Entendiendo el pie blando
Pie cojo es un problema habitual en la maquinaria rotativa en el que uno o varios de los pies de montaje de la máquina no logran establecer un contacto completo y plano con la placa base o los cimientos a los que están atornillados. Al apretar los pernos de fijación, el bastidor o la carcasa de la máquina se ve obligada a doblarse y deformarse para adaptarse a la superficie de montaje irregular. Esa deformación genera tensiones internas significativas, y esas tensiones son la causa oculta de una sorprendente variedad de problemas de fiabilidad —elevados vibración, el fallo prematuro de los rodamientos y la incapacidad de mantener una precisión alineación entre ellos.
Una analogía sencilla es la de una silla de cuatro patas que se balancea porque una de ellas es ligeramente más corta. Cuando alguien se sienta en ella, el armazón de la silla se tuerce hasta que las cuatro patas tocan el suelo. Una máquina con un problema de «pata floja» sufre exactamente este tipo de deformación del armazón cada vez que se fija con pernos, salvo que la «silla» es un conjunto de precisión cuyos orificios de los cojinetes y el eje deben mantenerse alineados con una precisión de fracciones de milímetro.
1. Los cuatro tipos de pata floja
La pata floja se presenta en cuatro tipos reconocidos, y determinar cuál es el tuyo determina cómo tratarlo:
- Pata floja paralela: el tipo más común, en el que un pie es simplemente más corto que los demás, lo que deja un espacio plano y paralelo entre el pie y la placa base. Se corrige añadiendo cuñas del grosor correspondiente.
- Pata floja angular: Esto ocurre cuando un pie está doblado o la placa base está inclinada, de modo que el pie toca el suelo en ángulo. Al apretar el perno, el pie se dobla hasta quedar plano contra la base, lo que hace que el bastidor se combe. Se necesita una cuña cónica o un nuevo mecanizado, no una pila plana.
- Pata floja esponjosa (inducida): provocado por una corrosión excesiva, residuos acumulados, pintura o un número excesivo de cuñas (más de cuatro o cinco) bajo un pie. Al apretar el perno, el material compresible se aplasta, lo que da lugar a un pie blando y esponjoso. La solución consiste en limpiar la superficie y consolidar el conjunto de cuñas.
- Pata floja por fuerzas externas: provocada por fuerzas externas —tensión de las tuberías, conductos o refuerzos estructurales— que tiran o empujan del bastidor y levantan un pie de la base. No basta con calzar el bastidor para solucionarlo; es necesario aliviar la carga externa causante del problema (esto está estrechamente relacionado con la deformación provocada por la tensión de las tuberías).
2. Por qué el «pie blando» es un problema grave
La deformación del bastidor provocada por el pie blando es una causa fundamental documentada de numerosas averías en la maquinaria:
- Aumento de las vibraciones: Las tensiones internas y la deformación crean una situación de precarga que puede aumentar considerablemente la vibración, lo que suele manifestarse en velocidad de funcionamiento (1×) y su armónicos (2×, 3×, y así sucesivamente) — lo que hace que sea fácil confundirlo con desequilibrio o una desalineación. El marco deformado también puede reducir la rigidez de la estructura hacia una resonancia del bastidor, lo que agrava el problema.
- Problemas de alineación: Es imposible lograr una alineación de precisión mientras exista un «pie blando». Al apretar y aflojar los pernos durante el proceso de alineación, el bastidor se desplaza de forma impredecible, por lo que las lecturas no serán repetibles. La corrección del «pie blando» es un requisito previo imprescindible para una alineación precisa — Toda revisión de la alineación debe comenzar con una comprobación de pie blando.
- Fallos en los cojinetes y las juntas: La deformación de la carcasa deforma los orificios de los rodamientos, lo que provoca cargas desiguales en estos y acelera su desgaste prematuro desgaste de los rodamientos y fallos. También puede provocar que las juntas se desprendan, causando fugas y los patrones de fricción asociados a defectos de sellado.
- Tensiones en el eje y el acoplamiento: La deformación provoca una desalineación interna de los cojinetes, lo que puede doblar el eje (una curvatura del eje) y sobrecargar el acoplamiento, lo que acelera defectos de acoplamiento.
El pie blando también suele aparecer entremezclado con la holgura mecánica y holgura del pedestal, por lo que una investigación exhaustiva analiza estos tres aspectos conjuntamente, en lugar de tratarlos por separado.
3. Cómo detectar y corregir el pie blando
El pie blando suele detectarse y solucionarse durante un trabajo de alineación de precisión, utilizando comparadores de cuadrante o un alineación de ejes con láser sistema. El flujo de trabajo consta de tres fases:
- Comprobación inicial: Con todos los pernos aflojados, desliza una galga de espesores debajo de cada pie para detectar posibles holguras evidentes. Esta rápida comprobación suele revelar los problemas más graves incluso antes de montar los instrumentos.
- Medición sistemática: Para obtener un resultado preciso, monte un comparador de cuadrante (o utilice la función de detección de pies flojos del sistema láser) en cada pie. Ponga a cero el comparador con el perno apretado; a continuación, afloje ese perno y observe cuánto se eleva el pie. Un desplazamiento superior a unos 0,05 mm (0,002 pulgadas) suele indicar que hay un pie flojo que debe corregirse. Afloje solo un perno cada vez para aislar la contribución de cada pie.
- Corrección: Coloque cuñas de acero inoxidable precortadas y de alta calidad debajo del pie blando para rellenar el hueco medido y, a continuación, vuelva a comprobarlo. Repita el proceso en todos los pies hasta que al aflojar cualquier perno se produzca un movimiento dentro de los límites de tolerancia. No utilice demasiadas cuñas: apilar demasiadas cuñas solo vuelve a provocar que el pie quede blando.
Calculadoras que agilizan el trabajo
Hay dos herramientas gratuitas que permiten poner en práctica estos datos: una Calculadora de pie blando ayuda a cuantificar la distorsión del bastidor a partir de las lecturas de los indicadores, y un calculadora del grosor de las cuñas convierte el espacio medido en el juego de cuñas exacto que hay que instalar. Una vez que las patas estén niveladas, un calculadora de tolerancia de alineación de ejes establece límites realistas de desplazamiento y angularidad para la alineación posterior.
4. El «pie blando» en el diagnóstico de vibraciones
Dado que el «pie blando» imita el desequilibrio y la desalineación en el espectro —una fuerte vibración de 1× con armónicos—, constituye una trampa clásica para el analista desprevenido. La señal reveladora es que el síntoma cambia cuando se afloja un tornillo del pie: si la vibración de 1× disminuye notablemente al soltar un tornillo, la distorsión del bastidor (no un punto de mayor carga ni un eje doblado) está implicado. Una forma práctica de confirmarlo es registrar la amplitud y la fase con un analizador portátil de dos canales analizador de vibraciones como el Balanset-1A en cada cojinete; a continuación, afloje cada perno de la pata por turnos y observe cómo se desplaza el vector 1×; la pata que altera la fase o reduce la amplitud es la que presenta holgura. Eliminar primero la pata con holgura garantiza que cualquier trabajo posterior de equilibrado o alineación se base en el estado real del rotor, en lugar de perseguir un fantasma creado por un bastidor deformado y un rigidez de los cimientos.
