ALINEAMIENTO DE EJES SISTEMA LÁSER EASY LASER E530 Ing. Alan Alan Barboza Miranda. Análisis Vibracional Nivel II Termografía Infrarroja Nivel II Especialista en Alineamiento Alineamiento Láser ADEMINSAC
ALINEAMIENTO ALINEAMIENTO DE EJES
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LA IMPORTANCIA DEL ALINEAMIENTO DE MAQUINAS •
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Está comprobado que el desalineamiento es la causa de más del 50% de las averías en las máquinas rotativas, le sigue el desbalance con más del 35 % y otros problemas como el de lubricación, montaje, etc. Estas fallas producen grandes pérdidas financieras, debido al daño prematuro de la maquinaria Las causas de este problema son: Falta de entrenamiento, de instrumentos adecuados y del tiempo suficiente. La responsabilidad del alineamiento debe recaer en todo la línea jerárquica, Gerente, ingeniero, supervisor, capataz y mecánico. La capacidad de realizar un buen alineamiento esta directamente ligado al conocimiento, la habilidad y el deseo de hacerlo bien. Existen importantes avances en el diagnóstico de problemas en maquinarias, como son el análisis vibracional, el análisis de aceite y la termografía, Pero persiste la gran diferencia entre encontrar un problema en una máquina y corregir el problema. También existen significativos avances en el instrumental para las correciones del desalineamiento (Los sistemas de rayos láser, cada vez mas al alcance de la mayoría de los presupuestos)
INCREMENTAR LA VIDA UTIL DE LA MAQUINA ROTATIVA Un buen alineamiento consigue: •
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Reducir las fuerzas excesivas radiales y axiales en los rodamientos prolongando su vida útil. Eliminar la posibilidad de falla del eje por fatiga cíclica. Minimizar el desgaste de los componentes del acoplamiento. Minimizar la flexión del eje desde el punto de transmisión de potencia en el acoplamiento hacia los rodamientos y mantener las tolerancias internas de las máquinas. Reducir el consumo de energía (ahorros del 2 a 17%). Tener bajos niveles de vibración y ruido. Evitar sobrecalentamientos de la maquinaria y evitar daños en sellos y obturaciones.
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LA IMPORTANCIA DEL ALINEAMIENTO DE MAQUINAS •
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Está comprobado que el desalineamiento es la causa de más del 50% de las averías en las máquinas rotativas, le sigue el desbalance con más del 35 % y otros problemas como el de lubricación, montaje, etc. Estas fallas producen grandes pérdidas financieras, debido al daño prematuro de la maquinaria Las causas de este problema son: Falta de entrenamiento, de instrumentos adecuados y del tiempo suficiente. La responsabilidad del alineamiento debe recaer en todo la línea jerárquica, Gerente, ingeniero, supervisor, capataz y mecánico. La capacidad de realizar un buen alineamiento esta directamente ligado al conocimiento, la habilidad y el deseo de hacerlo bien. Existen importantes avances en el diagnóstico de problemas en maquinarias, como son el análisis vibracional, el análisis de aceite y la termografía, Pero persiste la gran diferencia entre encontrar un problema en una máquina y corregir el problema. También existen significativos avances en el instrumental para las correciones del desalineamiento (Los sistemas de rayos láser, cada vez mas al alcance de la mayoría de los presupuestos)
INCREMENTAR LA VIDA UTIL DE LA MAQUINA ROTATIVA Un buen alineamiento consigue: •
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Reducir las fuerzas excesivas radiales y axiales en los rodamientos prolongando su vida útil. Eliminar la posibilidad de falla del eje por fatiga cíclica. Minimizar el desgaste de los componentes del acoplamiento. Minimizar la flexión del eje desde el punto de transmisión de potencia en el acoplamiento hacia los rodamientos y mantener las tolerancias internas de las máquinas. Reducir el consumo de energía (ahorros del 2 a 17%). Tener bajos niveles de vibración y ruido. Evitar sobrecalentamientos de la maquinaria y evitar daños en sellos y obturaciones.
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TRES COSAS QUE SE NECESITAN SABER PARA ALINEAR MAQUINAS ROTATIVAS ROTATIVAS. •
Como se instalaron y como es su construcción interna
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A que temperatura operarán
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A que velocidad operarán
LOS COSTOS DEL DESALINEAMIENTO •
Incurren continuamente en: Pérdida de producción
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Degradación mecánica
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Consumo de energía
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Las contramedidas son : Medir el desalineamiento
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Analizar la situación y determinar la precisión del alineamiento.
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Corregir el desalineamiento existente.
SINTOMAS DEL DESALINEAMIENTO •
Fallas prematuras de rodamientos, sellos, acoplamiento o ejes.
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Vibración radial y axial excesiva.
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Altas temperaturas en la carcasa cerca de los rodamientos o altas temperaturas del aceite de lubricación.
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Excesiva fuga de aceite lubricante por los sellos de los rodamientos.
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Soltura de los pernos de anclaje (problemas de ''pie flojo'').
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Alto e inusual número de fallas del acoplamiento o desgaste rápido del mismo. Los defectos del eje y acoplamiento (''runout'') (''runout'') pueden tender a incrementarse después de algún tiempo de funcionamiento del equipo. Rotura de los ejes (o agrietamiento) en o cerca a los asientos de los rodamientos o de las masas del acoplamiento. Consumo de energía más alto que lo normal. (Amperios)
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CONSUMO DE ENERGÍA
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DAÑO POR DESALINEAMIENTO
LOS PASOS COMPLETOS DE UN TRABAJO DE ALINEAMIENTO •
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Adquirir instrumental y dispositivos de medición adecuados, así como, contar con personal entrenado. Obtener información relevante sobre el equipo que se está alineado. Tomar las medidas necesarias de Seguridad y Puesta fuera de Servicio de la maquinaria. Realizar las inspecciones preliminares. Realizar un alineamiento grueso del equipo, para luego medir con precisión la posición de los ejes. Realizar los cálculos y determinar los movimientos. Reposicionar la Maquinaria. Ponerla en operación y monitorear a las condiciones normales de funcionamiento.
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FRECUENCIA DE VERIFICACION DEL ALINEAMIENTO •
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Aproximadamente 2 horas como promedio puede durar la estabilización de la maquinaria desde que se arranca hasta que alcance sus condiciones térmicas de operación. A un equipo recién instalado se recomienda adicionalmente verificar el alineamiento dentro de los 3 a 6 meses del inicio de la operación. Basado en lo que se halle durante la primera o segunda ''verificación del alineamiento'' se orientará la inspección y las correcciones. En promedio, el alineamiento de todo equipo debe ser verificado con una rutina anual en el mejor de los casos.
LA VIDA UTIL DE UNA MAQUINA ROTATIVA ESTA SUJETA A LA CALIDAD DEL ALINEAMIENTO
CIMENTACIONES, BASE PLATE Y TUBERÍAS
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CIMENTACIONES Consideraciones •
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Muchos problemas de desalineamiento se deben al diseño de la instalación, deterioro de los platos – soportes o a la misma carcasa de la máquina. Las condiciones del suelo donde están asentadas las máquinas y cimentaciones. La vibración (o ruido) tolerable que puede transmitirse a través de la estructura al entorno. El tiempo que una máquina permanecerá alineada con precisión, depende de los posibles movimientos por su peso y vibración, así como por el calor transmitido por conducción y radiación por la máquina al plato – soporte, concreto y estructura.
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CIMENTACIONES TIPOS: • •
Cimentaciones Rígidas Cimentaciones Flexibles
Cimentaciones Rígidas Ventajas: • • • •
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Brinda una plataforma estable para la sujeción de la maquinaria. Menos problemas que las cimentaciones flexibles. Disipan la energía vibracional hacia su base. Pueden aislar el movimiento residual mediante la adición de bloques material absorbente de la vibración.
de
Desventajas: Degradación eventual por si se localizan fuera de las edificaciones y las condiciones climáticas cambian radicalmente durante el año y por fuga de productos de la máquina. En maquinarias con tuberías sin soportes, pueden producirse fuerzas extremas. Posibilidad de absorber vibración de otras máquinas vecinas.
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Cimentaciones Flexibles Ventajas •
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Plataforma relativamente estable para la sujeción de la maquinaria rotativa permitiendo que la instalación completa se mueva en el caso de fuerzas exteriores tales como los esfuerzos por tuberías. Habilidad para aislar cualquier vibración de las máquinas instaladas en ellas hacia las estructuras vecinas y aislar a la unidad de la transmisión de vibración de otras máquinas cercanas.
Desventajas •
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Más difíciles de montar y mantener que las cimentaciones rígidas. Si existe excesiva vibración en la maquinaria por períodos largos pueden producirse daños potenciales. Degradación potencial de los resortes – soportes u otros aisladores de vibración
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ESFUERZOS DEBIDO A TUBERIAS Se producen por: •
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La expansión o contracción de las tuberías debido a los cambios de temperatura. Instalaciones de tuberías con mecanismos defectuosos de soporte.
Verificación de Esfuerzos en Tuberías de Equipos Rotativos Hay dos métodos básicos utilizando indicadores diales: •
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Controlando el movimiento vertical y horizontal de los extremos de la carcasa. Controlando el movimiento del eje de la unidad motriz o impulsada.
Las Fuerzas Excesivas por las Tuberías Ocasionan: • •
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Distorsión de la carcasa variando las tolerancias internas de la máquina. Movimiento de carcasa a corto (o largo) plazo, produciendo desalineamiento. Soltura o rotura de los pernos de anclaje. Lista de Puntos a Verificar por Inspección Visual
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Posición apropiada de los soportes colgantes de tuberías. El movimiento libre de las juntas de expansión. El ajuste de los pernos de bridas. El agrietamiento de las bases de concreto. Soltura de los pernos de anclaje en la cimentación. Paquetes de lainas trabajando sueltas y pines guías dañados. Lainas oxidadas o con pintura.
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ACOPLAMIENTOS El Rol de un Acoplamiento: • • •
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Admitir cantidades limitadas de desalineamiento angular y paralelo. Transmitir la potencia. Asegura que no haya pérdida de lubricante de la caja de grasa de acoplamiento a pesar del desalineamiento. Fácil de instalar y desmontar. Aceptar choque torsional y amortiguar la vibración torsional. Minimizar las cargas laterales en los cojinetes debido al desalineamiento. Admitir el movimiento axial de los ejes (extremos flotantes). Permanecer rígidamente sujeto al eje sin ocasionar daños o ''frotación'' al eje. Mantener temperaturas estables. Capacidad de funcionar bajo condiciones de desalineamiento (algunas veces severas) cuando el equipo inicialmente se pone en funcionamiento para permitir que el equipo eventualmente asuma su posición normal de operación. Proporcionar aviso de falla y protección contra sobrecarga para prevenir una rotura temprana del acoplamiento.
ACOPLAMIENTOS FLEXIBLES Diseñados para soportar un desalineamiento de ejes cuando el equipo está parado o en operación.
Acoplamientos de Cadena
Acoplamientos de Engranajes
Acoplamientos de Rejilla
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ACOPLAMIENTOS JUNTA UNIVERSAL Si se usa una junta universal para conectar dos ejes, en esta solo puede haber desalineamiento angular donde las líneas centrales de rotación intersectan el centro de la cruceta. Para que un acoplamiento flexible acepte ambos desalineamientos, el angular y el paralelo, debe haber por lo menos dos puntos flexibles. Es por ello que casi todos los acoplamientos de junta universal tienen dos ensambles crucetas / yugos.
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ACOPLAMIENTOS ELASTOMÉRICO
ACOPLAMIENTO DE DIAFRAGMA/LÁMINAS FLEXIBLES
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ACOPLAMIENTOS DE DISCO FLEXIBLE
ACOPLAMIENTOS ELASTOMÉRICOS – PINES GUÍA
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ACOPLAMIENTOS RÍGIDOS
ALINEAMIENTO , NIVELACION Y TOLERANCIAS
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DEFINICIÓN DE DESALINEAMIENTO DE EJES Se produce cuando las líneas centrales de rotación de dos (o más) ejes de máquinas no se encuentran en línea.
NIVELACIÓN La nivelación esta relacionada a la fuerza de gravedad de la tierra, ésta se produce cuando la superficie del objeto es perpendicular a las líneas de fuerza gravitacionales o los puntos del lado más largo del objeto están a la misma altitud. .
Niveles recomendados para máquinas montadas horizontalmente TIPO DE MAQUINAS
DES NIVEL MÍNIMO RECOMENDADA
DESNIVEL MÁXIMO RECOMENDADA
Máquinas soportados en cojinetes antifricción (hasta 500 HP)
10 mils / pie (0.84 mm/m)
30 mils / pie (2.5 mm/m)
Máquinas cojinetes planos (hasta 500 HP)
5 mils / pie (0.42 mm/m)
15 mils / pie (1.26 mm/m)
Máquinas soportados en cojinetes antifricción + 500 HP
5 mils / pie (0.42 mm/m)
20 mils / pie (1.67 mm/m)
Máquinas soportados en cojinetes planos + 500 HP
2 mils / pie (0.17 mm/m)
8 mils / pie (0.67 mm/m)
1 mils / pie (0.083 mm/m)
5 mils / pie (0.42 mm/m)
Máquinas herramientas
1 mils = 0.001''
= 0.025 mm
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CENTROS DE ROTACION Todos los ejes, ya sean perfectamente rectos o doblados, rotan sobre una línea de centros; llamada centro de rotación. El centro de rotación forma una línea recta
COLINEALIDAD Dos ejes se denominan que son colineales, cuando sus centros de rotación forman una línea recta continua.
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DESALINEAMIENTOS Se define como ejes desalineados, aquellos ejes que no son colineales
MEDICION DEL DESALINEAMIENTO El desalineamiento de un eje se define por la posición relativa existente entre su línea de centro de rotación comparada con una línea recta del otro eje estacionario visto desde dos planos (Horizontal y Vertical).
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PATA COJA-SOFT FOOT
DESALINEAMIENTO PARALELO
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DESALINEAMIENTO ANGULAR
DESLINEAMIENTO MIXTO – PARALELO ANGULAR
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TABLA DE TOLERANCIAS – EASY LASER
FACTORES QUE AFECTAN EL ALINEAMIENTO DE LA MAQUINA ROTATIVA: •
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La velocidad del tren motriz La máxima desviación en los puntos flexibles o de transmisión de potencia / recepción de potencia. La distancia entre los puntos flexibles o puntos de transmisión de potencia.
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INSPECCIONES PRELIMINARES DE ALINEAMIENTO Encontrar y corregir problema en las siguientes áreas: •
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Inestabilidad o deterioro de las cimentaciones y soportes – base Daños o desgastes de los componentes de las máquinas rotativas (Ej.. Cojinetes, ejes, sellos, acoplamientos, etc.) Condiciones defectuosas excesivas ''runout' (Ej.. Flexión de ejes, maquinado defectuoso de los agujeros de los semicoples). Problemas de interferencia entre la carcasa de la máquina y su plato – soporte. (Ej.. Pie flojo) Fuerzas excesivas producidas por las tuberías o ductos instalados
VERIFICACIONES MECÁNICAS
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DIAL COMPARADOR
Dial comparador
Cuando el vástago se mueve hacia fuera, la aguja se moverá en sentido antihorario
Cuando el vástago se mueve hacia adentro la aguja se moverá en sentido horario
VERIFICACIÓN DE DEFECTOS EN EJE Y/O ACOPLE
Run out Radial
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DEFECTOS EN EJE-SEMIACOPLE Los problemas de falta de redondez o perpendicularidad ''runout'' de los componentes frecuentemente están dentro de estas tres categorías:
El Semiacople tiene el agujero descentrado
El eje está combado
El semiacople tiene en agujero inclinado
Run out Axial
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GUIA RECOMENDADA DE RUNOUT - TABLA
MAXIMO PERMISIBLE
VELOCIDAD DE LA MAQUINA (R.P.M.)
RUNOUT TOTAL INDICADO (R.T.I.)
0 - 1800
5 mils (0.13 mm)
1800 - 3600
2 mils (0.05 mm)
3600 y más
Menos de 2 mils (0.05 mm)
VERIFICACIÓN Y CORRECCIÓN DE PATA COJA-SOFT FOOT
Paso 1: Alivie o descargue cualquier esfuerzo en la carcasa de la máquina y plato – soporte. Paso 2: Verificación del cabeceo de la carcasa y medición de la luz alrededor de los pernos de anclaje. Paso 3: Corrección del pie flojo. Paso 4: Verificar si el pie flojo ha sido corregido.
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DETECCION DEL DESALINEAMIENTO EN MAQUINAS ROTATIVAS EN FUNCIONAMIENTO
DETECCION DEL DESALINEAMIENTO EN MAQUINARIA ROTATIVA EN FUNCIONAMIENTO •
El análisis vibracional ,incluye el análisis de fases.
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La Termografía
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La verificación periódica del alineamiento (con máquina parada)
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USO DEL ANALISIS VIBRACIONAL PARA LA DETECCION DEL DESALINEAMIENTO Síntomas vibracionales del desalineamiento : •
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Amplitudes altas, a uno o dos veces la frecuencia de la velocidad de giro del equipo. Altos niveles vibracionales axiales. Un cambio de fase de 180 grados que se produce a través del acoplamiento. (Ya sea radial y/o axial).
ANÁLISIS VIBRACIONAL DE EQUIPOS ROTATIVOS
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ISO 10816
TERMOGRAFÍA EN CHUMACERAS
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TERMOGRAFÍA EN MOTOR ELÉCTRICO
PROCESO DE ALINEAMIENTO DE EJES MEDIANTE SISTEMA LÁSER
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