¿Qué es RUNOUT (Parte 2)?

Hoy les mostraré cómo se registran las excentricidades con un indicador en un eje real. ¡Hoy medí algo muy pequeño en mi garaje!

Este es nuestro rotor de prueba.

Es un mandril o eje muy corto. Lo usaré para ilustrar cómo medir las excentricidades o runout mecánico.

De hecho, esta es la misma manera en que la norma API 687 recomienda que las inspecciones de rotor/eje se realicen en un taller. Esta es solo una versión de mesa de esto.

Vamos a cubrir algunas convenciones:

Al tomar dimensiones, realizar inspecciones o configurar equipos de recopilación de datos de vibración o máquinas de balanceo, se debe observar cierta coherencia en las convenciones.

El mundo de las turbomaquinaria ha llegado a lo siguiente: los ángulos medidos aumentan en contra del sentido de rotación.

Las máquinas de balanceo de rotores, por ejemplo, giran como si los ejes giraran en dirección contraria al observador (ilustración a continuación). De la misma manera, al medir runouts, giramos en dirección contraria al observador.

De esta manera todas nuestras mediciones de taller, inspecciones dimensionales, informes de balanceo e informes de campo tendrán la misma convención.

Medimos el runout mecánico por dos razones:

1. Determinar si los muñones son redondos

2. Determinar si un rotor esta pandeado o eccentrico

   
   

1. Determinar si los muñones son redondos.

Como mencioné en mi última publicación, necesitamos que los muñones sean casi perfectos porque son el área donde se apoyará el eje dentro de los cojinetes.

¿Qué significa casi perfecto? Dimensional, significa cuatro cosas:

• Un muñón debe tener el diámetro correcto

  Lo determinamos midiendo el diámetro en tres posiciones alrededor de la circunferencia.

  Los ingenieros de diseño determinarán el tamaño objetivo que debe tener un muñón dependiendo del tipo de máquina y la intención del diseño.

  
  

• Un muñón debe ser recto

  Lo determinamos midiendo los diámetros en tres ubicaciones axiales a lo largo de la longitud.

  Básicamente, todos los muñones deberían ser rectos (no conicos) por diseño.

  
  

• Un muñón debe tener un acabado superficial liso.

  Necesitamos asegurarnos de que la superficie sea lisa (con un acabado de superficie particular). Para los muñones, API 687 recomienda una rugosidad promedio (Ra) de 32 µin (0,8 µm).

  
  

  Generalmente, esto se logra rectificando los muñones en una máquina llamada rectificadora cilíndrica (lo que se obtiene si un torno horizontal tuviera un bebé con una rectificadora de esmeril gigante).

  Estas máquinas estará equipadas con grandes ruedas abrasivas fabricadas con nitruro de boro cúbico (CBN), que es un material sintético extremadamente duro con una excelente estabilidad térmica y dimensional que lo hace perfecto para fabricar productos abrasivos.

  
  

  Cuando se rectifica un muñón con la configuración descrita anteriormente, se obtiene una rugosidad de superficie que se encuentra dentro de esa referencia de 0,8 µm.

  Pero si necesita medirlo, deberá utilizar un dispositivo llamado comprobador de rugosidad superficial.

  
  

• ¡Un muñón debe ser redondo!

  ¡Un momento! Algunos dirán: ¿No medimos ya el diámetro? ¿En tres puntos?

  Bueno, sí, medimos a escala macro para determinar el diámetro.

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  Pero para saber qué tan redondo es algo, es mejor comprobar el runout.

¿Recuerden la definición de excentricidad en términos de tolerancia geométrica?

Runout es el error de la superficie como si girara alrededor de su eje central.

Volvamos atrás y miremos el muñón de nuestro eje.

Tengan en cuenta que el diámetro está dentro de la tolerancia dimensional permitida; sin embargo, la forma no es perfectamente circular, sino ligeramente “en forma elíptica o huevo”.

¿Qué pasará cuando hagamos girar el eje?

¡Bueno, veamos! ¡Lo hice esta mañana en casa!

¿Alguien se quedó atónito todavía?

¿Ves que la aguja se mueve, 0,0001?”

Ahora, recuerden, una hoja de papel de impresora mide aproximadamente 0,005”.

¡¡¡ESO ES CINCUENTA (50) VECES MÁS GRUESO QUE EL RUNOUT!!!!

¡Así es como se determina qué tan redondo es algo!

El runout de este eje es 0,0001” TIR o lectura total del indicador.

La “forma de huevo”, que dibujé con líneas rojas antes, es solo 0,0005” más pequeña en cada lado.

Pero cuando giramos el eje, no podemos saber realmente en qué dirección va el error.

Para visualizar los escenarios extremos, voy a sesgar el error hacia cada lado, 0° y 180°.

Con nuestro método de medición de runouts en bloques en V, no podemos determinarlo con certeza. Pero no nos desesperemos. El muñón se encuentra dentro de la tolerancia y dentro de un valor que se considera adecuado para su funcionamiento normal.

Lo que hace este runout es que, a medida que el eje gira sobre los “bloques en V”, la línea central parecerá moverse hacia los lados, en una cantidad o eccentricidad del 70 % del valor del runout (TIR)).

Si el runout fuera mayor, la línea central se movería más. Y dado que los muñones son la referencia de rotación para todo lo demás en ese eje, cuanto mayor sea el movimiento de la línea central (excentricidad), mayor será la probabilidad de experimentar vibraciones por desequilibrio.

Entonces, ¿cómo se ve este runout en forma elíptica en la vida real?

A continuación se muestra un video en cámara lenta del final de este muñón “en forma de huevo”.

Ahora, vayamos más allá de la medición del runout mecánico de los muñones.

La segunda razón por la que medimos el runout es para determinar la forma o excentricidad de un eje y un rotor.

2. Determinar la forma de un rotor

 

Imaginemos mi rotor de prueba, imaginemos que durante el proceso de fabricación hay un error y algunos de sus diámetros son mecanizados y rectificados “descentrados”.

Si ese diámetro central se mecanizó incorrectamente, significa que el “centro de masa” de esa parte del eje no estará alineado con la línea central del eje.

Esto significa que hay una excentricidad en esa sección central.

Un desplazamiento en el centro de masas y la excentricidad producirán una fuerza centrífuga que será percibida como un “desbalance” cuando hagamos girar ese eje.

Esta es una de las principales razones por las que realizamos mediciones de runout mecánico en un eje. Es para determinar si el eje y sus componentes presentan baja excentricidad.

La siguiente razón es comprobar si el eje se está doblando. A veces, esto puede ocurrir con turbinas de vapor o compresores centrífugos. Imaginen una máquina en funcionamiento, caliente y girando. Ahora imaginen que se detiene repentinamente.

Si un rotor largo o pesado no se mantiene girando mientras se enfría, es posible que se doble y se pande. Como se imaginan, el peso del rotor tirará de su centro hacia abajo, como un plátano o una hamaca. Recuerden que el rotor solo se sostiene sobre los dos muñones.

Exageraré esta condición en la ilustración de mi eje de prueba, pero se vería algo así.

Estas son las principales razones para medir el runout mecánico.

Resumen:

1. Para garantizar que los muñones, el único soporte del rotor, estén casi perfectos.

   Todas las demás mediciones de runout se realizan con respecto a la línea central definida por los muñones.

   
   

2. Para garantizar que los ejes y rotores estén armados correctamente, minimizando la excentricidad de los ajustes o componentes.

   
   

3. Por último, para determinar si un rotor se ha pandeado, especialmente después de una parada repentina.