Cómo afectan los resortes desgastados al movimiento de una criba vibratoria horizontal

Los resortes de soporte desgastados pueden hacer que una criba vibratoria horizontal oscile, se retuerza o presente una carrera desigual en sus esquinas, incluso cuando el excitador funciona correctamente. La distinción importante está entre un cambio en la vibración general de la criba y un cambio en la forma en que distintas partes de la criba se mueven entre sí. El soporte desigual de los resortes es especialmente relevante para este segundo patrón.

Una falla de los resortes no produce automáticamente una carrera mayor. Su efecto depende del modo de falla, la velocidad de funcionamiento, la carga de material y el diseño de la criba. El asentamiento permanente, una espira agrietada y un resorte cuyas espiras entran en contacto con las adyacentes generan condiciones de soporte diferentes y requieren distintas medidas correctivas.

Qué controlan los resortes y qué no

En una criba vibratoria horizontal convencional, el sistema del excitador genera el movimiento de trabajo. Según el diseño, este movimiento puede ser lineal o elíptico. Los resortes de soporte sostienen el conjunto vibratorio y ayudan a aislar su movimiento de la estructura de soporte; no determinan por sí solos la dirección de lanzamiento prevista.

No obstante, los resortes forman parte del sistema dinámico de la máquina. Su rigidez, posición y carga influyen en sus frecuencias naturales y en su resistencia al movimiento vertical, al cabeceo y al balanceo. Por tanto, modificar un soporte puede alterar el movimiento de todo el conjunto, no solo el de la esquina situada encima.

Una relación simplificada para un modo de vibración es:

f_n = (1 / 2π) √(k / m)

Aquí, k representa la rigidez efectiva para ese modo y m, su masa vibratoria efectiva. Una criba real tiene varios modos que interactúan, por lo que esta relación explica la tendencia de un cambio, pero no predice la respuesta completa de la máquina.

Cuando la frecuencia de funcionamiento es muy superior a las frecuencias naturales relevantes del sistema de soporte, el ablandamiento moderado y uniforme de los resortes puede tener un efecto limitado en la carrera en régimen estacionario. La fuerza de excitación y la masa vibratoria siguen siendo factores importantes. El deterioro desigual es más perjudicial porque altera el equilibrio del soporte y puede introducir movimiento de rotación.

Los distintos defectos de los resortes producen cambios diferentes en el movimiento

El asentamiento permanente cambia la geometría antes de que se confirme una pérdida de rigidez

Un resorte con deformación permanente ha perdido altura libre. Bajo carga, puede bajar una parte de la criba, cambiar la alineación del resorte y redistribuir las reacciones entre los soportes restantes. Sin embargo, la reducción de altura por sí sola no demuestra que la constante elástica haya disminuido significativamente.

Esta distinción es importante al diagnosticar una esquina baja. La causa podría ser una deformación permanente del resorte, una carga local excesiva, un asiento dañado o movimiento en la estructura de soporte. Sustituir un resorte sin comprobar esas condiciones puede dejar sin resolver la falla subyacente.

La fatiga tampoco provoca necesariamente una pérdida gradual y fácil de medir de la rigidez antes de la falla. Un resorte puede desarrollar una grieta por fatiga aunque sus dimensiones externas aún parezcan aceptables.

Las grietas o roturas modifican la trayectoria de carga del soporte

Un resorte agrietado o roto puede reducir o volver inestable su contribución a la carga. El comportamiento resultante depende del lugar de la rotura y de si los fragmentos permanecen asentados. Las secciones rotas pueden entrar en contacto entre sí y producir rigidez intermitente e impactos, en lugar de un simple ablandamiento.

A medida que se redistribuyen las reacciones del soporte, la criba puede presentar un mayor cabeceo o balanceo. Las cargas de impacto también pueden afectar los asientos de los resortes, los soportes y las conexiones estructurales cercanas. Por tanto, una rotura visible no solo explica un cribado deficiente: es motivo para detener la máquina y evaluar el conjunto antes de volver a ponerlo en funcionamiento.

El contacto entre espiras puede aumentar localmente la rigidez del soporte

Una compresión excesiva, resortes incorrectos o una holgura insuficiente pueden provocar el contacto entre espiras durante parte del ciclo de vibración. Cuando las espiras entran en contacto, la rigidez efectiva aumenta bruscamente. El movimiento puede volverse limitado o producir impactos, y transmitir más fuerza al soporte.

Por eso, «los resortes desgastados hacen que la criba sea más blanda» es un diagnóstico general poco fiable. El deterioro puede provocar asentamiento, pérdida de soporte, contacto intermitente o una combinación de estas condiciones.

Cómo se manifiesta en el movimiento de la criba una alteración del soporte

El cabeceo es la rotación entre los extremos de alimentación y descarga. Cambia la trayectoria local a lo largo de la superficie de cribado y puede alterar la elevación y el desplazamiento del material. Algunas cribas están diseñadas para presentar diferencias de movimiento entre el extremo de alimentación y el de descarga, por lo que las mediciones deben compararse con el patrón de movimiento previsto, y no con la suposición de que todos los puntos deberían moverse de manera idéntica.

El balanceo es la rotación de un lado a otro. Un soporte lateral desigual puede producir distintos movimientos verticales en lados opuestos. El material puede distribuirse de manera desigual, pero un lecho irregular también puede generar una carga desigual. La apariencia del lecho por sí sola no permite determinar cuál de los problemas apareció primero.

La torsión o las diferencias diagonales de movimiento sugieren que la criba no se mueve como un cuerpo rígido simple. El desequilibrio de los resortes es una posible causa, pero las conexiones flojas, los daños estructurales y los problemas del excitador pueden producir síntomas similares. Las diferencias diagonales persistentes justifican inspeccionar otros componentes además de los resortes.

También importa el momento en que se produce el movimiento. Dos puntos de medición pueden mostrar desplazamientos pico a pico similares y, aun así, alcanzar sus máximos en momentos distintos. Sus amplitudes parecen aceptables si se consideran por separado, pero la diferencia de fase revela la oscilación. Una sola lectura de la carrera no permite detectar esta diferencia.

Los cambios relacionados con los resortes pueden ser especialmente evidentes durante la aceleración o la desaceleración, cuando la excitación atraviesa las resonancias del sistema de soporte. Un aumento de la oscilación transitoria aporta información útil, pero no se deben usar arranques y paradas repetidos como prueba diagnóstica informal en una máquina que ya presenta un movimiento anormal.

Comprobaciones para distinguir fallas de los resortes de problemas similares

Empiece por consultar los planos de la máquina, la disposición especificada de los resortes y los registros de vibración anteriores. Determine la velocidad de funcionamiento, los ajustes del excitador, la configuración de la superficie de cribado y las condiciones del material asociadas al cambio observado. Comparar una criba cargada con una medición anterior en vacío puede conducir a un diagnóstico engañoso.

Antes de realizar una inspección cercana, aísle y bloquee todas las fuentes de energía. Los resortes almacenan energía; su descarga o desmontaje requiere seguir el procedimiento de soporte y elevación del fabricante. Nunca afloje los retenedores de los resortes ni se coloque debajo de un conjunto que no esté debidamente asegurado.

Con la criba detenida de forma segura, compruebe:

• Estado de los resortes: grietas, espiras rotas, corrosión, marcas de roce, marcas de contacto entre espiras, inclinación y desplazamiento de los asientos.
• Geometría del soporte: alturas instaladas, elevación de los asientos, alineación, holguras e indicios de movimiento de los soportes o de la cimentación.
• Distribución de la carga: material retenido, zonas de descarga obstruidas, alimentación desigual y cambios en la masa de la superficie de cribado o del revestimiento.
• Otras trayectorias de carga: canaletas en contacto, conexiones flexibles tensas, elementos de fijación flojos y grietas estructurales que puedan restringir o distorsionar el movimiento.

La altura instalada solo es útil si se evalúa teniendo en cuenta el resorte especificado y su carga. Las alturas iguales no demuestran que la rigidez sea igual, y las alturas desiguales no prueban por sí solas que un resorte esté defectuoso. Medir la altura libre requiere descargar el resorte de forma segura; confirmar su constante elástica requiere una evaluación controlada de carga y deflexión.

Si la inspección confirma que es seguro poner la máquina en funcionamiento, tome mediciones sincronizadas del movimiento en los puntos designados de ambos lados y de ambos extremos. Utilice las mismas direcciones de coordenadas y registre la velocidad y las condiciones de carga. Compare el desplazamiento horizontal y vertical, el ángulo de la trayectoria y la fase cuando se disponga de instrumentación adecuada.

Mantenga constante la definición de la medición: la carrera pico a pico es el doble de la amplitud correspondiente en un solo sentido. Los indicadores de movimiento pueden revelar diferencias generales, pero no sustituyen las mediciones capaces de determinar la fase cuando se sospecha oscilación o torsión. Las mediciones deben realizarse sin acercarse a las piezas en movimiento ni retirar las protecciones durante el funcionamiento.

Corrija la condición del soporte y, después, verifique el movimiento

Un resorte de reemplazo debe coincidir en algo más que sus dimensiones externas. También importan la constante elástica, la altura libre, la capacidad de carga, la configuración de los extremos y los requisitos de asiento. Un sustituto de dimensiones similares puede generar un desequilibrio que no existía antes de la reparación.

La decisión de sustituir un resorte, un grupo de soportes o el conjunto completo depende de los requisitos del fabricante y del estado de los resortes restantes. El asentamiento repetido, la corrosión generalizada o un comportamiento de carga-deflexión irregular desaconsejan tratar una falla visible aislada como un problema puntual. Añadir calzas únicamente para recuperar la altura no restablece las características del resorte y no debe sustituir una reparación aprobada.

Después de corregir el problema, verifique la alineación, las holguras, el asiento de los resortes y el movimiento en condiciones de funcionamiento comparables. Utilice los límites de aceptación específicos de la máquina en lugar de un umbral genérico de severidad de vibración. Una criba vibratoria está diseñada para funcionar con un movimiento considerable, por lo que podría no ser adecuado aplicar un límite concebido para maquinaria rotativa convencional.

Si persisten las diferencias anormales de carrera o de fase, examine el excitador, el sistema de sincronización si lo hay, las conexiones estructurales y las restricciones externas. La reparación solo se completa cuando se restablece el movimiento previsto, no simplemente cuando la criba vuelve a quedar nivelada.