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UNIDAD 5 MONTAJE Y TÉCNICAS DE ALINEACIÓN Una cau causa sa impo importan rtante te de las aver averías ías en máqu máquinas inas es una alin alineaci eación ón incorr inc orrect ecta. a. En ge gene nera ral, l, se de debe be a té técni cnica cas s de med medic ición ión in inad adecu ecuad adas as,, a un una a bancada o fundamento defectuoso y/o debilitado. Para que la maquinaria esté correctamente emplaada y montada, es importante disponerr de una gama de dise!os de apoyo y sistemas de medición e"actos. Esto dispone se precisa para dar estabilidad al equipo y, por e#emplo, para $acer frente a los nivel niv eles es de fu fuer eras as y vi vibra bració ción n apr aprop opiad iados os sin oc ocasi asiona onarr des desper perfec fectos tos en el fundamento. Para co Para cons nseg egui uirr un fu func ncio iona nami mien ento to su suav ave e en do dos s má máqu quin inas as ac acop opla lada das s es imprescindible que los e#es de las mismas estén dentro de unos límites admisibles en su alin alineaci eación. ón. %os límites son más estrec$os estrec$os cua cuanto nto mayor velo velocid cidad ad y/o potencia tengan las máquinas acopladas. %as consecuencias de un acoplamiento de e#es con desalineación superior a la admis ad misib ible le po porr el tip tipo o de ac acop oplam lamie iento nto es un niv nivel el an anorm ormal almen mente te alt alto o en las vibraciones, tanto radiales como a"iales y un deterioro prematuro de los órganos de las máquinas, pudiendo incluso presentarse un fallo catastrófico si se arranca una máquina con un grado alto de desalineación. Para ello es necesar necesario io compren comprender der y definir dos concepto conceptos s fundamen fundamentales tales que qu e inf influy luyen en en el fenó fenómen meno o de la de desa salin lineac eación ión,, co como mo los son “Montaje” y “Alineación”.
Montaje: Es el proceso mediante el cual se emplaza cada pieza en su posición definitiva dentro de una estructura . Estas pie Estas pieas as pue puede den n se serr de di difer ferent entes es mat mater erial iales es per pero o pri princ ncipa ipalme lment nte e so son n estructuras metálicas y de $ormigón. Estas se adaptan a las concepciones de las nuevas arquitecturas y las necesidades de la industria de $oy, se emplean cada día más ampliamente. &on ambos sistemas se pueden alcanar obras de grandes magnitudes.
Esto se realiza con diferentes equipos de trabajo y maquinarias. Juan Rodrigo Castro Castro Huerta 1 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ
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UNIDAD 5 MONTAJE Y TÉCNICAS DE ALINEACIÓN
El monta#e industrial es un desafío permanente al ingenio' suele desarrollarse en condiciones geográficas comple#as o debe conectarse la nueva estructura con una ya e"istente, y con plaos bastante restringidos por los elevados montos de inversión comprometidos.
La alineación: Es el proceso mediante el cual la línea de centros del e#e de un elemento de maquinaria, por e#emplo un motor, se $ace coincidir con la prolongación de la línea de centros del e#e de otra máquina acoplada a ella, por e#emplo, una bomba.
5. CIMENTACIÓN. Definición de cimentación. (e denomina cimentación al con#unto de elementos estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la edificación al suelo. )ebido a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que la de los pilares o muros que soportará, el área de contacto entre el suelo y la cimentación será proporcionalmente más grande que los elementos soportados *e"cepto en suelos rocosos muy co$erentes+. Definición de cimentaciones de máquinas. diferencia de las cimentaciones de edificación, que generalmente están sometidas a cargas estáticas o cuasiestáticas, las cimentaciones de maquinaria están sometidas frecuentemente a cargas cíclicas. %a e"istencia de cargas cíclicas obliga a considerar el estado límite de servicio de vibraciones y el estado límite -ltimo de fatiga.
Di!e"encia# ent"e ci$entacione#. %a diferencia principal, entre una cimentación normal y de equipo industrial radica en que los equipos transmiten no solo carga estática como cualquier edificación, sino que además se suman cargas dinámicas provenientes del funcionamiento mismo de la máquina. $ora bien, no todos los equipos o estructuras industriales transmiten cargas dinámicas, pero también tiene un Juan Rodrigo Castro Huerta 2 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ
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UNIDAD 5 MONTAJE Y TÉCNICAS DE ALINEACIÓN tratamiento especial debido a las grandes cargas estáticas que traspasan a la cimentación.
Ti%o# &e ci$entación %a"a $a'(ina"ia: • • • •
ipo bloque. ipo celdas. )e muros. Porticadas.
• • •
&on pilotes. (obre apoyos elásticos. )e soporte.
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•
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)i*("a 5. Ti%o# &e ci$entación $+# (tili,a&o# en $a'(ina"ia#.
•
Mate"iale# &e con#t"(cción %a"a la# ci$entacione# &e $+'(ina#. • •
%os materiales de construcción para fundaciones de la máquina pueden estar divididos en dos grupos principales Los materiales
estructurales, usados principalmente para llevar y transmitir cargas. • •
Ace"o: Usado más frecuentemente para las cimentaciones de máquina es el acero dulce. Este acero debería ser a prueba del efecto de $umo, gases, ácido, sulfato de calcio y cloruro de magnesio, con una capa que impide o"ido, y en el acero interior el que contacta con el suelo se debe aplicar un recubrimiento del alquitrán para prevenir corrosión.
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UNIDAD 5 MONTAJE Y TÉCNICAS DE ALINEACIÓN Lo# Mate"iale# a$o"ti*(a&o"e# &e -i"ación / #oni&o: Estos recubrimientos de amortiguación absorben vibraciones en virtud de sus propiedades elásticas. %os rellenos que amortiguan vibración están insertados entre la máquina y su cimentación o estructura de respaldo, pero también pueden ser colocados entre la fundación de la máquina y el suelo. &om-nmente los usados absorbedores de vibraciones como amortiguadores corc$eros, de $ule y 0felt1, así como también especiales y plásticos.
• •
5.. 0E12E0IMIENTOS DE CIMENTACIÓN • •
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Un ingeniero con e"periencia puede planear un programa efica, pero como los materiales varían en consistencia y estratificación, debe $aber fle"ibilidad en el programa conforme progrese el traba#o. (i el programa de subsuperficie se planea después de $aber $ec$o los estudios conceptuales de la construcción, deben darse las condiciones de carga anticipadas, las elevaciones de los pisos y de los declives, así como cualquier característica especial, al ingeniero que dará mayor importancia a la investigación y la intensificará en las áreas críticas.
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0e'(e"i$iento# %a"a ci$iento#: •
1. La cimentación deberá ser capaz de soportar cargas impuestas tener sin 2. 3. 4. 5.
fallas de corte o aplastamiento. Los asentamientos deberán estar dentro de los límites permitidos (no en riesgos de quiebre El centro de gravedad de la maquina deberá estar alineado con la base de la cimentación repartiendo sus cargas equitativamente. El nivel freático en caso de e!istir debe de estar a su mínimo posible. La cimentación deberá de estar protegida contra aceites, ácidos, etc.
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Ot"a# con#i&e"acione# i$%o"tante#. •
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UNIDAD 5 MONTAJE Y TÉCNICAS DE ALINEACIÓN •
E"isten algunas consideraciones que se deben de tomar en cuenta para la elección de una buena cimentación para la máquina y así evitar da!os o contratiempos posteriores.
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• • •
&apacidad de carga y cargas permisibles ccesorios *tuberías, drena#es, ventilación, conductos, ganc$os de soporte, escaleras, acceso+. sentamientos Economía 2actores que afectan al cimiento 3 − − −
"oporte del peso total de la máquina. #antener la alineación entre la maquinaria y sus accesorios. $islar las instalaciones pró!imas de las vibraciones producidas.
• •
El dise!o de la instalación debe de dar cimiento apropiado para soportar la maquinaria industrial y prevenir niveles de vibración molestos o da!inos que afecten al personal que opera en ellos o en caso e"tremos que afecte la estructura del edificio.
• •
(eg-n el esfuero que sufren las cimentaciones, también pueden clasificarse, como lo son en el caso de equipos e#t+tico# o equipos &in+$ico#.
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E'(i%o# e#t+tico# • • • • •
%asos verticales y cimentaciones de la pila. %asos &orizontales y cimentaciones intercambiadoras de calor. 'imentaciones del vaso esfricas. Equipo elctrico y cimentaciones de estructuras de apoyo.
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E'(i%o# &in+$ico# • •
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Equipo )iratorio, turbinas a gas, turbinas a vapor, bombas, compresores, ventiladores y centrifugadoras. Equipo *ecíproco, son los compresores y motores a diesel. Juan Rodrigo Castro Huerta 5 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ
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UNIDAD 5 MONTAJE Y TÉCNICAS DE ALINEACIÓN Equipo de )eneración, son martillos forjadores y prensas de forjado de metal. +tros tipos de Equipo inámico, otras maquinarias que gen eran acciones dinámicas son las trituradoras de roca y trituradoras de metal.
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5..3 TI4OS DE ANCLAJE. • •
Para que una máquina traba#e normalmente y de forma segura para el operador, tiene que estar debidamente anclada al cimiento. El ancla#e es muy similar en todos los casos, en lo que varían es la forma de la placa de asiento, que es la encargada de transmitir las cargas al cimiento.
• •
Anclaje: El ancla#e de una piea de equipo a su cimentación es a menudo el aspecto más crítico de un dise!o de cimentación. Esto es particularmente cierto para el 4asales verticales y cimentaciones con pilotes, o para cualquier otra cimentación de equipo dónde la consideración de cargas laterales domina el dise!o.
• • •
%as placas de ancla#e más utiliadas son las cuadradas, rectangulares, poligonales, circulares. Estas -ltimas son preferibles cuando se trata de transmitir grandes presiones al cimiento.
• •
Para pernos de ancla#e se utilian generalmente barras lisas, sin embargo una barra de estas puede transformarse en un perno arponado o corrugado, que son -tiles cuando se tienen que introducir en un orificio $ec$o posteriormente, que después se rellena con concreto.
• •
ntes de anclar la máquina al cimiento, debe c$equearse que el cimiento este completamente nivelado, para proceder luego a la colocación y nivelación de la máquina sobre el mismo. El apoyo de la máquina sobre el cimiento se realia a través de una placa de asiento de material elástico, una ve colocada la máquina sobre dic$o asiento, se comprueba su correcta nivelación en sentido longitudinal y transversal' la nivelación se consigue colocando placas de material elástico y de espesor variable ba#o la base de la máquina en el lugar de los pernos de ancla#e.
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UNIDAD 5 MONTAJE Y TÉCNICAS DE ALINEACIÓN • •
)(nciona$iento: %a mayoría de ancla#es que son instalados después de $aber $ec$o el cimiento, funciona ya sea por fricción, área de soporte, por ad$esión o una combinación de estos.
• •
Anclaje# $ec+nico#: E"isten varios tipos de ancla#es como son los mac$o o de rosca e"terna, $embra o de rosca interna, autorroscantes' todos estos, pueden me#orar sus características mecánicas, utiliando un epó"ico en la cavidad del ancla#e para obtener me#ores resultados.
•
)acto"e# a con#i&e"a" • •
enemos que considerar algunos factores para la utiliación de los pernos de ancla#e.
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5esistencia del concreto. )iámetro del ancla#e. Profundidad de empotramiento. )istancia entre e#es y al borde.
• • •
Ti%o# &e !alla •
4o" #o"eca"*a: − − −
5otura del ancla#e. 5otura del concreto. E"tracción del ancla#e.
En el $ate"ial a#e: − − −
•
−
•
−
5otura del material base. 5otura del borde. grietamiento. )esliamiento del ancla#e. E"tracción del ancla#e.
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5.3 40OCEDIMIENTO DEL MONTAJE. • •
%as maquinarias usada en el monta#e de máquinas industrial, es diferente entre sí, y es usada para cada caso en particular, porque es
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UNIDAD 5 MONTAJE Y TÉCNICAS DE ALINEACIÓN diferente lo que deben transportar, instalar en forma definitiva, montar, y colocar o elevar, así que ellos, se valen de la maquinaria especialiada para lograrlo. Entre esa maquinaria que es usada para los casos de monta#es, nos encontramos con las gr-as, levantadoras, elevadoras, guinc$es, gatos $idráulicos, poleas, ganc$os, plumas, montacargas, etcétera. •
•
Ojeti-o: 6ontar y poner en condiciones de funcionamiento subcon#untos y con#untos mecánicos, a partir de $o#as de procesos, planos y especificaciones técnicas, garantiando las condiciones de calidad y seguridad establecidas.
•
4"oce&i$iento &e $ontaje. •
Planificación de la ubicación de los componentes. Emplaamientos de los componentes principales. 7nstalación de las tuberías y los componentes. 8acío. (oplado. Prueba de presión. Prueba de fugas. &arga. #uste del equipo de seguridad. &omprobación del equipo de seguridad. #uste de los controles. Prueba de la instalación completa y rea#uste de controles automáticos, etc.
• •
Procesos de ensamble. • •
%a función básica de proceso de ensamble, *monta#e+ es unir dos o más partes entre sí para formar un con#unto o subcon#unto completo. %a unión de las partes se puede lograr con soldadura de arco o de gas, soldadura blanda o dura o con el uso de su#etadores mecánicos o de ad$esivos. (u#eción mecánica se puede lograr por medio de tornillos, remac$es, roblones, pasadores, cu!as y uniones por a#uste a presión estos -ltimos se consideran sempiternamente, las efectuadas con otros
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UNIDAD 5 MONTAJE Y TÉCNICAS DE ALINEACIÓN su#etadores mecánicos no son permanentes los mecánicos son más costosos y requiere capacidad en la preparación de partes por unir. • •
lgunas partes se unen de modo permanente con soldadura eléctrica o de gas, soldadura blanda, o dura y algunos ad$esivos. %a soldadura se efect-a con el uso de calor, de presión o ambos.
• •
El calor producirá cierto efecto sobre las partes unidas para satisfacer la amplia variedad de necesidades en la manufactura, se $an desarrollado y están en uso.
•
Métodos de montaje que minimizan el mantenimiento. • •
6uc$os de los problemas que se presentan en los motores tienen origen en la forma en que se instalan. En muc$os casos, el cimiento o la placa de base están mal dise!ado, mal construido, o ambas cosas.
• •
El resultado inevitable es vibración, desalineación de los e#es *flec$as+, da!os a los co#inetes, e incluso ruptura del e#e o de la armaón a carcasa lo cual suele acarrear, además, una grave falla eléctrica. (i el motor va a montarse sobre una base de concreto *$ormigón+, es esencial que el cimiento sea rígido a fin de minimiar las vibraciones y la desalineación durante el funcionamiento. %os cimientos deben ser de concreto macio, con sus fundamentos a suficiente profundidad para que descansen sobre una sub9base firme.
•
ec!ado " calzamiento. •
•
El lec$o es de gran importancia para la firmea, rigide y estabilidad de la cimentación. :i siquiera las me#ores placas base de acero se consideran un soporte adecuado salvo que estén enclavadas o a$ogadas en la lec$ada.
• •
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UNIDAD 5 MONTAJE Y TÉCNICAS DE ALINEACIÓN •
El empleo correcto de las calas es también esencial para el buen monta#e del motor en el cimiento. Una forma de lograr un calamiento correcto consiste en quitar los suplementos e inspeccionarlos en cada punto de soporte antes de efectuar la alineación final. Es necesario tener presente la raón del uso de las calas. :o son solo para colocar más alto o más ba#o el motor, sino también para que queden bien alineados los e#es de las máquinas.
• •
;tro aspecto esencial de una buena cimentación es la estabilidad. Una ve que la base está bien conformada e instalada no debe modificarse. veces, el calor e"cesivo puede crear problemas.
•
Procesos de acabado. • •
%a función principal es de los procesos de acabado son limpiar, proteger y decorar la superficie. %a limpiea de la superficie suele ser el primer paso. %a limpiea elimina la mugre, aceites, grasa, incrustaciones o costuras y $errumbre, a fin de preparar la superficie para un tratamiento adicional %a limpiea se puede efectuar por medios mecánicos como limpiea con c$orro de abrasivo o por medios químicos, como limpiea alcalina.
• •
;tros fines de los procesos de acabado, son proteger la superficie contra el deterioro y decorarla para aumentar su atractivo estético. El acabado se efect-a al cubrir la superficie con el revestimiento conveniente. %as superficies se pueden revestir con revestimientos orgánicos *pinturas+, revestimientos metálicos, revestimientos de fosfato, esmaltes porcelaniados y revestimiento de cerámica.
•
5. NI6ELACIÓN Y ALINEACIÓN DE E12I4OS. • •
Uno de los factores más importantes que influyen en el mecaniado es la alineación/nivelación de la máquina. En algunas ocasiones, parte de los errores que surgen en la producción se deben solamente a ello.
•
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Ni-elación: Es el procedimiento mediante el cual se determina
• •
a# El desnivel e!istente entre dos (o más, &ec&os físicos e!istentes entre
sí. •
b# La relación entre uno (o más, &ec&os físicos y un plano de referencia.
• • •
%a alineación es un proceso muy importante en los equipos ya que si no e"iste esta llega a ocasionar algunos da!os en el equipo de una correcta alineación.
•
Ca"acte"7#tica#: •
6enor temperatura de traba#o en engrana#es, poleas y correas, acoplamientos, transmisiones, etc. 6ayor duración de engrana#es, correas, rodamientos, retenes, #untas, co#inetes, etc. 6enores vibraciones de máquinas y equipos, lo que significa menores averías y roturas. $orro de energía. 6ayor tiempo entre averías9fallas, es decir, menor mtbf. 6ayor productividad, por menor n-mero de paradas en los procesos industriales o de fabricación.
•
Ti%o# &e e""o"e# &e alineación. • •
En general $ay dos tipos principales de desa#ustes.
• •
. %a"alelo 8ta$i9n conoci&o co$o o!!#et: en desalineación paralela,
los dos e#es que se $an alineado centrales que son paralelas entre sí, pero están en condición de desplaamiento. • •
3. an*(la" 8ta$i9n conoci&a co$o "ec;a: en el desplaamiento
angular del e#e de los dos e#es están situados en un ángulo entre sí. •
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•
•
)i*("a 5.3 A. De#alineación %a"alela< =. De#alineación an*(la"< C. Alineación co""ecta.
•
Ti%o# &e alineación. • •
%a alineación del e#e es posible sólo si los dos e"tremos del e#e no están doblados o torcidos, pero se enfrenta uno al otro en perfecta simetría, estos dos e"tremos, cuando se alineados se puede $acer en dos métodos principales.
• •
De#%la,a$iento &e la alineación: )esplaa la alineación o cadenas radiales se comprueba mediante una regla de borde recto, esto se $ace colocando la regla en varias partes de las mitades de acoplamiento, es decir, a los lados siguientes
• − − −
rriba Parte inferior
− −
dyacentes &ontrario
−
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−
El espacio entre los e#es se indicará que el e#e se compensa o se desalinea un poco y que necesita ser corregida, este desa#uste puede ser rectificado mediante el a#uste del motor o al elevar la plataforma del motor o la máquina utiliando cu!as impulsadas.
− −
La alineación an*(la": se puede corregir mediante el levantamiento de la máquina o mediante el uso de las calas deba#o de la plataforma con el fin de prevenir cualquier tipo de desalineación se vuelvan a presentar, el motor y la máquina receptora debe estar firmemente atornillada a la base de la máquina después de las posiciones finales de ambos, el motor y la máquina receptora se deciden.
− −
Alineación &e co""ea# o %olea#: la alineación de correas o de poleas es una tarea de mantenimiento importante. (i se realia correctamente, puede evitar paradas y suponer un a$orro de costes considerable.
− −
Alineación &e eje#: alineación &e eje# -e"ticale#: las máquinas verticales se suelen montar con tornillos en una brida en lugar de un pie, lo cual $ace que el cálculo de los valores de corrección sea diferente del de las máquinas $oriontales. Puede variar el n-mero de tornillos utiliados y éstos están situados en un círculo en torno a la brida. la alineación correcta del e#e es fundamental para garantiar un funcionamiento correcto y una mayor duración del equipo.
− − −
5.. 40OCEDIMIENTOS Y TÉCNICAS DE ALINEACIÓN. −
Para conseguir un funcionamiento suave en dos máquinas acopladas es imprescindible que los e#es de las mismas estén dentro de unos límites admisibles en su alineación. %os límites son más estrec$os cuanto mayor velocidad y/o potencia tengan las máquinas acopladas. − −
%as consecuencias de un acoplamiento de e#es con desalineación superior a la admisible por el tipo de acoplamiento es un nivel anormalmente alto en las vibraciones, tanto radiales como a"iales y un deterioro prematuro de los órganos de las máquinas, pudiendo incluso presentarse un fallo catastrófico si se arranca una máquina con un grado alto de desalineación.
−
El alineamiento es una técnica que busca la calidad en el monta#e de las máquinas rotativas. (us fines son
− • • • • •
•
%ograr un buen posicionamiento entre e#es. %a eliminación de esfueros no deseados. %a descarga de los órganos de apoyo de los equipos. %a duración del servicio. $orro económico por disminución de roturas, deterioros y stoc
− −
%a falta de alineamiento ocasiona e"cesivas fueras a"ial y radial en los co#inetes, lo cual conlleva
− • • • • • •
5ecalentamiento y desgaste prematuro de los co#inetes. (obrecargas en el motor. )esgaste prematuro en las empaquetaduras o sellos mecánicos del e#e. Posibilidad de rotura del e#e debido a fatiga. &$irridos y ruidos e"tra!os. 8ibraciones, las cuales son a su ve causa del des alineamiento, creando un círculo vicioso que termina por arruinar el equipo.
− −
−
0e*la / Ni-el. − −
• •
•
Es un sistema de alineamiento rápido, utiliado en los casos en los que los requisitos de monta#e no son e"igentes, dado que es poco preciso. (u mayor venta#a es la rapide, y por otro lado su mayor inconveniente es que induce todos los errores posibles.
El proceso de alineamiento es como sigueLos ejes, con los platos calados, se apro!iman &asta la medida que se especifique. 'on una regla de acero y un nivel, se sitan en las generatrices laterales que podemos denominar Este y +este (o / y 0 y se irá corrigiendo &asta que los consideremos alineados.
•
•
"e comprueba el paralelismo de los platos midiendo en cuatro puntos a 012. "i en el plano 3orte4"ur no tenemos el nivel a cero, quiere decir que el mecanismo está 5'$6+7 o 5LE%$38$+7, por lo que &abrá que colocar forros donde se necesite para que los dos platos queden paralelos.
−
0eloj "a&ial / *al*a#. − −
En primer lugar se busca corregir la desalineación angular con la ayuda de las galgas. El ob#etivo es que los dos platos del acoplamiento estén en el mismo plano. ambién se pretende, con las dieciséis medidas, compensar los errores de medida debidos a $uelgo a"ial' sino con cuatro medidas bastaría.
−
−
−
%os pasos a seguir son los siguientes
−
=. (e conseguirá el alineamiento si 7quierda > )erec$a > rriba > ba#o (e mide con las galgas la distancia entre los platos del acoplamiento en las posiciones que $emos denominado iquierda, derec$a, arriba y aba#o. ?. (e mueven con#untamente los dos árboles @AB, repitiendo las C medidas del paso anterior. (e opera igual para =DAB y ?AB. −
F. %os valores así obtenidos se colocan en una tabla como la siguiente y se calculan los promedios. −
C. (e conseguirá el alineamiento si 7quierda > )erec$a > rriba > ba#o.
− −
)i*("a 5. Alineación $e&iante "eloj "a&ial / *al*a#.
−
− −
Dia*"a$a 5. 4lano -e"tical.
− −
Dia*"a$a 5.3 4lano ;o"i,ontal.
−
ctualmente se empiea a utiliar un instrumento basado en láser más preciso que, dada la importancia de una buena alineación y los tiempos requeridos, es de esperar que se vaya aplicando preferentemente y desplace el uso de instrumentos mecánicos. −
