CONCEPTOS BÁSICOS DE TÉCNICAS DE ALINEAMIENTO El objetivo de este informe es entregar los conceptos básicos las técnicas de alineamiento para líneas de ejes. El tema será dividido en dos partes, a saber : Alineamiento de Ejes Alineamiento de Alojamientos.
Los problemas a nivel de falla origen generado por algún estado de desalineación de máquinas, se puede separar en dos grandes grupos: Defecto de montaje Perdidas de rendimientos Fallas mecánicas Desalineamiento, emite estado anormal de vibración
Cuerda de piano
Óptico
Métodos de diales Métodos de feeler y regla
En frío
Mecánico
Racional
ALINEAMIENTO A temperatura de régimen mecánico (en caliente)
Métodos de diales Métodos de feeler y regla
C o n d i c i o n e s d e A l i n e am am i en en t o
Tiene la relación directa con el grado de especialización alcanzado, así por ejemplo, deben saber interpretar y ejecutar las siguientes recomendaciones previas a la aplicación de cualquier sistema de alineamiento. • •
No olvidar la desinergización del equipo o puesta fuera de servicio Previo al alineamiento de toda máquinas es necesario realizar una cuidadosa preparación preparación de sus bases de instalación.
•
Otra condición importante es lograr una buena nivelación de las bases de hormigón o estructura de apoyo, las cuales además de ser niveladas (nivel de burbuja con buena resolución) debe ser rígidas, limpias y planas.
•
Verificar la concentricidad radial y axial
•
Para el montaje de los acoplamientos se recomienda un apriete de ensamblado de aproximadamente 0.0005 pulgadas de diámetro del eje, el ensamblado se recomienda hacerlo por calentamiento en baño de aceite o horno eléctrico a una temperatura máxima de 150ºC. Los acoplamientos mecánicos flexibles vienen balanceados dinámicamente de fábrica y el mecánico debe ser acoplarlos con el juego de pernos de fábrica, no colocar pernos y tuercas de otras dimensiones, no colocar tapones allen de otro tipo, el no cumplimiento de estas recomendaciones pueden provocar desbalanceamiento dinámico del acoplamiento.
•
Es importante realizar un buen ajuste de las chavetas en el ensamblado
•
Es importante considerar los desplazamientos relativos que ocurren entre los acoplamientos debidos a efectos térmicos, condiciones dinámicas, centro magnéticos de los motores eléctricos, etc. De tal forma, es importante en algunos casos dejar desalineación en frío para lograr buena alineación en caliente
•
A lineam iento d e ejes m ediante el proc eso d e reglilla y feeler, enfrentand o m acho nes
El primer método de alineamiento consistía en enfrentar los machones y emparejarlos usando una reglilla en la periferia de los machones. Este método de alineación de máquinas está considerado como un método netamente práctico y plenamente válido en todos aquellos casos en acoplamientos de máquinas en baja velocidad y caracterizados como de menor importancia, sea por su baja precisión o porque operan en forma poco frecuente.
El método basado en la reglilla y el feeler se recomienda además como alineamiento preliminar, en aquellos casos donde se hace necesario alinear con comparadores micrométricos o con sistema óptico o láser debido a la precisión y alta velocidad de algunas máquinas- el alineamiento con reglilla y feeler toma dos formas principales en su aplicación: Cuando se desea controlar alineación paralela de dos ejes, en cuyo caso se toman mediciones sobre las coplas, sea en el plano vertical como en el plano horizontal.(SC) Cuando se desea controlar alineamientos angulares en cuyo caso se toman mediciones entre coplas en el plano horizontal y vertical.(EC).
EC1 MÄQUINA CONDUCIDA SC1
MOTOR CONDUCTOR
EC2 b
a
En la figura nos muestra las formas de mediciones SC y EC y los parámetros a, b, d necesarios para el cálculo de lainas o desplazamientos laterales de las máquinas motriz. Máquina conducida
SC1
d SC3
SC4
SC2
Des arro ll o d el m é to d o
Distancia patas (1,2) al extremo del eje.
Separación entre patas del motor
Diámetro de eje o coplas en zona de medición
L12 .- Lainas en patas delanteras motor
L34.- Lainas en patas delanteras del motor
Ec ( 1-2-3-4) separación entre coplas medidas con feeler en plano vertical, horizontal
Sc ( 1-2-3-4) medición sobre copla (entre reglilla y copla o eje realizado con feeller en PV/PH).
Caso I
Si; EC1 = EC2 no hay desalineamiento angular en el plano vertical Si; EC3 = EC4 no hay desalineamiento angular en plano horizontal Caso II
Si; SC1 = SC2 no hay desalineamiento radial en plano vertical Si; SC3 = SC4 no hay desalineamiento radial en el plano horizontal Caso III
Si SC1 su valor es mayor que cero, el motor esta bajo en el plano vertical EC1 es mayor que EC2 las traseras del motor se encuentran más bajas, significa que el equipo se encuentra con un desalineamiento angular.
0.025” 0.010”
ft
Ø4”
a 10”
bk
b 6”
0.025”
1
bk
ft
2
a
b
10”
6”
Asumiendo que se han verificado las mediciones indicadas en las figuras se registraron los siguientes valores. a = 10” b = 6” d = 4”
EC1 = 0.225” EC2 = 0.200” SC1 = 0.010”
Solución
Grafique en papel milimetrado los datos obtenidos considerando:
Tomando como escala 1 mm = 0.005” y 1cm = 2”
Diferencia de mediciones con feeler entre coplas EC= 0.225”-0.200”= 0.025” (EC1) Lectura en L12 = Nº espacio * 0.005” Lectura en L34 = Nº espacio * 0.005 ”
0.025”
Máquina conducida
3 Espacio.= 6”
5 Espacio= 10”
Cuente aquí los espacios y multiplique por la escala SC=0.010”
L12
L12 = 8 * 0.005” + 0.010” = 0.014” L34 = 21 * 0.005” + 0.010” = 0.115”
L34
Para el calculo radial se tiene: ( R. radial y T tolerancia)
R12 + T =
Ft a
R34 + T = R12
BK = a+b
Ft = 10” * 0.025” 4”
R34
BK = 16” * 0.025” 4”
Ft = 0.0625” BK= 0.100”
= Ø Ø
Pero el teórico subió 0.010” por lo tanto se debe restar
el teórico al valor de la lainas Ft = 0.0625” – 0.010” Ft = 0.0525” BK = 0.100” – 0.010” BK= 0.090”
Es importante tener presente cuando hacer un alineamiento en frío o en caliente: En Frío
Si la es determinada diametralmente (Ø) se utilizara para efectos de cálculos la en su totalidad. Si se determina radialmente ( R ), para tal efecto de cálculos se utilizará la /2 En Caliente
FT =
* a
±
h
Ø
h=
BK =
*(a+b)
±
h
Ø
* h * tº
h Variación de altura por expansión térmica Coeficiente de expansión térmica del material h distancia desde la base de la máquina al centro del eje. tº Diferencia de temperatura entre la condición estática y dinámica de la máquina
A lineam iento d e ejes m ediante el pro ceso d e relojes com paradores, enfrentando m acho nes Procedim iento de alineam iento con un reloj comparador
Este método de alineamiento toma dos formas principales: Método con un comparador sobre coplas con se indica en la fig. donde solo se detecta desalineamiento radial o paralelo en una máquina, es normal que el motor se alinea a la máquinas, pero hay ocasiones puntuales en que la máquina se alinea al motor, esta situación se presenta normalmente en los motores diesel .
Motor
Este método consiste en colocar un reloj micrométrico con base magnética, el cual se instala en el lado del motor y el indicador del reloj tocando el machón, pero primeramente se gira el eje en 180º, objeto verificar el runout del machón, verificando que se encuentre dentro de tolerancias permitidas, en caso contrario debe ser corregida mediante balanceamiento del conjunto, otras de las condiciones que se deben tener en cuenta, es que la zona donde va a pasar el puntero durante el recorrido de los 360º, se encuentre lisa en caso contrario también debe ser corregida en torno, con ellos logramos evitar errores durante el proceso de toma de mediciones, una vez verificada esta condición se instala el instrumento en el punto más bajo obtenido
Al reloj comparador, se debe aplicársele una precarga al eje del dial de aproximadamente 1 a 2 milímetros, con ello permite que las mediciones obtenidas puedan ser + o - , la indicación positivas, se obtiene cuando la aguja del reloj gira en sentido del puntero del reloj de tiempo y negativas cuando la aguja gira en sentido contrario. Luego de la aplicación de carga el dial indicador, se ajusta a cero moviendo el dial exterior, antes de iniciar la medición, es buena práctica levantar el puntero y apoyarlo nuevamente en el machón, si en está operación el puntero no llega a cero, nuevamente se debe ajusta la carátula del reloj, este procedimiento se debe efectuar aproximadamente dos o tres veces antes de iniciar el proceso. Posteriormente gire el eje del lado conducido a 90º grados y registre la segunda medición y así sucesivamente hasta que el eje complete los 360º, lo ideal es que si la indicación ajustada
inicialmente era cero, el reloj al termino de la medida también se ha cero. Todos los registros obtenidos deben que dar anotadas en la hoja de informe técnico.
Ejemplo:
A
Registro de toma de claro radial D
B
Se verifica un alineamiento de un equipo obtenido los siguientes valores 0.000 m/m B – 0. 020 m/m C 0.048 m/m 0. 058 m/m D A
C
Caso I Claro radial
A + C = 0.000 m/m + 0.048 m/m = 0.048 m/m dividido * 2 = 0.024 m/m y como es positivo, indica que el eje esta más arriba en la posición vertical, en esta condición se debe dividir por dos, debido que el reloj comparador debo ajustarlo a cero en el Pto. A. Caso II Claro radi al
B + D = - 0.020 m/m + (+ 0.058 m/m) = 0.048 m/m, esto indica que el eje se encuentra 0.048 m/m a la derecha en posición horizontal.
Tom a de medición en el sentid o angu lar
Motor
En el caso de la toma de mediciones angulares, es para determinar la cuña entre machones, se recuerda que siempre el fabricante indica las tolerancias angulares permitidas para el funcionamiento correcto de sus equipos fabricados, pero en caso de no figurar o que se desconozca dicha medida, en el ámbito de ingeniería no es malo considerar 0.0015” a 0.003”, de acuerdo al procedimiento de toma de mediciones es similar a la utilizada en la toma radial, con la diferencia que la aguja del reloj comparador se instala en la cara frontal del machón como lo muestra la figura.
En el caso de la figura si realizamos una verificación del claro axial o angular o cuña, se posicionará el puntero en la posición A y luego se gira al 90º 180º 270º y se devuelve al Pto. A que corresponde a los 360º. Para ello se ejecuta un circulo divido en cuartos, objeto dejar registrados los valores. Se verificado las medidas angulares registrando los siguientes valores: A 0.00 m/m B 0.03 m/m C – 0.02 m/m D – 0.02 m/m ; si aplicamos la formula básica los resultados son. En el plano A/B tenemos; 0.00 + ( - 0.02) = - 0.02m/m Esto indica que el machón en el plano vertical se encuentra en cuña y como el signo es negativo indica que esta cerrada. En el plano C/D tenemos; - 0.02 + ( - 0.02) = - 0.04m/m Esto indica que el machón en el plano horizontal se encuentra en cuña y como el signo es negativo indica que esta cerrada
Mé to do alineam iento co n d os relo jes co m par ado res P r oc e d i m ie n t o :
1º 2º 3º
Instalar dos relojes invertidos en posición cero Girar ambos ejes simultáneamente 180º Efectuar proyección de lectura de reloj y distancias a un plano de coordenadas 4º Efectuar calculo de FT y BK similar método de reglillas y feeler Esta situación se puede encontrarse dos casos
Caso I Si ambos relojes indican igual valor y signo positivo la máquina motriz alta paralela ½ del valor obtenido.
Caso II Si ambos relojes indican mismo valor y signo negativo la máquina motriz baja paralela ½ lectura de los relojes. En ambos casos no es necesario efectuar mayores cálculos.
Alineam iento c on do s relojes R 1 (-12)
Tolerancia 0.010”
MF
MM C
L
6
A
B
K 10 FT 20 R2 (+ 8)
BK
Línea teórica Línea Física
Δh 0.010”
Δh + 0.004”
ΔH
Ft / (A+B) = Δh/C
BK / (A+B+C) = Δh / C
Ft = 16 * 0.010” / 6
BK= 36 * 0.010” /6
Ft = 0.026”
BK= 0.060”
Teóricamente subió 0.006”, por lo tanto debe restarse el teórico a los
valores de cálculos. Ft = 0.026” – 0.006” = 0.020”
BK = 0.060” – 0.006” = 0.054”
Sacar en Ft 0.020” y en BK 0.054”
Importante:
Para todo efecto de cálculo, se debe considerar la mitad de las lecturas de los relojes aplicable a todos los cálculos con relojes invertidos.
ALINEAMIENTO DEL ACOPLAMIENTO La bomba debe ser acoplada directamente a la caja de engranajes, y/o, sistema de transmisión mediante un acoplamiento flexible. DEBE mantenerse un alineamiento del acoplamiento, tanto angular como paralelo, entre la bomba ,caja de engranajes, motor, etc; de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Para comprobar el alineamiento paralelo, se considera preferible utilizar un reloj comparador (si no se dispone de un reloj utilice una regla). Gire ambos ejes con la mano, comprobando las lecturas del reloj en una vuelta completa. La desviación máxima debería ser inferior a 0,005 “(0,127 mm.)
Para comprobar el alineamiento angular, introducir un calibre de espesores entre las dos mitades del acoplamiento. Comprobar la separación cada 90º alrededor del acoplamiento (cuatro puntos de comprobación). La variación máxima no debería de ser superior 0,005 “(0,127 mm).
A lineam iento m ecánic o c on venc ion al
A continuación se utilizó el método llamado alineamiento mecánico convencional, que consiste en dejar los descansos y machones en línea recta, para lo cual se debe compensar la caída o deflexión producida en los extremos en voladizo de los ejes. Se han utilizado tres métodos para compensar esta caída de los extremos de los ejes: Caíd a Es tim ad a:
Este procedimiento describe el primer método básico involucrado en el alineamiento y montajes de ejes para transmitir potencia, la caída es estimada directamente desde tablas que entregan los fabricantes de componentes de transmisión de potencia., como la que se muestra a continuación:
Estas tablas deben ser utilizadas cuando el cuociente entre el diámetro del núcleo del machón de acoplamiento es de: La TABLA Nº1, para cuocientes entre 1.40 a 1.74 veces. La TABLA Nº 2, para cuocientes entre 1.74 a 1.99 veces La TABLA Nº 3, para cuocientes entre 1.99 a 2.25 veces
Si el diámetro del núcleo de un machón de 4” y el diámetro del eje es de 2.5”el cuociente es de 1.6 , lo que indica que debemos usar la tabla de 1.40 a 1.74, consideramos el largo del eje de 22.5 ”. la L/D= 9, con este valor y el diámetro del eje de 2,5 ”, nos vamos a la tabla obteniendo la deflexión de 0.001 ”, es lo que se debe levantar el lado en voladizo del eje, para lo cual se debe colocar un reloj comparador objeto controlar la milésima de pulgada.
TA B L A N º1 E JE
D I A M E T R O D E L E J E E N P U L GA D A S
L/D
2
2.5
8
0.001
0.001
9
0.001
10
3
3.5
4
4.5
0.001
0.002
0.002
0.003
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
0.001
0.002
0.003
0.004
0.005
0.007
11
0.002
0.003
0.004
0.006
0.007
0.009
12
0.003
0.004
0.006
0.008
0.010
0.013
13
0.003
0.005
0.008
0.010
0.013
0.017
14
0.004
0.007
0.010
0.014
0.018
0.022
15
0.006
0.009
0.013
0.017
0.023
0.029
16
0.007
0.011
0.016
0.022
0.029
0.036
17
0.009
0.014
0.020
0.028
0.036
0.046
18
0.011
0.017
0.025
0.034
0.044
0.056
19
0.014
0.021
0.031
0.042
0.054
0.069
20
0.016
0.026
0.037
0.050
0.066
0.083
21
0.020
0.031
0.044
0.060
0.079
0.100
22
0.023
0.037
0.053
0.072
0.094
0.119
23
0.028
0.043
0.062
0.085
0.111
0.140
24
0.033
0.051
0.073
0.100
0.130
0.165
25
0.038
0.059
0.085
0.116
0.152
0.192
26
0.044
0.069
0.099
0.135
0.176
0.223
27
0.051
0.079
0.114
0.155
0.203
0.257
28
0.058
0.091
0.131
0.178
0.233
0.295
29
0.067
0.104
0.150
0.204
0.266
0.337
30
0.076
0.0118
0.170
0.232
0.303
0.383
En muchos casos los valores de D y L/D caen entre estos listados en las tablas. En estos casos la caída puede ser encontrada por la interpolación de los datos en las tablas. Ejemplo
Eje
L/D 20.0 20.4 21.0 22.0
Di ám et ro d el Eje
6.0 0.148
0.178 0.211
6.3 (a) (Ya) (b)
6.5 0.174 ------0.208 0.248
Diámetro del eje 6.3”
L/D es 20.4 Dh / D es 1.5 el cuociente obtenido se encuentra entre 1.4 y 1.74 por lo tanto debo ingresar a la Tabla Nº1. La caída actual es mostrada en la tabla que se encuentra en la parte superior y designada con la palabra Ya. Y para obtener el valor, se debe seguir el siguiente procedimiento
Dejar
Da = Diámetro actual del eje D1 = Próximo diámetro inferior en la tabla de caída L/Da = Largo actual del radio del diámetro L/D1 = Próximo radio inferior L/D en la tabla de caídas L/D2 = Próximo radio superior L/D en la tabla de caídas Entonces
Ya = R ( b – a ) + a
Y1 = Caída en L / D1 y D1 Y2 = Caída en L / D2 y D2 Ya = Caída actual Donde R = ( L/Da – L/D1) / (L/D2 – L/D1) a = (Da/D1)2 * Y1 b = ( Da /D1)2 * Y2 En este ejemplo R = ( 20.4 – 20 ) / ( 21 – 20 ) = 0.4 a = ( 6.3 / 6.0 )2 * 0.148 = 0.163 b = ( 6.3 / 6.0 )2 * 0.178 = 0.196
Ya = 0.4 (0.196 0.163) + 0.176 = 0.176 “
Método de Levante de peso controlado: Este método consiste en levantar el extremo del eje usando un dinamómetro para controlar el peso a levantar, el cual debe ser igual a la mitad del peso del eje en voladizo más el peso del machón, como se muestra en la siguiente figura:
El peso a levantar se calcula con la geometría del tramo del eje en voladizo y las dimensiones del machón. Luego de levantado el peso con una faja desde el machón como se ilustra en la figura, se debe instala un soporte auxiliar en el machón objeto no retorne a la condición inicial y se procede a alinear el tramo siguiente de eje, o bien la caja reductora, según corresponda El siguiente procedimiento se debe seguir: Escala Wt ( Lb) = sumatoria de: 0.11 * D2 * L = xxxx Lb 0.22 * Dh2 * h = xxxx Lb 0.22 * Df2 * f = xxxx Lb Nota:
Todas las dimensiones deben estar en pulgadas y las libras, posteriormente pueden transformarse a otro sistema de unidades (sistema métrico o sistema internacional)
Los pesos para ejes de acero o secciones circulares pueden ser calculadas usando la siguiente formula.
PESOS (Lb) = 0.22 * D 2 * L Donde: D = Diámetro del eje o sección L = Largo del eje o sección circular en pulgadas. Alternativamente, los pesos de los ejes y las secciones de los machones pueden ser determinados por el uso de la tabla, simplemente multiplicando el largo en pulgadas, de una sección cilíndrica por el valor listado en Lbs./ Pulgadas de esa sección.
PESOS DE SECCIONE S CI RCULA RES DE ACERO POR PUL GADA S DE L ARGO
Diámetro de la sección
2.00
2.25
2.50
2.75
3.00
3.25
3.50
3.75
4.00
4.25
Lbs/Pulg. De largo
0.88
1.11
1.38
1.66
1.98
2.32
2.70
3.09
3.52
3.97
Diámetro de la sección
4.50
4.75
5.00
5.25
5.50
5.75
6.00
6.25
6.50
6.75
Lbs/Pulg. De largo
4.46
4.96
5.50
6.06
6.66
7.27
7.92
8.59
9.30
10.00
Diámetro de la sección
7.00
7.25
7.50
7.75
8.00
8.25
8.50
8.75
9.00
9.25
Lbs/Pulg. De largo
10.8
11.6
12.4
13.2
14.1
15.0
15.9
16.8
17.8
18.8
Diámetro de la sección
9.50
9.75
10.00
10.50
11.00
11.50
12.00
12.50
13.00
13.50
Lbs/Pulg. De largo
19.9
20.9
22.0
24.3
26.6
29.1
31.7
34.4
37.2
40.1
Diámetro de la sección
14.00
14.50
15.00
15.50
16.00
16.50
17.00
17.50
18.00
18.50
Lbs/Pulg. De largo
43.1
46.3
49.5
52.9
56.3
59.9
63.6
67.4
71.3
75.3
Diámetro de la sección
19.00
19.50
79.4
83.7
Lbs/Pulg.
Si se va a efectuar un alineamiento a un eje , la cual debe ser levantado mediante el procedimiento de levantamiento escalonado, se tienen las siguientes mediciones: Diámetro del eje D = 4” Largo del eje L = 60” El diámetro del núcleo del machón incorporado Dh = 6” Largo del núcleo h = 6.5” Diámetro de la sección del machón Df = 9” Espesor del machón f = 0.75” Procediendo al cálculo del tiro de levante “P” (Lb), como sigue Nota :
En este ejemplo ambos métodos de obtención de peso serán mostrados
Primero; Se calculara el peso del eje en voladizo mediante la formula indicada anteriormente. Peso = 0.22 * (4.0”)2 * 60 = 211.2 Lbs
Segundo; se determinará mediante los datos de la tabla, en la cual indica que para un eje de acero cilíndrico. Peso = 60” * 3.52 lb/pulg. = 211.2 Lbs.
Pero la mitad del peso en voladizo del eje es de 105.6 lbs.
Luego, el peso del machón instalado, incluyendo el material del eje insertado dentro del machón, es calculado: Peso de la sección del núcleo = 0.22 * (9.0”)2 * 6.5” = 51.5 Lbs. Peso de la sección del machón = 0.22 * (9.0”)2 * 0.75” = 13.4 Lbs.
Sacando los registros mediante tabla se puede obtener: Peso de la sección del núcleo = 6.5” * 7.92 Lbs / Pulgadas = 51.5 Lbs.
Peso de la sección del machón = 0.75 * 17.8 Lbs / Pulgadas = 13.4 Lbs. El peso total del machón incorporado es 64.9 Lbs. Finalmente la lectura de la escala en el levante debería ser la suma del total de los pesos del machón incorporado y la mitad del peso del eje en voladizo. P = 105.6 + 64.9 = 170.5 Lbs. Es la fuerza necesaria que debe ser aplicada en forma perpendicular al eje con el motivo de llevarlo a la línea geométrica del eje / machón
AL INEAMIENTO ASISTIDO POR COM PUTADO R
Este sistema de alineamiento, es similar al efectuado por la cuerda de piano, pero es el más moderno de alineamiento de máquinas en uso en día, es en sin duda el sistema óptico con uso de rayo láser, OPtaling, nombre que le dio la empresa fabricante. Su moderna tecnología permite efectuar alineamiento de máquinas en forma rápida y con alta precisión como lo exige la tecnología moderna, o aquella que son criticas en la industria de producción continua y que deben mantener perfectamente alineadas, este sistema óptico que hace uso del rayo láser como elemento de enlace entre ambos ejes de: máquinas para verificar su coaxialidad ha superado el método tradicional de alineamiento por comparadores micrométricos que en muchos caso no son garantía de alta precisión especialmente en aquellos casos donde los ejes deben alinearse a distancia y las barras porta relojes se flectarian, la solución en este caso se encuentra en el sistema óptico con rayo láser que permite alinear hasta una distancia de 20 metros con alta precisión.
El principio en que se fundamenta el sistema de alineamiento Optaling son las leyes que rigen la reflexión de la luz, el sistema esta basado en el diseño de una unidad de Emisor/Detector de rayo láser que lleva incorporado un microcomputador especialmente diseñado para este sistema, esta unidad Emisora /Receptora , se instala sobre un acoplamiento o eje de la máquina conducida y el rayo láser que emite se dirige sobre una unidad prisma reflector instalado sobre el acoplamiento o eje de la máquina motriz (que debe ser alineada). Esta unidad reflectora devuelve el haz de láser a un plano paralelo no colineal que es captado por la unidad detector, si ambos ejes, una vez ajustado al sistema, se rotan desde 0º a 90º, 180º y 270º y el haz de láser reflejado que llega a la unidad detector ha cambiado sus coordenadas con respecto a la condición inicial, entonces existe desalineamiento y el valor del desalineamiento es calculado por microcomputador Optaling el cual procesa en base al error de desplazamiento sea éste paralelo o angular, en cada
CAB EZAL EMISOR / DETECTOR DE RAYO LA SER
El rayo láser generado por una unidad emisora es del tipo semiconductor que emite una luz en el rango infrarrojo, es decir, es invisible al ojo humano, pero con un nivel de energia muy bajo, de tal forma que no exista peligro de daño físico bajo condiciones normales de uso, los trabajos de alineamiento con emisor láser por el sistema Optaling tiene una máxima eficiencia en el tramo del orden de 2 metros. Debido a que ha esta distancia el diámetro del haz luminoso no ha sufrido alteración alguna. El diámetro del haz de luz es de 5 milímetros en su origen y solo disminuye 0.0005 micrones cada 15 metros de espacio recorrido, sin embargo, se puede medir alineamiento de máquinas con buena precisión que están separadas hasta 20 metros.
Las car acteríst ic as de est a un idad so n: L ás er
esta enfocada como el tipo semiconductor, longitud de onda en el rango infrarrojo 820 milímetros, energía de salida menores a 0.66 mwatt Detector:
esta clasificado como semiconductor fotoeléctrico análogo biaxial con una resolución de 1 micra. B a st i d o r :
la unidad de emisión del rayo láser y la unidad detector (que recibe el rayo láser reflejado) ambas unidades están montadas en un bastidor de poli carbonato ABS resistentes a los impactos con dimensiones aproximadas de 70X60X55 milímetros, con una tapa protectora, la temperatura de trabajo es de 0º a 50ºC.
CAB EZAL CON PRIMA REFLECTOR Las c aracterísti cas de esta u n id ad so n:
Prisma con espejo de 90º Bastidor de poli carbonato, con marcas que permiten la medición de s u posición exacta. Dimensiones aproximadas 70X50X30 milímetros con tapa protectora.
COMPUTADO R OPTAL ING Las carac terísti cas de est a un id ad s on : En erg ía:
La energía de operación proviene de baterías alcalinas de una duración de 50 hrs. La energía del computador alimenta y activa la unidad emisor láser a través de cable coaxiales. Dimensiones
Las dimensiones del computador son 190 X65X170 milímetros
ALINEAMIENTO ASISTIDO POR COMPUTADOR En el año 1999 se pone en servicio un software llamado SHAFTKIT (versión 2.01) que permite calcular la respuesta dinámica y el alineamiento en condiciones estáticas de una línea de ejes. También se pueden efectuar cálculos de vibraciones torsionales, axiales y laterales. que permite calcular con mucha exactitud la deformación elástica de ejes bajo variadas condiciones de apoyo y carga. Con esta herramienta se puede modelar el comportamiento del eje y calcular deflexiones, cuñas, cargas, momentos flectores, etc. Esta información permite efectuar lo que se llama “Alineamiento Racional”, que consiste en acomodar la posición de los descansos de la línea de ejes y de esta forma modificar a voluntad voluntad la carga sobre sobre ellos. También se pueden inclinar los descansos para adaptarse a la curva elástica del eje (Fair Curve Alignment), lo que es muy conveniente cuando se tienen descansos largos (relación L/D>2).
A continuación se muestran algunos algunos resultados de cálculos efectuados con este software
ALINEAMIENTO DE ALOJAMIENTOS CUERDA DE PIANO EL MÉTODO MÁS ANTIGUO Y CONOCIDO PARA ALINEAR ALOJAMIENTOS, ES LA INSTALACIÓN DE UNA “CUERDA DE PIANO”, QUE COMO SU NOMBRE LO INDICA ES UN HILO DE ACERO DE 0.5 A 1,5 MM DE DIÁMETRO QUE SE TIENDE TENSO EN EL CENTRO GEOMÉTRICO DE LA LÍNEA DE EJES, PASANDO POR DENTRO DE LOS ALOJAMIENTOS QUE SE QUIEREN ALINEAR. LA LÍNEA SE ESTABLECE CON DOS PUNTOS DE REFERENCIA, QUE DEPENDIENDO DEL CASO PUEDEN SER : ADELANTE Y ATRÁS ETC.
El uso de cuerda dentro del alineamiento, al igual que los anteriores descritos, cumple la función de obtener la coaxialidad de los elementos a linear. La introducción de este sistema, se debió a la necesidad de alcanzar grandes distancias en la alineación, actualmente reemplazado en dicho sentido por instrumentos de mayor efectividad como es el caso del instrumental óptico, teniendo por lo tanto, utilización actualmente en distancia relativamente cortas y en algunos casos especiales. Para su utilización se ha establecido una tabla que facilita su rápida ejecución, la cual considera los efectos de curvatura por su propio peso, que produce una fibra al suspenderla en el espacio sujeta por sus extremos, la cual es conocida con el nombre de CATENARIA o comúnmente FLECHA tomando en cuenta el largo de la cuerda y la distancias de los elementos que se desean alinear, para conocer la flecha en ese punto.
También se le da aplicación con mayor aceptación, pero escasa vez, en alineaciones en sentido vertical donde no se producen los efectos de gravedad y uso de catenarias. La cuerda es un hilo de acero con un diámetro de 0.8 milímetro, calculada para una tensión de 20 Kg.., el calculo de tensión para la cuerda esta basado en un material SAE 1090. cuya resistencia a la ruptura es de 80 a 85 kg. Para su utilización se contará con machinas adecuadas de acuerdo al elemento alinear y también con un pasador roscado perforado a un extremo para amarrar la cuerda. En el caso en que se pueda utilizar se adaptará un dinamómetro a la cuerda para controlar la tensión ejercida los casos de mayor utilización, son los siguientes:
Las medidas a controlar en cada alojamiento son : X1, X2, Y1 e Y2. La desviación vertical que produce la catenaria debida al peso propio de la cuerda debe ser tomada en cuenta, para lo cual se pueden utilizar tablas previamente calculadas, o bien calcular esta desviación en cada caso en particular. Debido a este inconveniente este método no es apropiado para líneas largas o en instalaciones muy exigentes.
Distanc ia entre Tensión en apoyo s (m ) k i l os
Flec h a m áx im a en el centro (mm)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
0.02 0.10 0.22 0.39 0.31 0.44 0.60 0.79 0.99
20 20 20 20 40 40 40 40 40
Una instalación típica se muestra en la siguiente figura : ARBOTANTE
FLANGE DESCANSO CODASTE
CAJA
REDUCTORA
DA D E P IA NO C U E R
CONTRAPESO
Las medidas a controlar en cada alojamiento son : x1, x2, y1 e y2.
LA DESVIACIÓN VERTICAL QUE PRODUCE LA CATENARIA DEBIDA AL PESO PROPIO DE LA CUERDA DEBE SER TOMADA EN CUENTA, PARA LO CUAL SE PUEDEN UTILIZAR TABLAS PREVIAMENTE CALCULADAS, O BIÉN CALCULAR ESTA DESVIACIÓN EN CADA CASO EN PARTICULAR. DEBIDO A ESTE INCONVENIENTE ESTE MÉTODO NO ES APROPIADO PARA LÍNEAS LARGAS O EN INSTALACIONES MUY EXIGENTES.
ALINEAMIENTO ÓPTICO El concepto es similar a la cuerda de piano, pero en este caso la “cuerda” es la línea óptica que se establece entre el centro de la mira de un telescopio y blancos reticulados. Análogamente al caso anterior, la línea óptica se establece con dos puntos de referencia, que dependiendo del caso pueden ser : adelante y atrás de un alojamiento, etc.
Es el elemento principal del instrumento óptico, compuesto principalmente por dos tambores micrométricos que obtienen la medición de desalineamientos con un margen de ± 0.050 ”, ubicado uno de ellos en la parte superior, que regula los desplazamientos hacia arriba y abajo en el eje “Y” de las coordenadas, un segundo ubicado al costado izquierdo regulando los desplazamientos de izquierda a derecha o viceversa en el eje “X” de las coordenadas, los micrómetros se encuentran dividido el vernier para mediciones de rangos verticales y horizontales de ± 1.2 milímetros, con un rango de precisión es de 0.02 milímetros y un tercer tambor que permite regular el enfoque del objetivo en una distancia comprendida desde cero a infinito, graduados en pie o metros, en el caso especial del instrumento indicado en la figura, telescopio marca Taylor-Hobson, modelo 112/537, el que tiene una precisión de 0,05 mm a 30 m de distancia. Cuenta con diferentes accesorios, como ser: miras graduadas, espejos reflectores, bases, prismas.
La línea se establece con dos puntos de referencia, que dependiendo del caso pueden ser : Proa y popa del codaste, Arbotante y machón caja reductora, Arbotante y codaste , etc. A continuación se muestra una línea óptica típica : ARBOTANTE CODASTE
TELESCOPIO
CENTRO FÍSICO (RETÍCULO DEL BLANCO)
CENTRO ÓPTICO (RETÍCULO DEL TELESCOPIO)
DESCANSO
FLANGE CAJA REDUCTORA
En cada uno de los blancos, la excentricidad queda determinada por las medidas “x” e “y”, medidas
directamente en el retículo del telescopio. TOLERANCIAS DE ALINEAMIENTO Las tolerancias de alineamiento normalmente son indicadas por el fabricante del sistema propulsor, y por lo general son del siguiente orden : Desalineamiento paralelo: 0,005” (0,127 mm) Desalineamiento angular : 0,005” (0,127 mm)
TOLERANCIAS DE AL INEAMIENTO
No se ha llegado a consenso entre los fabricante y usuarios de maquinas respecto al desalineamiento aceptable una autoridad en el tema recomienda que el desalineamiento se ha menor que el 0.0005” por pulgada de separación entre los extremos de los ejes. Así, para una separación de ejes de 24 ” la tolerancia de desplazamiento será de 0.012”. Mientras esto puede ser un valor aceptable para equipos de alta velocidad, parece innecesariamente riguroso para maquinaria de baja velocidad. Una recomendación entregadas por fabricantes de acoplamientos en los EE.UU. para acoplamientos de engranajes, sugiere que el desalineamiento se ha mantenido bajo los valores proporcionados en la figura de muestra a continuación.
