Diagnóstico de un eje curvado
A eje curvado es una condición en la que el rotor se ha deformado permanentemente — de forma plástica — de modo que su línea central geométrica ya no es recta. Produce una vibración firma que se parece engañosamente a la de desbalance o desalineación, pero lleva una huella distintiva que lo diferencia: alta vibración axial a la velocidad de operación. Reconocer esa huella — y confirmarla con análisis de fase — es lo que evita que un ingeniero pierda horas intentando balancear una falla que el balanceo nunca podrá corregir.
1. La naturaleza de un eje curvado
Un eje curvado es el resultado de que el material del eje se haya sometido a tensiones más allá de su límite elástico, por lo que la deflexión no vuelve a su forma original cuando se retira la carga. Varios mecanismos lo provocan:
- Esfuerzo térmico: un rotor caliente — por ejemplo, un rotor de turbina dejado enfriarse de manera desigual, o uno que no se giró con un dispositivo de giro — puede adquirir una flexión permanente al asentarse. Esto es distinto de una flexión térmica que desaparece una vez que las temperaturas se igualan.
- Daño mecánico: un rotor caído, un impacto fuerte o un manejo brusco durante el transporte o la revisión mayor.
- Falla simpática: la operación prolongada bajo desbalance severo o desalineación puede sobrecargar el eje hasta que ceda, convirtiendo una falla en otra.
Conviene distinguir una curvatura plástica real de una flexión del eje: una flexión térmica o por gravedad puede enderezarse durante el servicio o tras un reposo, mientras que un eje curvado permanece deformado y debe corregirse físicamente o reemplazarse.
2. La firma de vibración de un eje curvado
La característica dominante es un pico de alta amplitud en 1× la velocidad de operación. La curvatura actúa como un punto pesado grande y distribuido, por lo que, a medida que el eje gira, genera una fuerza fuerza centrífuga muy similar a la del desbalance. Los indicadores distintivos son:
- Alta vibración axial: la señal más importante. A medida que un eje curvado gira, obliga a los componentes fijos a él — acoplamientos, rodamientos, el cuerpo del rotor — a moverse hacia adelante y hacia atrás a lo largo del eje del eje. Cuando la vibración axial supera aproximadamente el 50 % del nivel radial (horizontal o vertical), se indica fuertemente un eje curvado o una desalineación severa.
- Vibración radial similar: al igual que con el desbalance, el 1× vibración radial es alto.
- Frecuencia 1× dominante: el espectro generalmente está dominada por el pico de 1×, aunque también puede aparecer un componente de 2× — particularmente cuando la curvatura está cerca del centro del eje.
Dado que el patrón radial imita tan de cerca al desbalance, la lectura axial y las relaciones de fase descritas a continuación son lo que realmente confirman el diagnóstico.
3. Diferenciar un eje curvado de la desalineación
Un eje curvado y desalineación de ejes pueden verse casi idénticos en términos de amplitud, ya que ambos aumentan la vibración axial. La forma de separarlos es análisis de fase, utilizando la relación de tiempo que una tacómetro de referencia hace posible.
- Procedimiento: tome mediciones radiales y axiales fase en ambos rodamientos, el interno y el externo — cuatro lecturas en total.
- Indicación de eje curvado: si el eje está curvado, las lecturas de fase axial tomadas en la misma posición radial (por ejemplo, la parte superior de cada rodamiento) estarán aproximadamente 180° fuera de fase entre sí. A medida que un extremo del rotor es empujado hacia adelante por la flexión, el otro extremo es jalado hacia atrás.
- Indicación de desalineación: en la desalineación angular clásica, esas mismas lecturas de fase axial tienden a ser aproximadamente en fase (cercanas a 0° de diferencia).
Tomar lecturas de fase a través del acoplamiento proporciona evidencia adicional, a menudo definitiva, para distinguir las dos fallas. Una calculadora de ángulo de fase es útil para combinar y comparar estas lecturas vectoriales durante la evaluación.
4. Diferenciar un eje curvado del desbalance
Ambas condiciones generan alta vibración radial de 1×, pero el desbalance puro genera muy poca vibración axial. Por lo tanto, un pico alto de 1× combinado con movimiento axial significativo apunta lejos del desbalance por sí solo y hacia un eje curvado o desalineación.
También existe un comportamiento práctico, casi diagnóstico, durante la corrección. Un eje curvado no puede arreglarse mediante balanceo: agregar pesos de corrección puede reducir la vibración en un rodamiento mientras la aumenta en otro, porque la curvatura es una deformación distribuida y no una masa localizada única. Si un rotor resulta terco o imposible de balancear — las lecturas se niegan a converger a un desbalance residual — ese comportamiento frustrante es en sí mismo una fuerte evidencia de un eje curvado en lugar de un simple desbalance.
5. Confirmación y Medición Práctica
La confirmación definitiva es mecánica: monte el rotor sobre bloques en V o entre centros de torno y recorra el eje con un indicador de reloj para medir su excentricidad de giro (lectura total del indicador). Una excentricidad de giro significativa y repetible que alcanza su máximo en una posición angular confirma una curvatura física, después de lo cual el eje debe enderezarse o reemplazarse. Un calculadora de excentricidad de giro radial del eje ayuda a relacionar el TIR medido con la verdadera excentricidad de la línea central.
Sin embargo, antes de abrir una máquina, la falla suele identificarse primero en el equipo en funcionamiento. Un analizador portátil de dos canales como el Balanset-1A permite al técnico capturar simultáneamente la amplitud y la fase de 1× en las direcciones radial y axial en ambos rodamientos, en los propios rodamientos de la máquina a la velocidad de operación: exactamente el conjunto de fase de cuatro puntos necesario para separar un eje curvado de la desalineación y para confirmar que el rotor realmente no se puede balancear. Esa lectura en sitio convierte un síntoma ambiguo de alto 1× en un diagnóstico confiable antes de que comience cualquier desmontaje.
