Comprensión de la desalineación del eje en maquinaria rotatoria
Desalineamiento del eje es una situación 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 funcionamiento. Además de desequilibrio, es una de las causas más comunes de averías prematuras en la maquinaria, lo que provoca un aumento de vibración, lo que provoca el deterioro de los cojinetes y las juntas, y un desperdicio de energía. El objetivo de la alineación de precisión es hacer que los ejes queden lo más alineados posible, dentro de una tolerancia especificada, a la temperatura y con la carga a las que la máquina funciona realmente.
1. Tipos de desalineación
La desalineación se clasifica en dos tipos principales, aunque en la mayoría de los casos reales existe una combinación de ambos.
Desalineación paralela (desplazamiento)
La desalineación paralela se produce cuando las dos líneas centrales de los ejes discurren en paralelo entre sí, pero están desplazadas entre sí una cierta distancia. Imagínese un eje situado más alto o más bajo que el otro (desplazamiento vertical), o desplazado hacia un lado (desplazamiento horizontal). Las líneas centrales nunca se cruzan; simplemente discurren una junto a la otra.
Desalineación angular
La desalineación angular se produce cuando los dos ejes forman un ángulo entre sí. Sus líneas centrales se cruzan en el acoplamiento, pero no se encuentran en la misma línea, lo que crea un «hueco» en el acoplamiento que es más ancho en un lado que en el otro.
Desalineación combinada
Este es el caso más habitual en la práctica: los ejes sufren simultáneamente un desplazamiento paralelo y una desalineación angular. Las máquinas reales casi nunca presentan un solo tipo de desalineación de forma aislada, por lo que la alineación se corrige a la vez en los planos vertical y horizontal.
2. La firma vibratoria de la desalineación
La desalineación genera una firma vibratoria muy característica que un analista puede detectar en un FFT espectro:
- Indicador principal (2×): el signo clásico es un pico de gran amplitud exactamente en el doble de la velocidad de rotación (segundo orden). Las fuerzas de desalineación actúan sobre los ejes y acoplamiento a dos ciclos de flexión por revolución, por lo que la energía se concentra al doble velocidad de funcionamiento.
- Alta vibración axial: la desalineación suele provocar fuertes vibración axial (paralelo al eje). Un pico 2× elevado en la dirección axial es uno de los indicadores más fiables que existen.
- Otros armónicos (1×, 3×, 4×): Aunque el componente 2× es el principal, la desalineación también puede afectar al componente 1×, y los casos graves —especialmente el desplazamiento paralelo— generan mayores armónicos como 3× y 4×.
- Frecuencias específicas del acoplamiento: Algunos acoplamientos, cuando están desgastados o sometidos a tensiones debido a una desalineación, generan vibraciones a sus propias frecuencias características.
Un espectro que muestre un pico de 2× que represente el 50 % o más del pico de 1×, especialmente si va acompañado de una elevada vibración axial, es un caso clásico de desalineación. Dado que el componente de 1× también puede estar elevado, es fácil confundir la desalineación con un desequilibrio; las claves decisivas son el tamaño relativo del pico de 2× y la intensidad de la lectura axial. Confirmar el diagnóstico con fase Las mediciones a través del acoplamiento resuelven la ambigüedad: las máquinas desalineadas suelen presentar una diferencia de fase axial de aproximadamente 180° entre un lado del acoplamiento y el otro.
3. Causas habituales de la desalineación
La desalineación puede estar presente desde el día de la instalación o desarrollarse gradualmente durante el funcionamiento.
- Instalación incorrecta: La causa más común es la falta de alineación precisa durante la configuración inicial de la máquina.
- Dilatación térmica: A medida que las máquinas se calientan y pasan de la temperatura ambiente a la temperatura de funcionamiento, sus componentes se expanden. Un motor puede aumentar de altura o la carcasa de una bomba puede hincharse, lo que provoca que los ejes se desalineen. Una buena alineación en frío compensa deliberadamente las máquinas para que en alineación una vez caliente: por eso compensación de la dilatación térmica se incluye en las cifras previstas.
- Tensión en tuberías: Las fuerzas generadas por una tubería de entrada o salida mal apoyada pueden provocar que una bomba o un compresor se desalineen con respecto a su motor, un problema muy habitual en las industrias de procesos.
- Problemas de cimentación: Un cimiento débil o agrietado, o unos pernos de anclaje flojos, hacen que la máquina se desplace con el tiempo. Inadecuado rigidez de los cimientos además, permite que la alineación se desvíe bajo carga.
- Pie blando: una situación en la que uno de los pies de montaje no queda apoyado completamente sobre la placa base, lo que provoca una torsión o deformación del bastidor de la máquina al apretar los tornillos. Pie cojo Debe corregirse antes de que la alineación se mantenga.
4. Por qué es fundamental corregir la desalineación
El funcionamiento de una máquina desalineada tiene graves consecuencias:
- Fallos en los cojinetes y las juntas: las elevadas cargas cíclicas que soportan los ejes se transmiten directamente a los cojinetes y las juntas, provocando su fallo prematuro —una causa habitual detrás de los problemas recurrentes defectos de los cojinetes.
- Fallo del acoplamiento: Los acoplamientos están diseñados para soportar un pequeño grado de desalineación, pero una desalineación excesiva los desgasta y provoca que fallen rápidamente.
- Fatiga del eje: La flexión repetida de los ejes puede provocar fatiga grietas y acabar causando la rotura del eje.
- Aumento del consumo energético: Se desperdicia una cantidad considerable de energía en forma de calor y vibraciones, en lugar de destinarse a realizar un trabajo útil.
5. Corrección y verificación de la alineación
Alineación de precisión — mediante comparadores de cuadrante o alineación láser de ejes sistemas — es un pilar fundamental de cualquier programa eficaz de fiabilidad y mantenimiento. La corrección se realiza normalmente añadiendo o retirando cuñas calibradas bajo las patas y desplazando la máquina horizontalmente, calculándose los desplazamientos necesarios a partir de la desviación y la angularidad medidas; un calculadora del grosor de las cuñas convierte las lecturas del indicador en la pila exacta de cuñas para cada pie, y un tolerancia de alineación La referencia confirma si el resultado es aceptable para la velocidad.
El trabajo no termina en el acoplamiento. Tras la alineación, se debe volver a comprobar la máquina mediante un análisis de vibraciones para confirmar que el pico a 2× y los niveles axiales han descendido. Aquí es donde entra en juego un medidor portátil de dos canales analizador de vibraciones como el Balanset-1A es de un valor incalculable: capta el espectro del antes y el después, así como la fase de acoplamiento cruzado, lo que permite verificar que la corrección realmente redujo las fuerzas de desalineación, en lugar de limitarse a desplazarlas. Dado que el desequilibrio y la desalineación suelen coexistir, el mismo instrumento puede entonces corregir cualquier componente residual de 1× mediante equilibrado de campo una vez que el acoplamiento está alineado —la gravedad general se evalúa en función de los estándares actuales ISO 20816-3 límites (la norma que sustituyó a la ISO 10816-3).
