AXILINEEquilibrado de poleas, acoplamientos y elementos de accionamiento en el lugar de explotación
Un accionamiento rara vez acumula desequilibrio de forma gradual. Normalmente hay un suceso concreto: se cambiaron las correas, se recolocó la polea, se torneó el disco de freno, se montó el conjunto después de una reparación. Llegamos con un analizador de vibraciones y un comparador de reloj, porque en los accionamientos no solo decide la masa. La excentricidad, el ajuste sobre el eje y el estado de las correas producen una vibración muy parecida a un desequilibrio.
Síntomas: motivos habituales de aviso
Una polea o un semiacoplamiento no acumulan depósitos como el rodete de un extractor de humos. En cambio, cualquier operación de montaje cambia la posición relativa de las piezas sobre el eje, y con ella el desequilibrio de todo el conjunto. Si coinciden dos puntos de la siguiente lista, hay de qué hablar.
- El zumbido apareció justo después de cambiar las correas, la polea o el semiacoplamiento
- La vibración se nota en el apoyo de rodamiento del accionamiento y disminuye si se retiran las correas
- Las correas se calientan, se desmenuzan por los lados y se salen de las gargantas
- La llanta de la polea oscila visiblemente al girar el eje lentamente
- En el espectro predomina un pico en la frecuencia de rotación del eje donde está montada la polea
- El chavetero está dañado y sale polvo rojizo de debajo del cubo
- El volante de inercia empezó a zumbar después de un torneado, un cambio de disco o una reparación
- El disco de freno late y se calienta de forma irregular
- Los rodamientos del accionamiento duran menos de lo previsto
Importa cómo ha crecido. Si apareció de golpe, es más probable que sea un desequilibrio o un error de montaje. Si crece durante meses, es más probable que sea desgaste de las gargantas, correas estiradas o un ajuste dañado. En el segundo caso, el equilibrado no sustituye a la reparación.
Qué elementos de accionamiento equilibramos
Lo que tienen en común es esto: un rotor corto y rígido, de poca masa, con un ajuste por apriete, chaveta o casquillo cónico. Las revoluciones suelen ir de 700 a 3000 por minuto, lejos de la primera frecuencia crítica (las revoluciones a las que el eje entra en resonancia). Por eso los coeficientes de influencia —la respuesta del conjunto a la masa de prueba— son estables, y el cálculo converge con una sola pasada de prueba por plano.
Poleas de transmisiones por correa
Poleas motrices y conducidas de transmisiones trapezoidales, poli-V y planas, rodillos tensores. El desequilibrio lo generan la heterogeneidad de fundición, un ajuste excéntrico y el desgaste irregular de las gargantas.
Poleas multicanal
Una polea ancha de varias gargantas ya no es un disco delgado. Aparece una extensión axial y, con ella, una componente de momento. No es raro que hagan falta dos planos.
Semiacoplamientos, acoplamientos y bridas
Acoplamientos de casquillo y pasador, dentados y de garras, ambos semiacoplamientos, bridas giratorias. Causas: un pasador perdido, tornillos de distinta masa repartidos por la circunferencia, un reprensado incorrecto.
Volantes de inercia y discos de accionamiento
Volantes de motores y prensas, discos de accionamiento y motrices, discos de freno de frenos y bancos industriales. La masa es grande, las revoluciones son altas, y hasta un pequeño desequilibrio residual genera una fuerza considerable.
Piñones de transmisiones por cadena
Se equilibran como un disco delgado, en un solo plano. Pero la propia cadena genera golpes a la frecuencia de dentado, y eso no se corrige con pesos.
Conjuntos rotativos ensamblados
Un eje con polea, semiacoplamiento y volante de inercia solo se equilibra montado en conjunto. Unas piezas equilibradas por separado, una vez ensambladas, generan un nuevo desequilibrio.
El disco de freno es un caso especial: las superficies de fricción no se pueden ni taladrar ni soldar. Colocamos el peso en el cubo o en orificios técnicos. Y sobre la vida útil de los rodamientos: el cálculo de duración según la norma ISO 281 no tiene en cuenta la fuerza giratoria del desequilibrio, a menos que se incluya en los datos de partida.
Fuentes: ISO 281:2007
Primero la geometría y el accionamiento, después los pesos
El equilibrado parte de la base de que la masa está fija y que el giro es geométricamente correcto. Una polea montada de forma excéntrica incumple la segunda condición, y un cubo aflojado incumple la primera. En ambos casos el equipo mostrará un pico bien marcado en 1x, pero el resultado no se mantendrá.
| Qué comprobamos | Con qué | Qué hacemos según el resultado |
|---|---|---|
| Excentricidad radial y axial de la llanta | Comparador de reloj, giro completo del eje | Una excentricidad superior a la tolerancia del fabricante indica un ajuste excéntrico o una polea deformada. Se reajusta o se sustituye |
| Ajuste: chaveta, apriete, casquillo cónico | Juego, huellas de fretting, par de apriete de los tornillos del casquillo | Un chavetero dañado y polvo rojizo significan reparación. Con un ajuste aflojado, la fase 1x (el ángulo que indica en qué punto del giro la vibración es máxima) varía, y los coeficientes de influencia no se repiten |
| Desgaste y perfil de las gargantas | Plantilla de perfil, inspección del fondo y las paredes | Fondo brillante, bordes vueltos, profundidad desigual. Una polea desgastada se sustituye |
| Juego y tensión de las correas | Tensiómetro o método del fabricante | Las correas de distinta longitud o estiradas se sustituyen en juego completo; la tensión se ajusta antes del equilibrado |
| Posición de las poleas y alineación de los semiacoplamientos | Regla o equipo láser, comparadores en el acoplamiento | La desalineación se corrige alineando las poleas y con la alineación de ejes, no con masa en el rotor |
| Fijación, apoyos, bastidor | Par de apriete de las patas, comprobación de pie blando | El aflojamiento genera un peine de armónicos y hace que los coeficientes de influencia no sean fiables |
El orden es exactamente este: geometría, ajuste, correas, alineación de ejes, y después el equilibrado. La revisión ocupa 15–30 minutos con la máquina parada y bloqueada. Cómo distinguir el desequilibrio de la desalineación por la fase en los dos apoyos se explica en un artículo aparte.
Un plano de corrección o dos
Calculamos L/D, donde L es la distancia entre los posibles planos de corrección y D es el diámetro en la zona donde se coloca el peso. El desarrollo de la regla está en el artículo sobre el número de planos; a continuación, un resumen para los accionamientos.
| Qué equilibramos | Planos | Por qué |
|---|---|---|
| Polea delgada, disco de accionamiento y de freno, piñón, brida | Uno | L/D es mucho menor que 0,5, la pieza se comporta como un disco y predomina el desequilibrio estático |
| Polea ancha multicanal | Uno o dos | Se decide según la medición. Si queda alto en el segundo apoyo, se pasa a dos |
| Volante de inercia | Normalmente uno | La masa se concentra en una llanta delgada. Los volantes gruesos de las prensas a veces requieren dos |
| Semiacoplamiento en el extremo del eje | Uno, con control del segundo apoyo | El plano queda desplazado hacia el borde del vano, y el peso afecta de forma distinta a los dos apoyos |
| Conjunto ensamblado: eje, polea, semiacoplamiento, volante | Dos | Los planos están separados a lo largo del eje, y casi siempre hay una componente de momento |
El equipo de dos canales lo decide con datos: vemos la amplitud y la fase de 1x en ambos apoyos a la vez. Fases próximas indican desequilibrio estático; fases opuestas, desequilibrio de momento. Para rotores flexibles cerca de la primera frecuencia crítica el planteamiento es otro; compruebe la aplicabilidad según la parte y la edición vigentes de la norma ISO 21940-12.
Fuentes: ISO 21940-12:2016
Cómo se desarrolla el trabajo en la instalación
- Inspección
La geometría antes que la electrónica
La máquina está parada y bloqueada. Revisamos las correas, las gargantas, el ajuste y la fijación de los apoyos. Colocamos el comparador en la llanta y en la cara frontal, giramos el eje y medimos la excentricidad. Al mismo tiempo decidimos dónde se colocará físicamente el peso.
- Sensores
Acelerómetros y marca
Dos sensores en los apoyos de rodamiento del eje donde va montada la pieza: sobre metal, junto al rodamiento, en dirección radial. Pegamos la marca reflectante en ese mismo eje, no en el del motor: en una transmisión por correa, las revoluciones de los ejes son distintas.
- Pasada 0
Medición inicial
Revoluciones y régimen de trabajo. Registramos las revoluciones, la vibración global en mm/s RMS (valor eficaz, la forma estándar de medir el nivel), la amplitud y la fase de 1x en ambos apoyos, y el espectro. Aquí decidimos si hay una tarea para los pesos.
- Marcado
Posiciones fijas y radio
Numeramos los orificios de fábrica, los radios o los sectores de la llanta siguiendo el sentido de giro: Z1, Z2, etc. Introducimos el número de posiciones y el radio real. El equipo responde con un número de posición, no con un ángulo, así que es imposible equivocarse con el sentido de referencia del ángulo.
- Masa de prueba
Una pasada por plano
Peso pesado en la posición Z1, la masa real y el radio se introducen en el programa. Pasada válida: el 1x cambió al menos un 20–30 por ciento, o la fase, 20–30 grados. Las poleas son ligeras y la respuesta suele ser clara.
- Corrección
Pesos, control, protocolo
El cero de referencia queda donde estaba la masa de prueba. El programa indica la masa y la posición, y en caso de retirar metal, el diámetro y la profundidad del orificio. Pasada de control a las mismas revoluciones: el 1x cae varias veces. Si no se acierta a la primera, se añaden pequeños pesos a los ya instalados.
El ciclo completo en una polea accesible, en un solo plano, suele llevar de dos a cuatro horas con las paradas incluidas. Un segundo plano añade una pasada más. El tiempo lo consume el acceso, no el cálculo.
Los volantes de inercia y los conjuntos ensamblados los equilibramos montados
Una pieza equilibrada por separado no da como resultado un conjunto equilibrado. Los desequilibrios se suman vectorialmente y vuelven a aparecer en cada montaje. Contribuyen el ajuste excéntrico, el juego en la chaveta, la dispersión de masas de los tornillos a lo largo de la circunferencia y el error del eje con chavetero.
Por eso equilibramos el conjunto montado, en sus propios apoyos de rodamiento, a las revoluciones de trabajo. La polea, el semiacoplamiento, el volante de inercia y el disco de accionamiento permanecen en el eje.
Volante de inercia
Se equilibra en su propio eje, montado junto con el disco de accionamiento y el embrague. Después de un torneado o de cambiar el disco, el conjunto se vuelve a equilibrar.
Desmontar anula el resultado
Si se monta el conjunto en otra posición angular, el desequilibrio vuelve. Ayuda marcar la posición relativa de las piezas con granete o pintura.
Una segunda visita es más corta
Los coeficientes de influencia del conjunto quedan guardados en el archivo del equipo. La próxima vez, la corrección se calcula directamente, sin pasadas de prueba.
La transmisión por correa y por cadena generan sus propias frecuencias
Esta es la trampa principal de los accionamientos. La propia transmisión genera vibración, y parte de ella se parece a un desequilibrio. En el espectro conviven dos frecuencias de rotación: la del eje del motor y la del eje conducido. A ellas se suma la frecuencia de paso de la correa con sus armónicos, que es inferior a la de giro, es decir, se encuentra en la zona subsíncrona.
- Coloque la marca en el eje de la polea que está equilibrando. Con la marca en el eje del motor, el equipo aislará el 1x de la máquina equivocada
- Calcule la relación de transmisión a partir de los diámetros de las poleas y compárela con las lecturas del equipo
- Los picos subsíncronos y sus armónicos casi siempre son la correa. Los pesos no los eliminarán
- Un 2x elevado junto con vibración axial apunta a una desalineación, no a un desequilibrio
- Los picos en la frecuencia de dentado (el número de dientes del piñón multiplicado por las revoluciones) indican desgaste de la cadena y de los dientes
- Si es técnicamente posible, retire las correas y gire el eje sin la transmisión
Por eso registramos el espectro y la señal en el tiempo, y no un solo número. Esto separa lo que se resuelve con un peso de lo que se resuelve con la correa, con la alineación de ejes o con la reparación del ajuste.
Fuentes: ISO 13373-3:2015
Cuándo el equilibrado in situ no ayudará
A veces la respuesta honesta es esta: usted no necesita pesos.
Ajuste aflojado
La polea o el semiacoplamiento se mueven sobre el eje, el casquillo cónico gira. La fase de 1x varía de una pasada a otra, y los coeficientes de influencia no se repiten. Primero hay que reparar el ajuste.
Gargantas desgastadas y correas estiradas
La vibración la genera la transmisión, no la masa. Se cambia la polea y el juego de correas, se ajusta la tensión, y por lo general ya no queda nada que equilibrar.
Grieta
Una grieta en un radio o en la llanta de una polea de fundición, en un volante de inercia, en una brida. El equilibrado eliminaría el único indicio externo. Hace falta repararla según el procedimiento del fabricante, o sustituirla.
No hay dónde colocar el peso
Un disco de freno con superficies de fricción, una polea cerrada sin orificios, un semiacoplamiento dentro de una protección estrecha. A veces ayuda recalcular a otro plano o taladrar el cubo; otras veces lo más honesto es la máquina equilibradora.
No hay nada que equilibrar
Vibración global de 9 mm/s, y componente a la frecuencia de giro de 2 mm/s. Un equilibrado perfecto eliminaría dos, y quedarían casi nueve. A partir de ahí entra el diagnóstico.
Resonancia del bastidor o de la protección
Pico estrecho en función de las revoluciones, giro de fase de aproximadamente 180 grados al parar por inercia. En resonancia, el resultado es inestable. Primero hay que resolver la rigidez y la fijación.
Un caso aparte: cuando se necesita un desequilibrio residual certificado documentalmente en g·mm/kg según los grados G (los grados de calidad de equilibrado de la norma ISO 21940). Esa recepción se hace en máquina. In situ calculamos la tolerancia según el grado G y mostramos la vibración residual.
Qué obtiene usted, cuánto cuesta y cómo solicitarlo
El trabajo termina con cifras, no con la frase «ha mejorado».
En cuanto al precio: 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 importe exacto lo calcula la calculadora del sitio web: depende del número de rotores, del número de planos de corrección, del acceso y de la distancia hasta las instalaciones.
Nuestra base está en Vila Nova de Gaia, junto a Oporto, y nos desplazamos por toda Portugal. Acuden los ingenieros que diseñan y fabrican los equipos Balanset, y son ellos mismos quienes equilibran con ellos en las visitas. El Balanset-1A también se puede comprar: dos acelerómetros, sensor láser de fase, módulo USB de dos canales y programa para portátil, equilibrado en uno y dos planos, posiciones fijas, cálculo de taladrado, equilibrado trim (ajuste fino con pesos pequeños), archivo e informes.
- Medición de antes y después en cada apoyo: revoluciones, vibración global en mm/s RMS, amplitud y fase de 1x
- Espectro y señal en el tiempo en la pasada inicial y en la de control
- Masas, números de posición y radio de los pesos instalados
- Resultados de las comprobaciones: excentricidad, estado de las gargantas, ajuste, tensión de las correas
- Evaluación de la vibración residual según las zonas de la parte y la edición aplicables de la norma ISO 20816, y cálculo de la tolerancia según el grado G
- Conclusión: qué se ha resuelto con los pesos, qué necesita reparación, qué revisar en la próxima ronda
- Los coeficientes de influencia del conjunto guardados para el siguiente equilibrado
Qué preparar antes de la visita: la posibilidad de parar la máquina varias veces, una protección del accionamiento que se pueda abrir, acceso a los orificios de fábrica de la polea y el volante de inercia, autorización para soldar si hiciera falta, y una persona responsable de la puesta en marcha y el bloqueo. Hay una lista de comprobación detallada en un artículo aparte.
Fuentes: ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-11:2016 · Especificaciones del fabricante Balanset-1A · Manual de operación Balanset-1A
Preguntas frecuentes
¿Se puede equilibrar una polea sin retirarla del eje?
Sí, es el método principal. La polea se equilibra en sus propios apoyos de rodamiento, a las revoluciones de trabajo: los sensores en los apoyos, el sensor láser de fase en la marca del mismo eje, el peso en los orificios de fábrica de la llanta. Hay que retirar la polea cuando el ajuste necesita reparación o se requiere una recepción en máquina.
¿Hay que quitar las correas antes del equilibrado?
No, equilibramos en régimen de trabajo, con la tensión ajustada. Usamos la retirada de las correas como comprobación diagnóstica: si sin ellas la vibración baja varias veces, el problema no está en el desequilibrio de la polea, sino en la transmisión.
La polea late al girarla. ¿Es un desequilibrio?
No, es geometría: el eje de la polea no coincide con el eje de rotación del árbol. Ajuste excéntrico, llanta deformada, cubo dañado. La vibración aparecerá exactamente en 1x y se parecerá a un desequilibrio, pero no se corrige con pesos.
¿El volante de inercia se equilibra por separado o montado con el eje?
Montado. Los desequilibrios del eje, el volante de inercia, el disco de accionamiento y la fijación se suman vectorialmente, y un conjunto formado por piezas equilibradas por separado casi siempre genera un nuevo desequilibrio.
¿Dónde colocar el peso si la polea no tiene orificios?
Por orden de preferencia: los orificios de equilibrado de fábrica, un tornillo con tuerca autoblocante a través del orificio de un radio, una placa soldada allí donde el fabricante permite soldar, o la retirada de metal taladrando en un cubo macizo. Los imanes solo sirven como pesos de prueba.
¿Cuántos planos de corrección necesita una polea?
A una polea delgada, un piñón, un disco de accionamiento o de freno y una brida giratoria normalmente les basta con uno. Una polea ancha multicanal y un conjunto ensamblado de eje, polea y semiacoplamiento a menudo requieren dos.
Contenido relacionado
Equilibrado de la polea de la transmisión por correa in situ: primero la geometría y las correas, después las masas
Sí, equilibramos la polea de la transmisión por correa in situ, sin quitarla del eje. Condiciones: el asiento sobre chaveta, casquillo cónico o casquillo autocentrante está apretado y no gira, la excentricidad radial y frontal de la llanta está dentro de la tolerancia del fabricante, las correas forman un juego emparejado con la tensión ajustada. Una polea delgada se resuelve con un plano de corrección (las masas se colocan en una sola sección del rotor) en dos o tres arranques; una polea ancha de varias gargantas, o un eje en conjunto con la polea y el semiacoplamiento, a veces necesitan dos. Si la llanta bate o las gargantas están desgastadas hasta brillar en el fondo, las masas no ayudarán: primero hay que reasentar o cambiar la polea, y se lo decimos antes de empezar el trabajo.
Equilibrado de compresores, sopladores y extractores de gas en el lugar de explotación
Sí, pero no todos los equipos de compresión. In situ equilibramos aquello donde hay acceso al plano de corrección: los rodetes abiertos de sopladores, unidades de soplado de aire y extractores de gas, los rodetes en voladizo de compresores centrífugos de una etapa, poleas, volantes de inercia, semiacoplamientos, ejes de compresor y rotores de los motores de accionamiento. Los rotores de los compresores de tornillo, los rotores multietapa en carcasa cerrada y los rotores de alta velocidad de los turbocompresores no se equilibran in situ, ahí hace falta un taller y una máquina equilibradora. Antes de colocar pesos, siempre demostramos con la medición que la vibración la genera precisamente el desequilibrio.
Vibración en transmisiones por correa: polea, tensión y lo que interfiere con el equilibrado
Una transmisión por correa produce dos grupos de componentes. El primero: la frecuencia subsíncrona (por debajo de la de giro) de la correa f_correa = π · D_polea · f_polea / L_correa y sus armónicos, y el segundo armónico suele ser mayor que el primero. El segundo: vibración exactamente en la frecuencia de giro del eje por excentricidad de la polea, excentricidad de montaje y desgaste desigual de las gargantas, y es precisamente esta la que se toma por desequilibrio del rotor. Por eso el orden de trabajo es el inverso del habitual: primero la geometría y el montaje de la polea, la sustitución de las correas por un juego adecuado, la alineación de las poleas y la tensión según la metodología del fabricante, y solo después el equilibrado.
Descríbanos el equipo y el problema
Responderemos a sus preguntas, concretaremos los datos iniciales y le diremos qué hace falta para el presupuesto y la visita.