DISEÑO Y DESARROLLO DE UNA MÁQUINA DE BALANCEO DINÁMICO DE VIBRACIONES PARA APLICACIONES INDUSTRIALES

Abstract

Existe una creciente demanda de un sistema de balanceo de rotores de medición fiable y versátil que se pueda utilizar para determinar el comportamiento de desequilibrio de los equipos. El efecto del desbalanceo causa el aumento de las amplitudes de vibración, generando daños a los elementos de las máquinas, principalmente en los rodamientos, reduce la vida útil, y aumenta la falla de fatiga en las máquinas. La industria requiere que las máquinas operen continuamente, la filosofía es de un mantenimiento eficiente y pueda reducirse el tiempo de inactividad de los equipos. Por tanto, este trabajo de investigación tiene el objetivo principal de diseñar y desarrollar un sistema de medición de desbalanceo de rotores de bajo costo, mediante análisis vibracional para aplicaciones industriales. El desarrollo del sistema de medición se basa en la normativa de ISO 1940-1. El análisis de resistencia de materiales y el análisis dinámico de análisis de modos fue realizado en el software Solidworks. El estudio de las características dinámicas del equipo desarrollado, se pudo determinar con análisis modal, con el fin de identificar las frecuencias de resonancia de la estructura diseñada, esto para evitar la frecuencia de rotación del motor de inducción. En base a la bibliografía estudiada, el método de análisis para identificar la masa de desbalance y distancia, fue realizado con análisis vibracional y el método de cuatro corridas de plano único para el equilibrio del rotor. Finalmente, se desarrolló un sistema de medición de desbalance de rotores, de precisión y con potencial para utilizar el equipo en el entorno industrial. Se ha demostrado que las mediciones de análisis vibracional y el método de detección de desbalanceo, han funcionado con precisión para la detección de desequilibrios y la reducción de los niveles de vibración de G13 a G2.There is a steadily growing demand for reliable, versatile measurement rotor balancing system which can be used to determine the machine unbalances behavior. The effect of these causes are the increase of vibration amplitudes, causing damage to elements of the machines, mainly in the bearings, reduce useful life time, and increase fatigue failure in machines. The industry requires that machines have to operate continuously, efficient maintenance philosophy, and reduce down time. Therefore, this research work has the main objective to design and develop a low cost rotor balancing measurement system for industrial applications. This research study was based on the ISO 1940-1 standard. The Solidworks software was used for the designing, structural stress, and modal analysis. It was also carried out and extensive numerical analysis with Finite Element Method (FEM), of the developed measurement system, in order to identify the structure resonance frequencies to avoid with the induction motor rotation frequency. For the simplicity, precision and robustness, the single plane four runs method for rotor balancing was selected. Finally, it was developed a rotor balancing measurement system. It showed the ability, and potential to use the developed equipment in industrial environment. Moreover, it has been shown that the measurement and the applied analysis method have worked accurate for unbalance detection and reduction of vibration levels from G13 to G2.