Investigación sobre la tecnología de calibración de alineación de sistemas de accionamiento flexibles y sus beneficios en el ahorro de energía.

Abstracto

Los sistemas de transmisión flexibles, incluyendo las transmisiones por correa y por cadena, se utilizan ampliamente en equipos industriales como ventiladores, bombas y transportadores. Debido a las propiedades de absorción de impactos y tolerancia a fallos leves de los componentes flexibles, el personal de mantenimiento suele creer erróneamente que estos sistemas no requieren una alineación precisa. Numerosos casos de ingeniería han demostrado que la desalineación es un factor crítico que contribuye a la falla prematura de correas, cadenas y rodamientos, y también genera vibraciones, ruido y un mayor consumo de energía de transmisión. Este artículo analiza los tipos de desalineación, las tecnologías de inspección y calibración, y las especificaciones de tolerancia para transmisiones flexibles. Además, investiga la fiabilidad de los equipos y los beneficios en la reducción de emisiones de carbono que aporta la alineación de precisión, y presenta la serie de herramientas de alineación láser de correas y poleas GAINER como una solución de ingeniería para la calibración de precisión in situ.

1. Introducción a los accionamientos flexibles

Los sistemas de transmisión flexibles se dividen principalmente en dos categorías: transmisiones por correa y transmisiones por cadena. Las transmisiones por correa transmiten el par mediante fricción (las correas dentadas utilizan transmisión por engranaje), ofreciendo absorción de impactos y fácil instalación. Las transmisiones por cadena logran la transmisión de potencia mediante el engranaje entre piñones y cadenas, proporcionando una relación de transmisión estable y siendo adecuadas para condiciones de trabajo exigentes. Ambos tipos solo toleran pequeñas desalineaciones paralelas y angulares. Si se supera el rango permitido, se generará una fuerza lateral continua, acelerando el desgaste de los componentes de la transmisión y la fatiga de los rodamientos.

2. Tipos de desalineación y mecanismos de fallo

La desalineación de los conjuntos de ruedas de transmisión flexible es principalmente una desviación compuesta que consiste en una desalineación angular y un desplazamiento paralelo. La fuerza lateral inducida por la desalineación dará como resultado:

• Desgaste unilateral de los componentes de la transmisión, abrasión irregular de las ranuras de las poleas y de las superficies de los dientes de la rueda dentada;
• Cojinetes sometidos a cargas radiales adicionales con una vida útil por fatiga drásticamente reducida;
• Vibración y ruido elevados en el sistema;
• Mayor pérdida por fricción y, en consecuencia, consumo innecesario de energía.

3. Tecnologías de inspección y calibración para la alineación

El objetivo principal de la alineación de transmisión flexible es mantener las ruedas motrices y conducidas paralelas axialmente y coplanares, para eliminar el desplazamiento paralelo y la desalineación angular. Los métodos de calibración in situ se dividen en dos categorías: medición mecánica aproximada convencional y medición de precisión asistida por láser.

3.1 Alineación visual/mecánica convencional (alineación aproximada, baja precisión)

Método de alineación con regla recta/regla de acero

Fije una regla a las caras laterales de dos ruedas y evalúe la planitud de las superficies mediante observación visual.

Ventajas: Herramientas de fácil acceso, funcionamiento sencillo.

Desventajas: Solo aplicable para ruedas de diámetro pequeño con una distancia corta entre centros; el error de medición se amplifica para ruedas de gran diámetro y tramos largos; la desalineación angular no se puede cuantificar y solo sirve como referencia para una alineación aproximada.

Método de alineación con alambre de acero/alambre de tracción

Extienda un alambre de acero a lo largo de la línea de referencia de las caras de los extremos de la rueda y observe la variación del espacio entre el alambre de acero y las superficies de la rueda.

Ventajas: Aplicable a conjuntos de ruedas con una distancia entre centros relativamente larga.

Desventajas: El alambre de acero se deforma bajo su propio peso; existe un error de lectura humano, lo que dificulta la obtención de valores de desviación cuantificados.

Escenario de aplicación: Alineación preliminar para la instalación de equipos nuevos. Se recomienda seguir utilizando instrumentos de medición de precisión para la reinspección tras la alineación inicial.

3.2 Calibración de herramientas de alineación láser (alineación de precisión, práctica habitual en la industria moderna)

La herramienta de alineación láser utiliza un sistema de montaje magnético para fijar los objetivos transmisor y receptor en las superficies de las ruedas. Proyecta un haz láser de referencia para medir la desalineación angular y el desplazamiento paralelo en los planos horizontal y vertical en una sola pasada. Se obtienen valores de desviación cuantificados que guían a los técnicos en el ajuste de las calzas del motor para lograr una alineación precisa.

Características técnicas: No está limitado por el diámetro de la rueda, el perfil de la ranura de la polea ni el perfil del diente de la rueda dentada; está equipado con un nivel de burbuja circular de 360° para facilitar el posicionamiento del instrumento y reducir el error de medición inicial causado por la instalación; los datos medidos se pueden archivar y son útiles para implementar sistemas de mantenimiento preventivo.

Flujo de trabajo: Alineación aproximada → Montaje de unidades de medición láser → Lectura de datos de desviación → Ajuste de calces del motor → Comprobación del estado de alineación → Ajuste de la tensión de la correa / comba de la cadena → Reinspección tras la prueba para compensar el desplazamiento de posición causado por la expansión térmica.

Escenario de aplicación: Equipos de transmisión críticos para bombas, ventiladores y líneas de producción de funcionamiento continuo, aplicados para la mejora del ahorro energético y el mantenimiento preventivo.

3.3 Tolerancias de alineación

Durante la calibración de los conjuntos de ruedas de transmisión flexible, se deben considerar tanto la desalineación angular como la desviación paralela. Es necesario distinguir entre tolerancias recomendadas y valores límite. Se debe dar prioridad a los valores recomendados para los equipos de producción críticos.

Transmisiones por correa

• Polea de correa trapezoidal: Límite de desalineación angular: 0,5°
• Polea de la correa de distribución: Límite de desalineación angular: 0,25°

Transmisiones por cadena

El valor angular recomendado para las ruedas dentadas está entre 0,1° y 0,2°, lo que representa el rango ideal para un funcionamiento estable a largo plazo.

Desalineación menor (＜0,2°): Desgaste unilateral de los dientes de la rueda dentada y pérdida implícita de vida útil; los eslabones internos de la cadena entran en contacto con las superficies de los dientes lateralmente, lo que provoca una concentración de tensión local y un desgaste abrasivo continuo.

Desalineación moderada (0,2°～0,5°): Atascamiento de la cadena, ascenso de los dientes, vibración y ruido agravados; la carga lateral comprime la holgura de ajuste entre las placas de los eslabones interior y exterior, aumentando la amortiguación rotacional de los pares de bisagras y generando una carga de impacto periódica durante el engranaje.

Desalineación severa (>0,5°): Agarrotamiento de la cadena, salto de dientes y rotura repentina de la cadena; las fuerzas de carga lateral persistentes deforman hacia afuera las placas de los eslabones internos, lo que lleva a la elongación plástica de los eslabones de la cadena y a la extensión permanente del paso, formando así un círculo vicioso de dislocación de engranaje. Cuando