Pata floja: causas, diagnóstico y corrección

1. Definición y naturaleza física

Pata floja es una condición en la que uno o más pies de la máquina no tienen contacto completo con el marco de cimentación (placa base, placa de apoyo) antes de apretar los pernos de fijación. Cuando se aprieta dicho perno, la carcasa de la máquina se deforma, la geometría del alojamiento del rodamiento se distorsiona y el eje del rotor se desvía de su posición de diseño.

Físicamente, ocurre lo siguiente: la fuerza de apriete de un perno en un pie con contacto incompleto crea un momento flector en la carcasa. Esta deformación se transmite a los soportes de rodamientos, provocando:

• Desalineación de los anillos interiores de rodamientos de rodillos
• Distribución desigual de carga en cojinetes de fricción
• Desalineación angular de los ejes de máquinas acopladas
• Desbalance dinámico debido a la flexión del rotor

Como resultado, la vibración aumenta en la frecuencia de rotación (1×) y, en casos graves, también en múltiplos armónicos.

2. Clasificación de pata floja

La práctica internacional distingue cuatro tipos de pata floja. Cada uno requiere un enfoque diferente para su identificación y corrección.

3. Impacto en la condición de vibración de la máquina

La pata floja tiene un efecto negativo complejo en la condición de la máquina en múltiples parámetros:

4. Métodos de diagnóstico

4.1. Detección estática (calibradores de espesores y comparadores de reloj)

El método más común durante los trabajos de alineación programada.

1. Afloje todos los pernos de fijación de la máquina.
2. Inserte un juego de calibradores de espesores entre cada patín y el bastidor. Registre las holguras.
3. Para cada patín con una holgura que exceda 0,05 mm, seleccione cuñas calibradas.
4. Aprete todos los pernos con una llave dinamométrica.
5. Repita la medición con un comparador de reloj: monte la base en el bastidor, posicione la punta del comparador sobre el patín y afloje el perno. El desplazamiento admisible no debe superar 0,05 mm (50 µm).

4.2. Detección dinámica (aflojamiento de pernos en una máquina en marcha)

Este método detecta la pata floja directamente bajo condiciones de operación: a temperatura, presión y tensión de tuberías.

1. Monte un sensor de vibración (acelerómetro) en la carcasa de la máquina cerca del soporte.
2. Conecte el instrumento en modo de monitoreo en tiempo real de la velocidad de vibración RMS. Se puede utilizar un vibrómetro portátil de doble canal como el Balanset-1A , lo que permite monitorear simultáneamente el nivel de vibración y el ángulo de fase a la frecuencia de rotación.
3. Afloje secuencialmente cada perno de fijación (hasta quedar al tacto), observando el cambio en la RMS.
4. Vuelva a apretar el perno inmediatamente después de la verificación y pase al siguiente.
5. El perno cuyo aflojamiento produce una reducción significativa de la vibración indica pata floja en esa ubicación.

4.3. Análisis de vibración en fase cruzada

El método instrumental más informativo, que permite identificar la pata floja sin aflojar los elementos de fijación en equipos en marcha.

Equipo requerido

• Analizador de vibración de doble canal con función de fase cruzada
• Dos acelerómetros
• Sensor de referencia de fase (tacómetro) y un marcador reflectante en el rotor

El vibrómetro de doble canal Balanset-1A proporciona la medición simultánea de la amplitud de vibración en 1× y el ángulo de fase en dos canales con una precisión de ±2°, lo que lo hace adecuado para el análisis de fase cruzada en campo. Se incluye como equipo estándar un sensor de referencia de fase fotoeléctrico (rango de 0 a 360°).

1. Monte los acelerómetros en dos soportes de la máquina en la misma dirección (por ejemplo, vertical).
2. Fije el marcador al rotor y apunte el sensor del tacómetro hacia el marcador.
3. Realice la medición de fase cruzada: el instrumento determina la diferencia del ángulo de fase de vibración entre dos puntos a la frecuencia rotacional de 1×.

Diagnóstico diferencial

La ventaja del método de fase cruzada es que funciona durante el funcionamiento normal de la máquina y no requiere aflojar ningún elemento de fijación.

5. Pata floja inducida por tuberías

La tensión de las tuberías en equipos de bombas o compresores es una de las causas clave, aunque más frecuentemente pasadas por alto, de vibración excesiva y desalineación inestable.

5.1. Mecanismo de aparición

Si las tuberías están conectadas a una brida de la máquina bajo tensión (sin un ajuste libre), la fuerza de la tubería se aplica constantemente a la carcasa de la máquina. Bajo presión y temperatura de operación, esta fuerza aumenta debido a la dilatación térmica. La tubería "balancea" la máquina, lo que lleva a:

• Cambios periódicos en la alineación del eje
• Aumento de la vibración en 1× y 2× de la frecuencia rotacional
• Desgaste prematuro de rodamientos y sellos mecánicos
• Lecturas inestables al intentar la alineación

5.2. Inspección del estado de las tuberías

Antes de la alineación de ejes, es obligatorio inspeccionar la angularidad y el desplazamiento de las bridas.

1. Desconecte las tuberías de la brida de la máquina.
2. Mida los espacios entre la brida de la tubería y la brida de la máquina en cuatro puntos: 12, 3, 6 y 9 en punto.
3. Determine la angularidad (diferencia de espacio en puntos opuestos) y el desplazamiento (desajuste paralelo de las líneas centrales de las bridas).

Tolerancias

• Valor ideal de angularidad y desplazamiento: 0 mm
• Prácticamente alcanzable con un ajuste cuidadoso: 0.01–0.02 mm
• Valores que exceden 0,05 mm requieren corrección obligatoria antes de la alineación

5.3. Ajuste de tuberías

El objetivo es lograr una conexión de bridas sin tensiones sin aplicar fuerzas externas. Los métodos incluyen:

• Ajustar los soportes y colgantes de las tuberías
• Recortar o extender tramos de tubería
• Usar juntas de expansión
• Corregir las posiciones de los soportes intermedios

6. Requisitos del área de contacto de las patas

El área mínima de contacto de la pata de la máquina con la placa base (marco de cimentación) debe ser al menos del 80% del área de la base de la pata.

Cuando el área de contacto es menor al 80%:

• La carga se distribuye de manera desigual, creando concentraciones locales de tensión
• Las cuñas se deforman y se hunden en las zonas de contacto puntual
• El apriete de los pernos no proporciona una fijación estable: la alineación se "desplaza" con el tiempo
• El riesgo de falla por fatiga de la pata o placa base aumenta

Métodos de inspección

• Inspección visual: marcas de contacto, oxidación, rayaduras en las superficies de la pata y el bastidor
• Azul de Prusia (pasta marcadora): aplicar una capa delgada en la placa base, presionar la pata hacia abajo, evaluar el patrón de contacto
• Juego de galgas de espesores: medir alrededor del perímetro de la pata con el perno aflojado

Si se determina que el contacto es inferior al 80 %, se debe restaurar la planitud de las superficies de apoyo: raspado, fresado o rectificado de la placa base y/o la base de la pata.

7. Procedimiento de corrección de pata floja

Secuencia de trabajo recomendada cuando se detecta pata floja:

8. Instrumentación

8.1. Herramientas para diagnóstico estático

• Juego de galgas de espesores calibradas (desde 0,02 mm)
• Indicador de reloj en base magnética (graduación de 0,01 mm)
• Regla de precisión
• Pasta marcadora (Azul de Prusia) para evaluación del área de contacto
• Llave dinamométrica calibrada

8.2. Herramientas para diagnóstico dinámico

La detección dinámica de pata floja y el análisis de fase cruzada requieren un analizador de vibraciones portátil con capacidades de medición simultánea de doble canal y análisis de fase.

Balanset-1A (fabricado por VibroMera) es un vibrometro-balanceador portátil de doble canal adecuado para estas tareas. Especificaciones clave relevantes para el diagnóstico de pata floja:

La arquitectura de doble canal del Balanset-1A permite la medición simultánea de amplitud y fase de vibración en dos soportes, lo cual es un requisito previo para el diagnóstico de pata floja por fase cruzada. Después de la corrección de pata floja, el mismo instrumento se utiliza para el balanceo del rotor en sus propios rodamientos — en uno o dos planos de corrección — sin desmontaje de equipos.

9. Referencias normativas

• GOST R ISO 20816-1-2021 — Vibración. Medición y evaluación de la vibración de máquinas. Parte 1. Directrices generales.
• GOST R ISO 18436-2-2005 — Monitoreo de condición y diagnóstico de máquinas. Monitoreo de condición y diagnóstico de vibración. Parte 2. Requisitos para la capacitación y certificación del personal.
• ISO 1940-1:2003 — Vibración mecánica. Requisitos de calidad de balanceo para rotores en estado constante (rígido). Parte 1: Especificación y verificación de tolerancias de balanceo.
• ISO 10816 / ISO 20816 — Serie de normas para evaluar la condición de vibración de máquinas.

10. Conclusión

Los vibrómetros portátiles modernos de doble canal, como el Balanset-1A proporcionan un ciclo de diagnóstico completo: desde la detección de pata floja mediante análisis de fase cruzada hasta el balanceo posterior del rotor en campo. El uso de métodos de diagnóstico instrumentales en lugar de inspección visual aumenta considerablemente la fiabilidad de la detección de defectos y reduce el tiempo de puesta en marcha.

Flujo de trabajo recomendado para puesta en marcha

Seguir esta secuencia es la base para un funcionamiento confiable y a largo plazo del equipo rotativo.