VIBRACIÓN DEBIDA A DESALINEACIÓN Es un problema muy común debido a la dificultad de alinear dos ejes y sus rodamientos de forma que no se originan fuerzas que produzcan vibraciones.

La forma de vibración de un eje torcido es similar a la de una mala alineación angular.

Para reconocer la vibración debida a la desalineación en la gráfica se pueden ver picos de frecuencias iguales a la velocidad de giro del eje, de dos o tres veces esta velocidad en situaciones donde el problema sea grave. Un ejemplo del espectro de este problema se observa en la figura 9.La forma de la gráfica será similar en las tres direcciones variando únicamente en amplitud igual que en todos los casos, la amplitud es proporcional a la gravedad del defecto, aquí de desalineación. Este fallo puede presentar alta vibración en sentido axial además de radial. Así siempre que exista una alta vibración y si la axial es mayor que la mitad de la radial puede existir un problema de desalineación o ejes torcidos. En la figura 10 se pueden ver los tres tipos básicos de desalineación en paralelo, angular, y una combinación de ambos.

La falta de alineación paralela, figura 11 produce sobre todo vibración en dirección radial con frecuencia igual al doble de la velocidad de giro del eje.

UNIDAD II

FIGURA 9 ESPECTRO DE DESALINEACIÓN

Desalineación paralela

 Altos niveles radiales y tangenciales causados por desalineación pueden imitar desbalance.

La desalineación paralela produce una fuerza de cizallamiento y un momento de flexión en la extremidad acoplada de cada flecha, niveles de vibración altos en 2x y en 1x. Se producen en las direcciones radiales o

tangenciales en los rodamientos en cada lado del acoplamiento, y son de fase opuesta. En la mayoría de los casos, los componentes 2x estarán más altos que los 1x. Los niveles axiales 1x y 2x estarán bajos solamente en desalineación paralela. y su fase estará opuesta.

Desalineación paralela Si la velocidad de la máquina puede variar, la vibración, debido al desbalanceo también variará según el cuadrado de la velocidad. Si se duplica la velocidad, el nivel del componente de desbalanceo se incrementará por un factor de cuatro, pero la vibración debida a la desalineación no cambiará de nivel.

A continuación enseñamos un espectro tìpico de una máquina desalineada.

2. DESALINEACIÓN:

ANGULAR: Ocurre cuando el eje del motor y el eje conducido unidos en el acople, no son paralelos. Caracterizado por altas vibraciones axiales. 1X RPS y 2X RPS son las más comunes, con desfase de 180 grados a través del acople. También se presenta 3X RPS. Estos síntomas también indican problemas en el acople. Para corregirlo, el conjunto motor-rotor deben alinearse. Debe emplearse un equipo deAlineación adecuada.

PARALELA: Los ejes del motor y del rotor conducido están paralelos, pero no son colineales. Se pueden detectar altas vibraciones radiales a 2X RPS, predominante, y a 1X RPS, con desfase de 180 grados a través del acople. Cuando aumenta la severidad, genera picos en armónicos superiores (4X , 8X). Se debe alinear el conjunto para corregir el daño. Debe emplearse un equipo de alineación adecuado.

ENTRE CHUMACERAS: En una máquina con transmisión de poleas, la mala posición de las chumaceras puede evitar que el eje se acomode correctamente, lo cual genera vibraciones anormales en sentido axial y radial. Excitación del pico representativo de la velocidad (1X RPS), especialmente en sentido axial. Es necesario hacer una verificación de que las chumaceras queden completamente paralelas entre si.

Desalineación angular

Hay desalineación angular cuando las líneas centrales de dos ejes se cortan formando un ángulo. La presencia de fuerte vibración axial a 1x RPM caracteriza este tipo de desalineación, que puede estar acompañado de armónicos de la velocidad de giro del eje con bajas amplitudes.

Síntomas:

Fuerte vibración axial en 1x RPM posiblemente con armónicos en 2x y 3x.

El armónico 2x RPM en dirección axial puede alcanzar un valor igual o incluso superior a 1x.

Vibración en dirección radial, probablemente de menor amplitud que en dirección axial, en 1x, 2x y 3x.

Las medidas de fase axial a ambos lados del acoplamiento se

Figura 48: Desalineación angular

encuentran desfasadas 180°.

Desalineación paralela

Dos ejes están desalineados paralelamente cuando los ejes no son paralelos y están separados una determinada distancia. La desalineación puede ser vertical u horizontal y se manifiesta espectralmente con una fuerte vibración radial a 1x y 2x RPM del eje, pudiendo presentar armónicos superiores de menor amplitud.

Síntomas:

Fuerte vibración radial en 1x RPM con armónicos en 2x y 3x.

El armónico 2x RPM en dirección radial puede alcanzar un valor igual o incluso superior a 1x.

Las medidas de fase radial a ambos lados del acoplamiento se encuentran desfasadas 180°.

Figura 49: Desalineación paralela

Desalineación en rodamientos y cojinetes

Independientemente de que exista una buena alineación en el acoplamiento, puede existir una desalineación entre el eje y el rodamiento. La desalineación puede tener su origen en una distorsión en la máquina o en un montaje inadecuado. Si una de las patas de la máquina no está en el mismo plano que las otras o si la bancada no está plana, al apretar los pernos de anclaje se generará una deformación y como consecuencia una desalineación. Otro ejemplo de desalineación en rodamientos tiene lugar en ventiladores de gran tamaño donde están montadas las cajeras de los rodamientos sobre la estructura metálica del ventilador. Si la estructura metálica no tiene la rigidez suficiente, se deformará bajo condiciones de carga y originará una desalineación. Generalmente, la mayor deformación se suele producir en el rodamiento próximo al rodete, originando una

desalineación axial.

Los rodamientos de bolas o rodillos desalineados se caracterizan por presentar vibración axial independientemente del estado de equilibrado. La vibración puede aparecer a 1x, 2x, 3x RPM o al número de bolas o rodillos del rodamiento por la velocidad de giro.

La desalineación de cojinetes antifricción presentan vibración radial y axial, normalmente a 1x y 2x RPM de la velocidad de giro. La desalineación de cojinetes suele venir acompañada por desequilibrios del rotor, por lo que un equilibrado del rotor disminuirá la vibración radial y axial.

Síntomas:

Fuerte vibración axial en 1x RPM posiblemente con armónicos en 2x y 3x.

El armónico 2x RPM en dirección axial puede alcanzar un valor igual o incluso superior a 1x.

Las lecturas de fase axial en la parte inferior, izquierda, superior y derecha del rodamiento aparecen desfasadas 90°.

Figura 50: Desalineación en rodamientos y cojinetes.

Desalineación en poleas

Se dice que dos poleas están desalineadas cuando no se encuentran en el mismo plano. Este problema produce alta vibración axial a 1x RPM del conductor o el conducido, generalmente el conducido. La buena medida de las amplitudes de las vibraciones depende de donde sean tomados los datos. También se manifiestan con la presencia de la frecuencia de banda y sus armónicos. Hay que tener en cuenta que las frecuencias de correas también suelen aparecer cuando existe un desgaste de las mismas, por lo que a veces es conveniente verificar su estado.

Para solucionar el problema deben alinearse las poleas tanto angular como paralelamente.

Síntomas:

Alta vibración axial y radial a 1x RPM del conductor o el conducido.

La vibración es más importante en dirección axial que radial (este hecho permite descartar el desequilibrio).

Desgaste desigual en dirección axial en poleas y correas.

Figura 51: Poleas desalineadas.

EFECTOS DE UNA MALA ALINEACION

Los efectos de la desalineación son bien conocidos en la industria en general:

 

Fallo prematuro en cojinetes, eje, cierres, y acoplamientos. Temperaturas elevadas del aceite en las cercanías de los

cojinetes. Pérdida excesiva de aceite en los cierres de los cojinetes. Calentamiento durante el funcionamiento de la maquinaria o

inmediatamente después de la parada de la maquinaria. Presencia de fisuras en el eje en las zonas próximas a los

cojinetes y/o acoplamientos. Incrementos en los niveles de vibración radiales y axiales. Rotura o aflojamiento de los tornillos del acoplamiento. Aflojamiento de los pernos, calzos metálicos, o pasadores guía.

METODOS DE CORRRECCION DE LA DESALINEACION

Regla y nivel

Es un sistema de alineamiento rápido, utilizado en los casos en los que los requisitos de montaje no son exigentes, dado que es poco preciso.

El proceso de alineamiento es como sigue:

• Los ejes, con los platos calados, se aproximan hasta la medida que se especifique.

• Con una regla de acero y un nivel, se sitúan en las generatrices laterales que podemos denominar Este y Oeste (ó 3 y 9) y se irá corrigiendo hasta que los consideremos alineados.

• Se comprueba el paralelismo de los platos midiendo en cuatro puntos a 90°.

• Si en el plano Norte-Sur no tenemos el nivel a cero, quiere decir que el mecanismo está “CAÍDO” o “LEVANTADO”, por lo que habrá que colocar forros donde se necesite para que los dos platos queden paralelos.

Reloj comparador

Se trata de un instrumento medidor que transmite el desplazamiento lineal del palpador a una aguja indicadora, a través de un sistema piñón-corredera.

El reloj comparador consiste en una caja metálica atravesada por una varilla o palpador desplazable axialmente en algunos milímetros (10 mm. para comparadores centesimales y 1 mm. para comparadores milesimales). En su desplazamiento la varilla hace girar, por medio de varios engranajes, una aguja que señalará sobre una esfera dividida en 100 partes el espacio recorrido por el palpador, de tal forma que una vuelta completa de la aguja representa 1 mm. de desplazamiento del palpador y, por consiguiente, una división de la esfera corresponde a 0.01 mm. de desplazamiento del mismo. Una segunda aguja más pequeña indica milímetros enteros.

Movimientos del palpador hacia el comparador serán positivos, girando la aguja en el sentido del reloj. Movimientos hacia el exterior serán negativos, desplazándose la aguja en sentido antihorario.

El modo de usarlo para medir la desalineación radial (paralela) es haciéndolo solidario a uno de los ejes (Eje A) mediante un adaptador (base magnética), descansando el palpador en el diámetro exterior del otro eje (Eje B). Montado de esta forma se gira 360º el eje A, tomando lecturas cada 90º. Dichas lecturas nos darán la posición relativa del eje B respecto de la proyección del eje A en la sección de lectura. Para medir la desalineación axial (angular) se procede de igual manera pero descansando el palpador en la cara frontal del plato.

Los principales métodos de alineación en los que se emplea el reloj comparador para medir la desalineación son:

1.- Alineación mediante reloj radial y galgas (método Brown-Boveri).

2-. Alineación mediante relojes radiales alternados (Método Indicador Inverso).

3-. Alineación mediante cara y borde (Método Radial-Axial)

Sistema de rayo láser

Los métodos de alineación con el uso de láser suponen una mejora destacable de los métodos tradicionales. Un alineador de ejes láser realiza una alineación más rápida y precisa que los métodos tradicionales. Los alineadores de contacto utilizan transductores “comunicadores electrónicos de posición”, semejantes al reloj comparador. Estos elementos se utilizan cada día más y cada casa comercial tiene su modelo con sus debidas instrucciones de utilización.

El equipo a utilizar, por ejemplo, puede ser el OPTALIGN, de Prüftechnik AG. Consta de una unidad Láser/Detector, que montada en el eje de la máquina estacionaria, emite un rayo láser, que es

dirigido al prisma montado en el eje de la máquina que debe ser movida; donde es reflejado hacia el detector. Un computador recibe la información del detector y suministra todos los datos necesarios para un alineado preciso.

El láser es de semiconductores Ga-Al-As, y emite luz en la zona del rojo visible (longitud de onda 670 nm). Su potencia es del orden de pocos mW.

A L I N E A C I Ó N

Es la acción de hacer colineales los ejes de rotación de los árboles, o flechas, en un determinado plano de acoplamiento.

Los coples en alineación son simplemente medios de transmisión y piezas de apoyo de los instrumentos de medición, hay tres tipos de desalineación:

A).- RadialB).- AxialC).- Combinada.

A).-DESALINEACIÓN RADIAL O PARALELA.

Es la distancia que separa a dos ejes que son paralelos, medidos radialmente.

B).-DESALINEACION ANGULAR O AXIAL

Es aquel que las líneas de sus ejes no convergen en un mismo plano de acoplamiento, cuyo valor angular se mide entre la desviación del eje con respecto a la línea central de colineabilidad. entre la desviación del eje con respecto a la línea central de colineabilidad.

C).- DESALINEACIÓN COMBINADA