Alineamiento de bombas centrífugas
DAVID MAITA
Objetivo Es esforzarse para que los ejes en condiciones de operación se encuentren exactamente colineales.
La falta de alineamiento entre dos ejes acoplados causa fuerzas en los cojinetes que dependen de la precarga rotativa y de la rigidez del eje. David MAITA
Consideraciones previas al alineamiento Definir el conjunto de máquina Instalar pernos de ajuste de posición Realizar la nivelación de la máquina Revisar patas cojas Revisar excentricidades David MAITA
Consideraciones previas al alineamiento Comprobar desplazamiento axial
Comprobar tensión de tuberías Considerar crecimiento térmico
Prever el recorrido de la máquina
David MAITA
Factores Dilatación térmica de los pedestales.
Tipos de cojinetes
David MAITA
Factores Especificaciones técnicas del acoplamiento
Limitaciones físicas del equipo para alinear.
David MAITA
Defectos originados por el desalineamiento Rotura y desgaste prematuro de acoplamientos, ejes y cojinetes.
Fallas en el sistema de empaquetaduras, sellos mecánicos, hidráulicos, etc.
Desgaste prematuro de elementos que requieren huelgos muy estrictos
David MAITA
Síntomas de un posible Desalineamiento Fallas prematuras de los rodamientos, sellos, acoplamientos, ejes y cojinetes. Excesiva vibración axial y radial. Altas temperaturas en las cubiertas o en la cercanía de los rodamientos. Altas temperaturas del aceite lubricante de los rodamientos Excesiva cantidad de fuga de aceite en los sellos David MAITA
Las causas más comunes de desalineamiento son: Defecto de acoplamiento de máquinas durante el montaje. Expansiones térmicas en el proceso de trabajo.
Fuerzas transmitidas a la maquina desde tuberías y miembros de soporte. Fundaciones irregulares o que han cedido. Bases débiles. David MAITA
Síntomas de un posible Desalineamiento Pernos sueltos de la cimentación. Pernos de acoplamiento sueltos o rotos. El acoplamiento está caliente durante el funcionamiento e inmediatamente después de la parada. Rotura o agrietamiento de los ejes mas próximos a los rodamientos internos o cubos del acople. Excesiva cantidad de grasa en el exterior de la guarda del acople. Altos consumos de energía.
David MAITA
Calculo de la expansión Térmica de la carcaza de la máquina utilizando la ecuación de la deformación (Categoría carcaza de la máquina a plato – Soporte) ∆L = L(α ) (∆T) ∆L = Cambio de dimensión / longitud (Pulgadas o mm) L = Longitud del eje (Pulgada o mm.) Α = Coeficiente de expansión / Contracción térmica (Pulg/Pulg - ºF ó mm/mm - ºC)
Coeficiente térmico (α) Material
Coeficiente térmico (α) pulg/pulg-Fº
Aluminio
12.5 x 10-6
Latón (70% Cu – 30% Zn)
11.0 x 10-6
Acero al Carbono (AISI 1040)
6.3 x 10
Hierro fundido (gris)
5.9 x 10 -6
Concreto
7.2 x 10-6
Acero al níquel
7.3 x 10-6
Acero inoxidable
9.8 x 10-6
Caucho vulcanizado
45.0 x 10-6
-6
Tipos de Desalineamiento
Desalineamiento Paralelo
Desalineamiento Radial, Paralelo u Horizontal
Desalineamiento Angular
Desalineamiento Angular
Desalineamiento radial y Axil.
Errores de Acoplamientos
Control del acoplamiento en el montaje del motor.
Errores de centrado
x
Error de faceado (corrimiento angular axial).
Se presenta cuando aún estando alineados los ejes entre sí, las superficies de las caras del acople no están paralelas entre sí.
Errores de paso de unión
Sin error
Con error
Un acople de 2 o más pernos sin y con error de paso. Nótese la fuerza de reacción en el eje en el segundo
Error por
Error por
Error por
Medios de corrección para el desalineamiento radial o paralelo
Reloj Comparador
Lectura del Reloj
Mediante Regla de pelo
Mediante regla y Calibrador de espesores
Mediante reloj de carátula
Mediante Reloj de carátula
Mediante reloj de carátula
Mediante reloj de carátula (método de relojes invertidos)
Mediante reloj de carátula (método de relojes invertidos)
Mediante un sistema de alineamiento láser
Mediante un sistema de alineamiento dinámico
Comparación de Métodos
El método que utiliza indicadores diales ofrece un mayor grado de precisión, pero solo pueden utilizarlo personas especialistas y requiere mucho tiempo. Método de alineación aproximada
Rápido, impreciso
Método de alineación de regla
Rápido, impreciso
Método de los relojes comparadores
Preciso, difícil y necesita mucho tiempo
Método de alineamiento láser
Rápido, preciso
Correcciones de Desalineamientos
Desalineamiento Paralelo El soporte del reloj comparador debe ser fijado en lado de la bomba.
Bomba
Motor
La lectura en el comparador deberán realizarse con los pernos correctamente ajustados.
Desalineamiento Angular * Juego en uniones mecánicas. * Histéresis.
* Error de lecturas. + error de signo. Error de paralaxis. Imagen espejo.
* Juego axial de ejes
Desalineamiento Axial o Angular
Desalineamiento Axial o Angular
β
y
1
y
2
Corrección de desalineamiento axial o angular
Corrección de Desalineamiento Axial ò Angular.
Lainas, chapas de corrección
Lainas, chapas de corrección
Colocación de acuerdo a la error que presenta
Medición axial o angular
Corrección de desalineamiento angular en plano vertical.
Medidas de desalineamiento àngular
Correcciòn de desalineamiento àngular en plano horizontal.
Corrección de desalineamiento angular en plano vertical
Errores en la ubicación del reloj.
Alineamiento Laser
Vibración máquina • desplazamiento • velocidad
Condición rodaje: •Pulso de choque valor en dBm valor endBc • Aceleración
Cavitación: •Pulso de choque valor en dBcav
Desalineamiento Es la causa que tal vez supere la mitad de los problemas vibracionales de maquinaria rotativa, se presenta cuando los ejes de giro de 2 partes que se acoplan no coinciden.
El desalineamiento puede ser angular, paralelo o una
Consideraciones previas al alineamiento 1. Definir el conjunto de máquina 2. Instalar pernos de ajuste de posición 3. Disponer de calzos o shims 4. Realizar la nivelación de la máquina 5. Revisar patas cojas o soft foot 6. Revisar excentricidades 7. Comprobar desplazamiento axial 8. Comprobar tensión de tuberías 9. Considerar crecimiento térmico 10. Prever el recorrido de la máquina
Factores externos que afectan el alineamiento 1. Fundación y capacidad portante 2. Grauting de precisión 3. Skid y pernos de anclaje 4. Acoples 5. Acople de máquinas de diferente tipo
Niveles permisibles de alineamiento
Dependen de la velocidad de giro, se sugieren:
Velocidad 1500 rpm
Velocidad 3000 rpm
Offset (paralelo) (mm)
excelente 0.06 aceptable 0.09
excelente 0.03 aceptable 0.06
gap (angular) mm/ 100 mm de Diámetro)
excelente 0.05 aceptable 0.07
excelente 0.03 aceptable 0.04
CONTENIDO Ventajas de una correcta alineación. ¿Qué es exactamente la desalineación? Causas más comunes de desalineamiento Procedimientos de alineamiento Consideraciones previas al alineamiento Factores externos que afectan el alineamiento Niveles permisibles de alineamiento sistema de alineamiento láser Funcionamiento. Alineación con chapas calibradas Alineamiento de poleas
Determinación del estado de la máquina La alineación no solo ahorra dinero, sino que también permite que la máquina funcione más tiempo y de forma más eficaz. La alineación incorrecta provoca grandes cargas sobre los componentes de la máquina, que producen un incremento del desgaste y rozamiento, así como mayor consumo de energía. La desalineación cuesta tiempo y dinero.
Las ventajas de una correcta alineación
Mayor duración del rodamiento. Menor tensión en los acoplamientos, reduciendo el riesgo de sobrecalentamiento y rotura. Menor desgaste de las obturaciones, disminuyendo el riesgo de contaminación y el escape del lubricante. Menor consumo de energía. Menor vibración y ruido. Mayor duración.
¿Qué es exactamente la desalineación? La desalineación existe cuando el centro de rotación de dos ejes de una máquina no están alineados. Existen dos tipos de desalineación: paralela y angular. En la mayoría de los casos, la desalineación de la máquina está causada por una combinación de los dos tipos.
Causas más comunes de desalineamiento
Defecto de acoplamiento de máquinas durante el montaje Expansiones térmicas en el proceso de trabajo Fuerzas transmitidas a la maquina desde tuberías y miembros de soporte Fundaciones irregulares o que han cedido. Bases débiles
Procedimientos de alineamiento Mediante reloj comparador (método de relojes invertidos). Mediante alineación aproximada. Mediante alineación la regla. Mediante un sistema de alineamiento láser
Consideraciones previas al alineamiento Definir el conjunto de máquina Instalar pernos de ajuste de posición Realizar la nivelación de la máquina Revisar patas cojas Revisar excentricidades Comprobar desplazamiento axial Comprobar tensión de tuberías Considerar crecimiento térmico Prever el recorrido de la máquina
Factores externos que afectan el alineamiento
Grauting de precisión Pernos de anclaje Acoples Acople de máquinas de diferente tipo.
Niveles permisibles de alineamiento Dependen de la velocidad de giro, se sugieren:
Sistema de alineamiento láser (shaft align) El nuevo Alineador le ofrece sencillez con un alto grado de precisión.
Estas herramientas tan innovadoras se caracterizan porque con solo tres pasos se corrige la desalineación: medida, alineación y documentación. Primero se mide el estado de la alineación de la maquinaria. Luego se alinea la máquina horizontal y verticalmente. Por último, se documenta y se conserva la información del proceso de alineación. Estos tres simples pasos le permiten alinear ejes de forma sencilla y efectiva utilizando tecnología láser de última tecnología.
Funcionamiento Medir e introducir las tres dimensiones de la maquinaria (A, B, C). Girar el eje a tres posiciones diferentes. Alinear la maquinaria con respecto a los valores indicados en la unidad de visualización. Documentar e imprimir los datos de la medida para no perder los datos de la alineación.
Después de calcular la alineación de su maquinaria, la unidad de visualización muestra los valores que necesita para corregirla. Esto significa que, según se vaya ajustando la máquina, se irá viendo cómo los números decrecen hasta llegar a 0, lo que indicará que la alineación ya está bien hecha. Utilizando este simple proceso de tres pasos no tendrá que comprobar si la alineación está bien hecha. Este proceso se puede llevar a cabo vertical y horizontalmente para la alineación paralela y angular.
Modelo de Vibración para desalineamiento (1) ∑ Desalineamiento β - Angularidad
x -desplazamiento vertical
Desplazamiento
y – Desplazamiento Horizontal
Modelo de Vibración para desalineamiento (1) ∑ Desalineamiento
β - Angularidad
Desplazamiento y - Desplazamiento Horizontal
x -desplazamiento vertical
3
4
→
n
4
1
2
3
4
1st 2nd 3rd t
bolt
SYSTEMA Alta rigidez
2 ciclos
1 revolución 1 ciclo
2
EXCITACION Desplazamiento y/o angularidad
t
1 revolución
1
1 ciclo
4
SYSTEMA Baja rigidez
→ Fdyn → Fstat 4
1
2
1st
2.nd 3rd
3
4
bolt t
v t
REACCION vibración
REACCION vibración
t
Modelo de Vibración para desalineamiento (1) ∑ Desalineamiento
β - Angularidad
Desplazamiento y - Desplazamiento Horizontal
x -desplazamiento vertical
3
4
→
n
4
1
2
3
4
1st 2nd 3rd t
bolt
SYSTEMA Alta rigidez
2 ciclos
1 revolución 1 ciclo
2
EXCITACION Desplazamiento y/o angularidad
t
1 revolución
1
1 ciclo
4
SYSTEMA Baja rigidez
→ Fdyn → Fstat 4
1
2
1st
2.nd 3rd
3
4
bolt t
v t
REACCION vibración
REACCION vibración
t
Modelo de Vibración para desalineamiento (2) x2
x1 βy
y x Fm FAli,dyn
y1
y2
FAli,dyn FAli,dyn
FAli,stat,1
FAli,stat,2
Desplazamiento horizontal
Desplazamiento Vertical
Angularidad
y1/2
x1/2 v
Acoplamiento con alta rigidez con desplazamiento y/o angularidad v
v t
t v
Acoplamiento con baja rigidez con desplazamiento y/o angularidad
Chapas calibradas
Para una exacta alineación vertical de la máquina
El movimiento preciso de la maquina es esencial en cualquier proceso de alineación. Las chapas calibradas son hechas de acero inoxidable y están disponibles en tamaños diferentes, cada una de ellas con grosores
