IV Balanceo de rotores y elementos rotativos. 4.1 Conceptos de desbalance, rotor rígido, fexible y su tolerancia. 4.2 Balanceo esttico. 4.! Balanceo dinmico en uno y dos planos por el m"todo de coe#cientes de infuencia. 4.4 $olerancia $olerancia de desbalance. desbalance. Balanceo% &l bala balanc nceo eo es la t"cn t"cnic ica a de corr correg egir ir o elim elimin inar ar 'uer 'uer(a (as s o mome moment ntos os generadores de perturbaciones vibratorias. )os es'uer(os sobre el bastidor de un mecanismo, o sobre los soportes pueden variar de manera signi#cativa durante un ciclo completo de operaci*n y provocar vibraciones +ue a veces pueden pueden alcan( alcan(ar ar amplit amplitude udes s pelig peligro rosas sas.. Inclus Incluso o aun+ue aun+ue no lo 'ueran 'ueran,, las vibraciones someten a los coinetes a cargas repetidas +ue provocan el 'allo por 'atiga de las pie(as. -e ace entonces preciso eliminar o reducir las 'uer(as de inercia +ue producen estas vibraciones. Cual+u Cual+uier ier eslab* eslab*n n o elemen elemento to +ue se encuent encuentre re en rotac rotaci*n i*n pura pura puede, puede, te*ricamente, estar per'ectamente e+uilibrado esttica y dinmicamente para lo +ue +ue ay ay +ue +ue elim elimin inar ar toda todas s las las 'uer 'uer(a (as s y mome momento ntos s gener generad ador ores es de vibraci*n. /ara lograr un e+uilibrio completo se re+uiere establecer el e+uilibrio dinmico0 sin embargo, en algunos casos, el esttico puede ser un sustituto aceptable y generalmente es ms 'cil de alcan(ar. )a calidad del balanceo depe depend nde e de tres tres 'act 'actor ores es%% la capa capaci cida dad d de la m+u m+uina ina bala balanc ncea eado dora ra,, la con#guraci*n del rotor, y el diseo de las erramientas.
Balanceo inmico% &s el arte arte de compen compensar sar y redis redistri tribui buirr masas, masas, por el e'ecto e'ecto produci producido do por descompensaci*n de las masas producidas por errores de 'abricaci*n o en el ma+uinado en m+uinas rotativas. Centro de rotaci*n% &s el verdadero centro geom"trico de un rotor, en el balanceo se re#ere exclusivamente al centro de un ee +ue gira a una velocidad angular determinada. $eniendo especial cuidado a la ora de balancear, en +ue si existe soldadura mecnica en los rodamientos o coi coine nete tes s pued pueden en per perud udic icar ar de mane manera ra sign signi# i#ca cati tiva va al traba trabao o de balanceo. Centro de gravedad% &s el centro en +ue se concentran la sumatoria de las masas descompensadas, +ue normalmente no coincide con el centro geom"trico de rotaci*n. 3uer(a centrí'uga% &s el resultado del momento producido por la masa desb desbal alan ance cead ada a cuand cuando o gira gira a una velo veloci cida dad d angu angula larr dete determ rmin inad ada, a, pivotada en el centro de gravedad.
Causas del desbalance en rotores% ecupes o de'ectos ocasionados en la 'undici*n &xcentricidad radial y axial 5ala aplicaci*n de cavetas y caveteras istorsi*n del metal ocasionado por la con'ormaci*n o 'atiga $olerancias en los coinetes o rodamientos Corrosi*n y desgaste 6cumulaci*n de dep*sitos 7incrustaciones8
Propiedades mecánicas de los materiales (aceros) 6un+ue es di'ícil establecer las propiedades 'ísicas y mecnicas del acero debido a +ue estas varían con los austes en su composici*n y los diversos tratamientos t"rmicos, +uímicos o mecnicos, con los +ue pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para in#nidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades gen"ricas%
•
-u densidad media es de 9:;< =g>m?.
•
&n 'unci*n de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o 'undir.
•
&l punto de 'usi*n del acero depende del tipo de aleaci*n y los porcentaes de elementos aleantes. &l de su componente principal, el ierro es de alrededor de 1.;1< @C en estado puro 7sin alear8, sin embargo el acero presenta 'recuentemente temperaturas de 'usi*n de alrededor de 1.!9; @C, y en general la temperatura necesaria para la 'usi*n aumenta a medida +ue se aumenta el porcentae de carbono y de otros aleantes. 7excepto las aleaciones eut"cticas +ue 'unden de golpe8. /or otra parte el acero rpido 'unde a 1.A;< @C.
•
•
•
•
•
•
•
• •
•
-u punto de ebullici*n es de alrededor de !.<<< @C.1
&s un material muy tena(, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para 'abricar erramientas.
elativamente dctil. Con "l se obtienen ilos delgados llamados alambres. &s maleable. -e pueden obtener lminas delgadas llamadas oalata. )a oalata es una lmina de acero, de entre <,; y <,12 mm de espesor, recubierta, generalmente de 'orma electrolítica, por estao. /ermite una buena mecani(aci*n en m+uinas erramientas antes de recibir un tratamiento t"rmico. 6lgunas composiciones y 'ormas del acero mantienen mayor memoria, y se de'orman al sobrepasar su límite elstico.
)a dure(a de los aceros varía entre la del ierro y la +ue se puede lograr mediante su aleaci*n u otros procedimientos t"rmicos o +uímicos entre los cuales +ui( el ms conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, +ue permite, cuando es super#cial, conservar un ncleo tena( en la pie(a +ue evite 'racturas 'rgiles. 6ceros típicos con un alto grado de dure(a super#cial son los +ue se emplean en las erramientas de mecani(ado, denominados aceros rpidos +ue contienen cantidades signi#cativas de cromo, Dol'ramio, molibdeno y vanadio. )os ensayos tecnol*gicos para medir la dure(a son Brinell, Vic=ers y oc=Dell, entre otros. -e puede soldar con 'acilidad. )a corrosi*n es la mayor desventaa de los aceros ya +ue el ierro se oxida con suma 'acilidad incrementando su volumen y provocando grietas super#ciales +ue posibilitan el progreso de la oxidaci*n asta +ue se consume la pie(a por completo. $radicionalmente los aceros se an venido protegiendo mediante tratamientos super#ciales diversos. -i bien existen aleaciones con resistencia a la corrosi*n meorada como los aceros de construcci*n EcortenF aptos para intemperie 7en ciertos ambientes8 o los aceros inoxidables.
/osee una alta conductividad el"ctrica. 6un+ue depende de su composici*n es aproximadamente de2< ! G 1
m. &n las líneas a"reas de alta tensi*n se utili(an con 'recuencia conductores de aluminio con alma de acero proporcionando "ste ltimo la resistencia mecnica necesaria para incrementar los vanos entre la torres y optimi(ar el coste de la instalaci*n.
•
•
-e utili(a para la 'abricaci*n de imanes permanentes arti#ciales, ya +ue una pie(a de acero imantada no pierde su imantaci*n si no se la calienta asta cierta temperatura. )a magneti(aci*n arti#cial se ace por contacto, inducci*n o mediante procedimientos el"ctricos. &n lo +ue respecta al acero inoxidable, al acero inoxidable 'errítico sí se le pega el imn, pero al acero inoxidable austenítico no se le pega el imn ya +ue la 'ase del ierro conocida como austenita no es atraída por los imanes. )os aceros inoxidables contienen principalmente ní+uel y cromo en porcentaes del orden del 1< H adems de algunos aleantes en menor proporci*n.
n aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumento en la longitud del mismo. &ste aumento en la longitud puede valorarse por la expresi*n% J) K L J t@ ), siendo a el coe'iciente de dilataci*n, +ue para el acero vale aproximadamente 1,2 G 1
Desgaste
&s la degradaci*n 'ísica 7p"rdida o ganancia de material, aparici*n de grietas, de'ormaci*n plstica, cambios estructurales como trans'ormaci*n de 'ase o recristali(aci*n, 'en*menos de corrosi*n, etc.8 debido al movimiento entre la super#cie de un material s*lido y uno o varios elementos de contacto.
$ratamientos en aceros% ebido a la 'acilidad +ue tiene el acero para oxidarse cuando entra en contacto con la atm*s'era o con el agua, es necesario y conveniente proteger la super#cie de los componentes de acero para protegerles de la oxidaci*n y corrosi*n. 5ucos tratamientos super#ciales estn muy relacionados con aspectos embellecedores y decorativos de los metales.
)os tratamientos super#ciales ms usados son los siguientes%
•
•
• •
•
•
Cincado% tratamiento super#cial antioxidante por proceso electrolítico o mecnico al +ue se somete a di'erentes componentes metlicos. Cromado% recubrimiento super#cial para proteger de la oxidaci*n y embellecer. Nalvani(ado% tratamiento super#cial +ue se da a la capa de acero. Oi+uelado% bao de ní+uel con el +ue se protege un metal de la oxidaci*n. /avonado% tratamiento super#cial +ue se da a pie(as pe+ueas de acero, como la tornillería. /intura% usado especialmente en estructuras, autom*viles, barcos, etc.
n proceso de tratamiento t"rmico adecuado permite aumentar signi#cativamente las propiedades mecnicas de dure(a, tenacidad y resistencia mecnica del acero. )os tratamientos t"rmicos cambian la microestructura del material, con lo +ue las propiedades macrosc*picas del acero tambi"n son alteradas.
)os tratamientos t"rmicos +ue pueden aplicarse al acero sin cambiar en su composici*n +uímica son% • • • •
$emplado evenido ecocido Oormali(ado
Oormas de límite y tolerancias para balanceo de rotores%
I-P 14
