4 formas de diagnosticar y corregir la desalineación del eje

15 de marzo de 2023

La tecnología y las herramientas avanzadas permiten a los equipos de mantenimiento abordar la desalineación de ejes de forma más rápida y sencilla.

La desalineación de ejes se produce cuando dos ejes giratorios no están paralelos entre sí o cuando están paralelos, pero desplazados en planos diferentes. Este tipo de desalineación de la maquinaria es muy habitual en los equipos giratorios y suele ser la causa principal de averías.

La buena noticia es que las herramientas de alineación de ejes actuales hacen que sea más rápido y fácil detectar la desalineación en motores, bombas, soplantes y ventiladores. Una vez que se diagnostica la desalineación del eje, estas mismas herramientas de alineación del eje también facilitan más que nunca la solución del problema y la alineación precisa de la maquinaria.

¿Qué significa "desalineación"?

Los equipos giratorios, como ventiladores y bombas, requieren el uso de ejes para transferir la potencia mecánica del motor al equipo acoplado. El motor genera par y velocidad en su eje de salida. El eje del motor está conectado al eje de otro componente, como un ventilador o una bomba, a través de un acoplamiento, lo que permite la transferencia de par entre los ejes. De esta forma, el ventilador o la bomba reciban la potencia mecánica necesaria para funcionar según lo previsto.

Los dos ejes deben estar perfectamente alineados para que la transferencia de potencia sea más eficaz. La desalineación de ejes significa que los ejes no están correctamente alineados y no comparten la misma línea central.

Aunque puede seguir transfiriéndose potencia desde el motor al equipo conectado, la desalineación resulta perjudicial para los dos componentes. La desalineación de ejes puede provocar problemas como vibraciones o un desgaste excesivo de los equipos. Y, de corregirse, puede acortar la vida útil de los equipos, empeorar el desgaste de los componentes o disparar los costes de mantenimiento. Si no se comprueba, esta desalineación puede averiar el motor, el equipo conectado o ambos.

Cinco tipos de desalineación de máquinas

Los expertos suelen distinguir cinco tipos de desalineación de ejes de maquinaria. Sin embargo, los problemas de alineación suelen ser una combinación de varios tipos de desalineación, efecto que también recibe el nombre de "desalineación compuesta".

Estos son los cinco tipos:

1. Desalineación paralela: la desalineación paralela se produce cuando dos ejes tienen líneas centrales paralelas entre sí, pero están desplazadas. Los ejes pueden estar desalineados tanto en el plano vertical como en el horizontal.
2. Desalineación del ángulo vertical: la desalineación del ángulo vertical es una desalineación de dos ejes en el plano vertical. Los ejes se entrecruzan formando un ángulo en el plano vertical, en lugar de ser colineales, y forman un ángulo si se miran desde el lateral.
3. Desalineación del ángulo horizontal: la desalineación del ángulo horizontal es una desalineación de dos ejes en el plano horizontal. Los ejes se entrecruzan formando un ángulo en el plano horizontal, en lugar de ser colineales, y forman un ángulo si se miran desde arriba.
4. Desalineación combinada de ángulo vertical y desplazamiento: la desalineación combinada de ángulo vertical y desplazamiento se producen cuando un eje está curvado en un ángulo con otro eje, pero ambos siguen operando en el mismo plano vertical.
5. Desalineación combinada de ángulo horizontal y desplazamiento: la desalineación combinada de ángulo horizontal y desplazamiento se producen cuando un eje está en ángulo con otro eje, pero ambos siguen operando en el mismo plano horizontal.

En condiciones normales, la alineación del eje se consigue cuando los centros de rotación de dos o más ejes se disponen en una sola línea recta, tanto horizontal como verticalmente. Sin embargo, incluso aunque los ejes se alinearan correctamente durante la instalación, se pueden desalinear con el tiempo, ya que los ejes y motores reciben diferentes fuerzas que pueden provocar la desalineación.

Causas y efectos de la desalineación

Hay varias causas principales de desalineación del eje de la máquina:

• Asentamiento de una placa base, lo que provoca un apoyo irregular en una pata: si la maquinaria giratoria se coloca sobre su base o marco y una pata no se apoya por completo, se pueden producir problemas de desalineación.
• Deformación del eje causada por la torsión durante el arranque: cuando un eje se tuerce durante el arranque, el movimiento de torsión puede causar una deformación, lo que cambia la forma del eje y provoca una alineación incorrecta.
• Mediciones de alineación insuficientes o incorrectas debido a un error humano: aunque se pueden utilizar herramientas como una regla para mejorar la alineación, no son suficientes para proporcionar una alineación precisa a largo plazo.
• Tensión del tubo que provoca una desalineación paralela y angular: elmontaje incorrecto, la presión térmica o los cambios en el proceso pueden provocar movimientos no deseados de la tubería, lo que a su vez puede causar la desalineación.
• Expansión térmica: los aumentos de temperatura que se producen mientras las máquinas están en funcionamiento pueden provocar una expansión térmica que, en última instancia, puede desplazar el centro de rotación y provocar la desalineación.
• Vibraciones o golpes: las fuerzas externas, como las vibraciones de otros equipos o los golpes mecánicos de algo contra el eje, el motor o el equipo conectado pueden hacer que los ejes se desalineen.

Aunque existen muchas causas de desalineación, los efectos son los mismos.

La desalineación de las líneas centrales del eje puede hacer que el eje se tambalee y causar una vibración significativa. Esto puede provocar ruidos, reducir la eficiencia y dañar los componentes circundantes, como juntas, rodamientos y acoplamientos.

También puede hacer que los componentes se sobrecalienten debido a la mayor fricción que se produce entre las piezas. La fricción provoca un aumento de las temperaturas, lo que reduce la eficacia de la lubricación y la degradación de los componentes.

La alineación incorrecta del eje también puede provocar daños y deformaciones en el propio eje, lo que puede acortar la vida útil de los equipos o provocar una avería repentina y costosa que provoque que haya que sustituir toda la unidad.

Todos estos efectos se traducen en un aumento de los costes de mantenimiento tanto de la mano de obra como de los componentes, ya que las piezas dañadas tendrán que sustituirse con mayor frecuencia que en otros casos. La desalineación también puede provocar tiempos de inactividad costosos e imprevistos, la reducción de la producción e ineficiencia energética.

Es imprescindible detectar los errores de alineación y detectar las causas subyacentes para garantizar que una máquina pueda alcanzar su vida útil prevista. Una alineación adecuada no solo reduce los costes de mantenimiento y mejora la eficiencia general de la planta, sino que también disminuye los costes de sustitución de los equipos y mejora la vida útil de los activos.

Cuatro formas de detectar problemas de desalineación de los ejes

La comprobación de la desalineación de ejes suele ser la primera medida cuando una máquina empieza a tener un problema. A veces, la desalineación se aprecia claramente observando la máquina mientras funciona. Las herramientas tradicionales, como una regla, también pueden proporcionar información para identificar desalineaciones importantes. Sin embargo, pueden requerir mucho tiempo y ser imprecisas.

Usar herramientas de diagnóstico actuales puede proporcionar información más precisa sobre la desalineación de los ejes y sobre el daño que está causando a otros componentes. Algunas de estas herramientas también pueden ayudar a determinar la mejor manera de corregir la desalineación.

1. Diagnóstico a través del sistema de alineación láser de ejes
   Un sistema de alineación láser de ejes determina la desalineación en el acoplamiento y calcula el movimiento adecuado que se debe realizar en la base de la máquina. Los sistemas de alineación láser de ejes proporcionan mediciones precisas y en tiempo real que le indican exactamente cuándo se ha realizado la alineación.
   
   Las herramientas de alineación láser de ejes pueden ser de láser doble o único. Sin embargo, un sistema de alineación de láser doble no es tan eficaz como un sistema de láser único. A menudo, a los técnicos les resulta difícil mantener la línea hasta el detector cuando intentan corregir una desalineación angular.
   
   Por desgracia, a medida que aumenta la distancia de medición, también lo hace la dificultad. En consecuencia, los técnicos deben repetir las mediciones, lo que les obliga a detenerse, aflojar las patas, mover la máquina y volver a colocar las anteriores, todo ello sin tener la garantía de que el detector vaya a tener el rango de medición correspondiente. Con cada repetición, aumenta el tiempo dedicado, así como la posibilidad de error.
   
   Un sistema de alineación de un solo láser elimina todos los problemas del sistema de doble láser. Aborda casi cualquier problema de alineación del eje, ya sea sencillo o complejo, como una máquina con bridas verticales y reductores en ángulo recto. En un sistema de un solo láser se usan dos planos de detector óptico en un único sensor, lo que elimina la necesidad de que el técnico se detenga, afloje las patas y tenga que volver a apretarlas o repetir las mediciones. La tecnología de un solo láser permite realizar tareas de alineación de forma rápida y precisa.
2. Análisis de vibraciones
   La supervisión y el análisis de las vibraciones se han vuelto más habituales en los últimos años debido a la velocidad con la que los colectores de datos modernos pueden procesar las señales de los sensores triaxiales. Cada máquina tiene su nivel de vibración normal, pero hay casos en los que la vibración de la máquina aumenta o supera los parámetros aceptables.
   
   Entre las razones de los aumentos de vibración pueden estar la holgura, la resonancia, el desequilibrio y, por supuesto, la desalineación. La vibración se mide sobre todo mediante acelerómetros, seguidos de sensores de proximidad o transductores de velocidad. Una vez que se adquieren estas señales con sensores y un recopilador de datos, un analista de vibraciones puede diagnosticar más a fondo los fallos de la máquina.
   
   Dado que los monitores suelen permanecer un tiempo en los activos, el recopilador de datos captura tanto los datos en tiempo real como los datos históricos. Los nuevos datos se pueden comparar con los datos históricos para identificar cuándo comenzaron a aumentar las vibraciones. Una de las principales ventajas del análisis de vibraciones es que se puede combinar con un sistema que avisa a los miembros del equipo cuando la vibración supere los parámetros normales, lo que proporciona a los técnicos la capacidad de identificar y corregir el problema antes de que se produzca un fallo de la máquina o un tiempo de inactividad imprevisto.
3. Termografía
   La termografía puede proporcionar una detección temprana de problemas de desalineación mediante la identificación de zonas activas anormales. La desalineación puede provocar un aumento de la fricción dentro de una máquina y, por lo tanto, también de la temperatura. Una cámara termográfica detecta y mide la energía infrarroja de un objeto y convierte los datos de infrarrojos en una imagen electrónica que muestra la temperatura aparente de la superficie del objeto.
   
   Las áreas se pueden escanear periódicamente con herramientas termográficas para que los técnicos puedan observar los aumentos de temperatura. También se pueden montar para enfocar un área problemática y proporcionar una supervisión constante. Con el uso de la termografía, los técnicos pueden localizar el origen del aumento de temperatura y utilizar esa información para identificar y corregir problemas de desalineación.
4. Análisis de aceite
   El análisis de aceite puede ayudar a detectar la desalineación al proporcionar información sobre el estado general de un activo, el propio aceite y los contaminantes. Cuando la supervisión del estado detecta una anomalía a través del análisis de aceite, se pueden tomar medidas inmediatas para detectar la causa principal o para actuar en caso de que que haya una avería incipiente.
   
   El aumento de los contaminantes puede indicar una mayor fricción causada por la desalineación de los ejes. Los rodamientos de bolas, las juntas y los acoplamientos pueden averiarse y contaminar el aceite. El análisis de aceite puede ser complicado, por lo que muchas empresas contratan a especialistas para hacerlo.

La desalineación de los ejes provoca diversos síntomas y problemas graves en la maquinaria. Aplicar una rutina de mantenimiento preventivo para verificar la alineación precisa de la maquinaria ahorra tiempo y dinero. Al mantener los ejes alineados, también se incrementa la eficiencia energética, se aumenta el tiempo de actividad y se maximiza la producción.

Lea estas notas del producto para obtener más información sobre la desalineación y cómo corregirla.