Conceptualmente, alinear dos equipos es algo bastante sencillo. Simplemente hay que hacer pasar por una misma recta los centros de ambos ejes. Llevarlo a la práctica puede resultar un poco más complicado; y conseguir que la alineación se incorpore a la cultura de trabajo, es una tarea titánica. El propósito de esta nota justamente es colaborar con esa tarea.
Aunque los ejemplos y consecuencias que mencionamos en esta nota se refieran a equipos de bombeo, todo lo que analizaremos es aplicable a cualquier tipo de equipo rotante con dos o más componentes vinculados directamente y que giren. (Ventiladores, Compresores, Motoreductores, Grupos electrógenos, etc.)
¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA DE LA ALINEACIÓN?
Es simple, se estima que el 50% de las fallas de rodamientos en equipos rotantes se deben a problemas de alineación, pero los rodamientos arruinados son solamente una de las consecuencias de una pobre alineación, hay más:
- Se reduce drásticamente la vida útil de los sellos mecánicos
- Aumenta el consumo de energía hasta un 15%
- Los anillos de desgaste pueden eventualmente hacer contacto
- Hay desgaste prematuro en bujes garganta y piezas con luces reducidas
- Fatiga en el eje
- Averías en el acoplamiento
Y hay otras consecuencias que son menos visibles y sin embargo pueden ser las de mayor impacto económico:
- Siniestros y eventos ambientales (como consecuencia de una falla de sellos)
- Lucro cesante por paradas no programadas
Ya tenemos buenas razones para combatir la desalineación, pero es conveniente que analicemos previamente el mecanismo de falla.
Hay tres tipos de desalineación, que en general se presentan combinados, pero para facilitar su análisis los vemos por separado:
Todos ellos generan vibraciones, que no son otra cosa más que cargas de impacto cíclicas aplicadas sobre ambos ejes. Si los ejes no fueran rotantes, poco importaría la alineación, pero con cada giro que dan, los esfuerzos debidos a la desalineación cambian de sentido.
Si un equipo funciona a 3000 RPM, esto sucede 3000 veces por minuto; lo que equivale a aplicarle al equipo 3000 martillazos por minuto en el eje, sin errar uno solo…
Y cada una de estas cargas de impacto provoca lo siguiente:
- Rotura de la película límite de lubricante en los rodamientos, aumentando el consumo de energía y reduciendo su vida útil
- Deflexión excesiva en el eje, provocando contactos entre partes estacionarias y rotantes.
- Oscilación exagerada en el sello mecánico, aumentando las pérdidas y reduciendo su vida útil por contacto de cara contra cara.
- Fatiga de eje, elastómero y/o partes flexibles del acoplamiento.
¿CUÁNDO?
La alineación es la última tarea que se hace sobre el equipo previo al arranque, por eso es necesario tener resuelto lo siguiente:
- Las cañerías no deben ejercer esfuerzos sobre las bridas.
- La base debe estar bien mecanizada para que los equipos se apoyen sobre todas sus patas.
- La bomba y su motor deben estar bien acondicionados, listos para arrancar.
- La base debe tener tornillería adecuada para desplazar horizontalmente a las máquinas
- Tener a mano un juego de suplementos calibrados para corregir alturas.
¿CÓMO?
Hay varios métodos para alinear, todos consisten de 4 pasos comunes:
1 – Determinar la desalineación inicial
2 – Efectuar una serie de cálculos para determinar la magnitud y sentido de las correcciones
3- Hacer los ajustes necesarios para lograr las correcciones
4 – Verificar que haya quedado dentro de las tolerancias estipuladas.
Siempre se plantea una estrategia de alineación que define cuál será la máquina a mover y cuál será la fija (normalmente la bomba o compresor, por estar vinculada a las cañerías).
En el caso de trenes de máquinas (motor, reductor, máquina conducida), se deberá alinear primero el par de máquinas que incluye a la máquina fija (bombareductor), y luego el otro par de máquinas (reductormotor).
REGLA y GALGA
El método más rudimentario es el de la regla y la galga.
Consiste en apoyar una regla metálica en una de las masas del acople y medir con una galga la luz que hay en la otra masa. Este trabajo se hace rotando ángulos de 90°.
Habitualmente no se hacen cálculos con este método, aunque se podría mediante semejanza de triángulos, simplemente se van colocando suplementos hasta obtener lecturas similares en los 4 puntos de lectura.
No es un método preciso, sirve para detectar desalineaciones groseras para poder usar otro método luego.
MÉTODO DE LOS COMPARADORES
Hay dos técnicas, una utilizando un solo comparador y la de los dos comparadores en simultáneo.
El método del único comparador, también llamado frente y diámetro; consiste en colocar la base del comparador sobre una de las masas y medir sobre el diámetro y frente de la otra. Es necesario retirar el espaciador y se hace girar la masa que tiene adherida la base del comparador.
Las correcciones angulares se hacen en base a las lecturas sobre el frente de la masa. Las correcciones en paralelo se hacen en función de las lecturas sobre el diámetro. Es posible determinar la magnitud a corregir utilizando semejanza de triángulos, pero la mayoría de los técnicos lo hacen por prueba y error, con las consecuentes demoras.
El otro método es el de los dos comparadores en simultáneo.
Se coloca un comparador solidario a cada eje, con su palpador apoyado en la masa del otro eje. Luego se giran ambos ejes con el espaciador colocado para garantizar que lo hagan en forma simultánea. Se toman lecturas cada 90° y en función de las diferencias entre ellas, se hacen las correcciones.
Es mucho más preciso que los métodos anteriores, pero los cálculos no son del todo simples y lo habitual es que no se hagan. De este modo el proceso se demora más de lo debido.
Otro gran inconveniente es que las varillas que se utilizan para sostener los comparadores sufren deflexión y es necesario hacer correcciones, que no todos los mecánicos conocen.
MÉTODO LÁSER
Conceptualmente es lo mismo que el método de los dos comparadores, porque se hacen los mismos cálculos; pero la gran diferencia radica en la practicidad y en la exactitud; y además los cálculos los hace un equipo que directamente indica la magnitud a corregir para obtener una buena alineación.
Otra gran ventaja es la posibilidad de imprimir un reporte que certifique la calidad de la alineación realizada.
Hay distintos fabricantes de equipos y cada uno tiene sus características, pero todos constan de dos lectores que es necesario vincular a cada eje, una unidad central que se vincula con los lectores por cables o bluetooth.
El mismo equipo indica los pasos a seguir para alinear, el primer lugar hace girar los ejes para obtener tres lecturas.
Con éstas determina la desalineación inicial y calcula los valores a corregir en ambos planos, vertical y horizontal. Una vez efectuados los ajustes necesarios, se vuelve a medir para verificar.
Una desventaja es el costo del equipo. En general se justifica tener un alineador propio si se tiene un número considerable de equipos para alinear, digamos unos 30 equipos.
Otra podría ser la gran dispersión de precios y características de los equipos, lo que dificulta tomar una buena decisión.
En este sentido hay dos grandes consideraciones para hacer: Si se requiere de un reporte o no, los equipos que no imprimen son más baratos; y las características del medio donde se va a alinear.
Hay factores que perturban la lectura de los equipos láser, como las corrientes térmicas, ambientes pulverulentos, vibraciones, etc. Algunos equipos cuentan con filtros para poder operar en estas condiciones, otros no y su precio es bastante inferior.
¿CUÁNDO PODEMOS DECIR QUE UN EQUIPO ESTÁ BIEN ALINEADO?
La siguiente tabla indica las máximas desalineaciones permitidas en función de la velocidad de rotación.
Pero eso no contesta del todo la pregunta, porque una cosa es alinear un equipo nuevo previo a su despacho, otra es hacerlo cuando este mismo equipo ya haya sido montado y conectado a sus cañerías, y otra muy distinta es hacerlo en caliente, cuando ya haya operado un par de horas al menos.
Cada una de estas instancias, el trasporte, los esfuerzos de las cañerías y la dilatación térmica generan distorsiones que afectan la alineación, por eso no nos servirá de mucho tener un reporte de alineación de un equipo nuevo, si no hacemos el resto del trabajo.
Publicado en Versión papel Edición Nº 69 Año 12 – Junio / Julio 2015.
Registro de propiedad intelectual realizado y vigente.
La reproducción parcial o total está penada por ley Nº11.723.
Autor: Ing Ricardo Cifuente – Consultor
Titular de BEP Consultora, con más de 25 años de experiencia en equipos de bombeo y movimiento de fluidos. Sus actividades se han desarrollado en empresas de primera línea como Hidrosur, Flowserve, John Crane y Ruhrpumpen. Actualmente realiza trabajos de consultoría, asesoramiento, cálculos, análisis de fallas. Entre otros servicios destinados a industrias químicas, petroquímicas y petroleras. Más información en BepConsultora
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