Manual de Instrucciones[1] Balanceadora

CAPACITACION Y MANUAL DE USUARIO

MÁQUINA BALANCEADORA

DINÁMICA PARA INDUCIDOS

Manual de Usuario

ÍNDICE--------------------------------------------------------------------------------------------------------------- TEORÍA SOBRE BALANCEO......................................................1 PRECAUCIONES DE SEGURIDAD IMPORTANTES .....……….4 MANTENIMIENTO..................................................... ……………5 ESPECIFICACIONES DE LOS INDUCIDOS……………….……..6 MANUAL DE USUARIO ANTES DE MONTAR EL INDUCIDO……………………..6 MONTAJE DEL INDUCIDO………………….……………..7 BALANCEO …………………………………….……………7 MANUAL DE INSTRUCCIÓN SOFTWARE………….……………9 ¿DÓNDE QUITAR O AÑADIR MASA?........................................14 DESPIECE………………………………………………….…...……17 ACCESORIOS………………………………………………….…….18

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Manual de Usuario TEORÍA DE BALANCEO 1.Introducción Las máquinas rotativas están comenzando a incrementar la precisión a alta velocidad junto con el progreso de la tecnología. Estas máquinas requieren de muy alta eficiencia de operación. El principal factor que afecta este rendimiento es la vibración acompañado por el ruido y la fatiga. El balanceo de rotores es el proceso más fundamental y efectivo, y así es uno de los procesos más indispensables en la fabricación y mantenimiento de máquinas rotativas. Esta guía explica los conceptos básicos necesarios en el proceso de balanceo. 2. Definición de Desbalanceo y Balanceo El desbalanceo es el resultado de una desigual distribución de masas, la cual, cuando el rotor esta en movimiento, produce movimientos vibratorios. Por lo tanto, el balanceo es el proceso de determinación de la magnitud y posición angular del desbalanceo en un rotor, ya sea en uno o más planos de referencia, de manera tal que se pueda quitar o agregar peso para compensar la distribución de las masas.

3. Causas del desbalanceo • Inconsistencia del material. • Distorsión del material. • Descentrado del eje de

maquinado. • Asimetrías • Acumulación de partículas. • Corrosión y desgaste. • Diferencias dimensionales de

contrapartes. • Eje doblado. • Errores de maquinado. • Errores de armado. 4. ¿Por qué Balancear? • Disminución de la probabilidad

de fallas por fatiga. • Reducción del desgaste interno

de sellos y cojinetes. • Consumo bajo de energía. • Disminución de la transmisión

de vibraciones y, por lo tanto, del ruido propagado al medio circundante.

• Reducción de los requerimientos de robustez estructural, con el consecuente ahorro de material.

• Crecimiento de la vida útil de la máquina.

• Disminución de calentamiento. • Satisfacción del operario de la

herramienta rotativa.

Manual de Usuario 5. Expresión de desbalanceo. La fuerza centrífuga generada por la masa m cuando el disco gira con velocidad angular ω[rad/seg], estará dada por el vector:

2** ωrmF =

Por tal motivo, se define como cantidad de desbalanceo, o simplemente desbalanceo a la magnitud vectorial:

[ ]mmgrrmU .→→

= cuyo módulo U = m r es independiente del tiempo. donde r es el radio y m la masa de desbalanceo. 6. Tipos de desbalanceo • Desbalanceo estático. Es la condición de desequilibrio que se produce al quedar desplazado el eje central principal en paralelo con el centro central rotatoria.

• Desbalanceo por par de fuerzas. Es la condición que existe cuando cruce el eje central principal con el eje central rotatorio en el centro de gravedad del rotor.

• Desbalanceo cuasi-estático. Se define como la condición en la que el eje central principal cruza el eje central rotacional pero no en el centro de gravedad del rotor.

• Desbalanceo dinámico. Es sin duda, el tipo que más a menudo se encuentra y se define simplemente como un desequilibrio en el que el eje central principal y el eje central rotatorio no se coinciden ni se tocan.



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Determinación del numero de planos de balanceo: Aunque no sea indispensable poder reconocer si un rotor dado presenta un desbalanceo estático, cuasiestático, dinámico o por par de fuerzas para poder solucionar el problema, ya salta a la vista que no todos los problemas pueden ser resueltos balanceando en un solo plano de corrección. Se sugiere que el número de planos de corrección debe determinarse basándose en la relación longitud a diámetro (L/D) del rotor. Esta relación se calcula utilizando exclusivamente las dimensiones del rotor, excluyendo las del eje de soporte.

En la siguiente tabla puede observarse que para rotores que poseen relaciones (L/D) menores que 0,5 y velocidades de trabajo de hasta 1000 RPM normalmente resulta suficiente el balanceo en un único plano. Por encima de 1000 RPM se requiere usualmente el balanceo en dos planos. Para rotores que posean relaciones L/D mayores que 0,5 se requiere balanceo en un plano hasta 150 RPM y en dos planos para velocidades mayores.

Es importante mencionar que este procedimiento de selección es sólo una guía y por consiguiente no debe tomarse como regla.

Manual de Usuario PRECAUCIONES DE SEGURIDAD § Todas las instrucciones de

seguridad deben ser leídas y entendidas antes de poner en funcionamiento esta máquina.

§ Mantener el área de trabajo limpio. Áreas y bancos de trabajo desordenados son causa de daños personales.

§ Considerar el medio ambiente de trabajo. No mantener la máquina y las herramientas de trabajos en lugares mojados o húmedos. Mantener el área de trabajo bien iluminado.

§ No forzar la máquina. No sobrepasar los límites establecidos en las especificaciones.

§ Mantener cuidadosamente las herramientas y la máquina. Tenerlas siempre limpias y tratarlas con cuidado para obtener un mejor rendimiento y un funcionamiento más seguro.

§ Inspeccionar periódicamente la máquina.

§ Desconectar la máquina cuando no se use, antes de repararla, y cuando se cambien accesorios.

§ Evitar puestas en funcionamiento sin fin alguno.

§ MUY IMPORTANTE. Solo puede ser usado por personal capacitado.

§ Manipular la máquina con las manos limpias.

§ Usar el computador y la máquina solo para los fines que fueron diseñados.

§ Una vez que no se vaya a usar la máquina, cubrirla con las pijamas de protección.

§ Mantener la máquina y los accesorios de trabajo fuera del alcance de los niños.

§ Verificar que los accesorios estén bien conectados y que funcionen correctamente antes de iniciar el proceso de balanceo.

§ Cheque la alineación de las partes móviles, la torcedura de las partes móviles, roturas, el montaje y cualquier otra condición que pueda afectar la operación de la máquina.

§ No permita que los cables principales tengan contacto con objetos calientes, calor, agua y bordes filosos.

§ No abuse de la máquina. No use la máquina para cualquier tarea para la cual la máquina no fue diseñada.

§ En el evento de un mal funcionamiento tanto eléctrico como mecánico inmediatamente apague la máquina y desconéctela.

§ Siempre se debe comenzar a mover el inducido con la velocidad mínima posible e ir aumentándola cuidadosamente.



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Manual de Usuario MANTENIMIENTO § La reparación de la máquina

debe ser efectuadas por las personas capacitadas para ello.

§ Cualquier pieza defectuosa afecta el funcionamiento de la máquina.

§ Los rodamientos, correa y poleas deben ser chequeados continuamente.

§ Inspeccionar frecuentemente los tornillos que aseguran cada una de las piezas. Todos los componentes de la máquina deben estar bien asegurados.

§ Limpiar el lente del sensor fotoeléctrico.

§ Verificar que los sensores acelerómetros estén bien apretados sobre la estructura.

§ El motor debe ser revisado periódicamente

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ESPECIFICACIONES DE LOS INDUCIDOS

FUNCIONAMIENTO GENERAL DE LA MÁQUINA

BALANCEADORA DINAMICA. § Detectar si el inducido esta desbalanceado § Mostrar al operario la cantidad de peso de corrección que se debe

agregar o quitar al inducido y el lugar donde se debe realizar este procedimiento.

§ Imprimir reporte.

ANTES DE MONTAR EL INDUCIDO • Inspección visual de la máquina: Inspeccionar en que condiciones se

encuentra la máquina para detectar posibles averías o desajustes que puedan afectar la medición.

• Observar vibraciones externas al sistema, con la máquina detenida. • Inspección visual del inducido: Antes de iniciar cualquier procedimiento

de balanceo es esencial iniciar con un análisis de vibraciones que permita evaluar si el desbalanceo es la única causa de la vibración, en caso de encontrarse otras causas tales como: Desalineamientos, Solturas, juegos, Fallas en rodamientos, ejes doblados, núcleos sueltos, etc.; estas deben corregirse antes de iniciar el balanceo dinámico, o determinar si no se puede balancear.

• Si el inducido es optimo para balancear, tomar nota de sus dimensiones y su peso, ingresándolos al computador.

Característica de la pieza de trabajo límites Capacidad Max. 3 Kg Diámetro del núcleo Max. 100 mm Longitud del núcleo Max. 120 mm Longitud del inducido Max. 350 mm Diámetro del Eje 5 a 15 mm



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• Identificar las principales características del inducido como lugares donde se sitúan los cojinetes y la velocidad de trabajo.

• Colocar la marca (cinta) en el colector, la cual tiene que cubrir ¼ del perímetro del colector, es decir 90°.

MONTAJE DEL INDUCIDO

• Colocar el inducido en los apoyos flotantes buscando siempre que estos lo sostengan en los puntos en que van cojinetes o rodamientos.

• Mover las poleas libres de tal forma que la correa no quede muy tensa o muy suelta.

• Verificar que el inducido este bien apoyado y correctamente alineado para que no se caiga durante el movimiento.

• Se debe verificar el sentido de giro de la máquina ya que es un punto clave para identificar correctamente los ángulos en el inducido en el momento de balancear.

• El sensor fotoeléctrico debe colocarse siempre verticalmente, de tal forma que este perpendicular al eje de giro.

BALANCEO DEL INDUCIDO

• NUNCA GIRAR EL INDUCIDO A LA VELOCIDAD DE OPERACIÓN EN EL PRIMER INTENTO. Se debe comenzar a variar la velocidad de rotación cuidadosamente desde la más baja, ya que no se conoce el desbalanceo, y si es muy alto puede moverse violentamente y causar daños al operario o a la máquina; la velocidad mínima de balaceo es de 1200 rpm, por debajo de esta, el inducido entra en resonancia con la estructura. (la resonancia hace difícil la medición de vibración).

• Dejar que la máquina se estabilice después de su arranque respecto de su velocidad y temperatura, pues la amplitud y fase de la vibración pueden variar.

• Verificar visualmente en la pantalla si el desbalanceo sobrepasa los límites admisibles.

• Escoger una pesa de prueba es muy importante, porque si es muy pequeña no se nota ningún cambio en la amplitud y fase, y si es demasiado grande dañará la máquina si funciona a velocidades superiores a la critica; Por estas razones, en la pantalla del computador se visualizara la masa de prueba más adecuada.

• Sujetar la masa al rotor de forma adecuada para que no se afloje o suelte durante el funcionamiento de la máquina.

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• Ingresar correctamente el peso real de las masas de prueba y la

posición donde se colocaron al computador. • Capturar los datos resultantes del inducido con los pesos de prueba. • Cuando el computador visualice los datos finales, se debe desmontar el

inducido proceder a la adición o substracción de peso. • Una vez hecho el paso anterior, volver a montar el inducido y verificar

visualmente si quedo bien balanceado. • Si es necesario volver a balancear, hay que repetir el proceso de

balanceo anterior.

Nota. Una vez establecida la velocidad de trabajo en la toma de datos iniciales, esta no se debe variar hasta terminar por completo el proceso de balanceo.

• No es necesario balancear a la velocidad real de rotación del inducido.

Procedimiento general para balancear:

1. Ingresar peso y dimensiones del inducido al computador 2. Montar el inducido 3. Buscar velocidad optima para el balanceo 4. Capturar datos iniciales (captura 1) y Parar el inducido 5. Agregar peso de prueba en plano 1 y Girar el inducido 6. capturar datos (captura 2) y parar el inducido 7. Agregar peso de prueba en plano 2 y Girar el inducido 8. Capturar datos (captura 3) y parar el inducido 9. Agregar o quitar masas de corrección según los datos visualizados en

el computador. 10. comprobar balanceo



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MANUAL DE INSTRUCCIÓN SOFTWARE SISTEMA DE BALANCEO

Para manipular este software el operario debe tener un conocimiento mínimo en el manejo de computadores, debe haber leído el manual de instrucciones y mantenimiento de la máquina, haberse familiarizado con la misma y además una capacitación básica en mantenimiento predictivo y balanceo de inducidos. • El software requiere como mínimo • Pentium II • 128 MB RAM • espacio en disco 150 MB • Resolución del monitor 1024 x 768 • Puerto USB Una vez instalado y reiniciado el computador se ejecuta el programa, este inicialmente solicitara datos necesarios del inducido como su peso y el diámetro del rotor. DATOS PARA INICIAR

En esta ventana se encuentra una gráfica donde se indican los límites máximos y mínimos que debe tener el inducido, estas unidades están en milímetros .El software no permite ingresar un diámetro o un peso que no se encuentre dentro los limites, las demás medidas deben ser verificadas

Manual de Usuario por el operario y si estas no se encuentran dentro del límite el inducido no puede ser balanceado en esta máquina. El operario debe seguir correctamente las indicaciones para un buen funcionamiento tanto de la máquina como del software. En general el procedimiento en datos para iniciar es el siguiente: 1. El inducido debe estar dentro de los limites indicados, de lo contrario puede ocasionar fallas a la máquina 2. El inducido debe estar en buen estado y la ubicación debe ser correcta de lo contrario tanto la máquina como el operario pueden estar en riesgo. 3. ingresar los datos requeridos y continuar al panel frontal PANEL FRONTAL El panel frontal se divide e 6 secciones de gran importancia:

Plano1 velocidad plano2 Menú

Almacenamiento



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SECCION PLANO 1 • En la gráfica se puede observar la amplitud (en milivoltios) proveniente

de la vibración del plano 1; plano que corresponde al apoyo del lado izquierdo y esta marcado con su número correspondiente. El punto máximo de esta amplitud esta marcada con el cursor amarillo, mientras que el límite admisible de balanceo que debe tener el inducido esta marcado con el cursor azul. Si el cursor amarillo sobrepasa el cursor azul, se debe proceder a realizar el balanceo; de lo contrario, el inducido no necesita ser balanceado.

• El indicador amplitud muestra el valor del pico más alto en la señal de la gráfica; esta señal solo se mostrara cuando el motor este en marcha

• El indicador fase muestra el valor del ángulo con respecto a la marca colocada en el rotor, esta es la ubicación del desbalanceo.

• Masa de prueba: (Gramos y fase) estos datos deben ser introducidos por el operario para los cálculos de los pesos de corrección. Si no son introducidos un mensaje aparecerá después de la primera captura de datos recordando que no se han ingresado los datos. Para facilidad del operario, el ángulo en grados será visualizado al lado en milímetros con respecto a la marca.

VELOCIDAD • El indicador de velocidad muestra las revoluciones por minuto (RPM) a

la cual gira el inducido. Esta medida es capturada por la fibra óptica; de su buena ubicación depende una buena medida. Este dispositivo se encuentra en la máquina y se puede verificar su correcta ubicación cuando el led rojo del transmisor se enciende y apaga con la marca puesta en el inducido, el led verde indica si la superficie es apta para la medida.

• El variador de velocidad debe ser manipulado por el operario quien variara la velocidad hasta encontrar una velocidad ideal, guiándose por las graficas de los planos 1 y 2.

• Con las teclas F1 se disminuirá la velocidad y con F2 se aumentara. El motor se pone en marcha y se detiene presionando el botón ubicado en la parte inferior derecha o con la tecla ESC.

SECCION PLANO2 • Es esencialmente la misma que sección plano1 solo que los datos

corresponden al columpio de apoyo del lado izquierdo de la máquina. ALMACENAMIENTO • En este espacio se guardaran los datos de cada captura. Para el

balanceo dinámico son necesarias 3 capturas que resolverán las

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ecuaciones que indican la posición y el peso de corrección de cada plano. Los botones que permiten hacer la captura aparecerán solo cuando un tiempo transitorio halla transcurrido para que el dato sea lo suficientemente confiable como para ser guardado.

• Además hay un espacio adicional para guardar los datos cuando el inducido ya ha sido balanceado, y que servirá para comprobar que el proceso de balanceo se ha llevado a cabo correctamente.

MENU • NUEVO BALANCEO: Finaliza todo lo realizado hasta el momento sin

importar si el balanceo ha sido terminado el operario decide cuando iniciar un nuevo balanceo ya sea por que hay un nuevo inducido o por que quiere repetir el procedimiento. Esto lo enviara a la ventana DATOS PARA INICIAR.

• REGISTRAR: muestra una ventana donde se puede registrar los datos del balanceo y además se puede imprimir un reporte sobre el inducido.

• AYUDA: Abre el documento donde se encuentra el manual de usuario

y manual de mantenimiento. • APAGAR: Esto desplegara un menú preguntando si desea salir del

programa, apagar o reiniciar el computador. Este software esta diseñado para que al iniciar Windows se ejecute solo este software y los demás programas queden deshabilitados.



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Manual de Usuario En general el procedimiento en el panel frontal es el siguiente: 1. Luego de ubicar el inducido correctamente y haber ingresados los datos en el primer paso. Se pone en marcha el motor presionando el botón “detener motor” (Tecla acceso rápido ESC) 2. El operario aumentara la velocidad lentamente con la barra deslizable “variador de velocidad” disminuyendo con ”<” [F1] y aumentado con ”>” [F2] o con el puntero del mouse. 3. Cuando la velocidad es apta se espera un tiempo transitorio para tener una buena medida y se pulsa el botón “CAPTURA1” [F5] si el operario considera que la medida no fue correcta puede borrar los datos capturados presionando el botón borrar (durante 1seg.) correspondiente a la fila donde se hace la captura respectiva; una vez los datos son guardados y el operario considera que son correctos se detiene el motor 4. aparecerá un mensaje recordando que deben ser ingresados los pesos de prueba, estos se ingresan y puede tomarse como referencia el valor indicado en “MASA DE PRUEBA RECOMENDADA” 5. Ingresados los valores en el software debe ser colocado el PRIMER peso de prueba en el plano1 y nuevamente se pone en marcha el motor y se espera un tiempo transitorio hasta que se habilite el botón “CAPTURA2 ”[F6] que igualmente puede ser borrado por el operador en caso de una mala captura. Una vez capturados se detiene el motor. 6. Se retira el peso de prueba del plano 1 y se coloca el SEGUNDO peso de prueba (puede ser el mismo) y se realiza el mismo procedimiento que el paso anterior solo que esta vez la captura se hace con el botón ”CAPTURA3” [F7] 7. Si todos los pasos se realizaron correctamente el botón SOLUCIÓN aparecerá en la parte inferior izquierda de la pantalla, de lo contrario es por que algún dato no ha sido introducido correctamente. Una vez este aparece y se hace clic o se presiona la tecla [F3] para desplegar una ventana con la solución. 8. Después de agregar los pesos de corrección, se debe poner a funcionar de nuevo el inducido, verificando el balanceo en la grafica y capturando los datos finales con la tecla [F8] para enviarlos posteriormente al reporte.. NOTA. No manipular el inducido, poleas, correa o soportes cuando este se encuentre en marcha, esto causara una mala medición. SOLUCIÓN • Esta ventana muestra los pesos y la ubicación de la corrección al

desbalanceo, luego de ubicarlos se regresa al panel frontal y se verifica que el desbalanceo halla sido corregido.

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¿DONDE QUITAR O AÑADIR MASA? Las vibraciones mecánicas dependen de la construcción especialmente si el rotor es bobinado ya que las bobinas suelen quedar desplazadas del eje y provocan este tipo de vibraciones; estas vibraciones también pueden estar provocadas por variaciones térmicas y mecánicas del aislante y el desplazamiento por centrifugación de las espiras del bobinado. También provocan estas vibraciones la turbina de ventilación, las placas mal apiladas, el colector, el descentramiento del paquete de placas respecto al eje etc. Las vibraciones electromagnéticas son vibraciones parásitas específicas del rotor y solo pueden ser evitadas por un diseño correcto del mismo, es por ello que una vez construido el rotor este tipo de vibraciones no se pueden corregir mediante el balanceo. Si el rotor es bobinado y el desbalanceo es muy grande se debe equilibrar aportando material, bien con masilla adherente o bien con latas no magnéticas (latón) introducidas en los alojamientos de las bobinas. Si se decide equilibrar extrayendo material del paquete magnético mediante fresado o taladrado del mismo se corre el riesgo de provocar vibraciones electromagnéticas si la cantidad a extraer es muy grande pero si la cantidad es pequeña, el balanceo por este sistema es muy bueno. En los rotores bobinados de motores pequeños de escobillas se suelen equilibrar de las siguientes formas: a) Colocando masilla sobre los extremos

b) Colocando tramos de barra de material no magnético



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Tanto el método a) como el b) son igualmente efectivos con la diferencia de que el b) es más "limpio" y para rotores más revolucionados ya que las barritas de metal no magnético no se desplazan por la fuerza centrífuga como ocurre con la masilla, debido a que ésta se sujeta, normalmente, en el bobinado. c) Extrayendo material del cuerpo del rotor mediante fresa o taladro.

d) Cortando parte de las aspas del ventilador, o añadiendo remaches en los rotores que disponen de él

Manual de Usuario e) Incorporar un disco de hierro a cada lado

Sin duda cada usuario puede desarrollar su propio método pero en general los mencionados anteriormente son los más utilizados. *Cuando los rotores bobinados deben girar a velocidades altas, 6.000, 8.000, 12.000, etc. r.p.m., se debe equilibrar extrayendo material del cuerpo del inducido mediante fresa o taladro; no es necesario equilibrar a la velocidad de giro real ya que es suficiente que en la balanceadora gire, por ejemplo, entre 600 y 3000 r.p.m., no obstante cuando el rotor, correctamente balanceado, gire a la velocidad de régimen puede vibrar y esto no es por no haber realizado un balanceo correcto sino porque el bobinado no ha sido reafirmado de forma suficiente y al alcanzar las revoluciones máximas se centrifuga y adquiere una posición definitiva diferente. En el caso de rotores que presenten este tipo de problemas conviene moverlos primero a la velocidad alta para que alcancen su estado definitivo y luego ponerlos en la máquina balanceadora. *En los rotores no bobinados se pueden remachar arandelas para añadir material o bien romperlas para sacar material; También se pueden utilizar pinzas con contrapeso añadido dependiendo de la construcción del rotor. El usuario de una balanceadora debe estudiar la forma mejor de realizar el balanceo.



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DESPIECE DE LA MAQUINA

APOYO FLOTANTE # 1.

MAQUINA COMPLETA.

Manual de Usuario POLEA LIBRE.

# NOMBRE CANTIDAD 1 Rodamiento 627zz 4 2 Eje para rodamiento 4 3 Soporte rodamientos deslizable 2 4 Eje de apoyo para apoyo flotante #2

Eje deslizable para apoyo flotante #1 2 2

5 Tornillo de nivelación 1 6 Tuerca de nivelación 1 7 Soporte fijo 2 8 Lamina colgante 4 9 Pedestal 4 10 Sensor acelerómetro 2 11 Bloque de fijación 2 12 Tornillo de ajuste 4 13 Eje guía 2 14 Soporte lateral 2 15 Bancada 1 16 Soporte poleas 1 17 Motor 1 18 Polea impulsora 1 19 Rodamiento 940 zz 6 20 Polea libre 3 21 Eje polea libre 3 22 arandela 3 23 mariposa 3 24 Sensor fotoeléctrico 1

ACCESORIOS • Bandas elásticas 47 y 46 cm de largo total • Bascula hasta 200 gr y 0.1 g de sensibilidad • Bascula hasta 5 Kg y 5 g de sensibilidad • Calibrador pie de rey • Regla elástica 300 mm • Cinta aislante



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DESPIECE TOTAL DE LA MÁQUINA



Manual de Instrucciones[1] Balanceadora

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