Comprensión de la desalineación del eje en maquinaria rotatoria

Definición: ¿Qué es la desalineación?

Desalineación del eje Es una condición en la que las líneas centrales de rotación de dos o más ejes acoplados no son colineales cuando la máquina funciona en condiciones normales de operación. Junto con el desequilibrio, es una de las causas más comunes de fallas prematuras de la maquinaria, lo que provoca mayor vibración, daños en rodamientos y sellos, y un consumo excesivo de energía. El objetivo de la alineación de precisión es lograr la alineación más precisa posible de las líneas centrales de los ejes dentro de las tolerancias especificadas.

Tipos de desalineación

La desalineación se clasifica en dos tipos principales, aunque en la mayoría de los casos reales existe una combinación de ambos.

1. Desalineación paralela (o desplazamiento)

La desalineación paralela se produce cuando las líneas centrales de dos ejes son paralelas, pero están desfasadas una cierta distancia. Esto se puede visualizar como un eje más alto o más bajo (desfase vertical) o más hacia un lado (desfase horizontal) que el otro.

2. Desalineación angular

La desalineación angular se produce cuando dos ejes forman un ángulo entre sí. Sus líneas centrales se intersecan en el punto de acoplamiento, pero no están alineadas. Esto crea una separación en el acoplamiento que es más ancha en un lado que en el otro.

3. Desalineación combinada

Este es el escenario más común, donde los ejes sufren desalineación paralela y angular simultáneamente.

La firma de vibración de la desalineación

La desalineación genera una firma de vibración muy distintiva que puede identificarse en un espectro FFT:

• Indicador primario (2x): El signo más común y clásico de desalineación es un pico de vibración de alta amplitud exactamente 2x la velocidad de rotación (segundo orden)Esto se debe a que las fuerzas provocadas por la desalineación someten los ejes y el acoplamiento a dos ciclos de flexión por revolución.
• Alta vibración axial: La desalineación a menudo produce una fuerte vibración en el axial Dirección (paralela al eje). Un pico alto de 2x en la dirección axial es un indicador muy claro de desalineación.
• Otros armónicos (1x, 3x, 4x): Si bien 2x es el indicador principal, la desalineación también puede excitar la frecuencia de velocidad de funcionamiento 1x. Una desalineación grave, en particular el desplazamiento paralelo, también puede generar armónicos más altos, como 3x y 4x.
• Frecuencias específicas del acoplamiento: Algunos tipos de acoplamientos, cuando se desgastan o se someten a tensión por desalineación, pueden generar vibraciones en sus propias frecuencias características.

Un espectro de vibración que muestra un pico 2x que es 50% o más del pico 1x, especialmente cuando está acompañado por una vibración axial alta, es un caso clásico de desalineación.

Causas comunes de desalineación

La desalineación puede estar presente desde la instalación inicial o desarrollarse con el tiempo.

• Instalación incorrecta: La causa más común es la falta de alineación precisa durante la configuración inicial de la máquina.
• Crecimiento térmico: A medida que las máquinas se calientan desde la temperatura ambiente hasta su temperatura de funcionamiento, sus componentes se expanden. Un motor puede aumentar su altura o la carcasa de una bomba puede expandirse, desalineando los ejes. La alineación de precisión debe tener en cuenta este crecimiento térmico.
• Tensión de la tubería: Las fuerzas generadas por tuberías de entrada o salida mal soportadas pueden desalinear una bomba o un compresor con su motor. Este es un problema muy común en las industrias de procesos.
• Cuestiones fundamentales: Una base débil o agrietada o pernos de anclaje flojos pueden provocar que una máquina se mueva con el tiempo.
• Pie cojo: Una condición en la que uno de los pies de montaje de la máquina no se asienta de manera plana sobre la placa base, lo que provoca que el marco de la máquina se tuerza o deforme al atornillarlo.

Por qué es fundamental corregir la desalineación

Hacer funcionar una máquina desalineada tiene graves consecuencias:

• Falla de cojinetes y sellos: Las elevadas cargas cíclicas impuestas a los ejes se transmiten directamente a los cojinetes y sellos, provocando que fallen prematuramente.
• Fallo de acoplamiento: Los acoplamientos están diseñados para soportar una pequeña cantidad de desalineación, pero una desalineación excesiva hará que se desgasten y fallen rápidamente.
• Fatiga del eje: La flexión repetida de los ejes puede provocar grietas por fatiga y, finalmente, la falla del eje.
• Aumento del consumo de energía: Se desperdicia una cantidad significativa de energía en forma de calor y vibración en lugar de realizar un trabajo útil.

La alineación de precisión, utilizando herramientas como indicadores de cuadrante o sistemas de alineación láser, es una piedra angular de cualquier programa eficaz de confiabilidad y mantenimiento.

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