Alineación del acoplamiento de ejes es la práctica de posicionar una máquina motriz y una máquina accionada de modo que sus líneas centrales del eje coincidan dentro de la tolerancia a la temperatura de funcionamiento. Es una tarea de gran impacto en el mantenimiento de equipos rotativos: la desalineación es una causa principal de fallo prematuro de rodamientos, fugas de sellos, desgaste del acoplamiento y aumento de la vibración a la velocidad de funcionamiento. A diferencia del balanceo, que corrige la distribución de masa en un rotor único, la alineación corrige la geometría entre dos ejes unidos por un acoplamiento, un problema distinto con soluciones diferentes.
Un acoplamiento que une dos ejes desalineados se ve obligado a flexionarse o deslizarse en cada revolución, transmitiendo fuerzas de reacción a los rodamientos de ambas máquinas como cargas radiales y axiales que no fueron diseñadas para soportar de forma continua. Con el tiempo, esto se manifiesta como un aumento de la temperatura de los rodamientos, fugas en los sellos, desgaste o grietas en el acoplamiento y aflojamiento de los pernos de la base. En un espectro de vibración, la desalineación produce componentes fuertes a 1x y 2x de la velocidad de rotación con vibración axial elevada, a diferencia del desbalance, que está dominado por 1x radial con bajo contenido axial. Consulte nuestra guía sobre las zonas de severidad de vibración ISO 10816-3 para criterios de aceptación relacionados.
En la práctica, la desalineación casi siempre es una mezcla de dos condiciones:
Ambas deben corregirse en los planos vertical y horizontal; corregir solo un componente o un plano deja una desalineación residual que sigue generando vibración y carga en los rodamientos.
En el campo se usan tres familias de métodos, en orden de precisión creciente y menor mano de obra:
Ningún método de alineación proporciona un resultado válido si la máquina tiene pie blando: uno o más pies que no están apoyados planos sobre la placa base. El pie blando deforma la carcasa de la máquina cada vez que se tensa un perno de sujeción, desplazando la línea central del eje e invalidando las lecturas tomadas. Debe comprobarse y corregirse, pie por pie, antes de comenzar a calzar. Consulte nuestro artículo complementario sobre diagnóstico y corrección del pie blando para la secuencia de comprobación.
La mayoría de las máquinas rotativas modifican la altura de la línea central del eje, y a veces la posición lateral, al calentarse. Una bomba cercana a la temperatura ambiente puede mostrar un crecimiento despreciable, mientras que una bomba caliente, una turbina de vapor o un compresor de gases calientes puede aumentar varios décimos de milímetro. Por lo tanto, la alineación en frío debe apuntar a un valor "en frío" deliberadamente desplazado, no a cero, de modo que la máquina alcance la alineación verdadera una vez caliente. Los objetivos en frío proceden de datos medidos de crecimiento térmico, tablas del OEM o datos históricos de verificaciones en caliente. Alinear a cero en frío es una causa común de alineaciones que fallan una vez que la máquina está en funcionamiento.
La desalineación residual aceptable se reduce conforme aumenta la velocidad, ya que el mismo desplazamiento produce cargas cíclicas proporcionalmente mayores a mayor rpm. Las tablas de tolerancia graduadas por velocidad publicadas por los fabricantes de acoplamientos y equipos de alineación expresan el límite de desplazamiento por cada 100 mm de vano del acoplamiento y el límite de angulación como una pendiente, mostrados a continuación. Considere estas tablas como una guía típica de campo, no como un estándar universal.
| Velocidad de funcionamiento (rpm) | Tolerancia de desplazamiento (excelente), por 100 mm de vano | Tolerancia de angulación (excelente), mm/100 mm |
|---|---|---|
| Hasta 1000 | 0.09 mm | 0.09 |
| 1000 a 2000 | 0.07 mm | 0.07 |
| 2000 a 3000 | 0.05 mm | 0.05 |
| 3000 a 4000 | 0.03 mm | 0.03 |
| Por encima de 4000 | 0.02 mm o según el OEM | 0.02 o según el OEM |
Estas bandas ilustran la alineación "excelente" tal como se usa comúnmente en el software de alineación láser; las bandas "aceptables" son de dos a tres veces más permisivas. API 686, en cambio, establece una única tolerancia fija independientemente de la velocidad: 0.02 mm de desplazamiento en el centro del acoplamiento y 0.03 grados de angulación en cada buje. Las máquinas críticas y de alta velocidad deben seguir la tolerancia del OEM, no una tabla genérica.
Las comprobaciones de alineación funcionan mejor como un paso programado y documentado, no como una reacción a una alarma de vibración: después de cualquier desconexión del acoplamiento, trabajos en los pies o la placa base, sustitución de rodamientos o sellos, y en intervalos fijos para máquinas críticas. Registrar las lecturas encontradas y las dejadas para cada activo permite al equipo de confiabilidad detectar el asentamiento de la placa base antes de que provoque una falla. Dentro de un GMAO como Fabrico, las lecturas pueden registrarse en el expediente del activo junto con el historial de vibraciones. Reserve una demo de Fabrico para ver cómo esto encaja en un flujo de trabajo más amplio.
El desplazamiento significa que las líneas centrales de los ejes son paralelas pero desplazadas entre sí. Angular significa que las líneas centrales se encuentran en un ángulo. La mayoría de las máquinas presenta una mezcla de ambas, en ambos planos, y todos los componentes deben corregirse.
Muchas máquinas, especialmente bombas calientes, turbinas y compresores, experimentan crecimiento en la línea central del eje al calentarse. Alinear a cero estando en frío deja la máquina desalineada una vez caliente, por lo que el objetivo en frío se desplaza deliberadamente para compensar.
Sí. El balanceo y la alineación solucionan problemas distintos: la distribución de masa en un rotor frente a la coincidencia de líneas centrales entre dos ejes, por lo que uno puede estar correcto mientras el otro no lo está. La relación entre la amplitud de 1x y 2x y el nivel de vibración axial ayudan a distinguir cuál está presente.
El pie blando deforma la carcasa de la máquina cada vez que se aprietan los pernos de sujeción, desplazando la línea central del eje. Cualquier lectura de alineación tomada antes de su corrección queda invalidada una vez los pies estén correctamente apretados, por lo que la corrección del pie blando siempre precede al calzado de alineación.
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