Dinámica rotor‑rodamiento, caracterizada hasta 52.000 rpm.

Por qué es importante el ensayo de dinámica de rotores

La instalación de ensayo de dinámica de rotores (RDTF) es un sistema de ingeniería avanzado minuciosamente diseñado para evaluar las características funcionales y operativas de los sistemas rotor-rodamiento-soporte. Desarrollada para un centro indio de investigación y desarrollo de motores aeronáuticos, esta instalación permite el ensayo en profundidad de la dinámica de rotores — una rama esencial de la ingeniería mecánica centrada en comprender y analizar el comportamiento de la maquinaria rotativa. Los rotores son componentes críticos en aplicaciones como motores de aeronaves, turbinas, compresores y generadores, donde su rendimiento afecta de manera significativa a la eficiencia, la seguridad y la fiabilidad.

La dinámica de rotores abarca el estudio de vibraciones, velocidades críticas, desequilibrio, estabilidad y desalineación en sistemas rotativos. Al ensayar estos factores en condiciones controladas, la RDTF aporta conocimientos de gran valor sobre el rendimiento, la durabilidad y la estabilidad dinámica de los rotores y de sus sistemas de soporte. La instalación incluye prestaciones completas como sistemas de accionamiento, sistemas de medición y control, unidades de lubricación y sistemas de carga axial, y admite múltiples configuraciones de rotor para simular condiciones de funcionamiento reales.

1. Configuraciones de ensayo versátiles

La instalación admite una amplia gama de montajes de ensayo, que se adaptan a distintas geometrías, tamaños y condiciones de funcionamiento de rotores:

• Diámetros de eje: admite rotores con diámetros de 15 mm a 70 mm.
• Masa del rotor: capaz de ensayar rotores de hasta 90 kg con una inercia polar de hasta 1 kgm².
• Tamaños de disco: admite rotores con discos de hasta 750 mm de diámetro.
• Tipos de soporte: se adapta a sistemas de soporte rígidos y flexibles, con opciones de mecanismos de amortiguamiento como amortiguadores de película comprimida y elastoméricos.
• Configuraciones: incluye sistemas simplemente apoyados, en voladizo (de uno y dos lados) y de doble rotor con rodamientos entre ejes.

2. Infraestructura de ensayo integral

Estructura base del banco de ensayo

La estructura mecánica está optimizada para minimizar las vibraciones y las excitaciones externas, asegurando un funcionamiento estable. Diseñado para un uso eficiente del espacio, el banco incorpora instrumentación avanzada para la monitorización de vibraciones.

Sistema de accionamiento

La instalación cuenta con dos accionamientos de CA de velocidad variable de 60 kW y 200 kW, que ofrecen control de velocidad mediante realimentación por codificador para una regulación precisa dentro del 0,1 % de la velocidad nominal, frenado dinámico mediante frenado regenerativo para mayor seguridad y eficiencia energética, y alta aceleración a una tasa máxima de 100 rpm/s para reproducir condiciones reales.

Cajas multiplicadoras

Dos cajas multiplicadoras elevan la velocidad del rotor a 41.000 rpm y 52.000 rpm, con márgenes de sobrevelocidad del 5 %, asegurando la compatibilidad con aplicaciones de alto rendimiento.

Acoplamientos

La instalación incluye acoplamientos de baja y alta velocidad diseñados para una transmisión de potencia fluida minimizando la desalineación y la vibración.

3. Sistemas integrados de medición y control

La instalación emplea instrumentación avanzada para la monitorización y el análisis en tiempo real:

• Sensores y acondicionamiento de señal: incluye acelerómetros, sondas de proximidad, sensores de temperatura RTD y tacómetros de alta velocidad para una adquisición de datos completa.
• Análisis de vibraciones: equipada con analizadores FFT opcionales, que ofrecen análisis de espectros de frecuencia y de orden, diagramas de cascada, de Bode y polares y órbitas, además de seguimiento de la línea central del eje y captura de transitorios.
• Integración PLC-SCADA: permite el control automático y manual de las operaciones de ensayo, con enclavamientos de seguridad, alarmas y registro de datos. Los operarios pueden configurar los ensayos mediante una interfaz fácil de usar.

4. Sistemas de aceite y carga axial de alto rendimiento

Sistema de lubricación

Suministra hasta 20 litros por minuto a 15 bar de presión. Compatible con aceites de grado aeronáutico como MIL-E-23699 / MIL-E-7808. Dispone de intercambiadores refrigerados por agua para mantener la temperatura del aceite dentro de un rango de 15°C a 150°C.

Sistema de carga axial

Aplica cargas de empuje de hasta 20 kN mediante un actuador hidráulico de doble efecto. Asegura una aplicación precisa de la carga mediante células de carga integradas y control remoto a través de la interfaz SCADA.

5. Seguridad y ergonomía

Cerramiento de protección

El vidrio de seguridad laminado de grado industrial ofrece una protección robusta frente a fragmentos y asegura la visibilidad del operario, y está diseñado para contener fallos de alta energía, garantizando la seguridad del personal durante los ensayos a alta velocidad.

Consola de control

Incluye dos PC de operario para la adquisición de datos y la configuración de ensayos, además de mecanismos de parada de emergencia y sistemas de detección de fallos para mayor seguridad.

Aplicaciones

La instalación de ensayo de dinámica de rotores admite diversos escenarios de ensayo críticos, entre ellos:

• Validación de velocidad crítica: identificación de puntos de resonancia para optimizar el diseño del rotor.
• Ensayo de respuesta al desequilibrio: análisis de la reacción del rotor al desequilibrio residual y excesivo según las normas ISO 1940 G2,5.
• Ensayo de desalineación: simulación de desalineaciones angulares y de desplazamiento para comprender su efecto en el rendimiento.
• Equilibrado a alta velocidad: garantiza que los rotores puedan funcionar a velocidades de hasta 42.000 rpm sin provocar fallos relacionados con la vibración.
• Análisis de amortiguamiento: evalúa la eficacia de los amortiguadores en condiciones dinámicas.

Especificaciones técnicas

Entrega y soporte

• Diseño y documentación: informes de diseño completos, manuales de operación y esquemas.
• Formación: formación de operarios sobre el uso del sistema, los protocolos de seguridad y el análisis de datos.
• Garantía y mantenimiento: garantía estándar de 12 meses con opciones de soporte ampliado de hasta 3 años.
• Puesta en servicio: instalación y ensayo completos de la instalación en las dependencias del cliente, asegurando su disponibilidad operativa.

Conclusión

La instalación de ensayo de dinámica de rotores marca un nuevo referente en el campo del análisis de dinámica de rotores. Sus capacidades avanzadas, sus configuraciones versátiles y sus robustas medidas de seguridad la convierten en un activo indispensable para las industrias e instituciones de investigación implicadas en el diseño y desarrollo de maquinaria rotativa de alto rendimiento.