Este documento presenta información sobre el balanceo de rotores y elementos rotativos. Explica conceptos como desbalance estático y dinámico, rotores rígidos y flexibles, y tolerancias de desbalance. También describe métodos de balanceo estático y dinámico en uno y dos planos usando coeficientes de influencia. Finalmente, cubre tolerancias de desbalance y ventajas de realizar el balanceo correctamente.

1. Unidad 4
Balanceo de Rotores y
elementos rotativos
INTEGRANTES :
CHÁVEZ BARRIGA JUAN PABLO
ESQUIVEL VALDES EMANUEL ALBERTO
AGUILERA TAPIA CARLOS ALBERTO
CASTRO BALLÓN FRANCISCO JESÚS

2. Índice
1. Conceptos de desbalance, rotor rígido, flexible y su tolerancia
2. Balanceo estático
3. Balanceo dinámico en uno y dos planos por el método de
coeficientes de influencia
4. Tolerancia de desbalance

3. Conceptos de desbalance, rotor rígido, flexible y
su tolerancia
Una de las causas más comunes de vibración en maquinaria es el
desbalance de piezas rotativas.
Desbalance: condición en la que el centro de gravedad de una pieza
no coincide con su eje de rotación. produciendo esto fuerzas y/o
momentos, esto hace vibrar la maquinaria.
Existen 2 tipos de desbalance: el estático y el dinámico.

4. El estático: es aquel que se origina cuando el centro de gravedad de
la pieza rotatoria no coincide con su eje de rotación.
El dinámico: se manifiesta cuando una pieza alargada en rotación
tiene masas colocadas en planos distintos.

5. El desbalance es producido por:
- Flecha arqueada.
- Excentricidad del anillo interior de los baleros que soportan las piezas
giratorias.
- Falta de homogeneidad causada por soldaduras.
- Falta de simetría en las partes rotativas de las máquinas, debidas a la
fundición, forjado y maquinado.
- Variaciones en la estructura química, y cristalina del material, causadas por el
tratamiento térmico.
Problemas comunes por la vibración por el desbalance son:
- Desajuste de tornillos, tuercas, etc.
- Se producen ruidos adicionales en el equipo.
- Desgaste excesivo en los puntos de apoyo o chumaceras.
- Posibilidad de que ocasione fallas por fatiga en las tuberías o en la estructura
del sistema desbalanceado.

6. ROTOR RÍGIDO
Son los rotores que normalmente giran a velocidades por debajo de la primera velocidad crítica. Por lo
general este tipo de rotores gira en el orden del 80% de la velocidad crítica.
Normalmente el 99% de los rotores industriales son rígidos, en especial los de motores eléctricos, bombas,
entre otros que giran a 500, 1000, 1500 RPM.
Los rotores rígidos son más fáciles de balancear.

7. ROTOR FLEXIBLE
Son aquellos cuya velocidad de giro está por sobre la
primera frecuencia resonante crítica, esto quiere decir
que:
- En partidas y paradas se pasa necesariamente por
una velocidad crítica, la que debe ser reconocida
para evitar permanecer en este rango.
- Al pasar por la velocidad crítica se produce un
cambio en la manera de vibrar y forma de la flecha
del eje del rotor.
- Por lo tanto el punto de balanceo ya no coincide
con el sentido de mayor vibración.

8. TOLERANCIA
Es un criterio que permite un desbalance máximo en el plano de medición. Este grado
de precisión de equilibrado está establecido y comprende desde el G 0,4 mm/s hasta G
630 mm/s. según las recomendaciones de la norma ISO 1940.

10. Balanceo estático
Definición: es el que puede equilibrar la pieza solamente con respecto al
eje de rotación, pero no puede evitar las acciones de las fuerzas que
tienden a hacer girar el eje longitudinal de la pieza. Las cuchillas y rodillos
deben ser templados, y antes del balanceo debe controlarse su
horizontalidad.

11. ¿Cómo saber si un disco está desbalanceado?
Pasos para determinar si un disco está o no balanceado.
1- tenemos que montarlo en la flecha sobre dos cojinetes de baja fricción.
2- Girar el disco hasta que pierda velocidad y se detenga solo.
3- Marca el punto más bajo con gis de la circunferencia.
4- repetir el paso 3 varias veces hasta marcar el punto más bajo con gis
5- . Si el disco está balanceado, las marcas de gis aparecerán dispersas al azar
por toda la circunferencia.
6- Si el disco no está balanceado, todas las marcas de gis coinciden.

13. ¿Cómo se puede corregir el desbalance?
El desbalance estático se puede corregir quitando (perforando) metal en la marca
de gis o agregando un peso a 180˚ de la marca de gis.
Como no se conoce la magnitud del desbalance, la cantidad de material que hay
que quitar o agregar debe determinarse mediante prueba y error. Este
procedimiento se conoce como “balanceo en un plano”, ya que toda la masa
queda prácticamente en un solo plano.

14. ¿ Cómo se calcula la cantidad de desbalance?
Esta se determina girando el disco a una velocidad ⍵ conocida y
midiendo las reacciones en los dos cojinetes.Si se coloca una masa
desbalanceada m en un radio r del disco, la fuerza centrífuga será mrv2.
Por lo tanto, las reacciones medidas en los cojinetes F1 y F2 dan m y r:

15. Balanceo por medio de un analizador de vibración
Se monta una rueda de amolar (disco) en una flecha rotatoria que tiene un cojinete en
A y la mueve un motor eléctrico a una velocidad angular ⍵. Antes de iniciar el
procedimiento se colocan unas marcas de referencia, también conocidas como marcas
de fase, tanto en el rotor (rueda) como en el estator.
Se coloca un detector de vibración en contacto con el cojinete y el analizador de
vibración se ajusta a una frecuencia correspondiente a la velocidad angular de la rueda
de amolar.

16. El analizador de vibración enciende una luz estroboscópica a la frecuencia
de la rueda rotatoria. Cuando el rotor gira a una velocidad ⍵., la marca de
fase en el rotor aparece estacionaria bajo la luz estroboscópica pero
ubicada a un ángulo θ de la marca en el estato

17. Método vectorial

18. Balanceo dinámico en uno y dos planos por el
método de coeficientes de influencia
La técnica de balanceo de rotores calcula los contrapesos que producen el equilibrio
estático y el dinámico requerido para la reducción de la vibración.
El balanceo dinámico utiliza normalmente el método de los coeficientes de influencia, el
cual requiere medir la amplitud y la fase de la vibración en los apoyos en varias corridas
de prueba.
Desequilibrio dinámico
Cuando hay presente un desbalance estático de un par de fuerzas en el que el estático no
se halle alineado directamente con ninguno de los componentes del par de fuerzas..
● Un plano
● Dos planos
● Tres planos

19. ¿Qué es el coeficiente de Influencia?
Este método es ampliamente conocido como Método de la grafica polar. Cabe
mencionar que este método es la base para los códigos de programas que efectúan el
balanceo en 2 o mas planos. Es necesario contar con un transductor de vibraciones y
un analizador

20. Método de coeficientes de influencia
Método de Coeficientes de Influencia para Balanceo en un Plano. El método
tradicional de balanceo en un plano por coeficientes de influencia utiliza los datos
de lectura de vibración del rotor en su condición de desbalance original (“tal cual”)
y la lectura correspondiente a una corrida con peso de prueba. En este caso los
datos son los que se muestran en la Tabla.

21. Donde las lecturas de vibración son fasores, con magnitud y ángulo de fase. Este
coeficiente representa el efecto que produce en la vibración de un rotor,
inicialmente balanceado, un peso unitario en la posición de cero grados.
Relación de Longitud a Diámetro (L/D) del rotor

22. Vibraciones con Pulsaciones
Las vibraciones con pulsaciones se presentan cuando existen dos o más armónicas con
frecuencias muy similares, las cuales se suman y producen una resultante cuya
magnitud varía entre un máximo y un mínimo con una periodicidad que depende de la
diferencia entre las frecuencias de las armónicas .

23. Consiste en el balance o disponiendo de un sensor de vibración y de
una referencia de fase, de manera que puedan de terminarse la masa
de balanceo y su posición, a través de las mediciones de amplitud de
vibración y ángulo de fase en el rotor.
Los datos son ingresados en un programa para calcular las masas de
balanceo requeridas para ser agregadas al rotor. La magnitud de
vibración y el ángulo fase deben ser obtenidos mediante una
máquina de balanceo adecuada. Para recomendaciones en los límites
de balanceo, verla norma IS O-3945.
BALANCEO EN UN PLANO

24. BALANCEO EN DOS PLANOS
El balanceo en dos planos está definido en la norma ISO 1925
como:
"Un procedimiento por el cual la distribución de masa de un
rotor rígido es ajustada para asegurar que el des balance
dinámico residual se encuentra dentro de límites especificados.“
Para balanceo dinámico, la corrección del des balance debe ser
hecha en dos planos radiales del rotor.
Estas mediciones permitirán que las masas de corrección sean
tan pequeñas como sea posible para alcanzar las tolerancias
necesarias.

25. Tolerancia de desbalance
Sistema de varios grados de libertad

26. Ejes en el rotor dinámico y estático
Balance de eje

27. Tolerancias
El desbalanceo permisible o aceptable puede ser determinado por:
● Experiencia o historial sobre máquinas similares.
● En la etapa de diseño, la selección de rodamientos.
● Normas seguidas en la industria como ISO 1940/1 o VDI 2060

28. Ventajas:
Evitar falla por fatiga en estructuras y elementos asociados al
elemento rotatorio
Implementar la vida útil del sistema rotatorio o máquina.
Ahorro de energía.
Prevenir cargas excesivas en los rodamientos debido a sobrecargas.