ALINEACIÓN DE MÁQUINAS ROTATIVAS
Ponente: Rafael S. Linares.
1.
DESA DE SAL LIN INEA EACI CIÓ ÓN.
Es Es e ell desplaz desplazami amiento ento angular angu angula lar larr o par para parrale alel allelo elo lo o de de los llo os centros cent centro ros s geométricos geomé eométr tric ico os de de los ejes de dos e equi eq qu uipo ip pos os rotativos, rota rotati tivo vos, s, produciendo produciendo altas vibrraci ra ac cion io one nes s,, ruid ui uidos anormales, anorma rmales, recalentamiento recalentami recalentamiento ento en las cajas caja cajas s de rodamientos rodami rodam rodamient ientos entos os ó cojinet cojine coj cojiinetes netes, tes, es,, y desgaste en los mismos mismos.. La desalineación desalineación puede ser ser de tres tipos: tipos: angular, paralela y mixta mixta..
1.1.-
DESALIN DESA LINEA EACIÓ CIÓN N AN ANGUL GULAR AR..
Esta desalineac desalineación ión esta esta presen presente te cuando cuando proyectamo proye proyec proyectam ctamos tamos os s los dos ejes, tanto el del equipo motor motor como el del conducido, conducido, formando un ángulo áng ángulo. ulo..
1.2.-
DESALINEACIÓN PARALELA.
La desalineación paralela esta presente cuando al proyectar los dos ejes, tanto tanto el del equipo motriz como el conducido, conducido, nunca se cruzan cruzan..
1.3.-
DESALINEACIÓN MIXTA.
Este tipo de desalineación es la más frecuente, porque es la combinación de las dos, tanto angular, como la paralela paralela..
2. TERMINOS DE ALINEACIÓN.
Este término de alineación son los que el técnico ó mecánico, debe dominar dominar para poder poder realizar realizar una excelente alineación, y poder comunicarse con sus respectivos colegas en la poder realización de este trabajo trabajo.. Los términos son los siguientes siguientes:: 2.1. ± JUEGO AXIAL.
Es la holgura existente longitudinalmente en el eje de equipo rotativo.. rotativo Desplazar el eje en los dos sentidos
2.2. ±± JUEGO JUEGO DIAMETRAL.
Es la holgura total existente entre dos masas ó circunferencias.. Por circunferencias Por ejemplo, ejemplo, la holgura holgura que existe entre un cojinete de deslizamiento y el eje eje..
2.3. ±± JUEGO RADIAL.
Es la diferencia que existe entre los radios de dos circunferencia, o sea, es la mitad del juego juego diametral. diametral.
2.4. ± ± CONCENTRICIDAD CONCENTRICIDAD.
Es cuando el centro de rotación coincide con el centro geométrico de un cuerpo o figura geométrica geométrica.. ..
2.5. ± ± EXCENTRICIDAD.
Es cuando el centro centro de rotación rotación no coincide coincide con el centro centro geométrico de un cuerpo o figura geométrica geométrica..
2.6. ±± DISTANCIA ENTRE EJES.
Es la separación que existe entre las caras de dos equipos rotativos.. rotativos
2.7. ±± APOYO CON MUCHA MUCHA O O POCA POCA ALTURA ALTURA (PATA ALTURA (PATA COJA). (PAT
Es el desnivel que existe en la base o apoyos de los equipos equipos..
Pata Coja
2.8. ± ± ANGULARIDAD ANGULARIDAD DE ACOPLA ACOPLAMIENTO. MIENTO.
Es cuando la superficie superficie axial del acoplamiento no es paralela al plano axial axial..
2.9. ± ± PLANO AXIA AXIAL L O VERTICAL FRONTAL. FRONTAL.
Es el plano que contiene la cara del eje o acoplamiento acoplamiento y es perpendicular perpendicular al plano base base.. PLANO AXIAL
BASE METALICA
2.10. ± ± PLANO BASE.
Es el plano donde descansan los apoyos de las unidades unidades..
BASE METALICA O PLANO BASE
BASE DE CONCRETO Ó FUNDACIÓN
2.11. ±± ALTURA CENTRO LÍNEA.
Es la distancia vertical vertical que existe desde desde el plano base a la línea central del eje eje..
BASE METALICA
2.12. ±± PLANO HORIZONTAL.
Es el plano que corta corta a través través del centro centro de los ejes ejes y es paralelo al plano base base..
BASE METALICA
2.13. ± ± PLANO VERTICAL VERTICAL LATERAL.
Es el plano que corta corta a través través del centro centro de los ejes ejes y es perpendicular al plano base perpendicular base..
BASE METALICA
2.14. ± ± LÍNEA LÍNEA PARALELA.
Son aquellas que mantienen una separación, o sea por por más que se prolonguen no se llegan a encontrar encontrar..
2.15. ±± LÍNEA PERPENDICULARES.
Son aquellas que tocan en un punto formando un ángulo de 90 grados grados..
2.16. ± CENTRO GEOMÉTRICO.
Es la línea recta que pasa a través del centro del eje y paralela al plano base..
2.17. ±± CENTRO GEOMÉTRICO. GEOMÉTRICO.
Es la posición relativa del núcleo del rotor rotor de un motor eléctrico con respecto al núcleo del estator estator cuando está trabajando en una posición nivelada y sin sin fuerzas axiales aplicadas.. aplicadas Cojinete
Estator
Estator
Rotor
Cojinete Empuje
2.18. ±± RELACIÓN DE TRÍANGULOS.
Se dice que dos o más triángulos son semejantes, si sólo si, los ángulos que lo forman son iguales o sus lados son proporcionales.. proporcionales
Z
X
Triangulo A X y z
= = =
A
=
Triangulo B b a c
b
B a
Y
A
c
B
CONJUNTO DE EQUIPOS EN PLANO VERTICAL
MÉTODO CON CALIBRADOR Y REGLA
PLANO VERTICAL LATERAL
INTERPRETACIÓN DE LAS LECTURAS DE ALINEACIÓN LECTURAS VERTICALES LA UNIDAD A ALINEAR ESTA MÁS SUSPENDIDA EN LOS APOYOS INTERIORES, EXISTE DESALINEACIÓN ANGULAR VERTICAL. VERTICAL.
LECTURAS VERTICALES LOS EJES VERTICALES AXIALES AXIALES SON PARALELOS, NO EXISTE DESALINEACIÓN ANGULAR VERTICAL.
LECTURAS VERTICALES
LA UNIDAD A ALINEAR ESTA MÁS LA MÁS SUSPENDIDA SUSPENDIDA EN LOS A APOYOS POYOS EXTE EX EXTERIORES, TERI RIOR ORES ES,, EXI EXIST EXISTE STE E DES DESAL DESALINEACIÓN ALINE INEACI ACIÓN ÓN ANGUL AN ANGULAR GULAR AR VERTICAL VERTICA VERTI CAL L
LECTURAS HORIZONTA HORIZONTALES LES
LECTURAS HORIZONTALES
LECTURAS HORIZONTALES
Alineamiento Angular Vertical (cara entre
0
y 180 grados).
Corrección de la Desalineación Angular vertical
PROCESO DE ALINEAMIENTO Alineación paralela vertical (altura entre 0 y 180 grados).
Corrección de la Desalineación Paralelo Vertical
Alineamiento Angular Horizontal (cara entre 9 0 y 270 grados).
Corrección de la Desalineación Paralelo Horizontal
CÁLCULOS DE ALINEAMIENTO CON EL MÉTODO DE CALIBRADORES Y REGLAS Alineación angular vertical (cara entre 0 y 180 grados)
CÁLCULOS DE ALINEAMIENTO CON EL MÉTODO DE CALIBRADORES Y REGLAS Alineación angular vertical (cara entre 0 y 180 grados)
L = Desalineación angular vertical. C = Diámetro del acoplamiento. P = Distancia entre patas. S = Acuñamiento requerido.
RELACIÓN DE TRIÁNGULOS Podemos decir: Si en C obtenemos L en P obtendremos S Efectuando esta operación (regla de tres). LP S =
C
(3.1)
EJEMPLO:
L = (108) ± ± (100) =.008" 8" Distancia entre patas = (P) = 12" 2"
del acoplamiento (C) = 4" 4"
ALINEACIÓN PARALELA VERTICAL (ALTURA)
.015" 5"
EQUIPO A ALINEAR
EQUIPO DE REFERENCIA
ALINEACIÓN ANGULAR HORIZONTAL (ENTRE 90º Y 270º)
EQUIPO A ALINEAR
G
C
D=
LG C
Solución: L = .132" 32" - .090" = .042" D=
LG C
= (.042" 42" ) (18" 8") = .189" 89" 4" 4"
ALINEACIÓN PARALELA HORIZONTAL (Entre 90 y 270 grados).
Ejemplo:
Desplazar el motor . 030" en forma pareja hacia los 27 0º grados .
CALCULO ANALÍTICO Y GRÁFICOS DE ALINEACIÓN EN FRIÓ Y EN CALIENTE CON EL MÉTODO COMPARADOR Y CARA
MÉTODO COMPARADOR BORDE Y CARA (ARREGLO I).
Interpretación de las lecturas: lecturas: Antes de comenzar comenzar con la interpretación de las lecturas, debemos tener tener presente lo siguiente:: siguiente a) La división del plano frontal o axial corresponde a los cuatros cuadrantes de los ejes cartesianos, donde, partiendo de la parte superior superior con
0
grados y girando en
sentido a las agujas del reloj ubicamos los 90, 180 y 270 grados grados;; tanto para borde como para cara cara..
BORDE
CARA
0º
0º
270º
90º 180º
90º
270º 180º
División del plano frontal o axial
b) La sumatoria algebraica de los valores verticales debe ser ser igual
la sumatoria
algebraica de los valores horizontales horizontales.. Esto debe cumplirse tanto para borde como para cara cara.. .
§
Vv =
§Vh
(4.1)
c) El desfasaje de los ejes verticales es igual a la diferencia algebraica de los valores horizontales.. horizontales 0º) = L (270º 0º) - L (90º 0º) (4.2) L (270º 0
0º) (90º
0º) = L(9 0º) - L(27 0º) L (90º L(90º L(270º 0
0º) (270º
(4.3)
d) El desfasaje de los ejes horizontales es igual a la diferencia algebraica de los valores verticales verticales.. 0º) = L (180º 0º) - L (0º) (4.4) L (180º 0 (0º)
0º) L (0º) = L(0º) - L(180º
(4..55)
0 (180º 0º)
e) Toda lectura de borde se corrige por por mitad mitad.. f) Toda lectura angular angular se corrige por por relación de triángulos triángulos..
INTERPRETACIÓN DE LAS LECTURAS EN EL EJE VERTICAL DE LA CARA (ANGULAR) A).
CARA 0
0º
EF (+)
EM (+) (180º)
Existe desalineación angular, los acoplamientos están más cerrados en la posición de los 180º 0º, o sea, en la parte inferior, esto nos indica que la unidad a alinear alinear esta más suspendida en los apoyos interiores, es decir, lado acoplamiento acoplamiento..
B). CARA 0 0º
EF 0
EF 180º
No existe desalineación angular
C). CARA 0 0º
EF (-)
EM (-)
Existe desalineación angular, los acoplamientos están más abiertos en la posición de los 180 grados, o sea, en la parte inferior. inferior .
INTERPRETACIÓN DE LAS LECTURAS EN EL EJE HORIZONTAL DE LA CARA (angular horizontal) A). CARA
90º (+)
0
EF
EM (+) (270º)
Existe desalineación angular, los acoplamientos están cerrados en la posición de los 270º 0º grados, esto nos indica que la unidad se encuentra desplazada hacia los 90º interior y hacia 0º grados en el lado interior los 270º exterior.. 0º grados en el lado exterior
B).
CARA
90º (+)
0
EF
EM (270º)
No existe desalineación angular horizontal.
CARA
90º (-)
0
EF
EM (-) 270º
Existe desalineación angular, los acoplamientos están más abiertos en la posición de los 270º 0º grados, esto nos indica que la unidad se encuentra desplazada hacia los 270º 0º grados en el lado interior y hacia los 90 grados en el lado exterior interior exterior..
INTERPRETACIÓN DE LAS LECTURAS EN EL EJE VERTICAL DE BORDE A).
BORDE 0
EF (+)
EM (+)
La unidad a alinear se encuentra más alta que la de referencia
B). BORDE 0
EF 0
No existe desalineación paralela vertical
EM 0
C). BORDE 0
EF (-) 0
0
La unidad a alinear se encuentra más baja que la de referencia.
EM
INTERPRETACIÓN DE LAS LECTURAS EN EL EJE HORIZONTAL DE BORDE A). BORDE
90º
0
0
EF (+) 270º
EM
La unidad a alinear esta desplazada hacia la posición de los 9 0º grados .
B). BORDE
90º
0
0
EF
EM 270º
No existe desalineación paralela horizontal .
C). BORDE
90º (-)
0
EF (-) 270º La unidad a alinear está desplazada hacia lo 27 0º grados. .
EM
RECOMENDACIONES PARA OBTENER LAS LECTURAS D ALINEACIÓN Indiferentemente de cual sea el arreglo, girar girar los comparadores en sentido de la rotación del eje y verificar 0º grados sin que el que el yunque haga contacto en los 360º pistón se introduzca totalmente totalmente..
a). Coloque el yunque de a). los comparadores en la posición cero grados
0º
270º
90º 180º
b).. Desplazar b) Desplazar el eje al cual está acoplada la extensión,
en forma axial (en uno u otro sentido)
c).. Ajustar c) Ajustar los comparadores a cero
BORDE
CARA
0
0
d). Girar d). Girar 90º 0º grados el eje al cual está acoplada la extensión, luego se desplaza este en forma axial (en el mismo sentido que cuando se ajusto a cero) y anotar las lecturas obtenidas (X2, X1).
BORDE
CARA
0
0
X2
X1
e). Girar e). Girar 90º 0º grados el eje (a la posición de los 180º 0º grados) y desplazarlo axialmente en el mismo sentido que se viene dando a este movimiento, luego anote las lecturas obtenidas obtenidas.. (Y2, Y Y1). BORDE
CARA
0
0
Y2
Y1
f). Girar f). Girar 90º 0º grados más el eje (a la posición de los 270º 0º y desplazarlo nuevamente en la misma forma axial, luego note las lecturas obtenidas obtenidas.. (Z2, Z1). CARA
BORDE
0
0
Z2
Z1
g). Girar g). Girar 90º 0º grados más el eje (a la posición inicial y desplazar el eje en la misma forma axial que se dio inicialmente, y las lecturas obtenidas debe ser ser cero + .001". (Z2, Z1). Si esto no se cumple, deben repetirse toda la operación, o sea repetir los pasos desde ³a´ hasta ³g´ repetir ³g´.. BORDE
CARA
0
0
CALCULO ANALÍTICO Y GRÁFICO DE ALINEACIÓN EN FRIÓ
C R
APOYO INTERIOR
PI VISTA FRONTAL DEL ACOPLAMIENTO UNIDAD DE REFERENCIA
PE VISTA LATERAL
APOYO EXTERIOR
PLANO VERTICAL DE UN EQUIPO EN FRÍO
¨LA) (PX) ] [ SX == ((¨LA) C
²
[
(¨LB) + FLEx. 2
IT
] (4.6)
Donde: ¨LA:: Diferencia algebraica de las lecturas angulares ¨LA verticales de la forma encontrada (LAe) y la exigida por el fabricante o patrón de alineación (LAp), partiendo de cero en la parte superior superior o posición de los 0 grados grados..
EJEMPLO: FORMA ENCONTRADA
CARA 0
.003" 3"
PATRÓN
CARA 0
² .001"
¨LA = (Lae) - (LAp) = (.003³) 3³) ± ± (-.001³) = .004³ ¨ LB LB:: Diferencia algebraica de las lecturas de borde verticales de la forma encontrada (LBe) y las exigidas por por el fabricante o patrón de alineación (LBp), partiendo de cero en la parte superior superior o posición de los 0 grados grados.. EJEMPLO:
FORMA ENCONTRADA
PATRÓN
BORDE
BORDE
0
0
.018" 8"
.022" 22"
¨LA = (LBe) - (LBp) = (.018³) 8³) ± ± (-.022³) = ² .004³ C. Diámetro de la circunferencia descrita por por el yunque del comprador comprador en la cara del acoplamiento, eje o carcaza carcaza.. PX:: Distancia existente entre el apoyo sobre el cual se este realizando el cálculo y la PX línea de acción del yunque del comprador comprador colocado e el borde del acoplamiento acoplamiento.. IT: IT: Incremento de temperatura temperatura.. Este incremento se calcula a través de la siguiente formula:: formula IT= K.¨T. ¨T.R (4.7)
Donde: K: Constante de dilatación de los metales. ¨T: Diferencia de temperatura de operación de los equipos (conductor y conducido). R: Es la altura centro línea. FLEX: Hundimiento de la extensión. A continuación se presenta cinco ejemplos que le permitirán reforzar el aprendizaje del contenido tratado.
ANALITICO VERTICAL Ejemplo Nº 1 DATOS PI = 8" 8" PE = 24" C = 3"
FORMA ENCONTRADA BORDE
CARA
0
0
.016" 6" (LB)
.006" 6" (LA)
¨LB = (LBe) - (LBp) = (.016" 6") ± ± (0) = ² .016" 6" ¨LA = (LAe) - (LAp) = (.006") 6") ± ± (0) = ² .006"
PATRÓN BORDE
CARA
0
0
0
0
(LB)
(LA)
ANALITICO VERTICAL Ejemplo Nº 2 DATOS PI = 8" 8" PE = 24" C = 3"
FORMA ENCONTRADA
PATRÓN BORDE
CARA
0
0
0
.006" 6" (LA)
.010" (LB)
.004" 4" (LA)
BORDE
CARA
0
.016" 6" (LB)
¨LB = (LBe) - (LBp) = (.016" 6") ± (.010) = ² .006" 6" ¨LA = (LAe) - (LAp) = (.006") 6") ± (.004) = ² .002"
ANALITICO VERTICAL Ejemplo Nº 3
FORMA ENCONTRADA
DATOS PI = 20" PE = 50" C = 10"
BORDE
CARA
0
0
.003
.005
.001
T. Motor.
= 131º F
T. Conducido.
= 194º F
FLEX. = 0
T = 63º F
NO EXISTE (SE ASUME PATRÓN A CERO)
.001 .002
.008
R = 18" 8"
PATRÓN
ANALITICO VERTICAL Ejemplo Nº 4
FORMA ENCONTRADA
DATOS PI = 18" 8" PE = 42" C = 8³ FLEX = .004
BORDE
CARA
BORDE
CARA
0
0
0
0
.0025
.0025
.002
T. Motor.
= 131º F
T. Conducido.
= 194º F
FLEX. = 0
.002 0
.005
R = 18" 8"
PATRÓN
T = 63º F
0
0
0
0
0
0
ANALITICO VERTICAL Ejemplo Nº 5
FORMA ENCONTRADA
DATOS PI = 20" PE = 50" C = 10³ FLEX = .005" R = 21"
BORDE
CARA
0
0
.002
.004 .006
T. Motor.
= 130º F
T. Conducido.
= 23 0º F
R = 18" 8" FLEX. = 0
PATRÓN
.001
NO EXISTE (SE ASUME PATRÓN A CERO)
.002 .003
T = 101º F
0º
Horizontal
GRÁFICO VERTICAL A continuación se presentan los pasos para este cálculo.
180º
I.-- Se traza la ³T´ de referencia o patrón a cero. Tomando la escala adecuada I. BORDE 0
II..- Sobre la vertical, y partiendo de la intersección, II se marca un punto igual a LB/ LB/2 2. LB Nota: Nota: a).. Si la lectura de borde (LB) es positiva (+), el punto lo a) marcamos en la parte superior superior de la intersección intersección..
l a c i t r e V
(LB/2)
b)..- Si la lectura de borde (LB), es negativa ( ² ), b) el punto lo marcamos en la parte inferior inferior de la
LB/2
intersección.. intersección III..- Trazar III Trazar una recta hacia el interior interior de la ³T´, ³T´,
C
paralela a la horizontal, partiendo de LB/ LB/22 y longitud igual al diámetro descrito por por el comparador (C) en el acoplamiento, o eje carcaza comparador carcaza.. CARA IV. IV.- Trazar Trazar una recta, perpendicular perpendicular a ³C´ partiendo
0
del extremo libre de este y equivalente a la lectura obtenida en la cara cara..
LA
a).. Si la lectura obtenida es positiva, la recta la a) trazamos hacia abajo abajo..
(LA)
b).. Si la lectura obtenida es negativa, la recta b) la trazamos hacia arriba arriba..
(LA)
V. Partiendo de LB/ LB/2 2, trazar trazar una recta que pase por el extremo libre de LA por LA.. Esta recta, representa la forma en que se encuentra el equipo.. equipo
VI.. Trazar VI Trazar las distancias PI y PE, a partir partir de la vertical de la línea de referencia referencia..
PI PE
EJERCICIO 1
FORMA ENCONTRADA
DATOS PI =
CARA
0
0
8" 8"
PE = 24" C =
BORDE
.006
.010"
.004
.002" 2"
3³
FLEX = 0
.006" 6"
.016" 6"
PATRÓN BORDE
CARA
0
0
0
0
0
0
0
0
FORMA ENCONTRADA
EJERCICIO 2 DATOS PI =
CARA
0
0
8" 8"
PE = 24" C =
BORDE
.006" 6"
.010"
.002
.004" 4"
3" .006" 6"
.016" 6"
PATRÓN BORDE
CARA
0
0
5" 005"
5" 005" .010"
2" 002"
002" 2"
.004" 4"
EJERCICIO 3 FORMA ENCONTRADA
DATOS PI =
20 "
BORDE
CARA
0
0
PE = 50" C = FLEX = R =
10³
.003" 3"
.005" 5"
.001
.001"
0 18³
.002" 2"
.008" 8"
T. MOTOR = 131º F T. CONDUCIDO = 194º F PATRÓN (SE ASUME PATRÓN A CERO)
FORMA ENCONTRADA
EJERCICIO 4 DATOS PI =
CARA
0
0
8" º8"
PE = 42" C =
BORDE
8³
.0025 "
.0025" 25" .002
FLEX = 004"
.002" 2" .004" 4"
.005" 5"
PATRÓN BORDE
CARA
0
0
0
0
0
0
0
0
EJERCICIO 5 FORMA ENCONTRADA
DATOS PI =
20 "
BORDE
CARA
0
0
PE = 50" C =
10³
.002" 2"
.004" 4" .001"
.002" 2"
FLEX = .005" R =
21³
.003" 3"
.006" 6"
T. MOTOR = 130º F T. CONDUCIDO = 231º F PATRÓN (SE ASUME PATRÓN A CERO)
ANALÍTICO HORIZONTAL
