Si trabaja con ejes de gran tamaño para maquinaria pesada, equipos de minería o instalaciones industriales a gran escala, sabe lo doloroso que puede ser la desalineación. He estado en el juego de proveedores de ejes de gran tamaño durante más de una década y déjenme decirles que una mala alineación no es solo un problema menor. Puede provocar un desgaste excesivo, tiempos de inactividad no planificados, costos de mantenimiento altísimos e incluso una falla total del eje si no se controla. A lo largo de los años, he trabajado con todo tipo de clientes, desde grandes operaciones mineras hasta talleres de fabricación más pequeños, y he visto proyectos descarrilados por desalineaciones demasiadas veces. ¿La buena noticia? La mayoría de estos problemas se pueden prevenir si sabes lo que estás haciendo. Primero, analicemos por qué los ejes grandes se desalinean, porque no se puede arreglar algo si no se comprende cómo se rompió.
Los pozos de gran tamaño están construidos para soportar cargas masivas, pero también son enormes: miden más de 10 metros de largo y pesan varias toneladas. Eso significa que son sensibles a todo tipo de fuerzas que a las partes más pequeñas realmente no les importan. La expansión térmica es importante aquí. Cuando un eje gira, se calienta y el metal se expande. Si lo instaló en frío, es muy probable que se desplace a medida que se calienta, lo que alterará la alineación. Luego está el asentamiento de los cimientos. Los equipos pesados se asientan sobre cimientos de concreto o acero y, con el tiempo, esos cimientos pueden moverse un poco, especialmente si el suelo debajo de ellos no está compactado adecuadamente. La vibración de la propia máquina o del equipo adyacente también se acumula; a lo largo de meses y años, las sacudidas constantes pueden hacer que el eje se salga de su lugar. Incluso los errores de instalación son comunes. Con ejes grandes, no puedes simplemente mirarlo como lo harías con un eje de motor pequeño. Necesita las herramientas adecuadas y, si un técnico toma atajos, los problemas de alineación surgen rápidamente.
Antes de pasar a las soluciones, hablemos de cómo se ve realmente la desalineación en ejes grandes. Hay dos tipos principales: desalineación paralela y desalineación angular. Paralelo es cuando los dos ejes (como el eje impulsor y el eje conducido, digamos una turbina y una caja de cambios) son paralelos pero sus líneas centrales están desplazadas, por lo que no se alinean rectas. Angular es cuando las líneas centrales forman un ángulo entre sí, como dos palos que se juntan en una ligera V. La mayoría de las veces, es una mezcla de ambas, lo que hace que sea más difícil de arreglar. ¿Los síntomas? Si nota una vibración inusual que es mucho más fuerte de lo normal, o si reemplaza los acoplamientos o cojinetes con mucha más frecuencia de lo que recomienda el fabricante, eso es una señal de alerta. Siempre les digo a mis clientes: si hay que reemplazar un rodamiento en un eje grande más de una vez al año, la alineación probablemente sea la culpable.
Ahora, lo bueno: cómo afrontar esto. Comencemos con el paso más importante, la preinstalación, porque arreglar la alineación después es mucho más costoso. En primer lugar, cuando pides un eje de gran tamaño a un proveedor (agradece a mi equipo, puedes consultar nuestraEje de gran tamañopágina para todas las especificaciones que necesita), asegúrese de hablar con nosotros sobre su aplicación. No nos limitamos a enviar un mensaje y dar por terminado el día; Le preguntaremos sobre su temperatura de funcionamiento, carga, tipo de base y cómo se conectará el eje a otras piezas. Esa información nos ayuda a mecanizar el eje para tener los puntos de montaje correctos para las herramientas de alineación e incluso ajustarlo para la expansión térmica. Por ejemplo, si su eje se calienta mucho, podemos diseñarlo con un poco de espacio adicional en los acoplamientos para que cuando se expanda, no desalinee todo el sistema.
A continuación, comprobaciones previas a la instalación de los cimientos. Esto no es negociable. Antes incluso de levantar el eje grande para colocarlo en su lugar, asegúrese de que la base esté nivelada y compactada adecuadamente. He visto a clientes saltarse este paso porque tienen prisa y, tres meses después, la base se hunde media pulgada y el eje está desalineado sin posibilidad de reparación. Utilice un nivel láser (no un nivel de burbuja, esos funcionan para cosas pequeñas, no para ejes de 10 toneladas) para comprobar toda la superficie de la base en varios puntos, incluido el lugar donde se asentarán las carcasas de los cojinetes. Si encuentra puntos altos o bajos, muela o calce antes de colocar algo. Además, asegúrese de que los orificios para los pernos de las carcasas de los cojinetes sean del tamaño correcto. Los ejes grandes vibran, por lo que si los pernos están demasiado apretados o los agujeros no están bien, esa vibración cambiará las cosas con el tiempo.
Una vez que la base sea buena, es hora de alinear los ejes. Aquí es donde la mayoría de la gente se equivoca: simplemente no es suficiente para ejes de gran tamaño. Necesitas herramientas de precisión. Los sistemas de alineación láser son el estándar de oro aquí. Utilizan un emisor y un receptor láser para medir el desplazamiento y el ángulo con una precisión de milésimas de pulgada, que es mucho mejor que el antiguo método del indicador de cuadrante. Este es el proceso: primero, monte el láser en un eje y el receptor en el otro. Gire los ejes (incluso los más grandes se pueden girar con una grúa o un motor pequeño) y deje que el láser mida la posición en cuatro puntos (arriba, abajo, izquierda, derecha). Luego, la herramienta le dará números exactos de cuánto necesita ajustar las carcasas de los cojinetes, ya sea calzando debajo o agregando a las patas, o moviendo la carcasa de lado a lado. Realice este paso varias veces. No lo hagas sólo una vez cuando los ejes estén fríos; Haga funcionar la máquina durante una o dos horas para que todo se caliente y se expanda, luego vuelva a verificar la alineación. No puedo decir cuántas veces un cliente me llama una semana después de la instalación diciendo "está desalineado otra vez" porque se saltó la verificación posterior al calentamiento.
Pero espera, la alineación no es una cuestión de configurarlo y olvidarlo. Los ejes grandes necesitan controles de mantenimiento periódicos para detectar la desalineación temprana. ¿Con qué frecuencia? Depende de la aplicación: los pozos de minería pueden necesitar una revisión cada mes, mientras que un eje de fabricación que funciona a velocidad constante puede que solo necesite una revisión cada trimestre. La clave es buscar señales: niveles de vibración (puede obtener sensores de vibración que le avisan cuando los niveles están bajos), temperatura de los cojinetes (los cojinetes calientes son una señal de desalineación, debido a la fricción adicional) y el estado del acoplamiento. Si el acoplamiento muestra un desgaste desigual (como si un lado estuviera más rayado que el otro), es una señal clara de que la alineación no está correcta. Cuando realice estas comprobaciones, utilice la misma herramienta de alineación láser cada vez para mantener la coherencia. Si utiliza una herramienta diferente o hace que lo haga una tecnología diferente, es posible que obtenga lecturas contradictorias que dificulten descubrir qué está mal.
A veces, incluso con una instalación perfecta y comprobaciones periódicas, se acaba con una desalineación que ya está causando problemas. Entonces, ¿qué haces entonces? Primero, detenga la máquina. Sé que es tentador seguir ejecutándolo para evitar tiempos de inactividad, pero esa es una receta para una falla catastrófica. Los ejes grandes pueden pesar toneladas y, si funcionan desalineados, la fuerza sobre los cojinetes y el propio eje es mucho mayor de lo diseñado. Un amigo mío que dirige una mina de carbón probó esta vibración, antes ignorada, durante tres semanas y el eje se partió por la mitad mientras funcionaban a plena carga. Les costó 200.000 dólares en piezas y una semana de tiempo de inactividad, además tuvieron que cerrar las operaciones por motivos de seguridad. Entonces: apáguelo de manera segura, documente los síntomas (vibración, temperatura de los cojinetes, desgaste del acoplamiento) y llame a un equipo que se especialice en la alineación de ejes grandes. No intente arreglarlo usted mismo si no tiene las herramientas o la capacitación adecuadas; un ajuste incorrecto puede empeorar el problema o incluso dañar el eje sin posibilidad de reparación.
Espera, hablemos también del diseño del eje. Cuando trabaja con un proveedor de ejes de gran tamaño, desea un eje que esté diseñado para manejar la desalineación, no solo la alineación perfecta. Los acoplamientos flexibles son imprescindibles para ejes grandes. A diferencia de los acoplamientos rígidos, los acoplamientos flexibles pueden absorber una pequeña cantidad de desalineación sin causar tensión adicional en el eje. Existen diferentes tipos: acoplamientos de engranajes, acoplamientos de rejilla y acoplamientos elastoméricos. Los acoplamientos de engranajes son excelentes para aplicaciones de alto torque, como la minería, mientras que los elastoméricos funcionan mejor para configuraciones de menor vibración. Pero aquí está la cuestión: incluso los acoplamientos flexibles tienen límites. La mayoría sólo puede soportar hasta 1 grado de desalineación angular o 0,1 pulgadas de desalineación paralela. Entonces son un amortiguador, no una solución. Por eso la alineación adecuada sigue siendo clave. Si constantemente alcanza esos límites, necesita ajustar la máquina, no solo reemplazar el acoplamiento.
Otra cosa que mucha gente pasa por alto: el crecimiento térmico. Ya hemos hablado de esto antes, pero es importante para ejes grandes. Un eje de acero de 10 metros puede expandirse hasta 10 milímetros cuando funciona a 100 grados Celsius, dependiendo del tipo de acero. Puede que no parezca mucho, pero cuando se trata de alineación de precisión, es un gran cambio. Entonces, cuando instales el eje, debes tener en cuenta ese crecimiento. ¿Cómo? Calcule la expansión térmica esperada de su eje y luego ajuste la alineación en frío en consecuencia. Por ejemplo, si el eje se expande 5 mm hacia la turbina cuando se calienta, querrás alinearlo de modo que cuando esté caliente, las líneas centrales queden rectas. Un buen proveedor de ejes de gran tamaño le ayudará a calcular esto; utilizamos software avanzado para modelar la expansión térmica para cada pedido, para que no tenga que adivinar. Hemos tenido clientes que se saltaron este paso y sus ejes quedaron desalineados 4 mm una vez calientes, lo que provocó una falla en el rodamiento en un mes.
Ahora, abordemos algunos errores comunes que veo todo el tiempo. Primero, tomar atajos en las herramientas. Muchas tiendas todavía utilizan niveles de burbuja o incluso simplemente cintas métricas para alinear ejes grandes. Esas herramientas son precisas para cosas pequeñas, pero para un eje de 10 toneladas, un error de 1 mm es suficiente para causar problemas importantes. Las herramientas de alineación láser cuestan unos cuantos miles de dólares, pero son una inversión que le permitirá ahorrar mucho más en tiempo de inactividad. En segundo lugar, saltarse las comprobaciones posteriores a la instalación. Como dije antes, es necesario verificar la alineación cuando el eje esté frío y luego nuevamente después de que funcione por un tiempo y se caliente. En tercer lugar, ignorar las pequeñas señales. Un poco de vibración una vez al mes puede parecer normal, pero si empeora, se trata de una desalineación progresiva. Detectarlo a tiempo es mucho más fácil y económico que solucionarlo cuando es un problema grande.
Déjame darte un ejemplo real para concretar esto. Un cliente nuestro del sector de la construcción nos encargó hace unos años un pozo grande de 12 metros. Lo instalaron, usaron un indicador de cuadrante (no un láser) para verificar la alineación y pensaron que estaba bien. Un mes después nos llamaron presa del pánico porque los rodamientos se atascaban cada dos semanas. Enviamos a nuestro técnico de alineación y usó un láser para verificar; resultó que la alineación estaba desviada en 0,3 pulgadas paralelas y 1,2 grados angulares. El cliente había utilizado un indicador de cuadrante que solo tenía una precisión de 0,1 pulgadas, por lo que no pudo detectar la pequeña pero crítica desalineación. Les ayudamos a realinear el eje, ajustar su compensación de expansión térmica y cambiar a un acoplamiento flexible clasificado para su torque. Seis meses después no han tenido ni un solo problema de rodamiento. Por eso son importantes las herramientas y la experiencia adecuadas.
Entonces, para resumir: la desalineación en ejes de gran tamaño no es inevitable. Es un problema que proviene de una mala instalación, de un mantenimiento omitido o de ignorar pequeños problemas. Los pasos clave son: trabajar con un proveedor de ejes de gran tamaño de buena reputación que comprenda su aplicación, realizar verificaciones exhaustivas de los cimientos antes de la instalación, usar herramientas de alineación láser (y volver a verificar después de que el eje se caliente), programar verificaciones de mantenimiento periódicas para detectar problemas a tiempo y no ignorar las señales de advertencia. Y cuando tenga un problema, no intente solucionarlo usted mismo; llame a los expertos.
Si en este momento tiene problemas de desalineación o necesita un eje nuevo de gran tamaño para su operación, estamos aquí para ayudarlo. Nuestro equipo ha estado trabajando con clientes industriales durante años y podemos guiarlo en cada paso, desde el diseño del eje adecuado para sus necesidades hasta brindarle asistencia con orientación sobre alineación. No permita que la desalineación descarrile sus proyectos ni afecte sus ganancias. Comuníquese hoy para conectarse con nuestro equipo y asegurémonos de que sus ejes funcionen sin problemas y de manera confiable.
Referencias
- Diseño de máquinas. "Mejores prácticas de alineación de ejes para equipos industriales pesados". Obtenido de artículos técnicos de la industria sobre componentes de maquinaria pesada, 2022.
- Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME). "Estándares de alineación para acoplamientos y ejes giratorios grandes". ASME B106.1M-2019, 2019.
- Tecnología de Minería y Canteras. "Causas comunes y soluciones para la desalineación de ejes en equipos mineros pesados". Revista de Mantenimiento Industrial, vol. 14, núm. 3, 2021.