Detalles y conceptos que son necesarios conocer para quienes reparan y mantienen equipos de bombeo.
¿ES REALMENTE NECESARIO?
Esta pregunta se hizo muchas veces en los talleres de mantenimiento, sobre todo cuando el tiempo apremia para volver a poner la bomba en servicio.
La respuesta es un SI ABSOLUTO, cada vez que una bomba sale de servicio es una excelente oportunidad para chequear el balanceo del impulsor y hacer las correcciones que sean necesarias.
¿Por qué es recomendable hacer el balanceo?
Porque es uno de los trabajos con mejor relación CostoBeneficio. Es barato, lleva poco tiempo; y nos evitamos todas las consecuencias negativas que tiene el desbalanceo sobre una bomba centrífuga:
- Menor vida útil de rodamientos
- Fallas recurrentes en sellos mecánicos
- Fatiga en el eje
- Posible contacto entre partes rotantes y estacionarias
- Menor vida útil de lubricantes
- Posible aflojamiento de fijaciones Daños a otros equipos por transmisión de vibraciones por lozas y cañerías
Pero estos argumentos, que indudablemente son de mucho peso, disparan nuevas preguntas:
- ¿Qué se entiende por desbalanceo?
- ¿Por qué es tan dañino?
- ¿Cómo se detecta el desbalanceo?
- ¿Cómo se corrige?
- ¿Qué valores de desbalanceo residual son admisibles?
- ¿Debo balancear en un plano o en dos?
- ¿Necesito comprar una balanceadora?
Desbalanceo: Se produce porque el centro geométrico y el centro de masa no coinciden en un mismo punto.
Se expresa en gramos por milímetro [g-mm] y nos representa la idea de una masa ubicada a un cierto radio, que sería lo que está provocando el desbalanceo.
Dicho de otra forma, un impulsor que tiene un desbalanceo de 50 gr.mm se comporta igual que uno perfectamente balanceado al que le atornillamos un peso de 1 gr a una distancia de 50 mm del centro del impulsor.
Fuerzas dinámicas y sus consecuencias: Esa masa de 1 gr a una distancia de 50 mm provoca una fuerza de impacto que se aplica sobre el eje en cada giro que realiza. (ver Fig.1)
Dicho de otro modo, equivale a un martillazo perpendicular al eje en cada vuelta, con variadas consecuencias. Según la velocidad de rotación serán 1400 golpes por minuto, 2800, 3600, etc.
Figura 1
Formas de detectar el desbalanceo: Esas fuerzas dinámicas aplicadas en forma cíclica provocan vibraciones, que se pueden detectar de varias maneras. La forma más práctica es mediante un detector de vibraciones.
Este instrumento mide las aceleraciones provocadas por las vibraciones, sin dar mayor información sobre su origen. Puede haber muchas otras causas que estén provocando esa vibración, pero el desbalanceo siempre estará en los primeros puestos de la lista.
Ahora, la forma más correcta es mediante un analizador de vibraciones. Este equipo puede medir la aceleración, la velocidad y el desplazamiento provocado por las vibraciones, pero además identifica la frecuencia en que se producen y en qué plano.
Las vibraciones originadas por el desbalanceo se encuentran en el plano perpendicular al eje y en la frecuencia de giro, si su valor de pico supera los 5 mm/seg en velocidad, ya tenemos un problema de balanceo.
Hasta es posible detectar vibraciones apoyando la mano en el equipo, o estando parados a su lado; una bomba centrífuga con su impulsor correctamente balanceado casi no genera vibraciones.
Corrección del desbalanceo: Dijimos que el desbalanceo se produce porque no coinciden el centro de masa y el centro geométrico.
Evidentemente sobre el centro geométrico no podemos trabajar porque nos quedaría un impulsor descentrado, no hay más alternativa que redistribuir las masas para cambiar de lugar el centro de masa y acercarlo al geométrico.
Las máquinas de balancear nos indican cuánto material hay que retirar, en qué radio y en qué posición angular respecto de una marca de referencia.
Una vez hecha la operación de desbaste (puede ser tanto por amolado o fresado) se vuelve a controlar y la máquina nos da un reporte de balanceo donde se indica el desbalanceo residual.
Desbalanceo residual: No es posible realizar un balanceo perfecto, siempre quedará un desbalanceo residual para el cual debemos tener criterios de aceptación en función de las características del equipo.
El daño que produce el desbalanceo es una función de dos variables, el desbalanceo en gramos por milímetro y la velocidad de giro. Cuanto mayor sea la velocidad de giro, tanto menor será el desbalanceo residual que podremos tolerar.
Balanceo en un plano versus balanceo en dos planos: Cuando las masas rotantes son muy largas respecto de su diámetro, también importa la distribución de masas a lo largo del eje. Para hacerlo simple, imaginemos que tenemos dos puntos de desbalanceo. Euclides decía que por dos puntos pasa una recta; y en este caso esa recta se llama “eje de inercia”, que cuanto más coincida con el eje geométrico, menor será el desbalanceo.
Si corrigiéramos en el desbalanceo en un solo plano, el eje de inercia seguiría estando lejos del eje geométrico, por eso se debe hacer en dos planos, para que podamos corregir la ubicación del eje de inercia.
Figura 2
Marco normativo
La Norma ISO 1940 establece los lineamientos de desbalanceo residual en función del peso del rotor y del grado de balanceo que necesitamos.
La norma define diferentes grados de balanceo, para bombas centrífugas lo normal es un grado G 6.3 .
Lo que nos permite la norma es determinar el desbalanceo residual máximo permitido en gr.mm por kilogramo de peso y por plano.
Para definirlo se entra en el gráfico (ver Fig. 3) con la velocidad de rotación que está en el eje horizontal, hasta cortar la recta de desbalanceo G 6,3 (en el caso de bombas centrífugas) luego se lee en la columna vertical izquierda el valor de desbalanceo residual admisible por kilogramo de peso del impulsor.
Ejemplo de la determinación del desbalanceo residual (con Fig. 3)
Datos:
Velocidad de operación = 3000 rpm
Se supone un balanceo 2 planos
Peso del rotor = 50 kg
Grado de balanceo requerido = 6.3 (G). Con los datos de velocidad y grado de balanceo requerido se encuentra en diagrama (Fig.3) el valor = 22 g mm/kg.
Para determinar el desbalanceo específico para una pieza de 50 kg se tiene = 22 x 50 = 1100 g·mm
Como se tienen dos planos, 1100/2 = 550 g·mm por plano.
Figura 3
Balanceo propio o tercerizado:
Además de ser un trabajo relativamente barato y rápido, hay varios proveedores que lo pueden hacer.
Cualquier rectificadora de motores tiene una balanceadora adecuada para los impulsores más comunes.
Asimismo, una balanceadora es una máquina accesible y además durable, muchas veces se decide tener balanceo propio para acortar los tiempos de la logística y proceso de compra.
De un modo u otro, si el tiempo total de balanceo desde que se saca de la bomba hasta que vuelve de balancear, supera al tiempo que demanda el resto de la reparación de la bomba estaremos en problemas y nos pueden llegar a hacer la pregunta del principio ¿Es realmente necesario balancear el impulsor?….
Publicado en Versión papel Edición Nº 68 Año 12 – Abril / Mayo 2015.
Registro de propiedad intelectual realizado y vigente.
La reproducción parcial o total está penada por ley Nº11.723.
Autor: Ing Ricardo Cifuente – Consultor
Titular de BEP Consultora, con más de 25 años de experiencia en equipos de bombeo y movimiento de fluidos. Sus actividades se han desarrollado en empresas de primera línea como Hidrosur, Flowserve, John Crane y Ruhrpumpen. Actualmente realiza trabajos de consultoría, asesoramiento, cálculos, análisis de fallas. Entre otros servicios destinados a industrias químicas, petroquímicas y petroleras.
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