Desbalance y des alinea ción en motores eléctricos

1 Junio 2015. BOLET N MENSUAL PREPARADO POR , COSTA RICA JUNIO 2015. Desbalance y desalineaci n en motores el ctricos Por: Mart n L moli - Analista de Vibraciones Categor a 3. 1. Desalineaci n Hoy d a, los departamentos de confiabilidad o mantenimiento se preocupan en el momento de identificar un Desbalance o En la realidad siempre existe una desalineaci n combinada, con lo cual desalineaci n fuera del rango admisible de funcionamiento. De este nos referimos al hecho que existe dos tipos de desalienaciones: la tema hablaremos en este bolet n. angular y la paralela La alineaci n es la condici n que se presenta cuando dos o m s Desalineaci n Angular: maquinas tienen las l neas centrales de sus ejes coincidentes entre s , son colineales. Una buena alineaci n tiene las siguientes ventajas: El espectro de vibraciones caracter stico presentar altas vibraciones axiales al 1X y al 2X la frecuencia de giro de manera Aumenta la vida til de los rodamientos. predominante con un leve aporte del 3X de la frecuencia de giro.

2 Reduce el riesgo de la rotura del acople. Para un an lisis de fases, el mismo deber a tener un desfasaje de Reduce en consumo el ctrico. 180 grados a trav s del acople, en la direcci n axial. Disminuye las amplitudes de vibraci n. Cuando la desalineaci n axial llega a ser severa, puede generar Aumenta la confiabilidad de la m quina. unos elevados picos de amplitud con arm nicos de frecuencia de Disminuye el riesgo de sobrecalentamientos. giro mucho m s altos (4X-8X), o incluso una serie de arm nicos de Aumenta los niveles de producci n del equipo. alta frecuencia similar en aspecto a la holgura mec nica. Minimiza las paradas improvistas de la m quina. La desalineaci n se define como la condici n en que los ejes de la maquina conductora y conducida no poseen la misma l nea de centros. Siempre va existir una peque a desalienaci n, la alineaci n perfecta no existe, por ende es de suma importancia escoger un acoplamiento que logre absorber dicho defecto con el fin de minimizar los esfuerzos Desalineaci n Paralela generados.

3 Las causas de una desalineaci n son: El espectro de vibraciones caracter stico presentar altas Defecto asociado al acoplamiento durante su montaje. vibraciones radiales al 1X y al 2X de frecuencia de giro Mal mecanizado del acople. predominante con un leve aporte del 3X de frecuencia. Adem s, Dilataciones t rmicas durante el funcionamiento. frecuentemente la amplitud del 2X de frecuencia ser mayor que la Fuerzas transmitidas debido a las tensiones de las ca er as. amplitud del 1X de la frecuencia de giro. Fundiciones irregulares o en mal estado (Asentamientos) Para un an lisis de fases, el mismo deber a tener un desfase de Bases d biles (pata coja o pie el stico). 180 grados a trav s del acople, en la direcci n radial. Solturas de fijaciones. Cuando la desalineaci n paralela llega a ser severa, puede generar Deformaciones unos elevados picos de amplitud a unos arm nicos de la frecuencia Junio 2015. de giro mucho m s altos (4X-8X), o incluso una serie completa de BOMBA LADO ACOPLE - ESPECTRO DE VELOCIDAD.

4 Arm nicos de alta frecuencia similar en aspecto a la holgura mec nica. Observando los espectros de velocidad del motor y la bomba, se puede notar que la mayor amplitud de vibraci n est asociada al 1X y el 2X de la frecuencia de giro por lo que se puede concluir que el conjunto motor bomba esta desalineado. 2. Desbalance Cabe destacar que estas t picas reglas de diagn sticos , no siempre se Ahora bien, una de las principales causas asociada al aumento de las van a presentar de la misma forma y manera para todas las maquinas amplitudes de vibraci n desalineadas. Otro detalle no menor, radica en el hecho como afecta la estar a asociado al presencia de una desalineaci n en la vida til de los rodamientos, que Desbalance , donde el mismo tiene una relaci n directamente proporcional a la fuerza que act a se debe a que el centro de sobre el mismo, lo cual afectar a de manera significativa a la vida til gravedad de un cuerpo del rodamiento. giratorio (como por ejemplo.)

5 El rotor) no coincide con su centro de rotaci n. Las causas m s comunes en un Desbalance son: Distorsi n mec nica o t rmica (dilataciones no sim tricas). Cavidades en fundiciones Tolerancias de maquinado que permiten errores de montaje Componentes exc ntricos Corrosi n y desgaste (desgaste no sim trico del material). Adhesi n de material de proceso o del ambiente Componentes rotos o curvados Defectos ocasionados en la fundici n. Mala Aplicaci n de las chavetas y chaveteros (Cu eros). Tolerancias en los cojinetes o rodamientos. Caso Real Desalineaci n en el sistema motor - bomba Qu significa Balancear? Motor: ACEC - Velocidad: 2960 RPM - Potencia: 132 KW Es compensar o ajustar la distribuci n de masas, para que este uniformemente MOTOR LADO ACOPLE - ESPECTRO DE VELOCIDAD. distribuida sobre su centro geom trico o de rotaci n. Por qu se debe balancear estar a ntimamente ligado al hecho de reducir las fuerzas centrifugas presentes en las partes rotativas, debido al efecto producido por la descompensaci n de las masas producidas por errores en la fabricaci n o en el mecanizado de las partes rotativas que generan fuerzas o momentos que ser an las fuentes generadoras de fuerzas excitatrices, con lo cual aumentar as las amplitudes de vibraciones.

6 La fuerza de desbalanceo (Fuerza Centr fuga) que genera la vibraci n se puede expresar como: 2. F = m . r .. Esperamos sus comentarios, escribanos a: P gina 2. Junio 2015. Se al temporal o Forma de Onda en el tiempo Muy sinusoidal y forma de onda sim trica por cada revoluci n del eje. Sin presencia de cortes y discontinuidades. La presencia de modulaci n de amplitud indica la existencia de dos frecuencias muy cercanas. Efectos del Desbalance An lisis de Fase (1X de la frecuencia de giro). Disminuye la expectativa de vida de una m quina, la integridad La diferencia de fase vertical horizontal en el mismo plano debe estructural y la vida de los rodamientos. ser de 90 ( 30 ). Disminuye tiempo entre fallas. Disminuye la calidad de producci n. La relaci n entre las lecturas de fase verticales y horizontales debe Afecta la calidad del ambiente de trabajo. ser aproximadamente la misma ( 30 ). Siendo 0 en caso de un Unos de los principales razones por las cuales se debe balancear, es desbalanceo est tico y 180 en caso de una cupla de desbalanceo.

7 Debido a que reduce el consumo de energ a en las m quinas, reduce los niveles de vibraci n e incrementa la vida til de los rodamientos a Lecturas de fase relativamente estables con variaci n de 15 -20 . veces de manera importante. Tipos de Desbalance en los rotores Vibraciones ocasionadas por el Desbalance Fuerza de desbalanceo Vibraci n por Desbalance =. Rigidez din mica No existe una relaci n f cil entre el desbalanceo del rotor y las vibraciones en la m quina. La respuesta al desbalanceo depende esencialmente de la velocidad, de las proporciones geom tricas, de la distribuci n de masa del rotor, de la rigidez din mica del eje, del tipo de rodamientos o cojinetes y de la fundici n. La rigidez de la m quina Desbalance Est tico Desbalance Din mico es desconocida incluso por los fabricantes y due os en la mayor a de los casos. La combinaci n de todos estos factores da como resultado complicadas ecuaciones. En otras palabras mientras que la cantidad de Tolerancias en un Desbalanceo desbalanceo sea constante la vibraci n por desbalanceo para un rotor en particular tendr diferentes valores dependiendo de la velocidad de El termino desbalanceo se refiere a dos cantidades.

8 La primera el operaci n, del tipo de rodamientos, de la fundici n, etc. l mite aceptable de un rotor y es usualmente llamado Desbalance permisible o aceptable. El segundo es el Desbalance existente o residual Las principales caracter sticas serian: en un rotor. A medida que el rotor gira, se produce vibraci n debido a que Uexistente < Ul mite Calidad del Balanceo (Aceptado) dentro de tolerancia existen fuerzas desiguales. La vibraci n va a tener las mismas caracter sticas de la fuerza que la causa. La vibraci n dominante ocurre a la velocidad de rotaci n del rotor. Uexistente > Ul mite Calidad del Balanceo La vibraci n ser mayor en la direcci n radial fuera de tolerancia (Rechazado). La amplitud y el ngulo de fase de la vibraci n son estables y repetibles El Desbalance permisible o aceptable puede ser determinado por: Identificaci n y Confirmaci n del Desbalance Experiencia o historial Espectro de Vibraci n sobre maquinas similares. Una amplitud significativa del 1X de la frecuencia de giro con muy En la etapa de dise o la selecci n de rodamientos.

9 Poco contenido de arm nicos y sin ning n otro pico significativo de vibraci n. Normas seguidas en la industria como la ISO. La amplitud del 1X en horizontal y vertical no son muy diferentes 1940/1 o VDI 2060. (menor de 3:1) excepto que exista una rigidez asim trica en la estructura. Por ltimo, se debe resaltar el hecho de que cuando un motor el ctrico se encuentra desbalanceado o desalineado, debemos tomar los El nivel de vibraci n axial del 1X debe ser significativamente menor recaudos necesarios para minimizar los esfuerzos que generan cada que el nivel radial. uno de estas fuerzas excitatrices, con el nico fin de garantizar la mejor confiabilidad de la maquina bajo estudio. Esperamos sus comentarios, escribanos a: P gina 3.