Desalineación del eje y su contribución a fallas mecánicas

La desalineación del eje se considera la segunda fuente de vibración más frecuente después del desequilibrio, que ocurre debido a una mala alineación entre las partes correspondientes, como mitades de acoplamiento, embragues, ejes, poleas, etc.

De una manera más técnica, la desalineación de ejes y acoplamientos se puede definir como la condición en la que la línea central geométrica de dos ejes acoplados no coincide a lo largo del eje de rotación.

Estas desviaciones se pueden presentar de tres maneras diferentes:

• Desalineación paralela o radial;
• Desalineación angular o axial;
• Desalineación combinada.

La desalineación paralela o radial ocurre cuando las líneas centrales de los ejes están paralelas aparte. Por otro lado, en el caso de desalineaciones angulares o axiales, esta desviación se observa por el ángulo formado entre las líneas centrales en un plano en el espacio.

Y la desalineación combinada, es la más común de las situaciones, y ocurre exactamente cuando hay desviaciones paralelas y angulares en el mismo conjunto de líneas centrales.

En el caso de la alineación del eje, en general, se pueden utilizar acoplamientos rígidos y flexibles.

Aunque los acoplamientos flexibles son preferibles porque compensan parte de la desalineación, existen estándares generalmente aceptados para la desalineación del eje con varios tipos de acoplamientos.

SÍNTOMAS TÍPICOS DE DESALINEACIÓN:

• Falla prematura del rodamiento, sello, eje o acoplamiento;
• Excesiva vibración radial y axial;
• Alta temperatura de la carcasa cerca de los rodamientos o alta temperatura del aceite de descarga;
• Cantidad excesiva de fugas de aceite en los sellos del rodamiento;
• Los tornillos de la base están flojos (“falso soporte”);

LA ALINEACIÓN DEL TEMA ES IMPORTANTE

Según la pesquisa realizada con los participantes (principalmente profesionales de mantenimiento y confiabilidad) de la Conferencia Internacional de Mantenimiento IMC-2012 sobre la mayoría de las fallas recurrentes de la máquina, la desalineación se destaca en primer lugar.

Fallas de la máquina:

Mientras tanto, algunos estudios indican que las paradas de la máquina en las industrias brasileñas causadas por problemas relacionados con la alineación incorrecta del eje alcanzan más del 50%.

Además, se cree que el 90% de las máquinas funcionan fuera de las tolerancias de alineación recomendadas, lo que puede ocasionar una serie de problemas con el rendimiento de la máquina, el costo y la degradación de otros componentes.

PROBLEMAS CAUSADOS ​​POR DESALINEACIÓN

• En cuanto al rendimiento:

En condiciones de desalineación, el aumento de la temperatura, el ruido y la vibración disipan parte de la energía que debe convertirse en trabajo, lo que conduce a una reducción en la eficiencia real de la máquina desalineada.

• En cuanto al costo:

Hay un costo para producir tal energía disipada que impacta directamente la energía consumida por un motor eléctrico, por ejemplo.

Durante su puesta en marcha, el motor eléctrico consume más energía (debido a su estado de inercia) y la desalineación dificulta el ingreso al régimen operativo, lo que aumenta el consumo de corriente y crea problemas en el dimensionamiento de los dispositivos de protección.

Además, el motor comienza a consumir más energía para hacer su trabajo, generando un mayor gasto en la factura de electricidad. La alineación correcta puede reducir el consumo de energía hasta en un 15% (quizás incluso más).

En una estimación rápida, el consumo de energía de un motor eléctrico trifásico de CA viene dado por:

Pot = 1.73volts amp efi PF / 1000 kW

Considerando ahora un motor de 25 HP en las condiciones: voltios = 380 V, efi (eficiencia) = 90% y PF (factor de potencia) = 0.9, con consumo de corriente antes de la alineación de 36 A y después de la alineación de 32 A en funcionamiento 350 días / año (lo que representa 8400 h), por lo que se consume 2,13 kW debido a una desalineación.

Pot = 1.73380 (36-32) 0.902 1000 =2.13 kW

Suponiendo que el precio de kWh sea igual a R $ 0,10, el ahorro anual generado al corregir esta desalineación es de R $ 1,790.00.

Econ =2.13 kW8400 h0.10 R$/kWhR$ 1.790,00/año

• En cuanto a la degradación de otros componentes:

Desafortunadamente, los costos no son restrictivos solo para el consumo de energía, la degradación en otros componentes generada por la desalineación puede conducir a un reemplazo prematuro de componentes como:

– Rodamientos: elemento de la máquina que más sufre la desalineación de un eje, que recibe un esfuerzo mucho mayor para el que fue diseñado. Además de la aparición de cargas axiales que dañan, por ejemplo, los rodamientos de bolas, que normalmente no están diseñados para recibir cargas axiales

– Sellos: los elementos de sellado no logran un contacto óptimo con el eje, lo que provoca fugas y contaminación. Esto se debe al desgaste excesivo de una determinada parte del elemento de sellado, lo que hace que deje de funcionar. Se observa que un eje desalineado puede causar una reducción de hasta un 70% en la vida útil de un retenedor, por ejemplo.

– Acoplamientos: la desalineación puede causar el sobrecalentamiento de los acoplamientos, lo que lleva al secado de las piezas de goma (comúnmente utilizadas en estos elementos).

La siguiente figura representa una distribución cualitativa de las consecuencias más recurrentes en los componentes mecánicos debido a la condición de desalineación de la máquina.

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