Alineacion-de-Maquinaria-Rotativa.pdf

Alineación de maquinaria rotativa

Debería ser patentado que una correcta alineación es crítica en la vida de una máquina, y que las consecuencias de desalineamiento pueden observarse a través del tren de maquinaria. Desgaste o falla en los acoplamientos, falla en los rodamientos, rotores o ejes doblados o agrietados, daños en las chumaceras son algunos de los resultados de una incorrecta alineación. La consecuencia o extensión de los daños está directamente relacionada con la magnitud del desalineamiento.

ALINEACIÓN DE EJES EN MAQUINARIA ROTATIVA 1.

Objetivo

Presentar los procedimientos más comunes empleados para la alineación de ejes de máquinas rotativas con el fin de aplicarlos en la vida práctica para disminuir o minimizar las fallas ocurridas por daño prematuro en rodamientos, cojinetes, sellos mecánicos, acoplamientos, al igual que garantizar una mayor confiabilidad y menor consumo de energía de los equipos en funcionamiento.

3.

Antes de iniciar cualquier proceso de alineación, debe analizarse y evaluarse la instalación de la maquinaria y seleccionar el método, herramienta y procedimiento a aplicar. Cada instalación de maquinaria difiere en tamaño, velocidad, potencia, localización y funcionamiento y es necesario integrar todas estas variables en un plan coherente antes de emprender cualquier trabajo. Los aspectos fundamentales a tener en cuenta son:

a) b)

2.

Introducción

El desalineamiento es un problema o una “plaga” de las máquinas que aparece con la necesidad de transmitir un torque desde un aparato mecánico a otro. Las primeras máquinas en la industria no presentaban mayores problemas de alineación debido a sus bajas velocidades, bajas potencias y simplicidad en sus diseños. Con el desarrollo de la maquinaria se ha incrementado igualmente los requerimientos en la alineación de los equipos. Los trenes de máquinas modernos consisten usualmente de un equipo conductor directamente acoplado a un equipo conducido. Los motores de inducción en los procesos de bombeo, las turbinas de gas en los compresores de varias etapas y las turbinas de vapor en generadores son algunos ejemplos. Toda esta maquinaria requiere alineación de sus componentes internos y en el acoplamiento de sus ejes para dar confiabilidad en la operación. De igual forma, se encuentra la necesidad de mejorar las técnicas de alineación de maquinaria. Una de las técnicas sencillas utiliza instrumentación electrónica y fue empleada por Charles Jackson en 1968. Más recientemente John Piotrowski crea las herramientas láser de medición empleadas para este proceso. Esta técnica ha ido mejorando con el uso de computadoras portátiles conectadas directamente con los elementos de medición.

Consideraciones de Prealineación

c) d) e)

f) g) h) i)

Montaje o ensamble de la máquina, tipo, configuración de rodamientos y disposición. Tipo de acoplamiento, condición, runout, velocidad y torque. Dilatación o contracción térmica. Esfuerzos de tuberías. Condiciones de la fundación, placa base (estructura civil), placa de soporte (estructura metálica) y pernos de fijación. Ubicación y condiciones de pernos nivelación (gatos de elevación). Selección de shims y chequeo y corrección de apoyos falsos o suaves. Corrección de condiciones que obstaculicen la alineación. Tolerancias y compensaciones de alineación de maquinaria.

El montaje o ensamble de la máquina con frecuencia determina el proceso y método de alineación. En cualquier tren de maquinaria es necesario identificar la máquina fija y la máquina móvil. El equipo fijo es la unidad que no puede ser movida durante el trabajo de alineación. La maquina móvil es aquella que es movida para obtener la correcta alineación. Una aplicación típica es un tren motor – bomba, en el cual la bomba permanece fija y el motor es la máquina que se debe mover. El criterio para determinar cual máquina es fija o móvil se basa en definir sobre cual de ellas actúan fuerzas externas o esfuerzos de tuberías y cual puede ser fácilmente movida.


tipo de máquina y específicamente la configuración de cojinetes tienen gran influencia

El

en el proceso de alineación debido a requerimientos o condiciones especiales. La mayoría de las técnicas de alineación son realizadas con velocidad cero o máquina detenida, pero es necesario anticiparse y tratar de analizar el comportamiento de las máquinas desde cero hasta velocidad nominal. El cambio del centro del eje en cojinetes planos y la variación de la película de aceite son alguno de los ejemplos a tener en cuenta. De igual forma los cojinetes de almohadillas inclinables pueden presentar problemas durante el proceso de alineación.

condiciones de máquina erradas o mostrar otros problemas mecánicos. Los runouts deben ser verificados con anterioridad al trabajo de alineación. Un eje con runout puede reflejar problemas mecánicos internos como el caso de una grieta o eje doblado. Si el runout original del eje se debe a mala fabricación por rugosidad inadecuada en la superficie o superficie sucia, esta puede ser limpiada o pulida.

Fi gura 1: Cambio de posición del eje en cojinetes planos

La

disposi ción de la máquin a a ser

alinead a es crítica. Los conceptos fundamentales arriba fundamentales arriba – abajo, derecha – izquierda y antes – después no tienen ningún sentido de no definirse un punto de observación o de emplearse un punto de referencia. Este punto de observación debe ser establecido en el inicio mismo de los trabajos de alineación y debe ser mantenido a través de todo el trabajo. Al final de los trabajos, este punto de referencia debe ser citado.

Figura 2: Verificación de eje doblado

A través de las siguientes ecuaciones se puede establecer que el torque es una función de la velocidad y de la potencia. En otras palabras, la transmisión de potencia es producto de la velocidad y el torque. Un incremento en la velocidad o en el torque da origen a un aumento de la potencia transmitida

El tipo de acople tiene una influencia significativa en el trabajo de alineación y por lo tanto es muy importante conocer como trabaja un acople en particular. Esto es, espaciamiento entre ejes, holguras, tolerancias de alineación, etc. La condición del acoplamiento puede afectar enormemente la alineación. Un acople roto o en mal estado puede producir errores en las lecturas o producir altos runouts. Fácilmente se puede confundir un dato de vibración que indique problemas de desalineamiento cuando el problema real es daño en el acoplamiento. En todo caso, el estado del acople debe ser verificado antes de iniciar un trabajo de alineación. Se deben chequear los dientes, los shims, los pernos y cualquier otro componente que exista en el acople. La deformación de los huecos de los pernos, señales de calentamiento excesivo o cualquier evidencia de daño o aumento de temperatura debe ser considerado para realizar el cambio del acople. El runout del acoplamiento o eje pueden influenciar las lecturas de alineación y puede reflejar

Torque(libra-pie) = 5252 x HP / RPM Torque(libra-pie) = 7043 x KW / RPM La experiencia en algunas máquinas dictamina que existen cambios entre las condiciones de funcionamiento en frío y las condiciones de funcionamiento en proceso. Típicamente, las condiciones de alineación en frío deben ser ajustadas o compensadas para anticiparse a los cambios físicos en las dimensiones, dilatación o contracción térmica . Conociendo el tipo de material y el diferencial de temperatura se puede determinar mediante la siguiente ecuación el cambio dimensional:

L =
<
= Dilatación o contracción térmica (mils) = Diferencia Difer encia de d e temperatu temp eratura ra (°F) L = Longitud o tamaño del área afectada por el calor (pulgadas)

C = Coeficiente de expansión térmico (mils / pulg °F) El servicio en caliente o frío presenta un potencial para generar esfuerzos de tubería sobre las máquinas. Este es un problema en tres dimensiones que combina potencialmente las fuerzas y momentos en las uniones bridadas de las máquinas. Estas cargas ejercidas por las tuberías varían desde la temperatura ambiente hasta las condiciones normales de funcionamiento. Este esfuerzo de las tuberías puede hacer imposible alcanzar una alineación con precisión y puede ocasionar serios daños en los equipos asociados. Por lo tanto, en el diseño y configuración final de una tubería usualmente se incluye una serie de elementos de suspensión, soportes, juntas de expansión, amortiguadores o desaireadores para disipar la energía del sistema de tubería.

Figura 3: Distorsión de carcaza con influencia de la temperatura

soportar el peso y las cargas dinámicas producidas por la maquina. Una debilidad o daño en la fundación puede ocasionar que la máquina no se comporte como un miembro rígido y puede permitir movimientos inaceptables. La contaminación de aceite y químicos pueden ocasionar debilidad o corrosión de la fundación con una evidencia mínima de destrucción de la superficie. En algunos casos es necesario verificar el estado del concreto con procedimientos especiales. Antes de iniciar un trabajo de alineación es altamente aconsejable realizar una inspección de condición de los pernos de anclaje , con el fin de detectar algún daño. Pernos rotos o sueltos deben ser reemplazados y ajustados al torque adecuado. Algunos pernos se rompen en la superficie de la fundación. Esto usualmente es causado por corrosión, sobre torque, huecos desalineados o soltura de equipo. Esta falla como está bajo la superficie únicamente se puede detectar soltando la máquina. Existen técnicas de inspección severas para determinar si los pernos de anclaje presentan alguna falla. Este procedimiento es el ultrasonido (UT), mediante el cual se puede detectar la longitud exacta a la cual se encuentra alguna fisura o indicación. Un diseño e instalación apropiado de la placa base y la placa soporte es imperativo para un buen desempeño de la maquinaria. Con el diagnóstico inicial de corrosión o erosión se puede detectar debilidad de la placa base y/o placa soporte. En los huecos o sitios bajos es más fácil de provocarse corrosión por agua o químicos, provocando daños en la placa base.

Figura 4: Método de detección tensión de tuberías sobre equipos

La fundación de la máquina (placa base y placa soporte) siempre debe ser inspeccionada visualmente para detectar grietas, fisuras o pérdidas de concreto. La función principal de la fundación es

Figura 5: Fundación con grietas


Los pernos de nivelación (llamados también gatos de elevación) son considerados importantes durante la instalación inicial de la placa base. Estos pernos deben permitir el movimiento de la máquina de forma suave y controlada. Con frecuencia son instalados en la parte superior de la placa metálica que está en contacto directo con la fundación de concreto. Estos pernos deben ser dispuestos en número y lo suficientemente rígidos para soportar la placa base. Igualmente pueden también ser embebidos en el concreto. La ubicación de estos pernos es tal que pueda facilitar el movimiento de la maquinaria horizontal, vertical o axialmente. Estos pernos se deben colocar a una distancia aproximada de ¼ pulgada del apoyo de la máquina. El concepto que los pernos de nivelación son para mantener la máquina en línea durante la operación es incorrecto.

menor que 2 mils (50 µm) es considerada aceptable. Seguidamente, se ajustan todos los pernos de fijación de la máquina. Una vez ajustados los pernos, se suelta uno, midiendo con un comparador de carátula o con calibres planos el movimiento que sufre el apoyo liberado. Posteriormente se ajusta y se procede a soltar otro apoyo. Se realiza este mismo procedimiento para todos los apoyos de la máquina. Con las medidas tomadas se pueden corregir los apoyos falsos. Se pueden tener dos tipos de apoyos falsos: paralelos y angulares. Para corregir los angulares es necesario colocar shims cortados de tal forma que corrijan el ángulo formado entre el apoyo y la placa base.

Los shims deben ser siempre inspeccionados durante todo el trabajo de alineación. Shims arrugados, corroídos, dañados o separados deben ser reemplazados. En ocasiones es recomendable no usar estos elementos más de una vez. Se deben alistar los shims en diferentes espesores, desde 1,5 hasta 250 mils (38 hasta 6350 µm). La selección apropiada del material del shim es muy importante. Shims en acero al carbón no deben ser utilizados ya que la formación de óxido varía el espesor de la lámina. En su gran mayoría se emplean shims de acero inoxidable o en latón, siendo más apropiados los de acero inoxidable por la mejor resistencia al corte y mejor resistencia al ataque con agentes químicos. En pequeñas máquinas se puede aceptar el uso de shims de menores espesores (0,125 o 1/8”). En grandes máquinas, el espesor mínimo de los shims a emplear es 0,375 a 0,500 pulgadas (3/8 a ½ pulgada). Polvo, pintura y óxido pueden causar movimientos impredecibles en la máquina. Para obtener una buena alineación, es necesario limpiar o brillar debidamente los apoyos, las placas base y los shims. El número de shims instalados bajo un apoyo de una máquina no debe ser superior a 5. En caso de requerirse más de 5 se debe fabricar una pieza especial que equivalga en espesor a los shims removidos. Cuando se tienen varios shims, se puede tener un efecto resorte. El área mínima que debe tener el shim es el 75% del área del apoyo. En algunas máquinas, uno o más apoyos pueden estar más altos o más bajos que los otros. Esta condición anormal es llamada apoyo falso o suave y puede causar algunos problemas durante la alineación y la operación. Este tipo de defecto puede ser detectado con un comparador de carátula o con calibres planos. Esto se chequea antes de iniciar la alineación, retirando los shims de cada uno de los apoyos y verificando la planitud con la placa base. Se pueden emplear calibres planos para verificar la holgura y el paralelismo existente entre el apoyo y la placa base con los pernos sueltos. Una holgura

Fig. 6


la fundación, el posicionamiento preciso de la placa base como también la posición de revestimientos. Este tipo de trabajo de alineación es necesario durante construcciones nuevas y también es requerido durante el mantenimiento de algunos tipos de máquinas. Las herramientas ópticas son los tipos más comunes de equipos de medición usados para alineación de posición. Sin embargo, las herramientas láser también son utilizadas para este tipo de trabajos.

Figura 7: Medición de apoyos falsos

Durante el proceso de alineación es necesario realizar mediciones, rotar ejes, ajustar y soltar pernos, etc. Físicamente pueden existir obstrucciones u obstáculos que dificulten o impidan este trabajo. En cuanto sea posible deben retirarse estos objetos (guardas, tuberías, paredes, instrumentos, etc.) para facilitar la tarea de alineación. Cuando todos los anteriores ítems son resueltos, se pueden incluir los valores de tolerancias y compensaciones de alineación aceptables para una normal operación de la máquina.

4.

El principal instrumento empleado para la alineación óptica es el telescopio óptico, el cual consiste en un tubo que contiene un lente objetivo, un lente foco, retícula con líneas cruzadas o algún otro patrón similar y una pieza ocular. El lente foco es un elemento móvil localizado entre el lente objetivo y la retícula Se emplean para establecer un plano simple. Ideal para medir elevaciones y chequear niveles de planitud.

4.1.2

Alineación láser de posición

En 1975 aparecen los primeros equipos de alineación láser. Estos equipos ofrecen mayores ventajas como el alto grado de precisión y exactitud en grandes longitudes.

Técnicas de alineación

Existen técnicas de alineación para partes estáticas y partes dinámicas o móviles. Dentro de las técnicas de alineación para partes estáticas están la alineación óptica de posición, la alineación láser de posición y la alineación con cuerda templada. Para tratar el tema de alineación de partes dinámicas o móviles, inicialmente se estudiará el concepto de alineación de ejes y posteriormente se tratarán las técnicas de alineación con comparadores o indicadores de carátula borde – cara e invertidos y las alineaciones ópticas, láser y con cuerda para ejes. En la parte final se dará a conocer la técnica de alineación en caliente.

Figura 8: Nivel de inclinación K&E Serie Paragon

4.1 Alineación de partes estáticas

4.1.3

4.1.1 Alineación óptica de posición

La alineación con cuerda se empleó por años para chequear equipos, compresores y camisas de cilindros. Esta técnica se adapta a cualquier situación donde la cuerda pueda ser tensionada, centrada y leída. El equipo de alineación por cuerda es simple, compacto y con un costo razonable.

La alineación de posición es un problema tridimensional de localización de la maquinaria con respecto a marcas estáticas. Esto incluye la inspección inicial de estabilización y localización de

Alineación con cuerda templada


Igual que cualquier otro sistema de medición, la alineación con cuerda tiene sus limitaciones. Aunque la cuerda es tensionada, existe una flecha debida a la gravedad. Para una longitud de 35 pies (10 metros) la flecha es considerable. Esta flecha debe ser determinada y compensada durante un proceso de alineación con cuerda. La cuerda debe estar libre de nudos, torceduras o corrosión. Igualmente, la vibración de la cuerda ocasionada por toques inadvertidos o inducidos por equipos vecinos puede incurrir en errores en la medición. La cuerda es también sensible a los cambios de temperatura. Para la alineación con cuerda es necesario emplear los siguientes elementos: cuerda, anclajes, oscilador, micrómetro y tensiómetro. El tensiómetro se emplea para precargar la cuerda. Se emplean dos métodos para tensionar la cuerda como son el resorte y el peso muerto. La cuerda que emplea Dresser – Rand tiene un diámetro de 18 más o menos 0,3 mils (457 µm). Durante el inicio de la actividad la cuerda debe ser inspeccionada para asegurarse que está limpia y recta. Si es descubierto cualquier problema físico en la cuerda, deberá ser reemplazada. La cuerda debe ser soportada entre dos apoyos o anclajes , uno fijo y uno ajustable. Los anclajes son diseñados para retener la cuerda y permitir el ajuste de su posición dentro de un agujero. Los anclajes y la cuerda deben ser eléctricamente aislados de la carcaza de la máquina. El anclaje fijo es diseñado para ajustar y retener la cuerda con cuatro tornillos para facilitar el posicionamiento vertical y horizontal. El anclaje ajustable o de tensión provee un ajuste horizontal y vertical y debe tener un sistema de calibración (resorte) para tensionar la cuerda. Dresser – Rand utiliza una tensión de 60 libras. Las medidas físicas de alineación son obtenidas entre la cuerda y el agujero empleando un micrómetro de interiores. El truco para la alineación con cuerda es no provocar ninguna desviación en esta durante el proceso de medición. Una manera experta de realizar esta tarea es conectando un oscilador de baja potencia eléctrica entre la carcaza de la máquina y la cuerda aislada. Durante el proceso de medida, el micrómetro cierra el circuito entre la cuerda y tierra y se genera un tono audible que puede ser detectado a través de un audífono conectado al oscilador. Esta misma información se puede obtener conectando un multímetro digital entre la cuerda y la carcaza de la máquina. En esta técnica, cuando el micrómetro cierra el circuito, el multímetro chequea la continuidad y emite un tono audible. Empleando cualquiera de los anteriores métodos, la cuerda es sometida a un estiramiento entre el punto fijo y el ajustable. La cuerda puede ser centrada y referenciada en cada punto y la flecha en cada caso puede ser determinada. Para establecer la flecha debida a la fuerza de gravedad, es necesario conocer la distancia longitudinal entre el

centro del punto de referencia y el punto de medida. La máxima deflexión ocurre en el punto medio. En el sistema Dresser – Rand, empleando una cuerda de piano de 18 mils (0,5 mm) de diámetro y una tensión de 60 libras se obtiene una deflexión como se muestra en la figura 9, para una longitud de 400 pulgadas (10 m). La flecha puede ser calculada empleando la siguiente ecuación planteada por Dresser – Rand:

Ybet = 0,0006 x D x (S – D) . Ybet = Flecha de la cuerda entre el centro y la distancia D del punto de medida (mils). D = Distancia axial entre el punto centro y el punto de medida (pulgadas). S = Medida axial total de la cuerda entre centros (pulgadas). 0,0006 = Constante de flecha para una cuerda de 18 mils de diámetro y 60 libras de tensión (mils / pulg 2).

Figura 9: Flecha de cuerda 18 mils y 60 libras de tensión

Es ta co rre cc ió n ún ic a m en te se re aliza para las mediciones verticales. Las medidas horizontales no tienen corrección. La mayoría de los equipos se miran o son referenciados vistos desde el equipo conductor hacia el conducido, quedando claramente identificado el lado izquierdo y el derecho. De todas formas, siempre se debe referenciar el equipo e incluirse en el informe final. Finalmente, se deben presentar los datos en una tabla en la cual debe informarse las correcciones que se deben hacer y las unidades de medida (mils o micras).

Parámetro Vertical abajo

1

2

Identificación del Apoyo 3

4

5

72,0

70,5

70,0

70,5

72,0

Flecha

0,0

2,0

2,0

1,0

0,0

Corrección vertical

72,0

72,5

72,0

71,5

72,0

Offset vertical

0,0

0,5 abajo

0,0

0,5 arriba

0,0

Horizontal derecha

72,0

71,5

72,5

72,5

72,0

Horizontal izquierda

72,0

72,5

72,5

72,0

72,0

Offset horizontal

0,0

0,5 izquierda

0,0

0,25 derecha

0,0


4.1

Alineación de ejes

El desalineamiento de ejes es la causa principal de las fallas de los equipos rotativos. La alineación de maquinaria inicia desde el posicionamiento de las bases del equipo, en el cual se debe considerar adecuadamente los niveles y planitud. La alineación de ejes es hacer que dos ejes queden en posición coaxial, es decir, en un eje común. Idealmente, la línea centro de un eje debe coincidir con la línea centro del otro. En la realidad, este tipo de perfección es raramente alcanzado, debido a influencias térmicas, tolerancias de fabricación, holguras de ensamble, runouts y diferentes cargas de operación. Una alineación se considera aceptable cuando cumple con las tolerancias admisibles del acoplamiento. Existen 3 tipos elementales de desalineamiento: paralelo (offset), angular y combinado. El desalineamiento en offset o paralelo, es aquel en el cual la línea centro de los dos ejes se encuentran perfectamente paralelas.

Una regla fundamental para identificar y cuantificar la cantidad de desalineamiento que se muestra en el ejemplo se expresa mediante la siguiente ecuación:

Izquierda = lectura del indicador en el lado izquierdo del barrido (mils) El tipo de desalineamiento angular es cuando la línea centro de un eje interseca o forma un ángulo con la línea centro del otro eje. El tercer tipo de desalineamiento de ejes es el que combina el offset y el angular. Figura 11: Desalineamiento angular

Con el fin de dism inuir el efect o que ocas iona cualquiera de los anteriores desalineamientos, se hace una alineación ruda o aproximada antes de emplear un método que involucre indicadores y elementos de mayor precisión. Figura 12: Desalineamiento combinado

Figura 10: Desalineamiento paralelo

Vert = (Inferior – Superior) / 2 o

Vert o = Offset vertical (mils) Inferior = lectura del indicador en el lado inferior del barrido (mils) Superior = lectura del indicador en el lado superior del barrido. Usualmente esta lectura es cero, ya que allí se ajusta el indicador (mils) De la misma forma se emplea para hallar el offset horizontal:

Horiz = (Derecha – Izquierda) / 2 o

Horiz o = Offset horizontal (mils) Derecha = lectura del indicador en el lado derecho del barrido (mils)

4.2.1

Alineación ruda o aproximada

En este método no se realizan medidas radiales de precisión, ni se hacen cálculos matemáticos para corrección de los equipos. Las medidas que se hacen son simples, sobre los bordes, empleando calibres planos y los movimientos de corrección son determinados por el mecánico que visualiza el error y lo corrige en las cantidades medidas. Con este método se pueden tener excelentes valores, haciendo caso omiso del nombre con el que se conoce esta técnica. El término “rudo” hace más referencia al empleo de ensayo y error que converge en una baja posibilidad de alcanzar un buen


alineamiento. Esta baja convergencia se debe a la imperfección de los acoples. Algunas de las herramientas a emplear en este método son:





1.

aproximadamente 1/8” (3 mm). Una mayor máquinas que tengan cojinetes planos, consideraciones de desplazamiento axial y centros magnéticos. Se procede ahora a usar el método de los cuatro pasos de Nelson: Medición de la angularidad vertical.

Figura 13: Instrumentos de medición empleados en el método rudo

El procedimiento es el siguiente:      







Colocar la máquina sobre la fundación. Disponer de bloques para levantamiento. Ajustar el espacio axial Taladrar para colocar pernos de movimiento de equipos. Realizar la alineación aproximada o ruda. La máquina conducida es colocada al lado donde se encuentran dispuestos los tubos o ductos. En este momento cualquiera de las dos máquinas puede ser movida. El objetivo es minimizar la acción o tensión que pueda ocasionar las tuberías sobre los equipos. Verificar el paralelismo y planitud de los apoyos. Se considera aceptable 2 mils. Cualquier Gap superior a este valor debe ser corregido. El espaciamiento axial de las máquinas precisión en el espacio axial se requiere en los extremos de los ejes. Este Gap es ajustado para Estos 22 mils son removidos o adicionados de

los apoyos delanteros o traseros basados en los espesores medidos. El objetivo es disminuir la obtener el Gap apropiado entre usualmente especificado por el fabricante y es

Figura 14: Calibres planos empleados para medir Gap superior e inferior

Insertar un medidor de espesores entre el espacio o gap del acople y medir en la parte superior e inferior. Esta medida también se puede obtener empleando elementos de precisión para medir interiores o exteriores. Corregir el desalineamiento angular subiendo o bajando la máquina móvil de adelante o atrás hasta obtener un gap igual. Un estimativo de cambio requerido de shims es una simple relación proporcional entre distancia de pernos y diámetro de acople. La relación de angularidad se puede calcular para aplicarse. Por ejemplo, si el acoplamiento es de 5” de diámetro y la diferencia en el gap es 6 mils, la angularidad es: 6 mils / 5 pulg = 1,2 mils/pulg Ahora, si la distancia desde el perno de adelante hasta el de atrás es 18”, el cambio de shims es: 18 pulg x 1,2 mils/pulg = 21,6 mils ≈ 22 mils


angularidad y tener dos ejes paralelos..

hacia los lados hasta hacer que el gap sea igual. Este ajuste se hace usualmente de manera simultanea con el paso 4. 4.

Medición del offset horizontal.

Se hace de manera similar al paso 2, empleando una regla con cantos rectos y midiendo el espesor. La corrección se hace desplazando el equipo móvil hacia los lados hasta tener los ejes coaxiales. Con el método de alineación “rudo” se asume que el acople es redondo, concéntrico con relación a los ejes y se encuentra montado con las caras perpendiculares a la línea centro del eje. Una simple medición del runout de las caras y la separación de los ejes, con un indicador de base magnética, puede dar una idea del grado de perfección geométrica del acople. Cualquier imperfección geométrica detectada puede resultar en un error igual a la cantidad medida. Generalmente con un runout de menos de 0,002 pulgadas (2 mils) se puede obtener como resultado una alineación satisfactoria empleando este método.

2. Medición del offset vertical. Se mide colocando una regla con cantos rectos en la parte alta del acople y tomando la distancia paralela entre los dos ejes, tal como se muestra en la figura

Figura 15: Medida del offset empleando regla y medidor de espesor

Para hacer la corrección se debe subir o bajar el equipo móvil de acuerdo con los resultados obtenidos, adicionando o retirando shims de nivelación. Esto no debe afectar la medida de angularidad efectuada en el paso 1. El objetivo es tener dos ejes coaxiales en el plano vertical.

3.

Medición de la angularidad horizontal.

El gap se mide ahora en cada lado del acople. La diferencia en gap es una indicación del ajuste angular que se requiere. La unidad se debe mover

Antes de emplear un método cualquiera, láser o indicadores, se debe ejecutar la alineación por el método rudo o aproximado.

4.2.2

Alineación con indicadores borde – cara

Otras técnicas de alineación involucran el uso de indicadores y sus respectivos soportes. Estos soportes se colocan y ajustan directamente al eje de la máquina o a los acoples. Posteriormente se monta un indicador dial sobre en el extremo del soporte. En su gran mayoría, estos soportes se construyen en barras sólidas de tubo de aluminio. Un soporte más rígido involucraría mayor peso. Para el diagnóstico se debe luchar por emplearse soportes con alta rigidez y bajo peso. En todo caso, los soportes de los indicadores se flexionan debido al peso mismo y del indicador. Para longitudes pequeñas la deflexión es mínima. En longitudes mayores, la flecha tiende a ser grande. En todo caso, el valor de esta deflexión o flecha debe ser calculado para corregir las mediciones durante la alineación. El procedimiento a ser empleado es el siguiente:

1. 2. 3. 4.

Determine el sitio donde se montarán los soportes en el equipo que se alineará. Mida y anote las longitudes entre los planos de alineación. Ajuste los indicadores y soportes. Ajuste el cero en el indicador y golpee suavemente la superficie a chequear con el indicador para verificar su estabilidad. Si es necesario retorne a cero el indicador y repita la anterior acción. Si el indicador no retorna a cero


5. 6.

es necesario cambiar el indicador y/o el soporte. Mantenga el ensamble frente a usted. Verifique que el indicador radial permanece inmóvil en cero.

Figura 17: Flecha de soporte

La técnica de alineación borde – cara puede ser utilizada en los siguientes casos:   



Figura 16: Montaje de indicadores y soportes

7.

Gire el ensamble a la posición 6 horas cuidando que el soporte y el indicador no caigan. 8. Lea la lectura en el indicador y anote este valor. 9. Gira ahora el conjunto hacia la posición 3 y 9 horas y lea los indicadores. El valor en esta medida debería ser la mitad de la flecha en la posición 6 horas. 10. Retorne el conjunto a la posición 12 horas y chequee que el indicador quedó en cero.

Dentro de las desventajas de este método se encuentran las siguientes: 



 

La medida de la flecha se encuentra aplicando la siguiente ecuación:

Flecha del soporte = Lectura abajo / 2 El valor de la flecha siempre es un valor negativo. En caso de presentar un valor positivo, el mandril puede ser más flexible que el soporte y deberá ser cambiado. Cuando el valor de la flecha es menor de 20 a 25 mils puede ser omitida esta corrección, aunque se considera mejor involucrar esta corrección en todos los casos.

En equipos donde un eje no puede ser rotado o girado durante el proceso de alineación. En máquinas con acoples que son axialmente cerrados. En máquinas con grandes diámetros de acoples (cuando el diámetro es mayor que la longitud del acople). En general en máquinas pequeñas, con potencias menores a 5 HP.





El runout del acople puede inducir un error en las lecturas de alineación. Si el runout es excesivo puede ser muy difícil de compensarse. En máquinas con cojinetes de manguito puede haber errores en las lecturas de la cara, debido al comportamiento flotante del rotor axialmente. Generalmente, las piezas de los acoples deben ser removidas. Provee una precisión marginal en unidades con pequeños diámetro de acoples y/o espacios largos. El diámetro es menor que la longitud del acople. Cualquier flecha en el indicador de cara puede dificultar la compensación y esto puede influenciar adversamente la corrección angular. En longitudes grandes los soportes pueden ser complejos y muy flexibles.

Las consideraciones de prealineación con la técnica borde cara requiere unos pasos adicionales más severos, específicamente al existir la necesidad de desmontar las piezas del acople para hacer que un


eje permanezca estático y el otro pueda girar. Existe gran inconveniente cuando el eje de alguna máquina no puede ser rotado y por lo tanto no se le puede medir el runout. Esto puede inducir errores en la medida. Runout excesivos (mayor a 2 mils) pueden ser indicios de otros problemas en la maquinaria y debería ser estudiado y corregido con anterioridad. De manera similar, runout excesivos en la cara (mayor que 0,5 mils) deberían ser corregidos. Los indicadores recomendados para este proceso deben tener como mínimo una graduación de 1 mil por división. La carátula de graduación debe tener un punto cero con una escala circular en aumento positivo en la dirección de las manecillas del reloj y negativo en la dirección contraria a las manecillas del reloj. Cuando el palpador es deprimido la aguja mueve en la dirección de las manecillas del reloj y cuando es extraído la aguja mueve en dirección opuesta a las manecillas del reloj. Debe disponerse de un inclinómetro montado sobre el eje para determinar los grados de rotación (horizontal o vertical) del eje. Para girar el eje se puede emplear una llave de cadena o una llave de atrapamiento. No se deben emplear objetos que produzcan alguna avería en el equipo, tales como martillos y llaves de golpe.

.

Figura 18: Disposición general para alineación borde – cara

A = Diámetro del acople (pulgadas) B = Distancia entre la cara del acople y el centro del apoyo más cercano de la máquina móvil (pulgadas) C = Distancia entre la cara del acople y el centro del apoyo más lejano de la máquina móvil (pulgadas)

Ejecute y anote las medidas A, B y C. Tome la medida de longitud el acoplamiento. 3. Basado en las dimensiones de la maquina determine los soportes de fijación y la fecha de los mismos. Se deben tomar y anotar algunas medidas del equipo de la manera más exacta, ya que dicha exactitud es proporcional a los resultados finales 4. Chequee y corrija los apoyos falsos. 5. Marque las posiciones 3, 6, 9 y 12 horas en ambos cubos del acople con pintura o marcador. Es importante mantener la orientación de los dos ejes, especialmente cuando es necesario compensar el runout. 6. Monte los soportes e indicadores sobre el eje de la máquina móvil. Este eje se debe mover para tomar las medidas de alineación. Si el indicador de la cara no puede ser empleado, establezca otra alternativa de medición como pueden ser micrómetro de interiores o calibres planos. 7. Posiciones los dos indicadores, el de borde y el de cara en la parte superior del acople. El indicador del borde debe quedar perpendicular al eje y el indicador de cara debe quedar perpendicular a la cara del acople. Verifique que los dos indicadores se encuentren en la mitad de su rango de medida. 8. Si es posible, gire el eje de la máquina estacionaria y anote los resultados de runout cada 90°. Si el rotor de la máquina estacionaria no puede ser girado alterne métodos para determinar este runout. 9. Gire una vuelta completa el eje de la máquina móvil y chequee el movimiento adecuado de los indicadores. Siempre es una buena idea acompañar visualmente el movimiento del palpador sobre la superficie de contacto con el eje y verificar su polaridad. 10. Reposicione los indicadores a la parte superior o 12 horas y verifique que se encuentran en ceros. 11. Gire el eje de la máquina móvil a través de las posiciones 3, 6 y 9 horas y anote las medidas y polaridad en cada punto. La referencia es mirando desde la máquina fija hacia la móvil. Las medidas son usualmente presentadas en un círculo. Las medidas externas corresponden a las del indicador del borde y las internas a las del indicador de la cara.

2.

Todas las actividades importantes, detalles específicos y requerimientos de chequeo, documentos y correcciones de maquinaria son presentados en el siguiente procedimiento:

1.

Realice la alineación con el método rudo o de aproximación empleando reglas rectificadas y escalas de precisión.

12. Verifique el promedi


o de las lecturas de los indicadores. En todos los casos debe satisfacer la siguiente ecuación: superior + inferior = izquierda + derecha . No debe existir una diferencia superior a 1 o 2 mils. 13. El promedio de las lecturas del paso 11 puede ser ahora corregido por el valor de la flecha del soporte. Como el valor de la flecha es negativo, se puede sustraer de la lectura del indicador. El valor a corregir es para la lectura inferior la mitad de la lectura tomada (6 mils) y para los lados izquierdo y derecho la mitad del anterior valor, es decir 6 mils/2 = 3 mils Izquierda = (+7) – (-3) = +10 Derecha = (+5) – (-3) = +8 Inferior = (+12) – (-6) = +18 Estos valores de corrección se muestran en la siguiente figura. Inicialmente el valor de la flecha es pequeño y puede no considerarse, sin embargo, estos valores serán empleados para determinar los cambios de alineación vertical.

A = Diámetro del acople (pulgadas) B = Distancia entre la cara del acople y el centro del apoyo más cercano de la máquina móvil (pulgadas) C = Distancia entre la cara del acople y el centro del apoyo más lejano de la máquina móvil (pulgadas) Si la medida del indicador de la cara marca cero, no existe desalineamiento angular, y el problema se basa únicamente en desalineamiento paralelo. El signo más de la ecuación indica la necesidad de adicionar shims y el signo menos la necesidad de retirar shims

15. La corrección del offset vertical en el borde y en la cara es determinada por la lectura corregida del indicador en la parte inferior. Si se combinan las ecuaciones de angularidad con las de offset se puede calcular la corrección vertical total para cada apoyo de la máquina móvil.

Vert = (Cara) x (B/A) – (Borde/2) nf

Vert = (Cara) x (C/A) – (Borde/2) ff

Vertnf = Cambio de shims en apoyos delanteros para desalineamiento angular vertical y offset (mils) Vertff = Cambio de shims en apoyos traseros para desalineamiento angular vertical y offset (mils) Borde = Lectura del indicador en la posición 6 horas (mils) De igual forma, un signo positivo indica que la máquina móvil debe ser levantada y un signo negativo indica que la máquina móvil se debe bajar.

14. Es posible realizar simultáneamente los movimientos de ajuste vertical y horizontal, sin embargo, las máquinas tienden a deslizarse horizontalmente cuando se realiza la corrección vertical. Le mejor manera de realizar estos movimientos es primero hacer los ajustes verticales y después proceder a los ajustes horizontales. Para las medidas de la cara, la siguiente ecuación puede ser usada para calcular la corrección que se requiere en cada apoyo del equipo móvil para corregir la desalineación angular.

Ang = (Cara) x (B/A) nf

Ang = (Cara) x (C/A) ff

Angnf = Cambio de shims en apoyos delanteros para desalineación angular vertical (mils) Angff = Cambio de shims en apoyos traseros para desalineación angular vertical (mils) Cara = Lectura del indicador de la cara en la posición 6 horas (mils)

Como ejemplo se cita el valor de las gráficas anteriores, donde se tiene un valor inferior en el indicador de cara de –6 mils y un valor corregido de borde de +18 mils. Asumiendo un diámetro de acople de 8 pulgadas como valor A, una distancias B de 21 pulgadas y C de 40 pulgadas, se calculan los valores de corrección: Vertnf = (-6) x (21/8) – (18/2) = -15,75 – 9 = -24,75 ≈ -25 mils Vertff = (-6) x (40/8) – (18/2) = -30 – 9 = -39 mils Con los resultados obtenidos se determina que la máquina móvil debe ser bajada 25 mils de los apoyos delanteros y 39 de los traseros.

16. Después de efectuadas las correcciones verticales de los dos apoyos de la máquina móvil los indicadores del borde y de la cara deben ser colocados en ceros nuevamente. En este momento el desalineamiento angular y el offset verticales deben encontrarse corregidos, sin embargo existe un desalineamiento residual que persiste y se puede corregir o disminuir


repitiendo los pasos 9 al 15. 17. Una vez realizadas las correcciones verticales se pueden realizar las correcciones horizontales. Si la máquina no ha sido movida horizontalmente, las anteriores mediciones pueden ser utilizadas para calcular los movimientos de corrección horizontales. Las medidas superiores e inferiores se usan para calcular las correcciones verticales y las medidas izquierda y derecha se usan para calcular las correcciones horizontales. 18. De todas formas, es aconsejable retomar las medidas de los indicadores, es decir, volverlos a cero y realizar unas nuevas mediciones. Las correcciones se pueden calcular de la siguiente manera:

Horiz = (Cara) x (B/A) – (Borde/2) nf

Horiz = (Cara) x (B/A) – (Borde/2) ff

Los términos Cara y Borde empleados en las anteriores ecuaciones están basados en las lecturas horizontales de los indicadores. Si el resultado de las anteriores ecuaciones es positivo la máquina móvil debe ser movida hacia la izquierda y si por el contrario el signo es negativo, la máquina móvil debe ser desplazada hacia la derecha.

Figura 19: Disposición general para alineación con indicadores invertidos

Los soportes e indicadores dial son colocados en el eje o el acople de una máquina y el indicador es posicionado en contacto con el eje o el acoplamiento de la otra máquina. Este tipo de técnica de alineación es más popular debido a las siguientes ventajas: 

 



19. Después de realizado el cálculo de las correcciones horizontales que se requieren se debe colocar indicadores en los cuatro apoyos de la máquina móvil, para tener monitoreado el cambio de posición de la máquina durante el proceso de corrección. 20. Repetir los pasos 18 y 19 hasta tener un valor deseado de desalineación horizontal. 21. Una vez finalizados los anteriores pasos, las condiciones de alineación se deben haber alcanzado.



4.2.3



Alineación con indicadores invertidos

La alineación con indicadores invertidos es similar a la técnica borde – cara. Este método mide el offset de las líneas centros de ejes adyacentes o acoplamientos. En la mayoría de los casos los dos ejes deben ser rotados para realizar las mediciones sobre el borde. Un montaje típico se muestra en la siguiente figura 19.



Provee mejor precisión para diámetros de acople pequeños y largas longitudes ( el diámetro del acople es menor que la longitud del acoplamiento). No requiere desarmar el acoplamiento. En la mayoría de los casos ambos rotores deben ser girados y el runout no influencia las lecturas de los indicadores. El movimiento axial no influencia significativamente las medidas de alineación. Unicamente se monta uno solo indicador por soporte, lo cual reduce el peso sobre el soporte y por lo tanto la deflexión del mismo. Se puede generar fácilmente una gráfica de posición relativa de los ejes, que son visualmente significativas. Dentro de las desventajas que presenta el método de indicadores invertidos están:









Requiere que ambos ejes sean girados. En caso que en una máquina no se pueda girar uno de sus rotores, este método no se puede aplicar. Provee una precisión marginal en acoplamientos cerrados con diámetros de acoplamientos muy grandes (el diámetro del acople es mucho más grande que la longitud). No se puede emplear en máquinas pequeñas con espacios reducidos, ya que es necesario instalar dos soportes de indicadores con sus respectivos accesorios. En máquinas con diámetros de acoples grandes y extremadamente largos, los soportes de los indicadores traen dificultades de manipulación y por lo tanto datos inconsistentes. Las herramientas y equipos empleados para los indicadores invertidos son los mismos que los empleados para el método borde – cara.


El procedimiento detallado de este método es el siguiente:

1.

Inspecciones el acoplamiento para verificar que se encuentre debidamente ensamblado y los pernos correctamente torqueados. 2. Realice una alineación de aproximación. 3. Mida y anote las siguientes distancias: D distancia entre los planos de los indicadores, B distancia entre el plano del indicador en la máquina fija y el centro del apoyo más cercano de la máquina móvil, C distancia entre el plano del indicador en la máquina fija y el centro del apoyo más lejano de la máquina móvil. 4. Basado en las medidas tomadas coloque los soportes de acuerdo con lo tratado previamente. Verifique que se los soportes e indicadores encuentran perfectamente fijos. 5. Posicione debidamente los indicadores (perpendiculares a la línea centro del eje). Ambos indicadores deben quedar en la mitad de su recorrido total y en ceros. 6. Gire el eje una vuelta completa y chequee que los indicadores trabajen correctamente, siempre en contacto con el eje, no debe haber obstrucciones ni imperfectos sobre la superficie de medida, etc. Verifique que los indicadores volvieron a su lectura cero. 7. Reposicione los indicadores en la posición 12 horas. En caso que los indicadores no retornen a su lectura cero verifique cualquier posible aflojamiento de los soportes o movimiento de los mismos. Repita el procedimiento. 8. Gire ambos ejes a las posiciones 3, 6 y 9 horas y anote los datos en cada una de estas posiciones anotando su polaridad o dirección. Emplee un inclinómetro para determinar de manera precisa cada una de estas posiciones. En caso de sobre pasar una posición, es preferible continuar girando en el mismo sentido hasta alcanzar nuevamente la posición, en lugar de parar y devolver la cantidad que se sobrepasó. 9. Documente los valores obtenidos. Siempre debe referenciar las lecturas, es decir, indicar el sentido como se mira el conjunto. En la gráfica 19 se aprecia que la referencia es mirando desde la máquina fija hacia la máquina móvil. 10. Chequee la validez de las lecturas de los indicadores sumando las lecturas izquierda y derecha, la cual debe ser igual a la suma de las lecturas superior e inferior. Se permite una variación de 1 a 2 mils. En caso de existir una variación superior se debe suspender el procedimiento hasta tanto no se determine la anomalía. 11. Corrija por deflexión las lecturas encontradas en el paso 11.

Máquina fija

Máquina móvil

Izquierda = (+7) – (-3) = +10 Izquierda = (-15) – (-3) = -12 Derecha = (-21) – (-3) = -18 Derecha = ( +5) – (-3) = +8 Inferior = (+12) – (-6) = +18 Inferior = (-36) – (-6) = -30

12. Basados en la geometría de la máquina (dimensiones B, C y D) y en las lecturas

corregidas por deflexión, se pueden calcular ahora los movimientos de alineación tanto verticales como horizontales o a través de una solución gráfica.

Vo = [(Inferior – Superior)/2] = [inferior/2] fix

Vo

fix

= [(Inferior – Superior)/2]

mov

fix

= [inferior/2]

mov

Ho = [(Derecha – Izquierda)/2] fix

Ho

= [(Derecha – Izquierda)/2]

mov

mov

fix

mov

Vofix = Offset vertical del eje de la máquina fija (mils). Vomov = Offset vertical del eje de la máquina móvil (mils). Hofix = Offset horizontal del eje de la máquina fija (mils). Homov = Offset horizontal del eje de la máquina móvil (mils). Inferior = Lectura del indicador en la parte inferior (mils). Superior = Lectura del indicador en la parte superior. Usualmente es igual a cero (mils). Derecha = Lectura del indicador en l derecha (mils). Izquierda = Lectura del indicador en la izquierda (mils). Como ejemplo:


Vofix = (Inferior/2)fix = (18/2) = +9 mils Vomov = (Inferior/2)mov = (-30/2) = -15 mils Hofix = [(Derecha – Izquierda)/2]fix = [(8-10)/2] = -1 mils Homov = [(Derecha – Izquierda)/2]mov = {[(-18) – (-12)]/2} = -3 mils

13. Basados en los offset verticales y horizontales, las siguientes ecuaciones pueden ser empleadas para calcular los movimientos requeridos en los apoyos de la máquina móvil:

Vert = [(Vo

fix

+ Vomov )

x (B/D)] – [Vo ]

Vert = [(Vo

fix

+ Vomov )

x (C/D)] – [Vo ]

nf

ff

fix

fix

Horiz = [(Ho

fix

+ Homov )

x (B/D)] – [Ho ]

Horiz = [(Ho

fix

+ Homov )

x (C/D)] – [Ho ]

nf

ff

fix

fix

horizontales en diferentes gráficos para evitar confusión. Cuando se localicen los puntos de la máquina fija, los valores positivos son encima de la línea centro deseada y los negativos debajo de la línea centro deseada. Cuando se localicen los puntos de la máquina móvil, los valores positivos son debajo de la línea centro deseada y los negativos encima de la línea centro deseada. 16. Como ejemplo se hace el siguiente desarrollo gráfico del mismo acoplamiento calculado: 18. Se observa que la solución gráfica presenta resultados iguales a los de la solución numérica. 19. Como se discutió anteriormente, es recomendable realizar primero las correcciones verticales y posteriormente las correcciones horizontales. 20. Para las correcciones horizontales se deben colocar 4 indicadores sobre los apoyos con el fin de realizar movimientos suaves y controlados. 21. Repita los pasos 10 al 20 si desea mejorar la alineación.

Para continuar con el ejemplo: Vertnf = [(9 - 15) x (21/8)] – [9] = -24,75 mils ≈ -25 mils Vertff = [(9 - 15) x (40/8)] – [9] = -39 mils Horiznf = [(-1 -3) x (21/8)] – [-1] = -9,5 mils Horizff = [(-1 -3) x (40/8)] – [-1] = -19 mils Una vez realizados los cálculos se determina que a la máquina se le deben retirar shims y además debe ser movida hacia la derecha. Verticalmente el signo positivo indica que debe ser movido hacia arriba y negativo hacia abajo. Horizontalmente, el signo positivo indica que debe ser movido hacia la izquierda y negativo hacia la derecha. Como las convenciones y los signos pueden ser fácilmente confundidos, es aconsejable desarrollar una solución gráfica.

14. La solución gráfica se basa en los cálculos de offset realizados. El eje horizontal es utilizado para definir las distancias axiales de ambos indicadores. 15. Es aconsejable dibujar los offset verticales y

Figura 20: Solución gráfica de alineación vertical


Vdfix = Offset vertical deseado en la máquina fija (mils). Vdmov = Offset vertical deseado en la máquina móvil (mils). Hdfix = Offset horizontal deseado en la máquina fija (mils). Hdmov = Offset horizontal deseado en la máquina móvil (mils) Para validar las lecturas de los indicadores se aplican las anteriores ecuaciones: Vdfix = (Inferior/2)fix = (20/2) = +10 mils Figura 21: Solución gráfica de alineación horizontal

Vdmov = (Inferior/2)mov = (-20/2) = -10 mils

22. Una vez finalizado este proceso realice una última medición corrigiendo por deflexión, y anote estos datos como último valor de alineación en el informe final.

4.2.4

Técnicas de alineación en caliente

Como se mencionó anteriormente, en algunos casos es necesario incluir offset de compensación por expansión o contracción térmica de la máquina en condiciones normales de funcionamiento. Típicamente, los movimientos térmicos son calculados o medidos y estos valores se convierten o introducen en el offset vertical y horizontal del acoplamiento. Por ejemplo, si la posición final que se desea quede la máquina móvil es 10 mils arriba y 4 mils a la derecha, las lecturas de los indicadores deberán corresponder a los siguientes valores:

Hdfix = [(Derecha – Izquierda)/2]fix = [(6-14)/2] = -4 mils Hdmov = [(Derecha – Izquierda)/2]mov = {[(-6) – (-14)]/2} = +4 mils Ahora se aplican las siguientes ecuaciones para realizar las respectivas correcciones:

Vert = [(Vo - Vd nf

fix

Vert = [(Vo - Vd ff

fix

fix

fix

Vd

)x (B/D)] – [Vo -

mov

fix

+ Vomov - Vdmov )x (C/D)] – [Vofix Vdfix ] Hdfix + Homov - Hdmov )x (B/D)] – [Hofix - Hdfix ]

fix

Horiz = [(Ho nf

+ Vomov Vdfix ]

Horiz = [(Ho - Hd + Ho - Hd [Ho - Hd ] ff

fix

fix

fix

mov

)x (C/D)] –

mov

fix

Aplicando las anteriores ecuaciones al ejemplo tenemos: Vertnf = [(9 – 10 – 15 – (-10)) x (21/8)] – [9 - 10] = -14,8 mils Vertff = [(9 – 10 – 15 – (-10)) x (40/8)] – [9 - 10] = -29 mils En general, el offset deseado tanto vertical como horizontal puede ser calculado empleando las ecuaciones ya vistas de offset:

Vd = [inferior/2] fix

Vd

fix

= [inferior/2]

mov

mov

Hd = [(Derecha – Izquierda)/2] fix

Hd

= [(Derecha – Izquierda)/2]

mov

fix

mov

Horiznf = [(-1 – (-4) – 3 -4) x (21/8)] – [-1 – (-4)] = -13,5 mils Horizff = [(-1 –(-4) –3 - 4) x (40/8)] – [-1 – (-4)] = -23 mils Con los resultados anteriores, a la máquina móvil se le deben retirar 15 mils de los apoyos delanteros y 29 de los traseros y debe ser desplazada a la derecha 14 mils de la parte delantera y 23 de la parte trasera. Estas correcciones se deben hacer en caso


de necesitarse el offset del ejemplo citado.

4.2.5

Ejemplo de aplicación

Alineación de un conjunto motor bomba multietapas en el proceso de alimentación de agua a una caldera. Motor de inducción de 2 polos, 400 HP. El motor está equipado con rodamientos de bolas y opera a 3570 r.p.m. a plena carga. La temperatura en la succión de la bomba es 150°F constante y en la descarga presenta unas condiciones de presión 650 psig y 250°F. La bomba está equipada con cojinetes planos y cojinete de empuje con lubricación por película de aceite. Se espera que el motor tenga una expansión mínima, pero la elevada temperatura de operación de la bomba sugiere incluir un offset de alineación por efectos térmicos. Los soportes exteriores de la bomba presentan un cambio de temperatura de 80°F mientras que los interiores tienen un cambio de 52°F. Las dimensiones del acoplamiento y demás se muestran en la figura:

El anterior cálculo podría realizarse midiendo físicamente la dilatación térmica sobre el equipo, con indicadores ubicados sobre los apoyos de la máquina estacionaria. Se ubican los valores encontrados en el gráfico, 10 mils a 30” y 6,5 mils a 12“. Se unen estos dos puntos y se extiende la línea obteniéndose dos puntos de intersección con las líneas de los planos de los indicadores.

Figura 23: Solución gráfica de alineación vertical del ejemplo

Figura 22: Disposición de conjunto motor bomba

Debido que la bomba se encuentra sujeta a las tuberías, se considera este equipo como fijo y el motor como móvil.

Del gráfico se obtienen los valores de offset verticales deseados leyendo directamente el valor en cada punto de intersección. Vdfix = -4 mils y Vdmov = +2,5 mils. Es importante tener claridad en la polaridad o signo de cada valor. Asumiendo despreciable el offset horizontal, el valor deseado del offset vertical puede ser fácilmente convertido en lecturas de los indicadores como se muestra a continuación:

Con base en la altura desde la base hasta la línea centro del acoplamiento de 20” se puede calcular el crecimiento térmico en los apoyos de la siguiente manera: ∆Lbombanf = ∆T x L x C = (52°F) x (20 pulg) x (0,0063 mils/pulg °F) = 6,5 mils ∆Lbombaff = ∆T x L x C = (80°F) x (20 pulg) x (0,0063 mils/pulg °F) = 10,1 mils

En otras palabras, cuando el conjunto motor bomba se encuentre correctamente alineado la compensación esperada deberá marcar los valores


mostrados.

Vertnf = [(9 – (-4) –15 – 2,5) x (21/8)] – [9 – (-4)] = -24,8 mils Vertff = [(9 – (-4) –15 – 2,5) x (40/8)] – [9 – (-4)] = -34,5 mils

Los valores iniciales obtenid os en los indicadores del ejemplo fueron los siguientes: De estos valores se obtiene el valor para corregir la deflexión o flecha de los soportes así: Equipo fijo

Equipo móvil

Izquierda = (+7) – (-3) = +10 Derecha = (+5) – (-3) = +8 Inferior = (+12) – (-6) = +18

Izquierda = (-15) – (-3) = -12 Derecha = (-21) – (-3) = -18 Inferior = (-36) – (-3) = -30

De los resultados obtenidos se deduce que pueden ser retirados del motor 25 mils de los apoyos interiores y 35 mils de los apoyos exteriores. Este mismo resultado se puede obtener del gráfico. La corrección horizontal de la máquina puede ser obtenida como se hizo anteriormente a través del ejemplo.

5. Herramientas y equipos empleados Dentro de las herramientas empleadas podemos diferenciar aquellas que se utilizan para realizar las medidas de alineación y aquellas que se emplean para realizar los movimientos de corrección. Entre las herramientas o equipos empleados para tomar las mediciones tenemos:

Los valores iniciales corregidos por la flecha son en to nc es :

De la anterior figura se obtienen fácilmente los valores de offset verticales Vofix = 9 mils (18/2) y el valor Vomov = -15 mils (-30/2). Estos valores pueden ser combinados con los valores obtenidos de offset deseados Vdfix = -4 mils y Vd mov = 2,5 mils y aplicados en la siguiente ecuación para obtener las respectivas correcciones:

Figura 24: Indicadores varios

Dentro de las herramientas empleadas para realizar los movimientos de corrección de la alineación podemos encontrar:


Figura 25: Herramientas generales para mover maquinaria Figura 27: Tolerancias de desalineamiento angular

El tiempo estimado de falla de maquinaria rotativa debido al desalineamiento se presenta en la siguiente figura:

Figura 26: Tiempo estimado de falla por desalineamiento

Figura 28: Tolerancias de desalineamiento offset

6. Tipos de acoplamiento El propósito de cualquier acoplamiento es transferir la potencia desde la máquina conductora a la máquina conducida. Los acople rígidos permiten


este trabajo en un espacio mínimo. Sin embargo, los acoples tienen funciones adicionales tal como el amortiguamiento de vibraciones y permitir algo de desalineamiento entre los ejes. Las principales funciones de un acople son:     

 

    

Se emplean para equipos de mayor tamaño que transmiten altas potencias. Igualmente la alineación tiene que realizarse lo mejor posible. Toda la potencia se transmite a través de los tornillos.

Transmisión de potencia. Amortiguamiento de vibración. Acomodación de desalineamiento. Influenciar en la frecuencia natural de torsión del sistema. Permitir transientes en el arranque y parada y en algunos casos proteger el equipo contra sobrecargas.

Partes móviles con holguras. Componentes que doblan en una sola dirección únicamente.

3. Rígido de compresión

Tornillos únicamente. Tornillo y cuña. Ajuste por contracción. Buje de husillo. Presión hidráulica.

Son más cerrados y cortos que los eje flexible. Se diseñan para transmitir altas potencias, sobre 240 HP. Permiten una desalineación de 4°angular y 1/8” en paralelo. No se requiere mayor precisión en la


alineación.

Figura 30: Acople de resorte

7.

Resorte metálico

Figura 31: Acoples de resorte metálico, de manguito y de cadena de rodillos.

10 Acople de engranaje.

Son torsionalmente rígidos. No presentan backlash. Se emplean para torques máximos de 30 libra – pulgada. Permiten una desalineación angular de 9°y ¼” en paralelo. 8.

Acople de manguito

Es fabricado a partir de una barra metálica sólida, con una ranura helicoidal. No presenta backlash. Se emplean en velocidades superiores a las 25000 r.p.m. con límites de torque. No requieren lubricación.

9.

Cadena de rodillos

Permite grandes desalineamientos angulares y paralelos. Es un acoplamiento silencioso y necesita grandes cantidades de grasa para lubricación. Transmite grandes torques a bajo costo. Transmite potencias aproximadas de 3000 HP.

Figura 32: Acople de engranaje

Permite una desalineación de 0,71 miliradianes para permitir la lubricación de los engranajes. Dentro de las grandes ventajas que presenta es la transmisión de torque. Presenta una desventaja como es el alto mantenimiento que demanda. 11. Acople de rejilla de acero Requiere lubricación. Transmiten torques moderados a velocidades mayores a 6000 r.p.m.


Figura 33: Acople rejilla de acero

Figura 36: Acople de diafragma

Se emplea para transmitir torques a altas potencias y velocidades (100000 r.p.m.). Es de simple construcción. 15. Acoples de bloque y disco

12. Acople de eslabón Permiten algo de desalineación en paralelo.

Figura 37: Acoples de bloque y disco

Diseñados para bajas velocidades y altos torques, con la menor desalineación. Figura 34: Acople de eslabón

16. Acople de eslabones rotantes

13. Acople de disco flexible

Permiten una desalineación longitud de los eslabones.

Permiten algo de desalineación angular y paralelo. Debido al bajo peso se pueden emplear en altas velocidades.

17. Acople cardan

Figura 35: Acople de disco flexible

14. Acople de diafragma

proporcional

a

la

La velocidad de salida varía enormemente con e ángulo de rotación. 18. Acople de elastómero a compresión Es ideal para máquinas reciprocantes. No requieren lubricación. Se limita a 5000 HP y 5000 r.p.m. Con tipos especiales de elastómeros se alcanzan potencias de 100000 HP.


Figura 38: Acoples de eslabones rotantes, de cardan y de elastómero de compresión

19. Acople de elastómero a corte Su principal uso es a 3600 r.p.m. y 2000 HP. Permite desalineación en todas las direcciones.

Figura 39: Acople de elastómero a corte

Alineacion-de-Maquinaria-Rotativa.pdf

Recommend Documents