Cómo monitorear e identificar la desalineación de un eje

La causa de una desalineación no siempre es obvia. El análisis de vibraciones puede revelar un problema de desalineación, pero no identifica necesariamente el motivo.

La captura de datos de alineación antes de retirar o desmontar el equipo, incluso cuando el mantenimiento se realiza por motivos ajenos a la alineación, puede, con el tiempo, revelar causas ocultas de desalineación.

Comprobar y registrar periódicamente las condiciones de alineación genera información útil sobre las condiciones corregibles que, si se abordan, reducirán las fallas, aumentarán la productividad y ahorrarán dinero.

VIBRACIÓN Y TEMPERATURA POR DESALINEACIÓN

Por lo general, se opta por medir en los cojinetes próximos al acoplamiento y en las direcciones radial y axial.

La vibración causada por la desalineación presenta los siguientes síntomas:

Análisis continuo: La velocidad RMS (0-1kHz) tiende a aumentar bruscamente, siendo un primer indicio de este tipo de falla.

Dependiendo de la causa de la desalineación, este aumento puede ser más gradual.

Espectro: Se espera ver un pico alto de 1X en la dirección axial debido a la desalineación angular (gap) y picos altos de 1X, 2X, 3X e incluso 4X y 5X en la dirección radial debido a la desalineación paralela (offset). En general, la velocidad es la mejor magnitud para analizar la desalineación.

Los picos pueden ser más altos verticalmente en un extremo del componente (por ejemplo, el motor), pero más altos horizontalmente en el otro extremo del mismo componente.

Forma de onda: La forma de onda será una combinación de 1X, 2X y posiblemente otras fuentes, por lo que puede incluir una “oscilación” o adoptar la forma de una “M” o una “W”.

Fase: Los componentes (por ejemplo, el motor y la bomba) estarán desfasados axialmente, debido a una desalineación angular.

Al comparar las lecturas de fase vertical y horizontal, pueden estar en fase o desfasadas en 180°.

Las lecturas de fase vertical tomadas en lados opuestos del acoplamiento (es decir, el extremo del motor de la bomba y el extremo del motor de la bomba) estarán desfasadas.

Temperatura: El aumento de temperatura cerca del acoplamiento es notable, lo que depende del nivel de desalineación y del tipo de acoplamiento utilizado.

En general, el perfil de temperatura a lo largo del eje acoplado adopta una forma de “W”, en la que se producen picos de temperatura en el acoplamiento y en los cojinetes.

Esta distribución de la temperatura a lo largo del eje es claramente visible en la figura siguiente.

COMPLEJIDAD DEL DIAGNÓSTICO

La desalineación, incluso con acoplamientos elásticos, da lugar a dos fuerzas, axial y radial, y, en consecuencia, a un aumento de las vibraciones en las direcciones axial y radial.

La vibración axial suele ser el mejor indicador de desalineación.

En general, siempre que la amplitud de la vibración axial sea superior a la mitad de la mayor vibración radial (horizontal o vertical), debe sospecharse que la causa de la vibración es la desalineación.

Sin embargo, el efecto de la desalineación en la firma de la vibración es complejo y su complicidad puede resumirse en las cinco reglas generales siguientes:

1. Es imposible concluir que la causa del mal funcionamiento de la maquinaria en el mundo real es la desalineación del eje observando un solo espectro de vibración en condiciones de funcionamiento.
2. La gravedad de la desalineación no puede detectarse mediante el análisis de vibraciones. En otras palabras, no existe una relación exacta entre la cantidad de desalineación y el nivel/amplitud de vibración.
3. La firma de vibración de la maquinaria rotativa desalineada será diferente con diferentes diseños de acoplamiento flexible o rígido.
4. Las características de las vibraciones desalineadas de los rotores de máquinas apoyadas en rodamientos, son típicamente diferentes de las características de las vibraciones de los rotores de máquinas apoyadas en cojinetes lisos.
5. Es esencial realizar pruebas sencillas. Los síntomas de desalineación suelen confundirse con problemas de desequilibrio, por ejemplo.

Las pruebas con el motor en marcha desacoplado y las mediciones de alineación (con historial y monitorización de la alineación, mediciones por láser, etc.) pueden ayudar a identificar esta condición.

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