1. Definición y naturaleza física

Pie cojo Es una condición en la que una o más patas de la máquina no tienen contacto completo con el bastidor de cimentación (placa de apoyo, placa base) antes de apretar los pernos de sujeción. Al apretarse dicho perno, la carcasa de la máquina se deforma, la geometría del orificio del cojinete se distorsiona y el eje del rotor se desvía de su posición de diseño.

Físicamente, ocurre lo siguiente: la fuerza de apriete de un perno sobre un pie con contacto incompleto crea un momento flector en la carcasa. Esta deformación se transmite a los soportes del cojinete, causando:

• Desalineación de los anillos interiores de los rodamientos
• Distribución desigual de la carga en cojinetes lisos
• Desalineación angular de ejes de máquinas acoplados
• Desequilibrio dinámico debido a la deflexión del rotor

Como resultado, la vibración aumenta en la frecuencia de rotación (1×) y, en casos graves, también en múltiplos armónicos.

2. Clasificación de pie cojo

La práctica internacional distingue cuatro tipos de pie cojo. Cada uno requiere un enfoque diferente para su identificación y corrección.

3. Impacto en la condición de vibración de la máquina

El pie cojo tiene un efecto negativo complejo sobre el estado de la máquina en múltiples parámetros:

4. Métodos de diagnóstico

4.1. Detección de estática (calibradores de espesores y relojes comparadores)

El método más común durante el trabajo de alineación programado.

1. Afloje todos los pernos de sujeción de la máquina.
2. Inserte un juego de galgas de espesores entre cada pata y el marco. Registre las distancias.
3. Por cada pie con un espacio superior a 0,05 milímetros, seleccione calzas calibradas.
4. Apriete todos los tornillos con una llave dinamométrica.
5. Repita la medición con un comparador de cuadrante: monte la base en el marco, coloque la punta del comparador en el pie y afloje el perno. El desplazamiento admisible no debe ser mayor que 0,05 mm (50 µm).

4.2. Detección dinámica (aflojamiento de pernos en una máquina en marcha)

Este método detecta el pie cojo directamente en condiciones de funcionamiento: temperatura, presión y tensión de la tubería.

1. Monte un sensor de vibración (acelerómetro) en la carcasa de la máquina cerca del soporte.
2. Conecte el instrumento en modo de monitoreo RMS de velocidad de vibración en tiempo real. Un vibrómetro portátil de doble canal, como el Balanset-1A Se puede utilizar para permitir la monitorización simultánea del nivel de vibración y del ángulo de fase en la frecuencia de rotación.
3. Afloje secuencialmente cada perno de sujeción (apretándolo con los dedos) y observe el cambio en RMS.
4. Inmediatamente después de comprobarlo, vuelva a apretar el perno y pase al siguiente.
5. El perno cuyo aflojamiento produce una reducción significativa de la vibración indica que hay pie cojo en esa ubicación.

4.3. Análisis de vibraciones entre fases

El método instrumental más informativo, que permite la identificación del pie cojo sin aflojar los sujetadores en equipos de carrera.

Equipo necesario

• Analizador de vibraciones de doble canal con función de fase cruzada
• Dos acelerómetros
• Sensor de referencia de fase (tacómetro) y un marcador reflectante en el rotor

El vibrómetro de doble canal Balanset-1A Proporciona medición simultánea de la amplitud de vibración a 1× y del ángulo de fase en dos canales con una precisión de ±2°, lo que lo hace ideal para el análisis de fase cruzada en campo. Se incluye un sensor fotoeléctrico de referencia de fase (rango de 0 a 360°) como equipo estándar.

1. Monte los acelerómetros en dos soportes de máquina en la misma dirección (por ejemplo, vertical).
2. Coloque el marcador en el rotor y apunte el sensor del tacómetro hacia el marcador.
3. Realizar la medición de fase cruzada: el instrumento determina la diferencia del ángulo de fase de vibración entre dos puntos en la frecuencia de rotación 1×.

Diagnóstico diferencial

La ventaja del método de fase cruzada es que funciona durante el funcionamiento normal de la máquina y no requiere aflojar ningún sujetador.

5. Pie cojo inducido por tubería

La tensión en las tuberías de las bombas o compresores es una de las causas principales (aunque con mayor frecuencia pasadas por alto) de vibración excesiva y alineación inestable.

5.1. Mecanismo de ocurrencia

Si la tubería se conecta a la brida de una máquina bajo tensión (sin un ajuste libre), la fuerza de la tubería se aplica constantemente a la carcasa de la máquina. Bajo presión y temperatura de operación, esta fuerza aumenta debido a la expansión térmica. La tubería "balancea" la máquina, lo que provoca:

• Cambios periódicos en la alineación de ejes
• Aumento de la vibración a frecuencias de rotación 1× y 2×
• Desgaste prematuro de cojinetes y sellos mecánicos
• Lecturas inestables al intentar la alineación

5.2. Inspección del estado de las tuberías

Antes de alinear el eje, es obligatorio inspeccionar la angularidad y el desplazamiento de la brida.

1. Desconecte la tubería de la brida de la máquina.
2. Mida los espacios entre la brida de la tubería y la brida de la máquina en cuatro puntos: 12, 3, 6 y 9 en punto.
3. Determinar la angularidad (diferencia de espacio en puntos opuestos) y el desplazamiento (desajuste paralelo de las líneas centrales de las bridas).

Tolerancias

• Angularidad ideal y valor de desplazamiento: 0 milímetros
• Prácticamente alcanzable con un ajuste cuidadoso: 0,01–0,02 mm
• Valores superiores 0,05 milímetros Requiere corrección obligatoria antes de la alineación

5.3. Instalación de tuberías

El objetivo es lograr una conexión de brida sin tensiones, sin aplicar fuerzas externas. Los métodos incluyen:

• Ajuste de soportes y colgadores de tuberías
• Recorte o extensión de piezas de carrete
• Uso de juntas de expansión
• Corrección de posiciones de apoyo intermedias

6. Requisitos del área de contacto con el pie

El área mínima de contacto del pie de la máquina con la placa base (bastidor de base) debe ser al menos 80% de la zona de la planta del pie.

Cuando el área de contacto es menor a 80%:

• La carga se distribuye de forma desigual, creando concentraciones de tensión local.
• Las calzas se deforman y quedan hundidas en las zonas de contacto puntual.
• El apriete de los pernos no proporciona una fijación estable: la alineación se "desplaza" con el tiempo
• El riesgo de fallo por fatiga del pie o de la placa de la suela aumenta

Métodos de inspección

• Inspección visual: Marcas de contacto, oxidación, rayaduras en las superficies del pie y del marco.
• Azul de Prusia (pasta para marcar): Aplique una capa fina sobre la suela, presione el pie hacia abajo y evalúe el patrón de contacto.
• Juego de galgas de espesores: Mida alrededor del perímetro del pie con el perno aflojado

Si se encuentra que el contacto es menor a 80%, se debe restaurar la planitud de las superficies de apoyo: raspando, fresando o esmerilando la placa de la suela y/o la suela del pie.

7. Procedimiento de corrección del pie cojo

Secuencia de trabajo recomendada cuando se detecta pie cojo:

8. Instrumentación

8.1. Herramientas para diagnóstico estático

• Juego de galgas de espesores calibradas (desde 0,02 mm)
• Indicador de cuadrante sobre base magnética (graduación 0,01 mm)
• Regla
• Pasta de marcado (azul de Prusia) para la evaluación del área de contacto
• Llave dinamométrica calibrada

8.2. Herramientas para el diagnóstico dinámico

La detección dinámica de patas cojas y el análisis de fases cruzadas requieren un analizador de vibraciones portátil con capacidades simultáneas de medición de doble canal y análisis de fase.

En Balanset-1A (fabricado por VibroMera) es un vibrómetro-balanceador portátil de doble canal, ideal para estas tareas. Especificaciones clave para el diagnóstico de pata coja:

La arquitectura de doble canal del Balanset-1A permite la medición simultánea de la vibración de amplitud y fase en dos soportes, requisito indispensable para el diagnóstico de pata coja en fase cruzada. Tras la corrección de la pata coja, el mismo instrumento se utiliza para equilibrar el rotor en sus propios rodamientos, en uno o dos planos de corrección, sin necesidad de desmontar el equipo.

9. Referencias normativas

• GOST R ISO 20816-1-2021 — Vibración. Medición y evaluación de la vibración de máquinas. Parte 1. Directrices generales.
• GOST R ISO 18436-2-2005 — Monitoreo y diagnóstico del estado de las máquinas. Monitoreo y diagnóstico de vibraciones. Parte 2. Requisitos para la formación y certificación del personal.
• ISO 1940-1:2003 — Vibración mecánica. Requisitos de calidad del equilibrado para rotores en estado constante (rígido). Parte 1: Especificación y verificación de las tolerancias de equilibrado.
• ISO 10816 / ISO 20816 — Serie de normas para evaluar el estado de vibración de las máquinas.

10. Conclusión

Los modernos vibrómetros portátiles de doble canal, como el Balanset-1A Proporciona un ciclo de diagnóstico completo, desde la detección de pata coja, pasando por el análisis de fase cruzada, hasta el posterior balanceo del rotor in situ. El uso de métodos de diagnóstico instrumental en lugar de la inspección visual aumenta considerablemente la fiabilidad de la detección de defectos y reduce el tiempo de puesta en servicio.

Flujo de trabajo de puesta en servicio recomendado

Seguir esta secuencia es la base para un funcionamiento confiable y a largo plazo de los equipos rotativos.