Equilibrado de Rotores para Motores Medianos, Servo, Torque y Maquinaria de Empaque

En cualquier taller de rebobinado de motores industriales a las 7 de la manana se escucha el mismo sonido que todo tecnico con experiencia reconoce: el silbido ascendente de un rotor acelerandose en una maquina equilibradora. Ese sonido determina si un motor mediano WEG W22, un servomotor de CNC, un motor de par de una linea de empaque o un rotor freno-motor Siemens-IBSA funcionara los proximos cinco anos - o regresara en doce meses con rodamientos ruidosos, carcasa caliente o variador de frecuencia disparado. Detras de ese sonido hay una pregunta engañosamente simple: todos los puntos del rotor tienen la misma masa que el punto diametralmente opuesto? Si la respuesta es no, el rotor vibrara. Los rodamientos se desgastaran. El aislamiento del bobinado se agrietara. El lazo de control del servo oscilará. Y la linea de empaque empezara a producir film arrugado y bolsas mal selladas.

Esta guia esta escrita para cuatro aplicaciones muy especificas que comparten la misma fisica pero se ven completamente distintas en el banco de trabajo, todas con fuerte presencia en talleres de Latinoamerica (Argentina, Brasil, Mexico, Chile, Colombia, Peru):

1. Rotores de motores medianos CA - armazones IEC 132-280, tipicamente 5-50 kg, usados en bombas, ventiladores, transportadores, reductores, mezcladoras, motores de izaje, freno-motores. Marcas mas comunes en Latinoamerica: WEG W22, WEG W21, Weg Bonfiglioli, Siemens-IBSA (Mexico), ABB Baldor, Motores Cambio, Teco-Westinghouse, Marathon, Leeson.
2. Rotores de servomotores - diametro pequeno (60-180 mm), inercia muy baja, alta velocidad (3 000-10 000 rpm), precision de encoder. Aplicaciones en CNC, maquinas de packaging automaticas, brazos roboticos de soldadura, extrusoras de plastico.
3. Rotores de motores de par (torque motors) - forma de disco o copa, diametro grande, rpm bajas, usados en bobinadoras, tensores, extrusoras de pelicula, rodillos de alimentacion de etiquetas. Comunes en plantas de film BOPP en Brasil y Argentina.
4. Rotores de maquinaria de empaque - combinacion de motor + freno + embrague + ventilador + polea, geometria de disco en plano unico en la mayoria de los casos. Aplicaciones en selladoras de bolsas, llenadoras, etiquetadoras, envolvedoras flow-pack, termoformadoras, maquinas de empaque de cafe y harina en Brasil y Mexico.

Los cuatro tipos de trabajo se encuentran con la misma familia de problemas cuando el rotor queda en su estado "tal como sale de maquina". El objetivo de esta guia es explicar cuando el equilibrado es obligatorio, que hace realmente el desequilibrio, como leer los sintomas y que maquina equilibradora de la linea BEACON YYQ se adapta a cada aplicacion en el contexto del mercado latinoamericano.

1. Que significa realmente "desequilibrio" en una pieza rotativa

El desequilibrio es la condicion donde el centro de gravedad de un rotor no se encuentra sobre el eje de rotacion. En un rotor perfecto, cada gramo de masa esta colocadosimetricamente alrededor deloje. En un rotor real, la masa nunca es perfectamentesimetrica - hay bobinados de cobre, chaveteros, agujeros de ventilacion, anillos de equilibrado, escalones deloje, barras de rotor, bolsillos de imanes y excentricidades del paquete laminado. Incluso unoje vacio torneado en un torno de precision tendra algunas decenas de um de excentricidad geometrica, lo que se traduce en desequilibrio del orden de gramos-milimetro una vez que se agregan las barras y los anillos de cortocircuito del rotor.

Hay tres familias de desequilibrio que un taller necesita reconocer:

- Desequilibrio estatico - el punto pesado esta en un extremo del rotor, el punto liviano en el lado opuesto. El rotor se comporta como un pendulo de un solo lado. Se queda con el punto pesado hacia abajo cuando se coloca sobre dos cuchillos. El equilibrado en un solo plano es suficiente para corregir este caso.
- Desequilibrio de par - dos puntos pesados, uno en cada extremo, en el mismo lado. El rotor no se queda sobre los cuchillos, pero oscila de extremo a extremo. Requiere equilibrado en dos planos porque los puntos pesados estan a 180 grados entre si axialmente.
- Desequilibrio dinamico - el caso general: los puntos pesados pueden estar en cualquier posicion axial, cualquier posicion angular, y puede haber varios en un rotor laminado. Se requiere equilibrado en dos planos.

La realidad del taller: la mayoria de los rotores de motores medianos y de maquinaria de empaque que regresan del taller de bobinado estan dinamicamente desequilibrados, aun cuando el ensamblador solo vea una oscilacion estatica.

2. Por que estas cuatro familias de rotores deben equilibrarse antes de la entrega

Un rotor de motor mediano WEG W22 o Siemens-IBSA que queda con 50-100 g·mm de desequilibrio residual parecera funcionar bien en vacio. El dia que se acopla a un reductor, el desequilibrio se multiplica a traves de la cadena cinematica. Los sintomas aparecen en semanas:

- Picado en la pista interna del rodamiento (falla prematura a los 6-14 meses)
- Disparo por vibracion del variador (especialmente con VFDs modernos que muestrean el rizado de corriente)
- Cunas de bobinado flojas en el estator (la vibracion migra a traves del campo delentrehierro)
- Ruido acustico 8-15 dB por encima de la referencia de marcha suave
- Roce estator-rotor durante los transitorios de arranque, lo que destruye el aislamiento del bobinado en un solo evento

Los rotores de servomotor son diferentes otra vez. Giran mas rapido, tienen menor inercia y el encoder reporta a un controlador de lazo cerrado. Un servomotor desequilibrado:

- Limita el ancho de banda alcanzable del lazo de velocidad
- Produce un tono a 1x la velocidad de giro que contamina el FFT y confunde al software de monitoreo de vibracion
- Desvia el centro del husillo durante el corte, lo que se traduce directamente en errores de acabado superficial
- Invalida cualquier pasada de rectificado de Clase A

Los rotores de motor de par son fisicamente grandes y fisicamente cortos. Su momento polar es muy alto. Un rotor de par desequilibrado:

- Genera un riple de par constante en la carga (este es el peor sintoma - aparece como bandas en film bobinado, tension desigual en tela y par inconsistente en el carrete de recogida)
- Hace que las carcasas de los rodamientos caminen lateralmente sobre los pies de montaje
- Pre-carga los dientes del engranaje del reductor planetario en linea, acelerando el picado

Los rotores de maquinaria de empaque suelen tener forma de disco y longitud corta. Llevan el disco de freno, el plato de embrague, el ventilador de refrigeracion y una polea en el mismo eje. Cada uno de estos elementos agrega masa asimetrica, y el desequilibrio acumulado se suma. Los rotores de empaque desequilibrados detienen la linea con:

- Correas transportadoras desalineadas
- Bolsas mal selladas
- Pastillas de freno desgastadas en un mes
- Cabezas de etiquetado entrando y saliendo de registro

3. Caracteristicas que siempre identifican un rotor que necesita equilibrado

La mayoria de los rotores llevan varias "pistas" que avisan al taller que el equilibrado es obligatorio:

- Nucleo laminado del rotor con ranuras sesgadas - las ranuras sesgadas se usan para reducir el par de cogging, pero cada ranura sesgada produce un pequeno desplazamiento axial del centro de gravedad. Cuanto mas pesado sea el paquete (sobre 8-10 kg), mayor sera el corrimiento acumulado.
- Barras de rotor de aluminio fundido con anillos de extremo - los anillos de extremo no se pueden mecanizarsimetricamente porque el proceso de fundicion deja un lado mas pesado donde el metal fundido lleno al final.
- Escalones y hombros deloje - cada transicion de un diametro deoje a otro es un paso axial. Si las barras del rotor y el ventilador estan en lados opuestos del escalon, el rotor lleva un desequilibrio de par incorporado.
- Ventilador o impulsor montado - los ventiladores e impulsores son inherentemente asimetros. Incluso un impulsor limpio lleva 5-20 g·mm de desequilibrio residual, lo que es aceptable solo si el rotor al que se monta tiene el pre-equilibrado opuesto incorporado.
- Bobinados, imanes o polos ensamblados descentrados - este es el mayor contribuyente en motores de par y servomotores. Cualquier bolsillo de iman llenado descentrado por 0,1 mm mueve 50 g·mm de desequilibrio efectivo en un rotor de 100 mm de diametro.
- Disco de freno, plato de embrague, polea, encoder, tacometro - cada uno es una masa asimetrica separada agregada aloje. Un rotor freno-motor con disco de freno + ventilador + polea + media chaveta es esencialmente un caso de libro de texto para equilibrado en dos planos.
- Rotores reparados en servicio - cada reparacion por soldadura, cada chavetero recortado, cada nuevo asiento de rodamiento añade asimetria. Un rotor que estaba dentro de especificacion hace diez anos ya no lo esta despues de un rebobinado.

La regla simple: si el rotor lleva cualquiera dos de los items anteriores, debe equilibrarse antes de volver a servicio.

4. Grados de equilibrado ISO 1940 - que grado se adapta a que rotor

ISO 1940-1 define los grados de calidad de equilibrado para rotores rigidos. La letra del grado (G) corresponde a un desequilibrio especifico admisible en mm/s. El grado que se elige depende del tipo de rotor y la velocidad de servicio:

- Motor mediano CA (2 polos, 3 000 rpm): G 2.5
- Motor mediano CA (4 polos, 1 500 rpm): G 6.3
- Servomotor (alta velocidad, encoder): G 1.0
- Motor de par (baja velocidad, diametro grande): G 6.3
- Rotor de maquinaria de empaque (disco, 1 500 rpm): G 6.3
- Rotor de bomba y ventilador (acoplamiento cercano): G 2.5
- Rotor freno-motor con disco: G 2.5

Un taller que aplica G 2.5 a un servomotor sera rechazado por el cliente - el lazo del encoder ve la vibracion residual como un error de control. Un taller que aplica G 16 a un motor mediano esta dejando dinero sobre la mesa - la vida del rodamiento se reduce aproximadamente a la mitad por cada duplicacion de la amplitud de vibracion.

5. Como se equilibran los rotores - estatico, un plano, dos planos

Tres metodos cubren el 95% del trabajo de equilibrado en taller:

- Equilibrado estatico sobre cuchillos - el rotor se coloca sobre dos rieles paralelos endurecidos. La gravedad rota el rotor de modo que el punto pesado apunta hacia abajo. Este metodo es adecuado solo para rotores delgados tipo disco (ventiladores, discos de freno, embragues, volantes). NO detecta desequilibrio de par. Tambien es peligroso en rotores de mas de 20 kg sin marco de seguridad.
- Equilibrado dinamico en un plano - el rotor se hace girar en una maquina equilibradora horizontal, el sensor de vibracion lee la componente a 1x la velocidad de giro, el software calcula la magnitud y el angulo del punto pesado, y se aplica una masa de correccion (o una remocion de material) en el plano de correccion. Adecuado para rotores de disco, ventiladores, poleas, discos de freno, platos de embrague.
- Equilibrado dinamico en dos planos - dos planos de correccion, uno en cada extremo del rotor, se miden independientemente. Adecuado para rotores con longitud axial mayor a un tercio del diametro (tipico para motores medianos CA, servomotores, armaduras de motor de par).

El desequilibrio residual minimo alcanzable en una maquina equilibradora de taller es aproximadamente 0,5-1,0 g·mm/kg, dependiendo de la rigidez del husillo, el piso de ruido del sensor y la disciplina del operador.

6. Como elegir la maquina equilibradora BEACON correcta

BEACON fabrica la linea YYQ de maquinas equilibradoras dinamicas horizontales con bancada rigida, ademas de la serie RYQ para turbocompresores y las maquinas dedicadas verticales de un solo plano para rotores de disco. La regla de seleccion es directa:

- YYQ-16 - piezas 0,3-16 kg, diametro maximo 400 mm. Rotores de servomotor, armaduras pequenas de motor de par, rotores de encoder, discos de freno pequenos, platos de embrague.
- YYQ-50A - piezas 2-50 kg, diametro maximo 600 mm. Rotores de motor mediano CA hasta armazon IEC 160, rotores de maquinaria de empaque, rotores de ventilador, rotores de bomba, freno-motores pequenos.
- YYQ-100S / YYQ-100L - piezas 2-100 kg, diametro maximo 900 mm. Rotores de motor mediano CA IEC 180-225, rotores de empaque grandes, motores de izaje, rotores de moto-reductor.
- YYQ-160A Series - piezas 5-200 kg, diametro maximo 1 100 mm. Motores medianos CA IEC 250-280, rotores de motor de par grandes, rotores de ventilador industrial mediano.
- YYQ-200S / YYQ-500S / YYQ-1000A / YYQ-3000S - 200 kg hasta 3 000 kg. Rotores de motor industrial grande, rotores de generador, rotores de ventilador y turbina grandes.
- RYQ-3A - especifico para turbocompresor, alta precision a baja masa.
- Maquina equilibradora vertical de un plano - rotores de disco puros (disco de freno, plato de embrague, volante) en un mandril vertical con un solo plano de correccion.

La serie YYQ usa transmision por correa (correa anular) para rotores de baja velocidad (200-1 500 rpm) y transmision por junta universal para velocidades mas altas, con una PC industrial de 32 bits, software dedicado de equilibrado BEACON, sensores piezoelectricos de vibracion y un variador de frecuencia INVT para un arranque suave. Desequilibrio residual minimo alcanzable inferior o igual a 0,5 g·mm/kg, relacion de reduccion de desequilibrio superior o igual al 90% - cubriendo comodamente ISO 1940-1 G 1.0 a G 6.3 en todo el rango de rotores descrito arriba.

7. Flujo de trabajo practico en una BEACON YYQ-50A para un rotor de motor mediano

1. Montar el rotor sobre los rodillos del bastidor oscilante, nivelar la bancada, colocar el cerramiento de seguridad.
2. Ingresar la masa del rotor, los diametros de asiento, la distancia entre los dos planos de correccion y la longitud del rotor en el software BEACON.
3. Hacer girar a baja velocidad (300-500 rpm) para confirmar que la senal del pickup y la marca de referencia estan limpias.
4. Aplicar la primera masa de prueba de calibracion en el plano izquierdo - el software muestra el valor de desequilibrio de prueba.
5. Aplicar la masa de prueba de calibracion en el plano derecho.
6. Girar el rotor a velocidad de trabajo (tipicamente 900-1 500 rpm para un motor de 4 polos), el software muestra la magnitud y el angulo de desequilibrio en cada plano en tiempo real.
7. Aplicar masa de correccion (soldada, atornillada o taladrada) en cada plano en el angulo indicado.
8. Girar de nuevo para confirmar que el desequilibrio residual esta dentro del grado - para un motor mediano de 4 polos el objetivo es inferior o igual a 6,3 g·mm/kg (ISO G 6.3).
9. Imprimir el reporte de equilibrado y adjuntarlo al historial del rotor.

El ciclo completo en un rotor de motor mediano es tipicamente de 8-15 minutos una vez que el operador esta entrenado. Para una linea de empaque que produce 40-80 freno-motores por turno, dos maquinas YYQ-100S una al lado de la otra son la configuracion estandar.

8. Que hacer cuando un rotor no logra equilibrarse

Un pequeno porcentaje de rotores se niega a bajar del grado sin importar cuantas veces se mueva la masa de prueba. Las causas habituales:

- Eje doblado - eloje mismo esta doblado (mas de 0,05 mm de excentricidad al centro de la luz). Enderezar en prensa hidraulica antes de equilibrar.
- Paquete laminado flojo - los anillos de extremo de las barras del rotor no estan completamente asentados contra el paquete laminado, por lo que la distribucion de masa del rotor se desplaza durante el giro. Apretar o re-fundir antes de equilibrar.
- Resonancia de bancada blanda - la frecuencia natural del bastidor oscilante esta demasiado cerca de la velocidad de giro. Ajustar la posicion del apoyo del rodamiento o cambiar la rigidez del bastidor.
- Tendido del cable del sensor - el cable corre demasiado cerca del motor de accionamiento o del variador, captando ruido electrico. Re-tender lejos de los cables de potencia.

Estas cuatro fallas produciran un resultado de equilibrado matematicamente "dentro de especificacion" en pantalla pero fisicamente incorrecto. Siempre verificar el desequilibrio mostrado contra una verificacion simple sobre cuchillos antes de aceptar el resultado.

9. Equipo BEACON recomendado para las cuatro familias de rotores

- Rotores de servomotor: YYQ-16, RYQ-3A (0,3-16 kg, correa o junta universal)
- Armaduras de motor de par (pequenas): YYQ-16, YYQ-50A (2-50 kg, correa)
- Armaduras de motor de par (grandes): YYQ-100L, YYQ-160A (5-160 kg, correa)
- Rotores de motor mediano CA (IEC 132-180): YYQ-50A, YYQ-100S (2-100 kg, correa o junta universal)
- Rotores de motor mediano CA (IEC 200-280): YYQ-160A, YYQ-200S (5-200 kg, correa o junta universal)
- Rotores freno/embrague de maquinaria de empaque: YYQ-16, YYQ-50A, vertical de un plano (0,3-50 kg, correa)
- Rotores de ventilador de maquinaria de empaque: YYQ-100S, YYQ-100L (2-100 kg, correa)
- Motores de izaje / moto-reductores: YYQ-100L, YYQ-160A (2-160 kg, correa)

Para un taller latinoamericano que reequilibra una mezcla de rotores de servo, par, motor medio y empaque, la eleccion de maquina unica mas flexible es la YYQ-50A - su rango de 0,3-50 kg, capacidad de diametro de 600 mm y grado alcanzable ISO G 1.0 cubre la mayoria de estos trabajos.

Guia visual - que maquina BEACON para que familia de rotor (haga clic en la imagen para abrir la pagina del producto):

YYQ-16 - rotores de servomotor y armaduras pequenas de motor de par (0,3-16 kg)

YYQ-50A - motores medianos CA IEC 132-180 y rotores freno/embrague de maquinaria de empaque (2-50 kg)

YYQ-100S - motores medianos IEC 200-225 y rotores de ventilador de empaque (2-100 kg)

YYQ-100L - motores de izaje, moto-reductores, rotores de empaque con taladrado integrado (2-100 kg)

10. Nota final

El equilibrado de rotores es una de esas operaciones de taller de las que todos hablan y muy pocos realmente miden. Los talleres que si miden - y que guardan el reporte de equilibrado en el archivo de cada rotor que sale del banco - son los talleres cuyos motores regresan dentro de 24 meses en lugar de 12. La inversion es una sola maquina equilibradora horizontal, dos operadores entrenados en el software BEACON y un reporte impreso por rotor. El retorno son menos reclamos de garantia, menos disparos de variador y una mejor reputacion con los clientes OEM que eventualmente escriben la especificacion.

Para las especificaciones completas de la serie BEACON YYQ, vea las paginas de productos a continuacion o contacte a BEACON MACHINE para una cotizacion adaptada a su mezcla de rotores y al mercado local.

11. Productos BEACON relacionados

Cada maquina es una equilibradora BEACON YYQ horizontal con bancada rigida. Haga clic en la imagen para abrir la pagina del producto.

YYQ-16 - equilibradora pequena (0,3-16 kg): /Product/YYQ-16-Series-General-Horizontal-Hard-Support-Dynamic-Balancing-Machine-Industrial-Rotor-Balancer.html

YYQ-50A - equilibradora mediana (2-50 kg): /Product/YYQ-50A-Horizontal-Hard-Support-Dynamic-Balancing-Machine-Industrial-Rotor-Balancer.html

YYQ-100S - equilibradora mediana-grande (2-100 kg): /Product/YYQ-100S-Dynamic-Balancing-Machine-Belt-Drive-Hard-Bearing-Balancer-for-Rotors-Motors.html

YYQ-100L - equilibradora mediana-grande con taladrado integrado: /Product/YYQ-100L-Dynamic-Balancing-Machine-with-Integrated-Drilling-Machine-Belt-Drive-Hard-Bearing-Balancer.html

YYQ-160A Series - equilibradora grande (5-200 kg): /Product/YYQ-160A-Series-Horizontal-Hard-Bearing-Dynamic-Balancing-Machine-Universal-Rotor-Balancer.html

YYQ-3000S - equilibradora industrial pesada (50-3 000 kg): /Product/YYQ-3000S-Universal-Dynamic-Balancing-Machine-Horizontal-Hard-Support-Rotor-Balancer.html

Referencias

- ISO 1940-1:2003 - Mechanical vibration - Balance quality requirements for rotors in a constant (rigid) state.
- GB/T 4201-2006 - Equivalente chino de ISO 1940-1.
- BEACON MACHINE YYQ-100 hoja de especificacion, 2025.

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