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¿Por qué algunas máquinas hacen más ruido que otras?
¿Por qué vibra el volante del coche a determinadas velocidades?
Casi a diario convivimos con un fenómeno, que a menudo subestimamos, el desbalanceo o desequilibrio.
En una balanza vascular hay equilibrio si en ambos lados tenemos el mismo peso. De la misma manera hay que imaginarse la distribución del peso de un rotor con respecto a su eje de giro. Cuando el peso no está distribuido de igual manera, hablamos de desbalance. Cuando gira un rotor con desbalance se generan fuerzas centrífugas que generan vibraciones y ruidos que aumentan al subir la velocidad.
Rodamientos, apoyos, carcasa y fundamentos reciben mayor carga y sufren mayor desgaste. Productos mal o no balanceados suelen tener una vida bastante más corta.
Vibraciones pueden aflojar tornillos y tuercas, hasta soltar fijaciones. Interruptores y conexiones eléctricas pueden dañarse por vibraciones. Desbalanceo puede influir negativamente en el funcionamiento correcto y seguro de una máquina e incrementar el peligro para las personas que las operan.
Trabajando con una máquina manual con altas vibraciones el resultado no tendrá mucha precisión y el esfuerzo será mayor. También en máquinas herramientas las vibraciones influyen negativamente en el resultado. Una rectificadora o máquina herramienta de altas revoluciones, mal balanceada, deja la superficie de mala calidad y produce más pérdidas.
Un funcionamiento suave sin ruidos siempre será también una señal de calidad. De esta manera el desbalance puede bajar considerablemente su competitividad. Un electrodoméstico vibrando o un coche ruidoso no tendrán éxito en el mercado.
Vibraciones y ruidos molestos se pueden eliminar balanceando las piezas rotativas. De esta manera se mejora la distribución de su masa, para que actúen fuerzas menores en los apoyos. Además del balanceo debemos considerar el desbalance residual aceptable.
Existen varios tipos de desbalance. Aparte de la forma y tarea de un rotor, también el tipo de desbalance, la posición de los planos de corrección y la elección de la tolerancia tienen una gran influencia.
Los tipos de desbalance más importantes son, estático (1 plano de corrección) y dinámico (2 planos de corrección).
Dos desbalances (aquí mostrados en forma de flechas) pueden tener el mismo tamaño, ángulo y la misma distancia del centro de gravedad. Las mismas condiciones existen si hay un desbalance del doble de tamaño actuando en el centro de gravedad. Si apoyamos este rotor sobre dos filas giraría hasta que su «lado pesado» esté hacia abajo. Este tipo de desbalance actúa también sin rotación, por eso se llama «desbalance estático». En este caso el centro de gravedad del rotor está fuera del centro geométrico. Como resultado, la vibración del rotor se encuentra paralela a su eje de giro.
Un desbalance estático siempre debe ser corregido en el plano del centro de gravedad. Para eso se quita material en el «lado pesado» o se añade material a 180º. La corrección del desbalance estático en un plano suele aplicarse en casos de rotores en forma de disco. Para balancear este tipo de rotores por lo general se utilizan máquinas verticales o máquinas que tengan la opción de corrección del desequilibrio estático.
Dos desbalances (aquí mostrados con flechas) pueden tener el mismo tamaño, pero con una diferencia de ángulos de exactamente 180º. Este rotor no giraría si lo apoyamos sobre dos filas. Sin embargo el rotor vibra cuando está girando. El desbalance quiere girar el rotor (alrededor de su eje vertical) y las dos fuerzas de desbalance generan un par sobre el rotor. Por esta razón se habla de desbalance de par.
Para corregir el desbalance de par se necesita un par que acciona en la dirección contraria, o sea una fuerza en cada extremo del rotor, que actúan en sentido contrario que las fuerzas de desbalance. Hay que tener en cuenta los pares de desbalance sobre todo en rotores en forma de rodillos, de forma alargada. Para medirlos se utilizan máquinas horizontales.
El rotor real no solamente tiene un único desbalance sino teóricamente un sinfín de desbalances, los cuales se encuentran en el eje del rotor sin ningún orden. Esta infinidad de desbalances, sin embargo, se pueden reemplazar por dos desbalances (aquí mostrados en forma de flecha) en dos planos a elegir. Estos dos desbalances por lo general serán distintos en valor y ángulo. Como solamente se puede determinar este estado de desbalance cuando el rotor está girando, hablamos de desbalance dinámico., el cual se puede dividir en una parte estática y un desbalance de par.
Para corregir completamente el desbalance dinámico se necesitan dos planos. El desbalance dinámico existe prácticamente en todos los rotores. Para balancear se utilizan máquinas horizontales y verticales.
