Tolerancias de alineación de ejes: qué son, por qué son importantes y cómo lograr una alineación dentro de la tolerancia

Una correcta alineación de la máquina es fundamental para prolongar su vida útil, mejorar su fiabilidad y reducir los costes de mantenimiento. Sin embargo, lograr una alineación perfecta al 100 % es casi imposible en algunas configuraciones, por lo que la mayoría de las máquinas y acoplamientos tienen tolerancias de alineación que ofrecen un rango limitado de alineaciones admisibles.

Esta guía explicará exactamente qué son las tolerancias de alineación y por qué son tan importantes al realizar alineaciones. También proporcionará orientación práctica sobre cómo lograr una alineación dentro de las tolerancias y por qué puede ser importante ajustarlas en ciertos equipos.

¿Qué son las tolerancias de alineación de ejes?

Las tolerancias de alineación son la cantidad de desalineación admisible, ya sea angular o descentrada, entre ejes acoplados sin comprometer la fiabilidad. Estas tolerancias proporcionan un rango dentro del cual la máquina puede funcionar con la máxima eficiencia y con el mínimo daño a los componentes.

Las tolerancias de alineación de ejes suelen estar determinadas por la velocidad de rotación de la máquina. Las RPM más altas requieren tolerancias más estrictas, mientras que las máquinas más lentas pueden tener tolerancias mayores.

Las normas de alineación de ejes son establecidas por organismos como el Instituto Nacional Americano de Estándares (ANSI) y el Instituto Americano del Petróleo (API). También las especifica la Organización Internacional de Normalización (ISO). Sin embargo, cada máquina puede tener sus propias tolerancias de alineación especificadas por el fabricante del equipo original (OEM).

Por qué son importantes las tolerancias de alineación de ejes

La alineación adecuada del eje dentro de las tolerancias es fundamental para garantizar la longevidad y la eficiencia de maquinaria rotativaCuando los ejes se desalinean más allá de los límites aceptables, se transmiten fuerzas excesivas a los rodamientos, sellos y otros componentes, lo que provoca un aumento de la vibración, el calor y el desgaste. Esto puede provocar fallas prematuras del equipo, costosos tiempos de inactividad y mayores gastos de mantenimiento. El cumplimiento de tolerancias estrictas de alineación de ejes minimiza estas tensiones, prolongando la vida útil de la máquina y sus componentes.

Además, una alineación precisa mejora la eficiencia operativa. Los ejes desalineados pueden causar pérdida de energía debido al aumento de la fricción y la vibración, lo que reduce el rendimiento general del sistema y aumenta los costos de los servicios públicos. En el caso de los acoplamientos, una correcta alineación de ejes garantiza que funcionen dentro de sus límites de diseño, evitando así un desgaste excesivo o fallos.

Más allá de los daños al equipo, la desalineación en activos críticos puede plantear riesgos de seguridad, como fallas inesperadas en turbinas de alta velocidad o compresores, lo que hace que la alineación precisa sea esencial para la seguridad de los trabajadores.

Por último, lograr la alineación dentro de la tolerancia también mejora los indicadores clave de rendimiento como el tiempo medio entre fallos (MTBF) y el tiempo medio de reparación (MTTR), optimizando el rendimiento y minimizando los costes operativos.

Tipos de desalineación del eje

La desalineación se presenta de dos formas: descentrada (también conocida como paralela, cuando los ejes están separados) y angular (cuando los ejes están inclinados entre sí). Las tolerancias de alineación proporcionan el margen máximo para ambos tipos de desalineación.

La tolerancia de desalineación paralela o descentrada se mide en unidades diminutas, llamadas milésimas de pulgada. Una milésima de pulgada es una milésima (o 0.001) de pulgada, aproximadamente el ancho de un cabello humano. Esta pequeña cantidad puede ser imperceptible a simple vista, pero unas pocas milésimas de pulgada pueden marcar la diferencia entre una máquina alineada dentro de la tolerancia y una desalineada.

La desalineación angular se mide en milésimas de pulgada (milésimas de pulgada) y describe cuánto se inclinan los ejes en una distancia determinada. Por ejemplo, una desalineación angular de 1 milésima de pulgada (milésimas de pulgada) significa que la distancia entre los ejes aumenta 1 milésima de pulgada (milésimas de pulgada) por cada pulgada de longitud.

Otros factores que afectan las tolerancias

Como se mencionó anteriormente, las tolerancias de alineación de ejes dependen de la velocidad de giro de la máquina y de su comportamiento durante su funcionamiento. Las tablas de tolerancias de alineación de ejes basadas en la velocidad proporcionan pautas para una desalineación aceptable según la velocidad de rotación de la máquina. Estas tablas, a menudo proporcionadas por fabricantes o estándares de la industria, garantizan que la alineación se ajuste a las necesidades de la máquina, reduciendo el desgaste de rodamientos, sellos y acoplamientos.

Las máquinas también cambian durante el funcionamiento debido a crecimiento térmico y cargas operativas. El calor provoca la expansión de los componentes metálicos, alterando la alineación de los ejes, mientras que fuerzas como el par o la tensión en las tuberías pueden provocar un mayor movimiento. Para contrarrestar esto, los técnicos realizan una alineación en frío, desalineando ligeramente los ejes intencionalmente para compensar los cambios esperados, de modo que se alineen perfectamente cuando la máquina está en funcionamiento. Por ejemplo, si un motor sube 4 milésimas de pulgada en caliente, se alinea 4 milésimas de pulgada en frío. Las herramientas modernas de alineación láser simplifican estos ajustes al tener en cuenta los datos de crecimiento térmico.

Tolerancias de alineación de ejes vs. Tolerancias de alineación de acoplamientos

También es importante tener en cuenta que existe una distinción entre las tolerancias de alineación de ejes y las tolerancias de alineación de acoplamientos. Las tolerancias de alineación de ejes protegen la máquina en sí, junto con componentes como rodamientos y sellos. Las tolerancias de alineación de acoplamientos protegen el acoplamiento, por lo que las tolerancias de alineación de acoplamientos pueden diferir de las tolerancias de alineación de ejes.

Las tolerancias de alineación de los acoplamientos suelen ser mayores que las tolerancias de alineación de la máquina, especialmente en el caso de los acoplamientos flexibles. Sin embargo, en ciertos tipos de acoplamientos rígidos, el acoplamiento puede tener tolerancias más estrictas que el eje. La alineación de los ejes generalmente permite que la alineación del acoplamiento se mantenga dentro de las tolerancias de alineación del acoplamiento.

Qué hacer cuando “dentro de la tolerancia” no es suficiente

Las tolerancias de alineación se expresan típicamente como un número que representa el desplazamiento máximo que aún podría considerarse dentro de la tolerancia. Por ejemplo, una tolerancia para una máquina podría ser de 8 milésimas de pulgada de desplazamiento y 0.5 milésimas de pulgada de desalineación angular. Esto significa que, si bien 8 milésimas de pulgada y 0.5 milésimas de pulgada están dentro de la tolerancia, cualquier valor inferior también lo está.

En la mayoría de los casos, cuanto menor sea la desalineación, mejor funcionará la máquina. Por lo tanto, si bien una alineación con un desfase de tan solo 8 milésimas de pulgada puede estar dentro de la tolerancia, una alineación de 6 milésimas de pulgada, 2 milésimas de pulgada menos que la tolerancia indicada, sería aún más óptima.

Para muchas máquinas, el cumplimiento de las tolerancias publicadas por los fabricantes o las normas de la industria garantiza un funcionamiento fiable. Estas tolerancias están diseñadas para aplicaciones generales donde una desalineación leve no afecta significativamente al rendimiento. Equilibran la precisión con consideraciones prácticas como el tiempo y el coste de la alineación, lo que las hace adecuadas para activos no críticos o condiciones de funcionamiento estándar.

Sin embargo, para activos críticos como compresores centrífugos en refinerías, generadores en centrales eléctricas o husillos de alta velocidad en la industria manufacturera, unas especificaciones de alineación más estrictas pueden mejorar significativamente la longevidad y minimizar el tiempo de inactividad. Los equipos críticos suelen operar a altas RPM o en condiciones exigentes (como operación continua, alto par o entornos hostiles), donde incluso pequeñas desalineaciones pueden amplificar las vibraciones, someter a tensión los cojinetes y sellos, o provocar fallos catastróficos. Ajustar las tolerancias por encima de las normas publicadas reduce estos riesgos, mejorando la fiabilidad y la seguridad.

Decidir cuándo ajustar las tolerancias implica sopesar los beneficios de una alineación más precisa frente al esfuerzo de lograr y mantener la alineación.

Alineación dentro de las tolerancias, la manera fácil

Los técnicos logran la alineación utilizando herramientas como indicadores de cuadrante, que miden la desalineación a medida que giran los ejes, o sistemas avanzados de alineación láser, que proporcionan datos en tiempo real y orientación automatizada para realizar ajustes precisos.

Las herramientas de alineación láser simple Pruftechnik incorporan tablas de tolerancias de alineación para ayudarle a cumplir fácilmente con las tolerancias de las especificaciones de la norma ANSI. Simplemente seleccione el tipo y formato de acoplamiento, el diámetro y las RPM de la máquina, y el sistema de alineación generará una tabla con tres niveles de alineación: mínima, estándar y de precisión. La alineación mínima se encuentra justo dentro de la tolerancia, mientras que la alineación de precisión supera los estándares de tolerancia y ofrece la alineación más precisa posible.

Luego, simplemente tome medidas girando el eje, obtenga resultados en tiempo real y siga el flujo de trabajo automatizado y guiado hasta lograr la alineación dentro de la tolerancia.

Para máquinas que requieren tolerancias más estrictas que las estándar, las herramientas de Pruftechnik también permiten a los usuarios definir sus propias tolerancias, incluidas las asimétricas, para lograr la alineación necesaria para su aplicación específica. Los técnicos pueden usar una etiqueta RFID para etiquetar la máquina, y las herramientas de Pruftechnik pueden leer la RFID, conectarse a la nube y extraer datos históricos de alineación, incluidas las tolerancias especificadas por el usuario, para alineaciones de precisión más rápidas.

Las tolerancias de alineación indican a los técnicos la precisión necesaria para las alineaciones, pero las herramientas Pruftechnik facilitan la alineación dentro de la tolerancia, incluso para técnicos sin experiencia previa. Más información sobre las herramientas de alineación de ejes láser Pruftechnik. aquí.