Quina tecnologia de correcció d’equilibratge s’utilitza per a rodetes de ventiladors centrífugs no qualificades

Un ventilador recentment muntat que no supera la prova d’acceptació és un problema habitual per als enginyers de planta. Quan una roda d’escapament centrífuga de corba inversa surt de la línia de producció, encara ha de superar una prova de vibració i equilibratge abans d’embarcar-se. Petites variacions en la fosa, cordons de soldadura i pintura desigual poden desplaçar el centre de massa prou com per fer que la peça quedi fora de les seves toleràncies. Si no es corregeix, aquest desequilibri es converteix en soroll, calor i desgast prematur dels coixinets un cop l’equip s’ha instal·lat.

Per què les rodes d’escapament no qualificades no superen les proves de vibració i equilibratge

Errors habituals en les proves de vibració i equilibratge

Durant la posada en marxa d’una planta de processament d’aliments, un ventilador d’alimentació recentment instal·lat va activar el seu relé de protecció en qüestió de minuts després de l’engegada. L’equip de manteniment va registrar valors de vibració molt superiors al límit acceptable de vibració, i la prova rutinària de vibració va assenyalar que la roda no complia els requisits. El mateix problema apareix en nombroses instal·lacions: un rotor de ventilador centrífug de corba inversa que sembla recte sobre la banqueta pot continuar funcionant de forma irregular quan gira a velocitat màxima.

Causes arrel del desequilibri del rotor

La causa és gairebé sempre el desequilibri del rotor. El material mai és perfectament uniforme, de manera que la distribució de massa d’una roda real és lleugerament excèntrica. Un desplaçament en un sol pla crea una condició estàtica; un parell entre dos plans crea una condició dinàmica. Quan el desequilibri residual supera el grau d’equilibratge previst per a la funció, el ventilador vibra. L’acumulació de pols, els eixos corbats i les rodes de boles de precisió desgastades empitjoren les lectures i redueixen la vida útil. Per això, l’impulsor d’un ventilador centrífug de corba inversa es comprova l’equilibratge abans de l’enviament. Els equips de camp han de considerar qualsevol augment de l’amplitud de vibració com una advertència precoç, no com una molèstia, ja que un petit desequilibri s’agrava sota la càrrega de pols i tèrmica.

Equilibratge estàtic vs equilibratge dinàmic

Quan l’equilibratge estàtic és suficient

L’equilibratge estàtic corrigeix el desequilibri en un sol pla i és adequat per a rodes estretes i semblants a discs. La peça es col·loca sobre vores de ganivet de baixa fricció; gira fins que el punt més pesat queda a la part inferior. A continuació, se li afegeix o treu un petit contrapes a aquella ubicació. Per a molts conjunts d’impulsors de ventilador de baixa velocitat, aquest mètode d’un sol pla compleix el grau d’equilibratge requerit i evita el cost d’un procediment complet de dos plans. El mètode redueix l’amplitud de vibració prou per a rodes lentes, però no pot corregir el parell que apareix quan una roda gira a velocitat elevada.

Quan es requereix l’equilibratge dinàmic

L’equilibratge dinàmic tracta el desequilibri de dos plans i es mesura en una màquina d’equilibratge dinàmic. La roda gira sobre coixinets mentre els sensors detecten les vibracions en dues posicions axials; a continuació, el programari localitza l’angle exacte i la magnitud del desequilibri en cada pla. Un impulsor centrífug de corba inversa amb paletes amples o una velocitat perifèrica elevada necessita gairebé sempre aquest mètode, ja que la correcció d’un sol pla no pot cancel·lar el parell que genera.

Grau i tolerància d’equilibratge ISO 1940

Comprendre el grau d’equilibratge ISO 1940

L’estàndard ISO 1940 defineix la qualitat d’equilibratge mitjançant la classe G, expressada com a valors G en mm/s. Un nombre G més baix significa una tolerància més ajustada. Les aplicacions habituals de ventiladors utilitzen les classes G6.3 o G2.5. L’estàndard relaciona el desequilibri residual admès amb la massa del rotor i la velocitat de servei; per tant, una roda més pesada que gira a menys rpm pot acceptar un desequilibri major que una roda lleugera que gira a alta velocitat. En el cas d’un rotor d’escalfador centrífug de corba inversa, la classe G determina quina quantitat d’offset de massa residual és admès. Els tallers verifiquen el resultat en una màquina d’equilibratge dinàmic i enregistren el desequilibri residual perquè aquest valor sigui traçable fins al plànol.

Selecció de la classe G adequada per a l’aplicació del ventilador

La majoria d’aplicacions industrials d’impulsores de ventiladors tenen com a objectiu la qualitat G6.3 per a la ventilació general i G2.5 per a equips de velocitat més elevada o de precisió. L’elecció de la qualitat es basa en la velocitat de funcionament del ventilador i la sensibilitat de la màquina connectada. Un ventilador que alimenta un armari VFD o una línia de procés neta normalment exigeix la qualitat més exigent, G2.5. La qualitat adequada d’equilibratge per a una impulsortràs-corbada centrífuga depèn de la velocitat perifèrica i de l’ús previst. Ajustar la qualitat d’equilibratge a l’ús previst redueix les avaries en servei i controla la fiabilitat a llarg termini. Els compradors haurien de demanar al proveïdor que especifiqui la qualitat d’equilibratge a la proposta, ja que un límit imprecís amaga riscos reals durant la posada en marxa.

Mètodes de correcció i resultats en servei

Correcció per perforació, soldadura i esmolat

Tres mètodes físics de correcció dominen. El perforat elimina massa al punt més pesat, ideal per a rodes foses. La soldadura o la braçatura afegeix pes de correcció on no és possible eliminar-ne. El rectificat suavitza un excés local i restaura la simetria. Cada pas de correcció d’escorregut es registra respecte de l’objectiu de grau d’equilibrat. Cada rodet de ventilador centrífug de corba inversa respon de forma diferent a la correcció, de manera que la tria depèn del material, de l’gruix de la paret i del fet que el rodet del ventilador hagi de mantenir-se segur per a aliments o resistir la corrosió. Fet en una màquina d’equilibrat dinàmic calibrada, uns quants grams de correcció poden reduir les vibracions en un ordre de magnitud. Una nova comprovació després de la correcció demostra que l’escorregut residual ara es troba dins del grau d’equilibrat objectiu, que és l’única prova que una roda està realment qualificada.

Un cas de posada en servei i el seu resultat

Tornada a la planta alimentària: el ventilador d’alimentació es va aixecar, la roda es va col·locar en una màquina d’equilibratge dinàmic i es va aplicar una correcció d’inequilibri de dos plans. Es van fer perforacions a 120 graus i una petita soldadura al cub, cosa que va reduir l’inequilibri residual dins del valor G2.5. Després de la reinstal·lació, la prova de vibració va ser satisfactòria i el relé va deixar de saltar. Des d’aleshores, el ventilador centrífug ha funcionat durant dos cicles estacionals amb lectures estables. L’impel·lor centrífug de corba inversa es va registrar, mesurar i corregir, fet que demostra per què les proves de posada en servei i l’equilibratge adequat de l’impel·lor són millors que confiar que una roda defectuosa s’ajusti per si mateixa.

Triar la correcció d’equilibratge adequada per a una roda no qualificada protegeix tot el sistema de transmissió. Un impel·lor centrífug de corba inversa corregit segons la norma ISO 1940 G2.5 funciona més silenciós, consumeix menys corrent i allibera el motor i els coixinets. Especifiqueu el grau d’equilibratge en el moment de fer la comanda, verifiqueu-lo mitjançant una prova real de vibració i conserveu els registres de posada en servei. Aquests passos transformen una peça rebutjada en un actiu fiable i de llarga durada.

Preguntes freqüents

Pregunta

Per què un impulsor no supera la prova de vibració en la posada en marxa?

Resposta: Una roda falla perquè el seu centre de massa no coincideix amb l'eix de rotació. La porositat de la fosa, les soldadures, la pintura i la càrrega de pols provoquen un desequilibri del rotor que roman amagat fins a la velocitat màxima. Aleshores, la prova rutinària de vibració enregistra una amplitud superior al límit de vibració i la peça es rebutja. La correcció en una màquina d'equilibratge dinàmic restaura el grau d'equilibratge requerit abans que el ventilador arribi al lloc d'instal·lació.

Pregunta

Quan és suficient l'equilibratge estàtic per a un ventilador centrífug?

Resposta: L'equilibratge estàtic és adequat per a rodes estretes i semblants a discs amb desequilibri en un sol pla. La peça descansa sobre vores afilades de baixa fricció i gira fins que el punt més pesat queda a la part inferior; llavors s'hi afegeix o treu un contrapes. Per a molts conjunts d'impulsors de ventiladors de baixa velocitat, aquest mètode d'un sol pla compleix el grau d'equilibratge i evita un procediment de dos plans. És més econòmic i ràpid, però no pot corregir el desequilibri de parell.

Pregunta

Quin grau G segons ISO 1940 ha d'utilitzar un impulsor de sobrealimentador?

Resposta: El grau de balanç adequat per a una roda d’una turbocompressora centrífuga de corba inversa depèn de la velocitat perifèrica i de l’ús previst. La ventilació generalment utilitza el grau G6.3, mentre que les línies de major velocitat o més precises necessiten el grau G2.5 segons la norma ISO 1940. Aquesta norma relaciona el desequilibri residual admès amb la massa i la velocitat del rotor; per tant, una roda pesada i lenta pot tolerar-ne més que una lleugera i ràpida. Cal confirmar el grau especificat al plànol abans d’iniciar la correcció.

Pregunta

Com s’utilitzen la perforació, la soldadura i el poliment per corregir el desequilibri?

Resposta: La perforació elimina massa en el punt pesat i és adequada per a rodes foses. La soldadura o la braçatura afegeixen massa de correcció allà on no es pot eliminar material, mentre que el poliment suavitza un excés local per restablir la simetria. Cada pas de correcció del desequilibri es registra respecte al grau de balanç objectiu. El tipus de material, l’escorça i els requisits de seguretat alimentària o contra la corrosió determinen el mètode escollit. En una màquina de balanceig dinàmic calibrada, només uns grams de correcció poden reduir dràsticament les vibracions.

Pregunta

Com haurien d’especificar els compradors els requisits de balanç quan demanen ventiladors?

Resposta: Indiqueu el grau d’equilibratge requerit i feu referència a la norma ISO 1940 a l’ordre de compra, perquè el proveïdor equilibri la roda abans de l’enviament. Demaneu un informe de prova de vibració al grau G acordat i conserveu els registres de posada en marxa per a les auditories. Especifiqueu els límits de material per als mètodes de correcció si l’impulsor del ventilador està exposat a productes alimentaris o a condicions corrosives. Uns requisits clars eviten rebuig de les entregues i protegeixen el motor i els coixinets situats a valle.