ROTORES RIGIDOS Y ELASTICOS
Pocas son las cosas que faltan por inventar en la técnica del equilibrado en lo referente a la detección y corrección del desequilibrio en los rotores cualquiera que sea su tipo; sin embargo hay un tipo de rotores que una vez equilibrados, en bajas revoluciones, presentan problemas cuando alcanzan su velocidad de régimen de trabajo; estos rotores son los que llamamos elásticos. En principio podemos tener un rotor rígido a bajas revoluciones y sin embargo, cuando lo lanzamos a una gama mas alta de revoluciones y dependiendo de su longitud, pierde su carácter de rotor rígido y se convierte en un rotor elástico.
Generalmente equilibramos un rotor en los extremos del mismo, en dos planos, por motivos prácticos pero en realidad el desequilibrio está distribuido de modo arbitrario en toda la longitud de su cuerpo; y es por eso que se generan momentos de flexión internos especialmente cuando los rotores son muy largos como los rodillos de papelera, transmisiones de automóvil o rotores agrícolas y que además trabajan normalmente a velocidades próximas a las velocidades críticas de flexión.
En la figura podemos ver las diferentes formas que adquiere un rotor en la 10, 20 y 30 velocidad crítica de flexión. Para realizar un estudio simple, podemos considerar que un rotor se compone de infinidad de discos, cada uno de ellos con su desequilibrio individual, unidos unos a otros dando lugar, por ejemplo, a un cilindro; la suma vectorial de los desequilibrios individuales da lugar a una resultante vectorial, para cada uno de los lados del rotor, que repercuten en los alojamientos o soportes del mismo. En la figura 7 contemplamos un rotor que dividimos en cinco anillos, donde cada uno de estos cinco anillos tiene su propio desequilibrio parcial, U1..U5.
Si seguimos las reglas de la estática, los desequilibrios parciales se desplazan hacia los planos de compensación seleccionados.
En la figura 8, siguiente, podemos ver estos planos donde se reflejan los vectores parciales de cuya suma vectorial obtendremos el modulo y dirección resultante, que nos permitirá la compensación (ver figura 9). Si en cada lado realizamos la suma vectorial de los desequilibrios parciales obtendremos los resultados Ui para el plano izquierdo y Ud para el plano derecho.
La comprobación estudiada hasta ahora del desequilibrio en dos planos es suficiente siempre que se trate de rotores rígidos, es decir para rotores que no varíen su estado, cualquiera que sea la velocidad de giro; También es suficiente para rotores elásticos si éstos giran a una velocidad concreta, fuera de la zona de resonancia, en la que no se genera flexión.
Rotor de eje elástico es aquel que, dependiendo de las revoluciones y de la situación de su alojamiento, varía su estado de equilibrado. En muchos rotores, los momentos de internos actúan en los planos extremos y esta actuación aumenta en proporción al cuadrado de la velocidad y flexionan enormemente el rotor dependiendo de las fuerzas elásticas que son proporcionales a su flexión. No existe una flexión única del rotor sino que ésta varía en dependencia de la gama de revoluciones a la que gira.
Los momentos internos existentes aumentan en las zonas de resonancia de forma tal que además del cuadrado de la velocidad se le añaden los momento de la deformación, es decir se le añaden las flexiones dinámicas; teóricamente el rotor flexionaría hasta el infinito 4 deformando su estructura y destruyéndose.
En la figura 10 podemos ver un rotor el cual ha sido equilibrado previamente en velocidad baja con dos pesos M1 y M2, cuando conserva su característica de rígido; a continuación se aumentó la velocidad de la máquina equilibradora hasta que aparece su flexión cuya magnitud podemos observar en la pantalla indicadora del equipo de medición.
Para compensar la flexión colocamos un peso M3 en el centro del rotor pero añadimos además dos pesos M4 y M5, que cada uno de ellos es la mitad de M3 para que siga equilibrado a bajas revoluciones.
Debemos observar que los pesos M4 y M5 se colocan en los extremos para que la flexión que pudieran general sea despreciable.
Vea el capítulo Experiencias con rodillos de papeleras
