máquina más base» (la frecuencia a la que el propio sistema empieza a entrar en resonancia) en la dirección de medición es superior a la frecuencia de rotación. La norma es más estricta: la fila «clase III» de la tabla.

### Base flexible (dócil)

Bastidor de acero, amortiguadores, estructura metálica, instalación en cubierta o en una plataforma. La primera frecuencia propia es inferior a la frecuencia de rotación. La norma es más permisiva: la fila «clase IV».

- Criterio formal: compare la frecuencia de rotación con la primera frecuencia propia del sistema en la dirección de medición. Por encima de las revoluciones significa base rígida, por debajo significa base flexible.
- Comprobación en campo: mida la vibración en la carcasa del rodamiento y, al lado, en el bastidor o en la cimentación. Si el bastidor vibra de forma comparable a la carcasa, la base se comporta como dócil.
- Compruebe aparte la «pata floja» y el apriete de los anclajes. Una sujeción floja convierte una base formalmente rígida en dócil, y la tolerancia no se relaja por ello: es un defecto, no una decisión de diseño.

> Si en una tabla que encuentra la norma para la base flexible resulta más estricta que para la rígida, la tabla es incorrecta. No firme un informe basado en ella ni la incluya en un pliego técnico.

## Tolerancia n.º 3: el desequilibrio residual y las clases G según ISO 21940-11

La tercera tolerancia no trata de la vibración de la carcasa. Trata del propio rotor: cuánta masa desequilibrada le queda tras el trabajo. Unidades de medida: g·mm para todo el rotor y g·mm/kg en forma específica, es decir, por kilogramo de masa del rotor.

Esta tolerancia la fija la clase de calidad de equilibrado G según ISO 21940-11 (antes ISO 1940-1). El número en la designación de la clase es igual al producto del desequilibrio específico admisible por la velocidad angular, y se expresa en mm/s. De ahí las fórmulas de trabajo para un rotor en estado rígido: tolerancia específica e_per = G / ω, tolerancia total U_per = 1000 · G · M / ω en g·mm, donde M está en kilogramos y ω en rad/s.

Calculemos un ejemplo típico. Rodete de ventilador con una masa de 80 kg, 1450 rpm, clase G 6,3, radio de colocación de los pesos 300 mm. Velocidad angular ω = 2π · 1450 / 60 ≈ 152 rad/s. Tolerancia total U_per = 1000 · 6,3 · 80 / 152 ≈ 3300 g·mm. Para un rotor simétrico entre apoyos, se reparte a la mitad: unos 1650 g·mm por plano. A un radio de 300 mm, esto es aproximadamente 5,5 g de masa desequilibrada residual en cada plano.

Balanset-1A calcula este campo automáticamente. Usted introduce la masa del rotor, las revoluciones, el radio de corrección y la clase G, el programa da la tolerancia en g·mm, y tras el arranque de control muestra el desequilibrio residual alcanzado. Esta cifra es la que va al informe en la tercera fila.

- G 16: árboles de transmisión, trituradoras, maquinaria agrícola, accionamientos con exigencias bajas.
- G 6,3: ventiladores, bombas, rodetes, rodetes de trabajo, tornillos sinfín, poleas, motores eléctricos estándar. La clase más frecuente en el trabajo en campo.
- G 2,5: turbinas y compresores de gama media, accionamientos de máquinas herramienta, motores eléctricos de aplicación especial.
- G 1: husillos de máquinas herramienta, muelas abrasivas, accionamientos de alta precisión.
- G 0,4: husillos de precisión y ejes de rectificado.

> Tome la relación entre la clase y el tipo de máquina, así como el reparto de la tolerancia entre planos, de la edición aplicable de ISO 21940-11 y de la documentación del rotor. Las fórmulas anteriores funcionan para un rotor en estado rígido. Si las revoluciones de trabajo están cerca de la primera frecuencia crítica (las revoluciones a las que el propio eje entra en resonancia) o por encima de ella, el rotor se comporta como flexible (dócil), y el esquema de uno o dos planos ya no describe su comportamiento. Ese caso se evalúa con otros documentos.

Sources: [ISO 21940-11:2016](https://www.iso.org/standard/54074.html)

## Cómo cerrar las tres tolerancias en una sola visita

1. **Tome el punto base** — Antes de colocar ningún peso, mida la vibración global y el 1x en los dos apoyos de los rodamientos, en dirección radial y axial. Anote las revoluciones y el régimen. Guarde el espectro. Este es su punto de partida según ISO 20816 y, a la vez, una comprobación de si tiene sentido equilibrar.
2. **Compruebe la hipótesis de desequilibrio** — Compare el 1x con la global. El desequilibrio da un pico dominante estable a la frecuencia de rotación y una fase que se repite. Un 2x fuerte suele apuntar a desalineación o a holgura, y eso se corrige con la alineación de ejes y la sujeción. Muchos armónicos y un ruido de fondo elevado indican holguras, rozamientos, grietas. Los picos en frecuencias altas, no múltiplos de las revoluciones, suelen ser cosa de los rodamientos.
3. **Fije las dos tolerancias en el archivo** — Introduzca la 1x residual objetivo en mm/s y la tolerancia de desequilibrio residual en g·mm. Calcule la segunda a partir de la clase G, la masa del rotor y las revoluciones. Las dos cifras irán al informe junto con el resultado.
4. **Equilibre** — Arranque 0, peso de prueba en el plano 1, y con dos planos, peso de prueba en el plano 2, corrección, arranque de control. El peso de prueba debe cambiar la amplitud de 1x un 20–30 % o la fase 20–30°, o el coeficiente de influencia resultará poco fiable. El equipo le indicará si el peso era adecuado.
5. **Compruebe el resultado según las tres tolerancias por separado** — La 1x residual frente al valor objetivo. La vibración global frente a las zonas de ISO 20816, en los mismos puntos y en la misma dirección que antes del trabajo. El desequilibrio residual en g·mm frente al U_per calculado. Tres filas, tres conclusiones.

## Cuándo no se puede entrar en la zona A o B

El equilibrado solo reduce la componente de giro. Si su contribución a la vibración global es pequeña, la cifra global apenas se moverá, por muchos pesos que coloque. Estos son los casos en los que el método no funciona, y qué hacer en su lugar.

- Global de 9 mm/s, y 1x de solo 2 mm/s. El equilibrado eliminará parte de esos dos. La causa está en otra cosa: desalineación, sujeción floja, rodamientos, rozamientos. Hace falta un diagnóstico vibratorio y reparar la mecánica.
- Resonancia. Las revoluciones de trabajo están cerca de la frecuencia propia del rotor, de los apoyos o del bastidor. La amplitud salta, la fase de 1x oscila, el resultado no se mantiene entre arranques. Primero la rigidez y la sujeción, y si hace falta, cambiar las revoluciones de trabajo o rehacer los apoyos.
- Componente aerodinámica o electromagnética. Esta fuerza crece proporcionalmente a la velocidad angular, mientras que la fuerza centrífuga del peso corrector crece proporcionalmente a su cuadrado. La compensación solo se logra a las revoluciones concretas del equilibrado; a otras revoluciones aparecerá un resto. Los rodetes estrechos de los ventiladores se comportan así con regularidad.
- Geometría y excentricidades. La ovalización de los muñones del eje, la excentricidad del asiento, una polea torcida producen vibración exactamente a la frecuencia de rotación, pero un peso no la elimina.
- Asiento desgastado o juego. El rotor se mueve dentro del apoyo, el coeficiente de influencia cambia de un arranque a otro, no se puede repetir el resultado. Primero hay que reparar el asiento.

> Cuando el desequilibrio realmente predomina, el cuadro es el contrario. Situación típica: un ventilador con una global de unos 12 mm/s, de los cuales casi todo está en el 1x. Tras equilibrar en dos planos, baja aproximadamente a 1,5–2 mm/s, es decir, de la zona D a la zona A o B. Esto es una referencia para entender el orden de magnitud, no una promesa: el resultado depende de qué es exactamente lo que hace ruido en su máquina.

## El informe y en qué puede ayudar AXILINE

Estas tres tolerancias las cerramos en la visita. AXILINE va hasta la máquina, mide la vibración en los apoyos de los rodamientos, separa el 1x de la global, muestra el espectro y dice con claridad si el equilibrado ayudará o no. Si ayuda, equilibramos el rotor en sus propios apoyos, en uno o dos planos, y entregamos un informe con las tres filas. Si no ayuda, usted recibe un diagnóstico indicando qué reparar antes de equilibrar.

Trabajan ingenieros que diseñan y fabrican los equipos Balanset y los usan ellos mismos para equilibrar en las visitas. Si quiere calcular usted mismo las tolerancias por las clases G, puede comprar el Balanset-1A: dos sensores de vibración, un sensor de fase láser, un módulo USB de dos canales y un programa para Windows que lleva el archivo e imprime los informes. El soporte de consulta sigue corriendo de nuestra parte.

Escríbanos qué máquina le preocupa, a qué revoluciones funciona y qué cifras ya está viendo. Esto suele bastar para decirle por teléfono en cuál de las tres tolerancias no está entrando.

- [x] Parte y edición de la norma con la que se hace la recepción (por ejemplo ISO 20816-3 indicando el año).
- [x] Puntos de medición y direcciones, con un croquis o una fotografía del montaje de los sensores.
- [x] Parámetro y banda: mm/s RMS, 10–1000 Hz.
- [x] Régimen de la máquina durante la medición: revoluciones, carga, temperatura.
- [x] Tipo de base: rígida o flexible, con la justificación de la fila de tabla elegida.
- [x] Clase G, masa del rotor, radio de corrección, U_per calculado y desequilibrio residual alcanzado en g·mm.
- [x] 1x residual objetivo y alcanzada, en mm/s.
- [x] Valores de antes y después del trabajo, para que se vea la tendencia y no solo la cifra final.

Sources: [ISO 20816-1:2016](https://www.iso.org/standard/63180.html) · [ISO 21940-11:2016](https://www.iso.org/standard/54074.html)

## Preguntas frecuentes

**El programa ha indicado «dentro de tolerancia», pero el cliente dice que la vibración está por encima de la norma ISO. ¿Quién tiene razón?**

Los dos. El programa ha comparado la 1x residual con el valor objetivo que introdujo el operador, y eso es lo único que verifica. El cliente evalúa la vibración global en mm/s RMS en la banda de 10–1000 Hz según las zonas de ISO 20816. Si en la máquina predominan la desalineación, las holguras o los defectos de rodamientos, la global seguirá alta aunque el 1x sea pequeño. Analícelo por el espectro: observe qué parte de la global está en la frecuencia de rotación.

**¿Qué valor de tolerancia poner en el programa antes de equilibrar?**

Parta de la zona a la que se comprometió a llevar la máquina. Tome el límite superior de esa zona para su grupo de máquinas y deje un margen para el resto de las fuentes de vibración. Con un objetivo de 2,8 mm/s en la global, es razonable fijar una 1x objetivo de unos 1,5 mm/s. Calcule aparte la tolerancia de desequilibrio residual en g·mm según la clase G: el programa lo hace solo si introduce la masa del rotor, las revoluciones y el radio.

**¿Una base flexible admite más vibración o menos que una rígida?**

Más. Una base dócil se deforma y absorbe parte de la energía de las oscilaciones, por lo que la carcasa del rodamiento se mueve de forma más notoria con una carga menor sobre el propio rodamiento. En la tabla simplificada para máquinas grandes sobre base rígida, el límite de la zona B ronda los 4,5 mm/s; sobre base flexible, unos 7,1 mm/s. En muchas tablas de internet estas filas aparecen intercambiadas: compruébelo antes de citarlas.

**¿Cómo calcular el desequilibrio residual admisible?**

Para un rotor en estado rígido, U_per = 1000 · G · M / ω en g·mm, donde G es el número de la clase en mm/s, M es la masa del rotor en kg y ω es la velocidad angular en rad/s. Ejemplo: 80 kg, 1450 rpm, G 6,3 dan ω ≈ 152 rad/s y U_per ≈ 3300 g·mm para todo el rotor, es decir, unos 1650 g·mm por plano para un rotor simétrico entre apoyos. Compruebe el reparto de la tolerancia entre planos y la relación entre la clase y el tipo de máquina según la edición aplicable de ISO 21940-11.

**¿Se puede convertir la clase G a mm/s en la carcasa del rodamiento?**

No existe una conversión directa. La clase G fija el desequilibrio residual del propio rotor, mientras que la vibración de la carcasa depende además de la masa y la rigidez de los apoyos, del tipo de base, del estado de la sujeción y de la cercanía a la resonancia. El mismo desequilibrio residual sobre una bancada rígida y sobre un bastidor dócil dará mm/s distintos. Por eso las dos tolerancias se comprueban por separado y las dos se anotan en el informe.

**¿Por qué se fija la banda en 10–1000 Hz y qué pasa si se toma otra?**

Esta banda cubre la componente de giro y los armónicos bajos de las máquinas de uso general, y a la vez elimina las interferencias de muy baja frecuencia y el rango de alta frecuencia propio de los rodamientos. Si su equipo calculó el RMS en otra banda, las cifras no son comparables con la tabla de zonas. Para máquinas lentas, el límite inferior a veces se baja hasta 2 Hz, y ese caso hay que indicarlo expresamente en el informe con referencia a la parte aplicable de la norma.