AXILINEEquilibrado del rotor de una trituradora forestal in situ, sin retirarlo de la máquina base
El rotor de una trituradora forestal tiene una vida más dura que cualquier otro tambor: piedras, tocones, dientes perdidos y recargues de masa desigual. Cada diente arrancado se convierte en una carga de impacto sobre los apoyos de rodamiento a 1500–2500 rpm. Equilibramos estos rotores directamente en el cabezal de la trituradora o en la trituradora acoplada al tractor, en la instalación del cliente, con el accionamiento hidráulico de fábrica o con la toma de fuerza (PTO) del tractor. Usted recibe la medición de antes y después, masas soldadas en dos planos y un informe.
Síntomas: cómo se manifiesta el desequilibrio precisamente en una trituradora forestal
En una trituradora forestal, el desequilibrio casi siempre está ligado a un suceso. Ayer trabajó en una zona pedregosa, hoy el cabezal golpea en la pluma de la excavadora. Cambió el juego de dientes, y la trituradora acoplada empezó a hacer vibrar el tractor a través del enganche. Si recuerda ese suceso, cuéntenoslo al hacer el pedido: el diagnóstico irá más rápido.
Distinguir el desequilibrio de otros problemas por sensación es difícil, pero hay señales características.
- La vibración apareció de golpe, tras chocar con una piedra o un tocón, y desde entonces no cambia.
- Empezó a vibrar tras sustituir parte de los dientes o tras un recargue de los dientes de carburo.
- El zumbido y las sacudidas aumentan junto con las revoluciones del rotor y bajan al reducir el caudal del motor hidráulico o las revoluciones de la PTO.
- El cabezal tiembla en vacío, con el rotor girando, antes incluso de tocar la madera.
- Los apoyos de rodamiento en los extremos de la carcasa se calientan, y la grasa nueva no ayuda.
- En la carcasa han aparecido grietas en las soldaduras, y se ha aflojado la fijación de las placas de protección.
- El operador nota las sacudidas a través de la pluma, el brazo o el asiento del tractor.
Una vibración que aparece solo con carga y desaparece en vacío normalmente no viene del desequilibrio, sino del corte y de la alimentación. Equilibrarla no sirve de nada, y esto también lo comprobamos con la medición.
Construcción del rotor y de dónde viene el desequilibrio
El rotor de una trituradora forestal es un tambor de tubo de acero con soportes soldados, donde van montados dientes de carburo fijos, o bien martillos y cuchillas oscilantes. El tambor se apoya en dos apoyos de rodamiento en los extremos de la carcasa, y está cerrado por un cárter con un faldón de protección de cadenas o de goma. La longitud del tambor es varias veces mayor que el diámetro, así que el desequilibrio aquí es casi siempre dinámico, con una componente de par: un desnivel de masas a lo largo no solo tira del tambor hacia un lado, sino que lo hace oscilar por los dos extremos.
La fábrica equilibra el tambor una vez, antes del primer turno en el bosque. A partir de ahí, es el propio trabajo el que destruye el equilibrio.
Pérdida y desconchado de los dientes
Un diente arrancado al radio del tambor desplaza el centro de masas de inmediato y de forma apreciable. Un carburo desconchado actúa igual, solo que en menor medida. Lo peor es un soporte arrancado junto con el diente: es masa perdida y, a la vez, un asiento dañado.
Sustitución y recargue de masa desigual
Un diente nuevo pesa más que uno desgastado. Si se cambian tres dientes de cuarenta, el rotor recibe tres sobrepesos locales. El recargue de los soportes con carburo a ojo genera una dispersión de masa por la circunferencia que nadie controla.
Adherencia de tierra y de masa vegetal
El trabajo sobre terreno húmedo atasca los huecos de los soportes y la cavidad interior del cárter con una mezcla de tierra y astillas. La adherencia se distribuye de forma irregular y se desprende parcialmente en marcha, así que la vibración fluctúa. Equilibrar un tambor sucio no tiene sentido: primero exigimos un lavado.
Flexión tras un golpe
Un golpe contra un peñasco o metal oculto dobla el tubo del tambor o el eje. Esto ya no es un desequilibrio, sino una geometría alterada: no se compensa con masas para todas las revoluciones a la vez. Comprobamos la excentricidad del eje antes del equilibrado.
Accionamiento: motor hidráulico o PTO, y qué cambia esto en la medición
Los cabezales trituradores de excavadoras y cargadoras los hace girar un motor hidráulico; las trituradoras acopladas a tractores funcionan desde la PTO a través de un eje cardán, un reductor y una transmisión por correas. Para el equilibrado esto no es un detalle menor: del accionamiento dependen la estabilidad de las revoluciones y dónde colocamos la marca de fase.
El accionamiento hidráulico mantiene las revoluciones tan bien como de estables sean el caudal de la bomba y la temperatura del aceite. El aceite frío es más espeso, y las revoluciones del rotor son distintas. Por eso primero calentamos el sistema hidráulico hasta la temperatura de trabajo, fijamos las revoluciones del motor de la máquina base y el régimen de la bomba, y solo después hacemos las mediciones. Todos los arranques, el inicial, los de prueba y el de control, se hacen a las mismas revoluciones, o no coincidirán los coeficientes de influencia, la reacción medida de la máquina ante la masa de prueba, con la que el equipo calcula la corrección.
Con la transmisión por cardán hay otro matiz. Las juntas del cardán, con un ángulo de trabajo apreciable, hacen girar el eje de forma irregular dentro de cada vuelta, y las crucetas desgastadas añaden sus propias componentes al espectro. Por eso pegamos la marca reflectante para el sensor láser de fase en el propio rotor: en el extremo del eje del tambor o en su polea, y no en el cardán ni en el eje de toma de fuerza. Una marca en el lado del accionamiento, a través de la transmisión por correas, no tiene sentido en absoluto: allí la frecuencia de giro es otra.
- Accionamiento hidráulico: calentamiento del aceite, régimen fijo, control de las revoluciones con el equipo en cada arranque.
- PTO y cardán: ángulo de trabajo del eje mínimo, enganche ajustado en altura, crucetas y estrías sin holgura.
- La marca de fase siempre en el rotor o en su eje, nunca en el eje cardán.
- Las revoluciones no deben desviarse entre arranques: una desviación mayor de unos pocos por ciento significa repetir el arranque.
Qué comprobamos antes de instalar las masas
El equilibrado solo elimina la componente 1x de la vibración. Por eso, primero la medición en los dos apoyos: vibración total, proporción de la componente 1x (las oscilaciones a la frecuencia de giro del rotor), fase, espectro. Si en el espectro domina una frecuencia que no es la de giro, nos ocupamos de la mecánica, no de las masas. Cómo leer estas cifras se explica en el artículo sobre la vibración total, 1x y la fase.
- Juego de dientes: contamos según el esquema del fabricante, comprobamos las posiciones, buscamos desconchados y soportes vacíos.
- Homogeneidad de los dientes: un juego mixto de nuevos y desgastados lo comprobamos por masa de forma selectiva.
- Excentricidad del tambor y del eje: un rotor doblado tras un golpe se envía a enderezar, no a equilibrar.
- Apoyos de rodamiento en los extremos de la carcasa: holgura, calentamiento, estado de las juntas, apriete de las carcasas.
- Limpieza: huecos de los soportes, superficie interior del cárter, cavidad del tambor sin tierra ni astillas.
- Transmisión por correas de la trituradora acoplada: tensión, estado de las correas, excentricidad de las poleas.
- Fijación del cabezal a la pluma o de la trituradora al enganche: una fijación floja imita un desequilibrio.
- Resonancia (coincidencia de las revoluciones con la frecuencia propia del cárter o de la pluma): cambiamos las revoluciones y observamos el comportamiento de la amplitud y la fase; no equilibramos en la zona de resonancia.
Los rodamientos deteriorados por trabajar mucho tiempo con desequilibrio generan vibración por sí mismos. Evaluamos su estado por el espectro y la temperatura antes del equilibrado, siguiendo las metodologías de diagnóstico por vibraciones, y le decimos con franqueza si primero hace falta sustituirlos.
Fuentes: ISO 13373-3:2015 · ISO 281:2007 · ISO 20816-1:2016
Cómo se desarrolla el trabajo en su máquina
- 01
Preparación y seguridad
La máquina en una plataforma nivelada, el tambor lavado. Bajamos el cabezal al suelo o sobre soportes, apagamos el motor, purgamos la presión residual en las líneas hidráulicas según las instrucciones de la máquina. No trabajamos en absoluto bajo el equipo levantado: cualquier operación junto al rotor solo con el cabezal bajado y fijado.
- 02
Acceso al rotor
Retiramos o atamos el faldón de protección, abrimos las trampillas, y si hace falta, desmontamos las placas del cárter. Es la única vía hasta los extremos del tambor, donde estarán los planos de corrección (los lugares de instalación de las masas de corrección), y hasta los puntos para los sensores.
- 03
Sensores y marca
Colocamos dos acelerómetros con imán en los dos apoyos de rodamiento, en dirección radial, sobre superficies limpias hasta el metal. Pegamos la marca reflectante en el extremo del eje del tambor. No cambiamos la dirección de medición hasta el final del trabajo.
- 04
Arranque inicial
El accionamiento de fábrica pone en marcha el rotor. Todas las personas fuera del plano de giro del tambor: el faldón desmontado significa que la zona de proyección está abierta. Los arranques y las paradas los hace únicamente el operador de la máquina siguiendo nuestra indicación. Registramos la vibración total, 1x, la fase, las revoluciones, el espectro.
- 05
Arranques de prueba
Con el rotor parado y fijado, fijamos la masa de prueba en el primer plano, arranque, medición. Trasladamos la masa al segundo plano, otro arranque. Las lecturas deben cambiar de forma apreciable, un veinte-treinta por ciento en amplitud o en fase, si no, aumentamos la masa. Más detalles en el artículo sobre la masa de prueba.
- 06
Instalación de las masas y control
El programa calcula la masa y el ángulo para cada plano. Soldamos las masas al tambor, limpiamos la soldadura de cascarilla, retiramos todo lo que sobra del cárter, arranque de control. Si hace falta, el programa propone un pequeño añadido, y ajustamos el rotor hasta el valor acordado.
- 07
Montaje e informe
Volvemos a colocar el faldón y las placas, entregamos el informe: cifras de antes y después, masas y lugares de las masas, revoluciones, hallazgos sobre la mecánica. Guardamos los coeficientes de influencia: tras el siguiente cambio de dientes, el ajuste llevará menos arranques.
El trabajo con la hidráulica sigue las normas de su máquina: presión purgada antes de cualquier acceso al rotor, calzos bajo los conjuntos levantados, la llave fuera del contacto cuando se trabaja con las manos dentro del cárter. No saltamos los bloqueos ni le pedimos al operador que los salte.
Uno o dos planos: el tambor de la trituradora necesita dos
El tambor de una trituradora forestal es alargado: la longitud es claramente mayor que el diámetro. En un rotor así, además del desequilibrio estático hay uno de par, y no se elimina con una sola masa. Si coloca la masa en el medio, la vibración bajará en un apoyo y subirá en el otro. Por eso trabajamos en dos planos, con un arranque de prueba por cada uno, y el equipo mide los dos apoyos a la vez. Por qué es así se explica en detalle en el artículo sobre cómo elegir el número de planos.
Tomamos los planos de corrección en los extremos del tambor, lo más cerca posible de los apoyos: los discos frontales, los anillos extremos del tubo, las zonas libres entre los soportes de dientes de los extremos. Cuanto más separados estén los planos entre sí, menores serán las masas necesarias para compensar la componente de par.
Acordamos el valor objetivo antes de empezar los trabajos: el desequilibrio residual por grados G de la ISO 21940-11 (cuanto menor es el número tras la G, más estricta es la tolerancia) y el nivel de vibración en los apoyos con referencia a las zonas de la ISO 20816. La parte aplicable y la edición de la norma para la máquina concreta las fijamos en el informe, porque estos documentos tienen límites formales de aplicabilidad, y para la maquinaria forestal acoplada hay que precisarlos por separado.
Fuentes: ISO 21940-11:2016 · ISO 20816-1:2016
Fijación de las masas: soldadura al tambor y sus requisitos
En el rotor de una trituradora forestal normalmente no hay posiciones de equilibrado desmontables, así que soldamos las masas de corrección. Esto es más fiable que las soluciones atornilladas en un entorno donde el rotor golpea piedras, pero impone requisitos que no se pueden incumplir.
Valore la carga: una masa de 100 g a un radio de 250 mm y 2000 rpm tira hacia fuera con una fuerza de unos 1100 N, más de un quintal. Solo la soldadura la sostiene, así que soldamos con un cordón continuo por el contorno de la placa, sin puntos hechos deprisa.
Material de la masa: acero al carbono normal, en placa o pletina, pesado antes de instalarlo. Nada de fundición ni de recortes al azar. Lugar de soldadura: el disco frontal o un anillo del tubo junto al extremo, lejos de los soportes de los dientes y de sus soldaduras, nunca sobre la capa de recargue resistente al desgaste. Los tambores de aceros de alta resistencia al desgaste los soldamos teniendo en cuenta la soldabilidad del material: preparación de los bordes, electrodos o hilo adecuados, y si hace falta, precalentamiento de la zona de la soldadura. Limpiamos e inspeccionamos la soldadura antes del arranque de control.
- La masa está pesada, y su valor y radio anotados en el informe antes de soldarla.
- El cordón es continuo, por todo el perímetro, calculado con margen para la carga centrífuga.
- No soldamos sobre los soportes, el carburo ni el recargue, ni dejamos mordeduras en el tubo del tambor.
- Antes de soldar, retiramos el polvo de madera y las astillas del cárter: es material combustible, y tenemos un extintor cerca.
- Si el programa pide retirar masa en lugar de añadirla, usamos el cálculo de taladrado por posiciones fijas, pero en un tubo de tambor de pared fina aplicamos el taladrado con cuidado, y con más frecuencia optamos por soldar en el lado opuesto.
Tras afilar o cambiar el juego de dientes, un nuevo equilibrado va más rápido: los coeficientes de influencia guardados permiten hacer el ajuste sin nuevos arranques de prueba, a menudo en uno o dos arranques.
Fuentes: Manual de operación Balanset-1A
Cuándo el equilibrado in situ no ayudará
Se lo decimos a partir del resultado de la primera medición, no después de instalar las masas.
- El tambor o el eje está doblado tras un golpe. La excentricidad se ve con el comparador y en la medición: primero enderezado o sustitución del tubo, después el equilibrado.
- El juego de dientes está incompleto o es heterogéneo. Primero complete el rotor con dientes idénticos según el esquema del fabricante, o equilibraremos un estado casual que desaparecerá con la primera sustitución.
- El nivel principal lo generan apoyos de rodamiento deteriorados, holgura en el ajuste del tambor o grietas en la carcasa. Esto es una reparación, no masas.
- El accionamiento hidráulico no mantiene las revoluciones: caída con carga, saltos durante el calentamiento. Las mediciones no se repiten, y los coeficientes de influencia no se pueden calcular.
- Las revoluciones de trabajo caen en la resonancia del cárter, de la pluma o del enganche: la amplitud está inflada, la fase fluctúa. Primero hay que salir de la resonancia (cambiar la rigidez de la estructura o las revoluciones de trabajo); hay un artículo aparte sobre esto.
- No hay acceso a los extremos del tambor: el faldón no se puede quitar, no hay trampillas, el cárter es ciego. Entonces el rotor se retira y se equilibra fuera de la máquina.
Una vibración que solo aparece con carga, con un giro en vacío limpio, significa que el origen está en el proceso de corte o en el accionamiento. Es una cuestión de diagnóstico, no de equilibrado, y separaremos estos casos con honestidad mediante la medición.
Qué obtiene y cómo solicitar la visita
Resultado: un rotor que mantiene las revoluciones sin sacudidas, y un informe con cifras. En el informe: la vibración inicial y final en los dos apoyos en mm/s, espectros, masas, radios y lugares de las masas soldadas, revoluciones, hallazgos sobre la mecánica y recomendaciones. Con este documento se puede comparar, al cabo de una temporada, el estado del mismo cabezal.
Somos los ingenieros que diseñamos y fabricamos los equipos Balanset, y los mismos que equilibramos con ellos en cada visita. Base en Vila Nova de Gaia, cerca de Oporto; nos desplazamos por toda Portugal. El diagnóstico por vibraciones con informe cuesta 300 EUR por máquina, el equilibrado desde 250 EUR, el importe mínimo por visita es de 500 EUR, y el cálculo exacto para su máquina lo da la calculadora de la web.
Para un solo cabezal normalmente lo resolvemos en una jornada de trabajo, si el tambor está lavado y hay acceso a los extremos. Varias máquinas del mismo parque en una sola visita salen más baratas por rotor.
- Indique el modelo de la trituradora y de la máquina base: excavadora, cargadora, tractor con trituradora acoplada.
- Indique el accionamiento: motor hidráulico o PTO con eje cardán y transmisión por correas.
- Describa el suceso: golpe, pérdida de dientes, cambio de juego, recargue por soldadura.
- Envíe fotos del rotor por los extremos, de los apoyos y del cárter con el faldón retirado, si es posible: con ellas elegiremos de antemano los planos de corrección.
- Prepare para nuestra llegada el lavado del tambor y un juego completo de dientes.
Fuentes: Especificaciones del fabricante Balanset-1A
Preguntas frecuentes
¿Hay que retirar el cabezal de la excavadora o la trituradora del tractor?
No. Equilibramos el rotor directamente en la máquina, en sus propios apoyos de rodamiento, y lo hace girar el accionamiento de fábrica. Esto es más preciso que un banco: el rotor trabaja con sus propios apoyos, cárter y fijación. Solo hay que retirar el rotor si el eje está doblado o si no hay ningún acceso a los extremos del tambor.
El motor hidráulico no mantiene las revoluciones perfectamente estables. ¿Es posible el equilibrado?
Sí, si las revoluciones son estables dentro de unos pocos por ciento y se repiten de un arranque a otro. El equipo aísla la componente 1x mediante la marca de fase, así que las pequeñas fluctuaciones no molestan. Calentamos el sistema hidráulico hasta la temperatura de trabajo del aceite, fijamos el régimen del motor y de la bomba, y controlamos las revoluciones en cada arranque. Si el accionamiento cae y las revoluciones se desvían entre arranques, detenemos el trabajo y nos ocupamos de la hidráulica.
¿Se pueden soldar masas a un tambor de acero resistente al desgaste?
Se puede, si se suelda correctamente y en el lugar correcto. Soldamos placas pesadas de acero al carbono a los discos frontales o a los anillos del tubo, lejos de los soportes de los dientes y del recargue, con un cordón continuo por el contorno. Para los aceros de alta resistencia tenemos en cuenta la soldabilidad: preparación, materiales de soldadura adecuados, y si hace falta, precalentamiento. Sobre el carburo y el recargue resistente al desgaste, no soldamos nunca.
¿Dónde colocan la marca de fase si el rotor lo hace girar un eje cardán desde la PTO?
Solo en el propio rotor: en el extremo del eje del tambor o en su polea. Un eje cardán con juntas gira de forma irregular dentro de la vuelta, y tras la transmisión por correas la frecuencia de giro es directamente otra, así que una marca en el lado del accionamiento daría una fase incorrecta y estropearía el cálculo de la corrección.
Hemos cambiado todo el juego de dientes por uno nuevo. ¿Hace falta el equilibrado?
Haga una medición. Un juego completo e idéntico, montado según el esquema, a menudo deja el rotor dentro de tolerancia. Pero los dientes de un mismo lote también tienen dispersión de masa, y los soportes se desgastan de forma desigual, así que no hay garantías. La medición lleva menos de una hora y responde a la pregunta con cifras. Si ya hemos equilibrado este rotor, los coeficientes de influencia guardados permiten hacer el ajuste en uno o dos arranques.
¿Qué hay que preparar para nuestra llegada?
El tambor lavado de tierra y astillas, un juego completo de dientes, una plataforma nivelada, una máquina en buen estado con la hidráulica caliente o la PTO en buen estado, acceso a los extremos del tambor y un operador que haga los arranques. Si el faldón y las placas son difíciles de desmontar, es mejor retirarlos con antelación. Cuanto menos preparación haga falta in situ, más tiempo queda para las mediciones y el ajuste.
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