AXILINEEquilibrado de tambores y cestas de centrífugas en el lugar de servicio
La cesta de una centrífuga vibra por tres causas distintas, y solo una de ellas se trata con contrapesos. Llegamos con un analizador de vibraciones de dos canales, hacemos varios arranques con el rotor limpio y, por la repetibilidad de la fase, respondemos si es desequilibrio o producto depositado de forma irregular. Si es desequilibrio, equilibramos directamente en la máquina, en los puntos de fábrica del borde. Base en Vila Nova de Gaia, cerca de Oporto, desplazamiento por Portugal.
Tres fuentes de vibración en la cesta, y solo una se trata con contrapesos
La primera fuente vive en el producto: los sólidos se depositaron de forma irregular sobre el tamiz, se secaron de un lado, parte se fue durante la descarga. La segunda vive en el utillaje: la tela filtrante se colocó con un pliegue, se empapó de forma desigual, la perforación está atascada en algunos puntos. La tercera es el propio desequilibrio del rotor: erosión de la pared, deformación tras un golpe, ajuste flojo en el husillo, un contrapeso de fábrica perdido.
El desequilibrio del rotor es constante y se elimina con una masa de corrección. El producto y la tela producen un desequilibrio variable: llega con la carga, aumenta durante el centrifugado y desaparece tras el lavado. No se puede compensar una magnitud variable con contrapesos fijos. Obtendría una máquina que, con la cesta limpia, vibra más que antes.
| Lo que observa | Fuente habitual | Qué hacer |
|---|---|---|
| El nivel aumenta durante el centrifugado y baja tras el lavado | Capa irregular de sólidos sobre el tamiz | Procedimiento de carga, distribuidor, alimentación |
| La vibración varía de una carga a otra, la fase de 1x es nueva cada vez | El producto se deposita de forma distinta, o la tela se desplaza | Tela, aro de sujeción, uniformidad de la alimentación |
| Aumentó justo después de cambiar la tela o los segmentos del tamiz | El juego difiere en masa o se colocó con un pliegue | Recolocar la tela, después equilibrado de ajuste (trim, rápido) |
| Con la cesta vacía y seca, la 1x es alta, la fase se mantiene fija de un arranque a otro | Desequilibrio mecánico del rotor | Equilibrado en los propios apoyos |
Una componente 2x apreciable —al doble de la frecuencia de rotación— junto con vibración axial en el accionamiento indica desalineación. Picos en frecuencias que no son múltiplos de las revoluciones, junto con calentamiento del apoyo superior, indican los rodamientos del husillo. Cómo leer el espectro se explica en un artículo aparte.
Fuentes: ISO 13373-3:2015 · ISO 281:2007
Cómo separar la carga irregular del desequilibrio del rotor
Esta es la pregunta principal en una máquina así, y se resuelve con mediciones. El procedimiento siguiente lleva media hora y ahorra un turno entero.
- 01
Lavar la cesta y dejarla secar
La medición base solo tiene sentido con el rotor limpio. Una precapa, una tela húmeda o sólidos en un bolsillo son masa variable. Si la precapa se deja por procedimiento del proceso, avísenos con antelación: entonces trabajamos con ella, pero según el procedimiento.
- 02
Tres arranques seguidos con la cesta vacía
Llegamos a las revoluciones de trabajo, registramos la amplitud y la fase de la componente de giro en cada apoyo de rodamiento, paramos, repetimos. Tres arranques dan repetibilidad; uno solo no dice nada.
- 03
Mirar la fase, no la amplitud
La fase de 1x se mantiene dentro de aproximadamente ±10–15° y la amplitud se reproduce: el origen está rígidamente ligado al rotor, y el contrapeso lo eliminará. La fase se desvía decenas de grados: la masa se deposita de una forma nueva cada vez, y los contrapesos no sirven.
- 04
Arranque con carga durante todo el ciclo
Cargamos la máquina de forma normal y registramos el nivel en cada fase del ciclo: arranque, centrifugado, lavado, frenado. La diferencia respecto a la cesta limpia es precisamente la contribución del proceso, en mm/s.
- 05
Decisión
El desequilibrio del rotor es mayor que la contribución del proceso: equilibramos. La contribución del proceso es mayor: eliminamos la componente base y decimos claramente que a partir de ahí la cuestión es de la carga, la tela y el distribuidor.
No empezamos los arranques de prueba hasta ver una fase repetible. El coeficiente de influencia es la respuesta de la máquina a un contrapeso de prueba; calculado con una fase que varía, da un contrapeso que queda desviado.
Qué tambores y cestas aceptamos
Centrífugas filtrantes
Virola perforada, tamiz o tela filtrante. El desequilibrio lo dan la perforación atascada en algunos puntos, el paño roto, los segmentos del tamiz desgastados, la erosión junto a la zona de descarga. La cesta es corta, y normalmente basta con un solo plano de corrección —la sección del rotor donde se colocan los contrapesos—.
Tambores sedimentadores
Pared maciza, los sólidos se adhieren en manchas y permanecen más tiempo. La medición base solo con el rotor lavado, de lo contrario fijaría con los contrapesos un patrón aleatorio de adherencia.
Centrífugas suspendidas discontinuas
Cesta sobre husillo vertical, la máquina cuelga de tres tirantes con muelles y amortiguadores. Tiene sus propias causas: un anillo de refuerzo desplazado, una precapa residual, desgaste de la cuchilla rascadora, un amortiguador hundido en uno de los tirantes.
Líneas alimentarias
Azúcar, almidón, sal, producción láctea y de zumos. Cesta de acero inoxidable, lavado CIP, prohibición de piezas ajenas en la zona de producto. Elegimos la fijación de las masas según el procedimiento, no al revés.
Centrífugas textiles de extracción
La carga suele ser manual, y la ropa se acumula en bulto con más facilidad que de forma uniforme. Aquí la proporción de desequilibrio variable es especialmente grande. El equilibrado ayuda solo si, bajo ese ruido, hay una componente base repetible.
Tras cambiar los segmentos del tamiz, enderezar la pared o recargar la zona de descarga, los contrapesos de fábrica anteriores dejan de ser válidos. El accionamiento es un sistema aparte: el desequilibrio de una polea no se elimina con contrapesos en la cesta. Los tambores herméticos de los separadores de discos no los equilibramos in situ.
Suspensión de tres puntos, eje flexible y velocidad crítica
La centrífuga suspendida está diseñada para ser flexible a propósito. La cesta va montada en un eje relativamente flexible, y la máquina cuelga de tres tirantes con amortiguadores. Por encima de la primera velocidad crítica —las revoluciones en las que el rotor atraviesa la resonancia—, este se autocentra respecto al eje de sus propias masas, y parte del desequilibrio se amortigua por sí solo. Por eso la máquina se balancea de forma notoria durante el arranque y se calma a las revoluciones de trabajo.
Hay que medir y equilibrar en la meseta estable de las revoluciones de trabajo, fuera de la zona de resonancia. El pico durante el arranque no se elimina con contrapesos, e intentar eliminarlo estropeará el régimen de trabajo. Si la máquina empieza a permanecer en esa zona más tiempo de lo habitual, busque la causa en el accionamiento, los tirantes y los amortiguadores. Un rotor así se clasifica formalmente como flexible, y lo correcto es evaluarlo según la parte aplicable de la ISO 21940 para rotores flexibles.
- Colocamos los sensores en los apoyos de rodamiento del husillo, no en la carcasa ni en el bastidor de suspensión. La carcasa colgante se mueve como un conjunto y mostraría el movimiento de la suspensión, no la fuerza en el apoyo.
- El punto principal es el apoyo superior del husillo, con medición radial. Tomamos un segundo punto en el apoyo inferior, si hay acceso. Mantenemos la misma dirección de un arranque a otro.
- El imán no se sujeta sobre acero inoxidable austenítico. Fijamos el sensor con una base adhesiva o con una abrazadera, tras limpiar la zona.
- Pegamos la marca en el husillo por encima del apoyo superior o en la polea del accionamiento, para que el sensor láser de fase tenga visibilidad directa. Abrimos la tapa con la máquina parada y bloqueada.
- Las revoluciones deben mantenerse en la meseta al menos un minuto. Si el ciclo no da ese tiempo de espera, pedimos activar el modo de servicio.
La carcasa sobre amortiguadores da velocidades de vibración mayores que la misma máquina sobre una base rígida, por lo que no se puede tomar la tabla de zonas al azar. Elegimos la parte aplicable y la edición de la ISO 20816 para la máquina concreta, y hacemos constar los puntos, la banda de frecuencias, el régimen y el tipo de apoyos.
Fuentes: ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-12:2016
Dónde colocamos los contrapesos: el borde, los puntos de fábrica y el límite de masa
Una cesta perforada es una virola delgada sometida a la presión centrífuga del producto. Trabaja a tracción circunferencial, y cada orificio de la perforación ya es un concentrador de tensiones. No taladramos orificios nuevos en la pared ni soldamos nada a ella.
- El borde superior o el anillo de refuerzo. El punto de fábrica más frecuente: orificios roscados o una ranura para un contrapeso atornillado. Aquí resulta cómodo el modo de posiciones fijas, en el que el equipo indica no un ángulo, sino un número de posición y una masa.
- El anillo inferior o el cubo de la cesta. Segundo plano de corrección, si la cesta es profunda y un solo plano no bastó.
- El anillo de equilibrado de fábrica con contrapesos móviles, si el diseño lo incluye.
- Eliminación de metal en lugar de añadir masa, solo en la zona autorizada por el fabricante y solo en elementos macizos.
- La soldadura queda excluida. El cordón cambia la estructura del acero inoxidable, crea una zona de corrosión y un hueco donde se acumula producto.
- Tomamos el límite de masa del manual y calculamos la carga con antelación. Quien debe soportarla es el borde, no la pared.
- La masa supera la permitida: repartimos la corrección en dos planos, o bien renunciamos y explicamos por qué.
- Los valores reales en una cesta corta son modestos, decenas de gramos a un radio de unos pocos cientos de milímetros. Un cálculo de cientos de gramos casi siempre significa que se está compensando con el contrapeso el producto o una pared doblada.
- Cada contrapeso se afianza: contratuerca, arandela de seguridad, alambre de frenado.
Tomamos el mismo radio para la masa de corrección que para el contrapeso de prueba. Un contrapeso que se suelta aquí no es solo una pérdida del equilibrado, sino un objeto que sale despedido.
Requisitos sanitarios y zona de producto
- En la zona de producto no aparece ninguna pieza ajena. Si el único punto de fijación accesible está dentro de la cesta, el contrapeso no va ahí.
- El material del contrapeso y de la fijación coincide con el del rotor en resistencia a la corrosión: acero inoxidable, sin cinc, sin plomo, sin tornillería galvanizada.
- Nada de adhesivos, cintas ni contrapesos magnéticos. No resistirían el lavado CIP, la temperatura ni los productos químicos de limpieza.
- Sin huecos ni bolsas de estancamiento: el contrapeso queda bien asentado, los bordes sin rebabas.
- Contamos las herramientas y la tornillería antes y después del trabajo, y retiramos la marca reflectante de la zona de producto.
- Acordamos el método de fijación con su departamento de calidad por escrito y antes de la visita.
Si el procedimiento no admite ningún método de fijación disponible, lo decimos con antelación. En ese caso la visita se convierte en un diagnóstico vibratorio: usted obtiene un informe con cifras, no contrapesos que habrá que retirar después.
Cómo se desarrolla la visita
- 01
Conversación antes de la visita
Nos envía el modelo, las revoluciones, el tipo de cesta y de producto, fotos del rotor y del borde, la página del manual sobre el equilibrado y los límites de masa.
- 02
Inspección con la máquina parada
Apriete de los anclajes y los tirantes de suspensión, estado de los amortiguadores, ajuste de la cesta en el husillo, excentricidad del borde, estado de la tela y de la perforación, holgura respecto a la cuchilla rascadora. Parte de las visitas termina aquí.
- 03
Sensores y marca
Dos acelerómetros en los apoyos de rodamiento del husillo, sensor láser de fase sobre la marca reflectante. Limpiamos las superficies y fijamos el sensor con una base adhesiva o con una abrazadera.
- 04
Medición base con la cesta limpia
Varios arranques seguidos: vibración total (nivel global en todas las frecuencias) y componente de giro con fase, revoluciones, espectro FFT (descomposición de la vibración por frecuencias), señal temporal en cada apoyo.
- 05
Contrapeso de prueba
Masa pesada en el punto de fábrica acordado, a un radio conocido. Consideramos válido un cambio de amplitud de 1x del 20–30 %, o de fase de 20–30°.
- 06
Corrección y arranque de control
El programa indica la masa y el ángulo, o el número de posición fija. Colocamos el contrapeso, lo afianzamos, y repetimos la medición en los mismos puntos y en el mismo régimen.
- 07
Ciclo con producto e informe
Realizamos el ciclo de trabajo y mostramos cuánto añade el proceso. Guardamos los coeficientes de influencia: el siguiente equilibrado de ajuste (trim) tras cambiar la tela tomará un arranque en lugar de tres.
Los siete pasos se cumplen en una sola visita, si la mecánica está en orden y hay acceso. Un defecto de rodamiento, un amortiguador hundido o un ajuste flojo cambian el plan: primero la reparación, después una nueva medición.
Cuándo el equilibrado no ayudará o no hace falta
- La vibración aparece solo con la carga y desaparece con la cesta limpia. Es la carga, no el rotor.
- La fase de 1x no se repite de un arranque a otro: los coeficientes de influencia resultarán aleatorios.
- Se ha aflojado el ajuste de la cesta en el husillo, o se ha desplazado el anillo de refuerzo.
- La pared está deformada, hay una grieta junto a un orificio de la perforación o erosión pasante. Un rotor así se retira de servicio: los contrapesos enmascararían un estado peligroso.
- El fabricante prohíbe la instalación de masas, o solo la permite en su propio servicio técnico.
- La máquina no da una meseta de revoluciones: el ciclo está construido sobre arranque y frenado sin tiempo de espera.
- La vibración principal la dan los rodamientos del husillo, la desalineación de ejes en el accionamiento, o los amortiguadores de la suspensión desgastados.
- El procedimiento sanitario no admite ningún método disponible de fijación de masas.
En cualquiera de estos casos, usted obtiene las cifras medidas, los espectros y un informe sobre la causa probable. Preferimos decirlo antes de la visita, a partir del modelo y las fotos.
Fuentes: ISO 13373-3:2015 · ISO 21940-12:2016
Qué obtiene, precio y cómo solicitarlo
El diagnóstico vibratorio con informe cuesta 300 EUR por máquina, el equilibrado añade desde 250 EUR, la factura mínima por visita es de 500 EUR. El importe exacto para su máquina, el número de rotores y la distancia lo calcula la calculadora del sitio web.
Acuden ingenieros que diseñan y fabrican los equipos Balanset y equilibran con ellos en las visitas. Trabajamos con el equipo Balanset-1A: dos acelerómetros, sensor láser de fase mediante marca, módulo USB de dos canales y software para portátil. Equilibrado en uno y dos planos por el método de los coeficientes de influencia, posiciones fijas y cálculo de taladrado, equilibrado de ajuste (trim), tolerancia por grados G, archivo e informes. Existe la versión Balanset-1A OEM sin maletín, para integrarla en bancos y máquinas.
- Informe con las cifras de antes y después: vibración total y componente de giro en mm/s RMS (valor eficaz) por cada apoyo, fase, revoluciones.
- Espectros FFT y señal temporal, registrados en los mismos puntos y en el mismo régimen.
- La contribución del proceso por separado: la diferencia entre la cesta limpia y la cargada, por fases del ciclo.
- Masa, radio y ángulo o número de posición de cada contrapeso, método de fijación y de afianzamiento.
- Evaluación del estado por zonas según la parte aplicable de la ISO 20816, indicando la edición, los puntos, la banda de frecuencias y el tipo de apoyos.
- Cálculo de la tolerancia de desequilibrio residual según el grado G, conforme a la parte aplicable de la ISO 21940, si su servicio lo necesita.
- Los coeficientes de influencia de esta máquina guardados para futuros ajustes.
No prometemos de antemano la cifra final de vibración: depende del estado del rotor, de los apoyos y de la suspensión, y de las limitaciones del fabricante. Prometemos las cifras medidas de antes y después, y una respuesta directa sobre si la norma es alcanzable sin reparación.
Fuentes: ISO 20816-1:2016 · ISO 21940-11:2016 · Manual de operación Balanset-1A · Especificaciones del fabricante Balanset-1A
Preguntas frecuentes
¿Cómo saber si lo que hace vibrar es el producto y no el tambor?
Por la repetibilidad de la fase con el rotor limpio. Lave la cesta, déjela secar y haga tres arranques seguidos a las revoluciones de trabajo. Si la amplitud y la fase de la componente de giro se repiten, el origen está rígidamente ligado al rotor: es desequilibrio mecánico. Si la fase aparece cada vez en un lugar nuevo, la causa está en la carga, la tela o los sólidos residuales.
¿Se puede taladrar la cesta y fijar un contrapeso con un perno?
En la pared perforada, no. La virola trabaja a tracción circunferencial, cada orificio de la perforación ya es un concentrador de tensiones, y uno nuevo se convertiría en el punto de inicio de una grieta. Los contrapesos van en los puntos de fábrica: orificios roscados o una ranura en el borde superior, el anillo de refuerzo, el anillo inferior. Si no existe nada de esto, acordamos la solución con el fabricante o nos detenemos en el diagnóstico.
Tras cambiar la tela filtrante, la máquina empezó a vibrar. ¿Es desequilibrio?
Primero compruebe la propia tela. Un pliegue, un desalineamiento, un aro de sujeción mal asentado y una diferencia de masa respecto al juego anterior producen exactamente este cuadro. Recoloque el paño y repita el arranque con la cesta limpia y seca. Si la vibración persiste y la fase es estable, es desequilibrio, y con los coeficientes de influencia guardados el ajuste tomará un solo arranque.
La centrífuga se balancea durante el arranque, pero está tranquila a las revoluciones de trabajo. ¿Es normal?
Para una máquina suspendida, este es el comportamiento normal. El rotor va montado en un eje flexible y funciona por encima de la primera velocidad crítica, por lo que durante el arranque atraviesa la zona de resonancia, donde la amplitud aumenta y la fase gira rápidamente. Lo importante es que la zona se atraviese deprisa. Hay que equilibrar en la meseta de las revoluciones de trabajo, y no conviene intentar eliminar el pico del arranque con contrapesos.
Tenemos una producción alimentaria y lavado CIP. ¿Se pueden instalar contrapesos en absoluto?
Se puede, pero de una forma determinada y fuera de la zona de producto. Elegimos el material del contrapeso y de la fijación según el material del rotor, por resistencia a la corrosión, sin cinc ni plomo. No usamos contrapesos adhesivos, de cinta ni magnéticos: no resistirían el lavado ni la temperatura. Colocamos el contrapeso bien asentado, sin huecos, con afianzamiento. Si no funciona ninguna opción, hacemos solo el diagnóstico vibratorio.
¿Cuántos planos de corrección necesita la cesta?
Normalmente uno. La cesta de una centrífuga filtrante es corta, su longitud suele ser menor que la mitad del diámetro, y se comporta como un disco: basta con una masa en el borde superior. Tomamos dos planos cuando la cesta es profunda, cuando tras la corrección queda un nivel alto en el segundo apoyo, y cuando existe un segundo punto de fijación de fábrica.
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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.