AXILINEVibración global, componente de giro 1x y fase: qué corrige exactamente el equilibrado
El ventilador empezó a zumbar después de limpiar el rodete. Coloca el sensor en el apoyo del rodamiento y el equipo muestra 9,8 mm/s. ¿Equilibrar o buscar otra causa? La respuesta se esconde en las tres cifras que el equipo da al mismo tiempo.
Tres cifras en pantalla que no hay que confundir
El equipo mide la vibración de forma continua, pero se la muestra en distintas formas. En Balanset-1A ve cuatro campos por cada canal: la vibración global, la componente de giro, su fase y la frecuencia de rotación. Cada campo responde a una pregunta distinta.
Vibración global (total), mm/s RMS
Todo lo que hace vibrar a la máquina en la banda medida, en una sola cifra (RMS: valor eficaz). Aquí se mezclan el desequilibrio, la desalineación, los rodamientos, las holguras, la resonancia, el flujo, un equipo vecino a través de la cimentación. Con esta cifra juzga el estado de la máquina y la compara con las zonas A/B/C/D. Use siempre la misma banda, normalmente 10–1000 Hz.
Componente de giro 1x, mm/s RMS
La parte de la vibración exactamente a la frecuencia de rotación, un ciclo por vuelta. El equipo la extrae a partir del impulso del tacómetro láser sobre la marca reflectante. Ahí, y solo ahí, se encuentra el desequilibrio. En la interfaz son los campos V1o y V2o frente a los globales V1s y V2s.
Fase de 1x, grados
Cuánto está desfasada la senoide de 1x respecto al impulso del tacómetro. Campos F1 y F2. El valor en sí no dice nada de dónde está la masa sobrante. Lo importante es el cambio de fase y la diferencia de fase entre puntos.
Frecuencia de rotación, rpm
Compruébela primero. Si salta de 1450 a 1490, la marca está sucia o el tacómetro ve dos reflejos por vuelta. Mientras las revoluciones sean inestables, la amplitud y la fase de 1x no son fiables, y equilibrar no tiene sentido.
Sin sensor de fase, el equipo solo mostrará la vibración global. No podrá separar ni el 1x ni la fase, porque no hay referencia para separarlos. Por eso una marca reflectante limpia en el eje no es un formalismo, sino una condición para trabajar.
Por qué el equilibrado solo reduce el 1x
El desequilibrio es una masa desplazada del eje de rotación. Genera una fuerza centrífuga que gira junto con el rotor y por eso presiona sobre el apoyo una vez por vuelta. De ahí el pico en 1x. El peso corrector genera una segunda fuerza igual en contrafase, y ambas se anulan entre sí.
De ahí una limitación sencilla. El peso influye en la fuerza que se repite una vez por vuelta. En una vibración de naturaleza y frecuencia distintas, no influye en absoluto. La desalineación carga los apoyos dos veces por vuelta, un defecto de rodamiento golpetea a su propia frecuencia, un perno flojo produce golpes y todo un peine de armónicos. Puede equilibrar el rotor a la perfección y no ver ningún cambio en la vibración global.
Por eso el manual del equipo sitúa una medición en modo vibrómetro antes del equilibrado. Esta medición tiene un único objetivo: confirmar que la vibración está formada principalmente por la componente 1x.
| Fuente de vibración | Cómo se manifiesta | ¿La elimina el equilibrado? |
|---|---|---|
| Desequilibrio del rotor | pico dominante de 1x, fase estable | Sí, es su función |
| Desalineación de ejes | 1x más un 2x apreciable, vibración axial aumentada, desfase de unos 180° a través del acoplamiento | No. Hace falta la alineación de ejes |
| Holgura de sujeción, pata floja | peine 1x, 2x, 3x y más, ruido de fondo elevado, la fase salta decenas de grados | No. Apriete la sujeción, corrija el apoyo y las juntas |
| Defectos de rodamientos | picos de alta frecuencia, no múltiplos de las revoluciones, ruido en torno a la resonancia del rodamiento | No. Planifique la sustitución |
| Resonancia del apoyo o del bastidor | pico brusco de amplitud en un rango estrecho de revoluciones, giro de fase de 1x de unos 180° en la marcha por inercia | No. Cambie la rigidez, la masa o las revoluciones de trabajo |
| Flujo, rozamiento, aerodinámica | frecuencia de paso de álabes (número de álabes × frecuencia de rotación), ruido de banda ancha | No |
Criterio práctico: calcule la proporción de 1x
Tome dos cifras del mismo punto y calcule la relación entre ellas. Primer ejemplo: global 12,0 mm/s, de giro 11,2 mm/s. La proporción de 1x es de un 93 % aproximadamente, el desequilibrio genera casi toda la vibración, el equilibrado dará resultado. Segundo ejemplo: la misma global de 12,0 mm/s, pero de giro 2,8 mm/s. La proporción es de un 23 % aproximadamente. Aquí colocará pesos, reducirá el 1x a 0,5 mm/s y obtendrá una global de 11,7 mm/s. El cliente dirá que no ha cambiado nada, y tendrá razón.
Guíese por la tabla siguiente. Es una regla práctica, no una norma, pero ahorra arranques y reputación.
| Proporción de 1x en la global | Qué significa | Qué hacer |
|---|---|---|
| más del 80 % | la vibración la crea casi por completo el desequilibrio | Equilibre. Verá el efecto en el arranque de control |
| 50–80 % | hay desequilibrio, y junto a él actúa una segunda fuente | Equilibre, pero avise de antemano: parte de la vibración quedará |
| 30–50 % | el desequilibrio es secundario | Primero el espectro y la mecánica. El equilibrado como segunda etapa |
| menos del 30 % | el desequilibrio casi no interviene | No gaste arranques. Busque la causa en el espectro y en las sujeciones |
Compare la global y el 1x estrictamente en el mismo punto, en la misma dirección y a las mismas revoluciones. Una global en horizontal y un 1x en vertical dan una relación sin sentido. Mantenga el sensor en posición horizontal-radial sobre el apoyo del rodamiento y no lo cambie de sitio entre mediciones.
La fase: qué muestra y qué no
El error más frecuente dice así: el equipo ha mostrado 47°, luego el punto pesado está a 47° de la marca. No es así. La lectura de fase depende de dónde está el sensor, hacia dónde mira, con qué flanco del impulso dispara el tacómetro, de la rigidez de los apoyos y de lo cerca que esté de la resonancia. La misma masa sobrante dará grados distintos en máquinas distintas.
La fase funciona como indicador de cambio. El equipo memoriza el vector de 1x antes del peso de prueba, lo memoriza después y calcula la diferencia. Esa diferencia es el coeficiente de influencia, es decir, la respuesta del sistema concreto «rotor — apoyos — bancada» a una masa conocida en un punto conocido. Después el programa resuelve el problema inverso y da la masa y el ángulo de corrección. El ángulo se mide desde el lugar del peso de prueba, no desde la marca del tacómetro.
La segunda función de la fase es el diagnóstico. La diferencia de fase entre dos puntos dice más que cualquier amplitud.
- Fase de 1x estable, dispersión dentro de ±2–3°: el sistema se puede equilibrar
- La fase salta ±20–30° con las revoluciones constantes: busque holgura de sujeción y juegos, no pesos
- La fase gira aproximadamente 180° al acelerar o en la marcha por inercia, la amplitud da un pico estrecho: está en resonancia, el equilibrado dará un resultado inestable
- Diferencia de fase horizontal-vertical en un mismo apoyo de unos 90°: cuadro típico de desequilibrio
- Desfase de unos 180° a través del acoplamiento en dirección axial: desalineación, necesita la alineación de ejes, no pesos
- Después del peso de prueba, la amplitud de 1x ha cambiado menos de un 20 % y la fase menos de 20°: el peso es pequeño, auméntelo y repita el arranque
No compare fases tomadas con distintas colocaciones del tacómetro o después de cambiar la marca de sitio. El punto de referencia se ha desplazado, y todos los grados se han corrido en una cantidad constante. Detectar esto solo por las cifras es casi imposible.
Qué hacer cuando el 1x es pequeño y la máquina vibra
Es una situación normal, y no significa que haya venido en vano. Significa que el equilibrado no es la herramienta adecuada. A partir de aquí se trabaja con el espectro.
- 2x fuerte y vibración axial aumentada. Compruebe la alineación de ejes y el estado del acoplamiento. En una transmisión por correa, revise el paralelismo de las poleas y el tensado.
- Peine de armónicos y subarmónicos, ruido de fondo elevado. Compruebe el apriete de los pernos, la pata floja, el estado de las juntas, grietas en el bastidor y en la fijación a la cimentación. A veces apretar cuatro pernos reduce la vibración más que cualquier peso.
- Picos de alta frecuencia, no múltiplos de las revoluciones, ruido en la envolvente (el modo de análisis de señal para el diagnóstico de rodamientos). Revise los rodamientos: la lubricación, el juego, las huellas de desgaste. Calcule la vida útil según ISO 281, y planifique la sustitución según la tendencia, no según una sola medición.
- Pico estrecho que se desplaza bruscamente con un pequeño cambio de revoluciones. Es resonancia. Registre la marcha por inercia (la amplitud y la fase mientras la máquina se detiene libremente tras cortar la alimentación), localice la frecuencia propia y aleje las revoluciones de trabajo o cambie la rigidez de los apoyos.
- Pico en la frecuencia de paso de álabes, es decir, el número de álabes multiplicado por la frecuencia de rotación. Compruebe las holguras, los rozamientos, el estado de la carcasa y el régimen de flujo. El equilibrado no ayudará aquí.
- La vibración apareció después de una limpieza o una reparación, y predomina el 1x. Ese es precisamente su caso, equilibre.
Orden de trabajo in situ
- 01
Medición en modo vibrómetro
Coloca los sensores en los apoyos de los rodamientos, el tacómetro sobre la marca reflectante. Arranca la máquina a las revoluciones de trabajo. Registra la global, el 1x, la fase y las revoluciones en los dos apoyos. Mantiene una sola dirección, normalmente horizontal-radial.
- 02
Calcula la proporción de 1x
Divide el 1x entre la global en cada punto. Si obtiene más del 80 % en los dos apoyos, continúa. Si obtiene un 20–30 %, se detiene y pasa al espectro.
- 03
Observa el espectro
Busca qué predomina: 1x, 2x, un peine de armónicos o frecuencias altas. De paso, comprueba que la frecuencia de rotación del espectro coincide con la lectura del tacómetro.
- 04
Comprueba la mecánica
Apriete de los pernos, pata floja, holguras, estado de los apoyos y de la cimentación, tensado de las correas. Son cinco minutos de trabajo que eliminan la mitad de los equilibrados inútiles.
- 05
Descarta la resonancia
Registra la marcha por inercia y observa si hay un pico brusco de amplitud con giro de fase cerca de las revoluciones de trabajo. No hace falta equilibrar en resonancia, el resultado no se mantendrá.
- 06
Peso de prueba
Coloca el peso de prueba, ya pesado, a un radio conocido, e introduce la masa y el radio reales. Después del arranque comprueba: la amplitud de 1x ha cambiado un 20–30 % o la fase 20–30°. Si es menos, aumente el peso en lugar de intentar calcular a partir del ruido.
- 07
Corrección y arranque de control
Coloca los pesos calculados, midiendo el ángulo desde el lugar del peso de prueba. Si hace falta, añade un peso adicional en modo trim (ajuste fino con pesos pequeños sin necesidad de una nueva calibración). Después vuelve a observar las dos magnitudes: el 1x muestra la calidad del equilibrado, la global muestra el estado de la máquina.
Resultado típico para un ventilador con desequilibrio puro: alrededor de 12 mm/s antes del trabajo y del orden de 1,5–2 mm/s después. Es una referencia ilustrativa para una máquina donde predomina el 1x y la mecánica está en buen estado, no una promesa para su equipo.
Tres «tolerancias» distintas que se confunden fácilmente
Cuando el programa indica «dentro de tolerancia», compara la 1x residual con el valor objetivo que usted mismo introdujo. No es una evaluación del estado de la máquina ni una confirmación de la clase de precisión del equilibrado. Los tres criterios son independientes entre sí.
| Qué evalúa | Con qué magnitud | Dónde consultar |
|---|---|---|
| Resultado del equilibrado en el programa | 1x residual y fase | comparación con el valor objetivo introducido por usted, en mm/s |
| Estado de la máquina en conjunto | vibración global, mm/s RMS en la banda de 10–1000 Hz | criterios de ISO 20816 para mediciones en partes fijas, zonas A/B/C/D |
| Calidad del equilibrado del rotor | desequilibrio residual, g·mm/kg | clases G según ISO 21940-11 (antes ISO 1940-1) |
Use las cifras de las zonas y las clases como referencia orientativa. Compruebe para cada máquina concreta la parte y la edición aplicables de la norma: existen límites según la potencia, las revoluciones, el tipo de apoyos y excepciones según el tipo de máquina. Para la recepción contractual, fije la parte de la norma, los puntos de medición, la banda de frecuencias, el régimen de trabajo y el tipo de base.
Fuentes: ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-11:2016 · ISO 21940-12:2016 · ISO 281:2007 · ISO 13373-3:2015 · ISO 13373-5:2020 · Manual de operación Balanset-1A
Si necesita el equipo y las manos
Todo lo descrito arriba se hace con un solo kit de dos canales: dos acelerómetros, un sensor de fase láser, un módulo USB y un programa para Windows. Balanset-1A muestra la vibración global y de giro con la fase en los dos canales a la vez, construye el espectro, calcula los coeficientes de influencia, reparte el peso entre posiciones fijas y guarda los resultados en un archivo para el informe. El equilibrado se realiza en los propios apoyos de la máquina, sin desmontaje y sin retirar el rotor.
AXILINE está formado por ingenieros que diseñan y fabrican los equipos Balanset y los usan ellos mismos para equilibrar en las visitas. Vamos con el kit, medimos la global y el 1x, le mostramos la proporción y le decimos con franqueza qué se resuelve con pesos y qué requiere alineación de ejes, un reapriete o el cambio de un rodamiento. Si ya tiene el equipo y la duda es solo sobre la interpretación de las mediciones, nuestros ingenieros le darán soporte de consulta.
Escríbanos qué máquina tiene, a qué revoluciones funciona y qué muestra el equipo. Con estas tres cifras la conversación empieza más rápido.
Fuentes: Especificaciones del fabricante Balanset-1A · Manual de operación Balanset-1A
Preguntas frecuentes
¿En qué se diferencia la vibración global de la componente de giro 1x?
La global es el valor eficaz de toda la vibración en la banda medida, normalmente 10–1000 Hz. En ella se suman todas las fuentes a la vez. La componente de giro 1x es solo la parte que corresponde exactamente a la frecuencia de rotación. El equipo la extrae a partir del impulso del tacómetro. El desequilibrio se manifiesta en el 1x, por eso el equilibrado cambia el 1x y apenas cambia el resto.
¿Puede el 1x ser mayor que la vibración global?
Físicamente no: el 1x es una parte de la global, así que siempre es menor o aproximadamente igual a ella. Si el equipo muestra lo contrario, busque un error de medición. Lo más frecuente es que las revoluciones estén saltando, que el tacómetro capte un reflejo de más, que la marca esté sucia o que la señal esté saturada. Resuelva esto antes de equilibrar.
¿La fase indica dónde está el punto pesado del rotor?
No. La lectura de fase depende del lugar y la dirección de montaje del sensor, del flanco de disparo del tacómetro, de la rigidez de los apoyos y de la cercanía a la resonancia. El papel de la fase es otro: comparando el vector de 1x antes y después del peso de prueba, el programa determina la respuesta del sistema a una masa conocida, y a partir de ahí calcula la masa y el ángulo de corrección. El ángulo se mide desde el lugar del peso de prueba.
¿Qué proporción de 1x basta para emprender el equilibrado?
Como regla práctica: más del 80 % de la global es un desequilibrio claro, un 50–80 % es un caso mixto con efecto parcial, por debajo del 30 % el equilibrado apenas dará resultado. Calcule la relación en el mismo punto y en la misma dirección, o la cifra no tendrá sentido.
El equilibrado ha reducido el 1x, pero la vibración global ha quedado igual. ¿Qué falla?
Todo se ha hecho bien, sencillamente el desequilibrio no era la causa principal. La vibración principal la produce otra fuente. Observe el espectro: un 2x fuerte y vibración axial apuntan a desalineación, un peine de armónicos con fase saltarina a holgura de sujeción, picos de alta frecuencia no múltiplos de las revoluciones a rodamientos, un pico estrecho con giro de fase a resonancia.
¿Se pueden medir el 1x y la fase sin sensor de tacómetro?
No. Sin el impulso de referencia, el equipo solo mostrará la vibración global, porque no hay nada a partir de lo cual extraer la componente de giro ni medir la fase. Para equilibrar hace falta un sensor de fase láser y una marca reflectante limpia en el eje, con un único impulso estable por vuelta.
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