AXILINEEquilibrado de ejes, tambores, rodillos de laminación y rodillos guía en el lugar de explotación
Un rotor largo tiene su propia lógica. El tambor de una cinta transportadora, el rodillo de una calandra, la transmisión cardán y el eje de un husillo no se comportan como el rodete de un ventilador: casi nunca les basta con una sola masa de corrección. Y parte de los avisos terminan no en un equilibrado, sino en una excentricidad detectada o una capa de producto adherida. Llegamos con un analizador de dos canales, colocamos sensores en ambos apoyos de rodamiento y primero respondemos a la pregunta de si se trata realmente de un desequilibrio. Si es así, equilibramos en dos planos y entregamos un informe con las cifras de antes y después.
Síntomas: motivos habituales de aviso
El desequilibrio de un rotor largo rara vez llega solo. El tambor de una cinta transportadora empieza a golpear tras la acumulación de material derramado, un eje intermedio empieza a zumbar después de cambiar el semiacoplamiento, un rodillo de calandra deja una marca en la banda. La vibración en este tipo de máquinas casi siempre es mixta, así que nuestro primer paso no es un peso de prueba, sino una medición.
Llámenos si reconoce su máquina en esta lista. Cuanto antes tomemos las cifras, más barata saldrá la solución: el equilibrado ocupa parte de un turno, mientras que el enderezado del eje y la sustitución de un rodamiento dañado detienen la línea durante días.
- El nivel de vibración en los apoyos de rodamiento ha aumentado respecto a lo habitual, aunque formalmente siga dentro de la norma.
- Ha aparecido un zumbido o una excentricidad después de una limpieza, un lavado, un cambio de revestimiento o una reparación del eje.
- La banda transportadora empieza a ondularse, el tambor golpea al parar por inercia, y el carro tensor parece tener vida propia.
- En la banda, la película o la lámina ha aparecido una marca periódica o una variación de espesor con el paso correspondiente a una vuelta del rodillo.
- La transmisión cardán vibra a determinadas revoluciones y se calma por encima o por debajo de ellas.
- El husillo de la máquina ha empezado a dejar ondulaciones en la pieza, y el acabado superficial ha empeorado.
- Los rodamientos de los apoyos se calientan, la grasa rebosa y la fijación de los apoyos se afloja una y otra vez.
- Los rodillos hacen ruido, la banda serpentea, y en la línea de embalaje se ha descuadrado el paso de avance.
La componente a la frecuencia de giro se explica en un artículo aparte sobre la vibración global, el 1x y la fase. En resumen: el equilibrado solo reduce la parte del nivel que corresponde a la frecuencia de rotación. Si un tambor tiene 8 mm/s de vibración global (el nivel conjunto de todas las causas a la vez) y solo 2 mm/s en 1x, los pesos eliminarán una cuarta parte, y el resto habrá que buscarlo en la mecánica.
Qué equipos de esta familia equilibramos
Lo que tienen en común estas máquinas es una cosa: el rotor es alargado. De ahí vienen los dos planos de corrección, la sensibilidad a la flexión y el hecho de que el desequilibrio a menudo se induce desde fuera y no nace en el interior. A continuación, los subgrupos y lo que genera el desequilibrio en cada uno de ellos.
Ejes de transmisión, intermedios y de gran longitud
Ejes de accionamiento, ejes intermedios entre el motor y la máquina, ejes largos de transmisiones. El desequilibrio lo suele inducir una reparación: un semiacoplamiento nuevo, un muñón recargado por soldadura, la sustitución de un tramo de eje. Colocamos la masa en bridas y semiacoplamientos.
Ejes cardán
Ejes cardán de accionamiento y ejes de toma de fuerza. Además del desequilibrio, aquí intervienen la fasificación de las horquillas y los ángulos de trabajo: unas horquillas mal montadas generan una vibración que no se elimina con pesos.
Ejes de husillo y ejes de máquinas de producción
Ejes de husillo, ejes de accionamiento de máquinas-herramienta, ejes de los grupos de rectificado y afilado. Las revoluciones son altas, la tolerancia es estricta y las masas de corrección son pequeñas. Equilibramos en sus propios rodamientos, junto con el mandril si permanece montado durante el trabajo.
Tambores de accionamiento, de cinta transportadora y tensores
Tambores motrices, de reenvío y de cola de cintas transportadoras, tambores tensores sobre patines. El desequilibrio lo generan el material derramado adherido, el desgaste irregular del revestimiento, el agua dentro de la carcasa hueca y los pesos de fábrica desplazados.
Tambores secadores y de proceso
Tambores secadores, tambores de granuladoras, mezcladoras y enfriadoras, tambores de proceso con camisa. El entorno caliente provoca flexión térmica, y la condensación y los restos de producto en el interior hacen que el desequilibrio cambie de una puesta en marcha a otra.
Cilindros de impresión, rodillos de laminación y de calandra, ejes de máquinas papeleras
Cilindros de impresión, rodillos de laminación, rodillos de calandra, rodillos prensores y secadores de máquinas papeleras. La superficie de trabajo es intocable, por lo que quedan excluidos la soldadura y el taladrado sobre el cuerpo del rodillo; la corrección se hace únicamente a través de los puntos previstos de fábrica.
Rodillos guía, transportadores y prensores
Rodillos guía, rodillos transportadores de mesas de rodillos, rodillos prensores. Los pequeños suele salir más barato sustituirlos; en los grandes y recubiertos de goma el equilibrado tiene sentido. Primero comprobamos la excentricidad del revestimiento, el ajuste sobre el eje y los rodamientos.
Ejes de equipos textiles y de líneas de embalaje
Ejes de máquinas textiles, ejes de arrastre y de bobinado, ejes de líneas de embalaje y etiquetado. El desequilibrio lo inducen la fibra enrollada, el adhesivo y la película. Las masas son pequeñas, pero las exigencias de suavidad de marcha son altas.
Si su máquina no aparece en la lista, eso no es un no. Lo que decide son tres cosas: si se puede llevar el rotor de forma segura a su régimen de trabajo, si los sensores pueden llegar a los apoyos de rodamiento y si hay dónde colocar el peso.
Qué comprobamos antes de equilibrar precisamente este tipo de rotores
En un rotor alargado, sacamos el comparador antes que los pesos. La causa más habitual de un fracaso es geométrica: el eje tiene excentricidad o flexión, y el equilibrado no las corrige. El peso compensa la distribución de la masa, no la forma. Si el cuerpo del rodillo gira con excentricidad, la marca en la banda seguirá presente sea cual sea la vibración residual.
Medimos la excentricidad en varias secciones a lo largo de la longitud, en los muñones y en la superficie de trabajo, con giro lento. Por separado, observamos la flexión térmica: en un tambor secador o un rodillo caliente la forma en frío y en funcionamiento es distinta, por lo que la decisión la tomamos con la máquina caliente y en régimen de trabajo.
Después viene el producto. Una capa adherida en el tambor o el rodillo es un desequilibrio que va a volver, así que equilibrar sobre una superficie sucia no tiene sentido. Pedimos que se limpie el rotor y trabajamos con la superficie limpia; de lo contrario, en una semana nos volverá a llamar.
- Excentricidad y flexión del eje con comparador, en varias secciones, con giro lento.
- Estado de la superficie de trabajo: adherencias, desgaste irregular del revestimiento, erosión, huellas de rectificado.
- Cavidades dentro del tambor: agua tras el lavado, condensación, restos de producto.
- Ajuste sobre el eje: chaveta, apriete, conjunto de cubo aflojado, marcas de deslizamiento.
- Fijación de los apoyos de rodamiento, pata floja (pie blando), estado del bastidor y de los patines del tensor.
- Alineación del accionamiento. La desalineación (de ejes) requiere alineación de ejes, no equilibrado.
- Rodamientos. Los picos de alta frecuencia y el aumento del factor de cresta (la relación entre los picos de la señal y su nivel medio) indican un defecto que no se debe enmascarar con el equilibrado.
- Accionamiento: correas y su tensión, excentricidad de la polea, engranaje, cinemática de la transmisión cardán.
- Frecuencia de rotación. Por debajo de 600 rpm, la componente a la frecuencia de giro queda fuera del límite inferior de la banda habitual de 10–1000 Hz, así que ampliamos el rango de medición.
Fuentes: ISO 13373-3:2015 · ISO 281:2007
Un plano, dos planos, régimen flexible
Lo que decide es la forma del rotor. La relación entre la longitud y el diámetro en ejes y tambores suele ser mucho mayor que la mitad, así que una sola masa no puede eliminar físicamente la vibración en ambos apoyos a la vez. Reducirá el nivel en el apoyo más cercano y lo elevará en el más lejano. La práctica es sencilla: todo lo que sea más largo que un disco lo equilibramos en dos planos, y para eso se necesitan dos sensores.
En los rotores muy largos aparece un segundo efecto. El eje deja de ser rígido y a las revoluciones de trabajo se flexiona por sí mismo, y su flexión cambia con la frecuencia de rotación. A estos rotores se les llama flexibles, y una corrección hallada a unas revoluciones funciona peor a otras. En ese caso medimos en varios regímenes, seguimos el comportamiento de la fase y ajustamos la corrección a la velocidad de trabajo. Si la velocidad de trabajo está cerca de la crítica (las revoluciones a las que el eje entra en resonancia), la respuesta honesta suele ser: hace falta una máquina equilibradora con arranque controlado o replantear el régimen de trabajo.
| Rotor | Forma y revoluciones | Número de planos |
|---|---|---|
| Rodillo, tambor corto, polea | L/D hasta 0,5 | A menudo basta con uno |
| Tambor de cinta transportadora, tambor tensor | L/D de 1 a 5, normalmente 30–200 rpm | Dos, en los discos frontales |
| Eje de accionamiento e intermedio | L/D superior a 5, hasta 1500 rpm | Dos, en bridas y semiacoplamientos |
| Eje cardán | L/D superior a 10, hasta 3000 rpm | Dos, en los extremos del tubo del eje |
| Rodillo de calandra, eje de máquina papelera, eje de gran longitud | L/D de 8 o superior, velocidad de trabajo cercana a la crítica | Dos, régimen flexible, mediciones a varias revoluciones |
| Eje de husillo de máquina-herramienta | L/D de 3 a 8, más de 3000 rpm | Dos, masas pequeñas, tolerancia estricta |
La propia regla L/D se explica en el artículo sobre la elección del número de planos; aquí solo damos la conclusión para esta familia de máquinas. En obra, el coste se mide en pasadas: un plano son dos pasadas, dos planos son tres pasadas más las paradas para recolocar la masa de prueba.
Fuentes: ISO 21940-12:2016 · ISO 21940-11:2016
Cómo se desarrolla el trabajo in situ
- 01
Medición previa a los trabajos
Colocamos dos acelerómetros en los apoyos de rodamiento, lo más cerca posible de los rodamientos, sobre superficies limpias. Pegamos la marca reflectante para el sensor láser de fase: en el muñón, el extremo del tambor, el semiacoplamiento o la polea. Registramos la vibración global, la componente a la frecuencia de giro, la fase (el ángulo que indica en qué punto del giro la vibración es máxima), las revoluciones y el espectro (la distribución de la vibración por frecuencias) en régimen de trabajo.
- 02
Decisión: equilibrado o reparación
Calculamos la proporción del 1x en el nivel global y examinamos el espectro. Al mismo tiempo comprobamos la excentricidad, la fijación y los indicios de desalineación. Si lo que predomina no es el desequilibrio, se lo decimos antes de las pasadas de prueba.
- 03
Elección de los planos de corrección
Determinamos dónde se puede colocar físicamente la masa: los discos frontales del tambor, la brida, el semiacoplamiento, los orificios de equilibrado de fábrica del rodillo. Acordamos con usted el modo de fijación y lo que no se puede hacer en esa superficie.
- 04
Masa de prueba en el primer plano
Colocamos una masa pesada a un radio conocido y realizamos una pasada. Consideramos válida una reacción de al menos un 20–30 % en amplitud o en ángulo. Si la reacción es débil, aumentamos la masa y repetimos, en lugar de calcular la corrección a partir del ruido.
- 05
Masa de prueba en el segundo plano
Trasladamos el peso y hacemos otra pasada. El programa obtiene los coeficientes de influencia de ambos planos —cómo cambia el peso en cada uno de ellos la vibración en los apoyos— y calcula la masa y el ángulo de corrección para cada uno.
- 06
Corrección y pasada de control
Fijamos los pesos en las posiciones indicadas, retiramos la masa de prueba y realizamos una pasada de control. Si queda poco para alcanzar el objetivo, añadimos pequeñas masas en modo de ajuste fino, normalmente en un solo intento.
- 07
Medición posterior y protocolo
Repetimos la medición en los mismos puntos, en la misma dirección y en el mismo régimen. Registramos las cifras de antes y después, las masas instaladas, los radios y las posiciones. Guardamos los coeficientes de influencia para que el siguiente ajuste se haga sin pasadas de prueba.
Trabajamos con el equipo Balanset-1A: dos canales de vibración, sensor láser de fase mediante marca reflectante, un portátil con el programa, modo de posiciones fijas y cálculo de taladrado. Para tambores y rodillos, el modo de posiciones fijas resulta especialmente cómodo: en lugar de un ángulo y un transportador, se obtiene el número del orificio de fábrica y la masa.
Fuentes: Manual de operación Balanset-1A
Dónde colocamos los pesos: cada grupo tiene sus propias reglas
El método de corrección no lo determina la física, sino el diseño y lo que está permitido intervenir. En el tambor de una cinta transportadora, soldar una placa al disco frontal es normal. En un cilindro de impresión o un rodillo de calandra, eso supone dañar una pieza cara y da pie a un conflicto con el fabricante. Por eso acordamos el método con usted antes de las pasadas de prueba, no después.
| Grupo de rotores | Dónde colocamos la masa | Qué no hacemos |
|---|---|---|
| Ejes de accionamiento, intermedios, de gran longitud | Pesos atornillados en bridas y semiacoplamientos, abrazaderas, retirada de metal en engrosamientos | No soldamos cerca de los muñones de asiento ni de las juntas de estanqueidad |
| Ejes cardán | Placas en el tubo del eje cerca de sus extremos, abrazaderas | No tocamos los estriados, las crucetas ni los pesos de fábrica sin necesidad |
| Tambores de cintas transportadoras, tambores tensores | Pesos soldados o atornillados en los discos frontales y los cubos, taladrado en el disco | No soldamos sobre el revestimiento ni sobre el cuerpo del tambor |
| Tambores secadores y de proceso | Masas en las bridas frontales y en las nervaduras, fuera de la zona de calentamiento y de la camisa | No taladramos la carcasa con camisa ni soldamos sobre las juntas de elementos a presión |
| Cilindros de impresión, rodillos de calandra, ejes de máquinas papeleras, rodillos de laminación | Solo los orificios, ranuras, anillos y rebajes frontales de equilibrado de fábrica | Ninguna soldadura ni taladrado sobre la superficie de trabajo |
| Rodillos guía, transportadores, prensores | Tapas frontales y muñones, pesos bajo tornillos | No soldamos sobre la superficie recubierta de goma o pulida |
| Ejes de líneas textiles y de embalaje, ejes de máquinas-herramienta | Anillos y orificios de fábrica, pequeños pesos de tornillo | No dañamos el recubrimiento de la superficie de trabajo |
Si un rodillo de precisión no tiene puntos de equilibrado de fábrica, el equilibrado in situ queda descartado. Ese eje se desmonta y se equilibra en máquina sobre sus muñones, o se entrega al fabricante. Se lo decimos de inmediato, no después de tres pasadas.
Cuándo no funcionará in situ y qué hacer en su lugar
Renunciar al equilibrado también es un resultado de la visita, y le ahorra un turno. A continuación, los casos que se dan con más frecuencia en esta familia de máquinas.
- El eje tiene excentricidad o flexión. Se corrige con enderezado, torneado o sustitución. El equilibrado se hace después de restablecer la geometría, no en su lugar.
- Hay desalineación del accionamiento. Primero se revisa el pie blando y se hace la alineación de ejes, luego una nueva medición, y solo entonces se decide sobre el equilibrado.
- La superficie de trabajo es intocable y no hay puntos de equilibrado de fábrica. El rotor se desmonta y se equilibra en máquina.
- El rotor es flexible y la velocidad de trabajo está cerca de la crítica. In situ el resultado sería inestable; hace falta un banco de arranque controlado o cambiar el régimen.
- El producto se adhiere de forma constante. El equilibrado durará una semana, así que primero toca limpiar y eliminar la causa de la adherencia.
- Dentro del tambor hueco hay agua o condensación. Las lecturas varían de una pasada a otra; primero hay que drenar.
- No se puede llevar el rotor a un régimen estable, o no hay acceso a ambos apoyos ni a los planos de corrección.
- Los rodamientos están dañados. El equilibrado enmascara el nivel de vibración, pero no restablece la vida útil.
El análisis completo de las situaciones en las que el equilibrado no ayuda está en un artículo aparte. En ese caso, en la visita usted recibe los resultados del diagnóstico y recomendaciones de reparación: sale más barato que equilibrar una máquina que no necesita un peso.
Qué obtiene usted
El principal resultado son cifras que se pueden presentar. Le entregamos la medición de antes y después en los mismos puntos, en el mismo régimen y en la misma banda de frecuencias. Sin eso, la comparación no tiene sentido, porque el nivel de vibración cambia con la carga y la temperatura.
- Informe con la vibración global y la componente a la frecuencia de giro de cada apoyo, antes y después de los trabajos.
- Las masas de corrección instaladas, los radios, los ángulos o los números de las posiciones fijas.
- El espectro y una evaluación del estado: rodamientos, fijación, indicios de desalineación, resonancia.
- Un dictamen sobre la geometría: excentricidad, flexión, estado de la superficie de trabajo y del ajuste sobre el eje.
- Una evaluación conforme a la parte aplicable de la norma ISO 20816 como referencia y, si es necesario, el cálculo del desequilibrio residual según el grado de calidad.
- Los coeficientes de influencia de esta máquina guardados: el siguiente ajuste se hace sin pasadas de prueba.
- Recomendaciones: qué hacer antes de la próxima parada y qué vigilar en la monitorización de vibraciones.
Las zonas de la norma ISO 20816 y los grados de calidad G (las normas del desequilibrio residual admisible) los utilizamos como referencia, e indicamos la parte y la edición aplicables de la norma, porque existen excepciones según la potencia, las revoluciones y el tipo de apoyos. Para una recepción contractual, fijamos el objetivo de antemano: los puntos de medición, la banda de frecuencias, el régimen de trabajo y el nivel objetivo.
Fuentes: ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-11:2016
Precio y cómo solicitar el servicio
el diagnóstico de vibraciones con informe cuesta 300 EUR por máquina, el equilibrado añade desde 250 EUR, y la factura mínima por visita es de 500 EUR. El cálculo exacto lo da la calculadora del sitio web, que tiene en cuenta el número de rotores, el desplazamiento y el volumen de trabajo. El diagnóstico sin equilibrado también tiene sentido, porque obtiene la respuesta de qué reparar exactamente antes de pedir los repuestos.
Somos los ingenieros que diseñamos y fabricamos los equipos Balanset, y nosotros mismos los usamos para equilibrar en las visitas. Nuestra base está en Vila Nova de Gaia, junto a Oporto, y nos desplazamos por toda Portugal.
- Tipo de máquina y de rotor: tambor, rodillo, eje intermedio, cardán, rodillo guía, husillo.
- Revoluciones y tipo de accionamiento: directo, por correa, a través de reductor, toma de fuerza.
- Longitud y diámetro aproximados del rotor, para estimar de antemano el número de planos.
- Fotos de los apoyos, de los extremos del rotor y de los lugares donde se puede colocar el peso.
- El nivel de vibración medido, si ya se ha hecho alguna medición, y los puntos de medición.
- Restricciones: qué no se puede tocar, requisitos de acceso a las instalaciones, ventana de parada disponible.
La preparación reduce la visita casi a la mitad: acceso a ambos apoyos de rodamiento, superficies limpias para los sensores, una superficie de rotor limpia, la posibilidad de alcanzar las revoluciones de trabajo y de detenerse el número de veces necesario. Más detalles en el artículo sobre la preparación de los equipos para el equilibrado.
Fuentes: Especificaciones del fabricante Balanset-1A
Preguntas frecuentes
¿Se puede equilibrar el tambor de una cinta transportadora sin desmontarlo y sin desarmar la banda?
En la mayoría de los casos, sí. Trabajamos con el tambor instalado, en sus propios apoyos de rodamiento: los sensores en las carcasas de los rodamientos, la marca para el sensor de fase en el muñón o el semiacoplamiento, y el peso en los discos frontales o los cubos. El desmontaje es necesario cuando no hay acceso a los extremos, el revestimiento está desgastado de forma irregular o el eje presenta excentricidad.
¿Por qué un eje largo casi siempre se equilibra en dos planos?
Porque en un rotor alargado el desequilibrio está repartido a lo largo de su longitud y genera no solo una fuerza, sino también un momento. Una sola masa equilibra la fuerza, pero el momento permanece: el nivel bajará en el apoyo más cercano y subirá en el más lejano. Dos planos aportan dos masas independientes y eliminan ambas componentes. Por eso a este tipo de máquinas llegamos con un equipo de dos canales.
El eje tiene excentricidad. ¿Ayudará el equilibrado?
No, y es mejor entenderlo antes de las pasadas. La excentricidad y la flexión son geometría, mientras que el equilibrado trabaja con la distribución de la masa. Un peso puede reducir algo las lecturas a unas revoluciones concretas, pero no eliminará la marca en la banda, los golpes ni el desgaste irregular. El orden correcto es: enderezado o torneado, y después el equilibrado sobre la geometría restablecida.
En un cilindro de impresión o un rodillo de calandra no se pueden soldar pesos. ¿Qué se hace entonces?
Trabajamos únicamente a través de los puntos de equilibrado de fábrica: orificios para tornillos, anillos, ranuras, rebajes frontales. Si no existen, el equilibrado in situ no se realiza, y lo decimos antes de empezar los trabajos. En ese caso, el eje se desmonta y se equilibra en máquina sobre sus muñones, donde la corrección se hace con un método admisible para el diseño.
El eje cardán vibra. ¿Es un desequilibrio?
No necesariamente. La transmisión cardán tiene una irregularidad cinemática que genera un segundo armónico, y también existe la fasificación de las horquillas: si al montarlas se giraron mal, aparecerá vibración sin ningún desequilibrio. Primero comprobamos el montaje, los ángulos de trabajo, la unión estriada y las crucetas. El equilibrado tiene sentido cuando lo que predomina es precisamente la componente a la frecuencia de giro.
El tambor gira a solo 60 rpm. ¿Tiene sentido equilibrarlo?
Sí tiene sentido, pero con un enfoque distinto. A revoluciones bajas, la velocidad de vibración es pequeña, y la banda habitual de 10–1000 Hz simplemente recorta la componente a la frecuencia de giro, ya que 60 rpm equivalen a 1 Hz. Ampliamos el límite inferior del rango y no nos fijamos solo en la velocidad. En este tipo de tambores, a menudo la vibración no la da el desequilibrio, sino el empalme de la banda, las adherencias o rodamientos dañados, y eso se determina en la medición.
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Sí, equilibramos los ejes cardán y de transmisión in situ, montados en la máquina, sin desmontarlos. Hay cuatro condiciones: el eje está montado según las marcas, no hay holgura en las crucetas ni en las estrías, el eje alcanza revoluciones de trabajo estables, y en la vibración domina la componente 1x —la vibración a la frecuencia de giro, que es la que genera el desequilibrio—. La corrección se hace en dos planos, en los extremos del tubo junto a las horquillas. Si la vibración se sitúa en el segundo armónico por los ángulos de trabajo, o si hay holguras en las uniones, se lo decimos antes de los arranques de prueba: ahí no hace falta una masa, sino un montaje correcto y una reparación.
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Responderemos a sus preguntas, concretaremos los datos iniciales y le diremos qué hace falta para el presupuesto y la visita.