Diagnóstico de un eje doblado
A eje doblado es una condición en la que el rotor ha sufrido una deformación permanente —plástica— de modo que su eje geométrico central ya no es recto. Produce una vibración firma que se asemeja engañosamente a desequilibrar o desalineación, pero lleva una huella característica que lo distingue: alta vibración axial a la velocidad de funcionamiento. Reconocer esa huella — y confirmarla con análisis de fase — es lo que evita que un ingeniero pierda horas intentando equilibrar un fallo que el equilibrado nunca podrá corregir.
1. La naturaleza de un eje doblado
Un eje doblado es el resultado de que el material del eje ha sido sometido a tensiones que superan su límite elástico, por lo que la deflexión no se recupera al retirar la carga. Son varios los mecanismos que lo causan:
- Tensión térmica: un rotor caliente — por ejemplo, un rotor de turbina que se deja enfriar de forma desigual, o que no se hace girar en un equipo de viraje — puede adquirir una curvatura permanente al solidificarse. Esto es distinto de una arco térmico que desaparece una vez que las temperaturas se igualan.
- Daños mecánicos: una caída del rotor, un impacto severo o una manipulación brusca durante el transporte o la revisión.
- Fallo por simpatía: el funcionamiento prolongado bajo un desequilibrio grave o una desalineación severa puede sobrecargar el eje hasta que ceda, convirtiendo un fallo en otro.
Conviene distinguir una curvatura plástica real de una arco de flecha: una curvatura térmica o gravitacional puede corregirse durante el servicio o tras un período de reposo, mientras que un eje doblado permanece deformado y debe corregirse físicamente o sustituirse.
2. La firma de vibración de un eje doblado
La característica dominante es un pico de alta amplitud a 1× the velocidad de funcionamiento. La curvatura actúa como un punto pesado grande y distribuido, de modo que al girar el eje genera una vibración fuerza centrífuga muy similar a la del desequilibrio. Los indicadores diferenciadores son:
- Alta vibración axial: el signo más importante con diferencia. Al girar un eje doblado, obliga a los componentes fijados a él — acoplamientos, rodamientos, el cuerpo del rotor — a desplazarse hacia adelante y hacia atrás a lo largo del eje axial. Cuando la vibración axial supera aproximadamente el 50 % del nivel radial (horizontal o vertical), se indica claramente la presencia de un eje doblado o una desalineación severa.
- Vibración radial similar: al igual que con el desequilibrio, la vibración a 1× vibración radial is high.
- Frecuencia dominante 1×: el espectro está dominado generalmente por el pico a 1×, aunque también puede aparecer un componente a 2× — especialmente cuando la curvatura se encuentra cerca del centro del eje.
Dado que el comportamiento radial imita tan fielmente al del desequilibrio, la lectura axial y las relaciones de fase descritas a continuación son las que permiten confirmar definitivamente el diagnóstico.
3. Cómo diferenciar un eje doblado de una desalineación
Un eje doblado y desalineamiento del eje pueden parecer casi idénticos en términos de amplitud, ya que ambos elevan la vibración axial. La forma de diferenciarlos es análisis de fase, utilizando la relación de temporización de una tacómetro la referencia lo permite.
- Procedimiento: tomar mediciones radiales y axiales fase mediciones en los cojinetes interior y exterior — cuatro lecturas en total.
- Indicación de eje doblado: si el eje está doblado, las lecturas de fase axial tomadas en la misma posición radial (por ejemplo, la parte superior de cada cojinete) serán aproximadamente 180° en desfase entre sí. Cuando un extremo del rotor es empujado hacia adelante por la curvatura, 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 in phase (próximas a 0° de diferencia).
Tomar lecturas de fase a través del acoplamiento proporciona evidencia adicional, a menudo definitiva, para distinguir los dos fallos. Un calculadora de ángulo de fase resulta útil para combinar y comparar estas lecturas vectoriales durante la evaluación.
4. Diferenciar un eje doblado de un eje desequilibrado
Ambas condiciones generan alta vibración radial 1×, pero la pura desequilibrar genera muy poca vibración axial. Por tanto, un pico elevado de 1× combinado con un movimiento axial significativo apunta más allá del desequilibrio por sí solo y hacia un eje doblado o una desalineación.
También existe un comportamiento práctico, casi diagnóstico, durante la corrección. Un eje doblado no puede corregirse mediante equilibrando: adding pesos de corrección puede reducir la vibración en un cojinete mientras la aumenta en otro, porque la curvatura es una deformación distribuida en lugar de una masa localizada única. Si un rotor resulta difícil o imposible de equilibrar — las lecturas se niegan a converger hacia un desequilibrio residual — ese frustrante comportamiento es en sí mismo una prueba sólida de un eje doblado en lugar de un simple desequilibrio.
5. Confirmación y Medición Práctica
La confirmación definitiva es mecánica: montar el rotor sobre bloques en V o entre puntos de torno y recorrer el eje con un reloj comparador para medir su sin (lectura total del indicador). Un descentramiento significativo y repetible que alcanza su máximo en una posición angular confirma una curvatura física, tras lo cual el eje debe enderezarse o reemplazarse. Un calculadora de runout radial del eje ayuda a relacionar el TIR medido con la excentricidad real de la línea de centros.
Sin embargo, antes de abrir la máquina, el fallo 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 cojinetes, en los propios cojinetes de la máquina a velocidad de operación — exactamente el conjunto de cuatro puntos de fase necesarios para distinguir un eje doblado de una desalineación, y para confirmar que el rotor genuinamente no se equilibrará. Esa lectura en campo convierte un síntoma ambiguo de alta 1× en un diagnóstico seguro antes de iniciar cualquier desmontaje.
