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Alineamiento de Ejes

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Andrés Cambronero Espinoza

on 19 September 2012

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Transcript of Alineamiento de Ejes

Alineamiento El alineamiento es la condición que se presenta cuando en dos o más máquinas la línea central de sus ejes coincide entre sí. No obstante en muchos equipos se conoce que cuando la máquina entra en operación se da un calentamiento y una consiguiente expansión térmica que incide en el correcto alineamiento de los ejes. Por tal razón se sugiere una definición más completa de alineamiento: Condición que radica en mantener la colinealidad de las líneas centrales de los ejes de las máquinas durante su funcionamiento. Introducción Concepto de alineamiento Esta clase de desalineamiento se presenta cuando las líneas de los ejes son paralelas entre sí, pero no tienen un punto común de encuentro, es decir, están distanciadas horizontal o verticalmente. De hecho, se puede realizar una subcategorización de esta clase de desalineamiento: el paralelo horizontal y el paralelo vertical. Uno de los problemas más comunes en equipos industriales rotativos es el desalineamiento presentado en los ejes y estructuras de las máquinas.
Históricamente, los estudios realizados indican que el desalineamiento de la maquinaria llega a ser el causante del 50 % de los problemas de vibraciones detectadas en los equipos. Objetivo General Exponer claramente y de una forma íntegra y objetiva el tema del alineamiento de ejes en máquinas rotativas abordando aspectos como los diferentes tipos de desalineamiento, los efectos del desalineamiento, las técnicas más comunes de alineamiento, así como las tolerancias permisibles de alineamiento de diversos equipos. La alineación precisa de los ejes tendrá múltiples ventajas pues:
Aumentará la vida del rodamiento
Reduce el riesgo de sobrecalentamiento y rotura de los acoplamientos.
Reduce la fricción y por tanto el consumo energético.
Reduce el ruido y las vibraciones.
Reduce los costos de sustitución de componentes y paradas de maquinaria.
Aumenta la productividad del equipo.
Evita daños en sellos y fugas de lubricante. Concepto de Alineamiento Tipos de Desalineamiento Desalineamiento Paralelo Desalineamiento Angular Esta clase de desalineamiento se presenta cuando los ejes de los equipos tienen un punto en común (se intersecan) pero no son paralelos entre sí, es decir, la línea central de los ejes forman un ángulo entre sí. Rodamiento desalineado sujeto al eje Este problema se presenta cuando los ejes están bien alineados pero un elemento sujeto al eje como un acople (o a veces un rodamiento) esta totalmente desalineado provocando de igual manera vibraciones que a la postre generarán las mismas consecuencias que el alineamiento angular y paralelo. Conclusiones
4.El desalineamiento produce fallas prematuras en componentes como acoplamientos, rodamientos, sellos, soportes, entre otros. Además incrementa la temperatura de operación, y provee un consumo excesivo de energía.

5.Las tolerancias de desalineamiento para una máquina son difíciles de definir. Se recomienda remitirse a las recomendaciones del fabricante. En la Tabla 1. Se sugieren unos niveles de vibración sugeridos y generalizados.

6.Existen diversos métodos para el alineamiento de ejes. De entre ellos, la tecnología láser es la que ofrece una mayor rapidez, facilidad y precisión en los alineamientos de la maquinaria pero requiere de un equipo de esa índole. Alonso Cambronero Espinoza - 200952201
Andrés Cambronero Espinoza - 200952204 Conclusiones Fin El tema del alineamiento es continuamente desatendido por muchas industrias y por ello es tan común que se presenten vibraciones excesivas asociadas a esta causa que desembocan en paros prematuros de la maquinaria. Como ya se ha dicho los alineamientos deficientes constituyen aproximadamente el 50% de las causas de las vibraciones, aunque algunos autores eleven este porcentaje hasta el 65 %. El desalineamiento se define como la condición en la que los ejes de la parte conductora (motriz) y la parte conducida no tienen la misma línea de centros. Este problema es tan común que es típico tener plantas que presenten altos grados de desalineamiento en el 30% de sus equipos. Desalineamiento La principal causa del desalineamiento es un acoplamiento deficiente que no logra satisfacer la colinealidad de los ejes de los equipos. Una descripción más detallada de las diferentes causas de desalineamiento se presenta a continuación:
Defecto de acoplamiento de máquinas durante el montaje.
Expansiones térmicas en el proceso de trabajo
Fuerzas transmitidas a la máquina desde tuberías y miembros de soporte
Fundaciones irregulares o que han cedido
Bases débiles Algunos otros factores externos que de igual manera afectan el correcto alineamiento de los equipos son:
Fundación
Grouting de Precisión
Skid y pernos de anclaje
Acoples
Tolerancia del agujero del eje inadecuada Desalineamiento El desalineamiento causa altos niveles de vibraciones a 1X y a 2X en las direcciones radiales y axiales. Sin embargo, dado que existen una gran cantidad de problemas que pueden causar un aumento de vibraciones radiales o axiales en 1X y en 2X el indicador clave para la detección de cualquier clase de desalineamiento será la fase. Cuando la diferencia de fase entre dos puntos de medición situados a lados contrarios del acoplamiento sea de 180° (±40 ó ±50°) existen altas probabilidades de que exista desalineamiento. Detección del Desalineamiento 1.El alineamiento correcto de la maquinaria es un tema de gran importancia para el área de mantenimiento pues representa una de las causas más comunes de vibración excesiva en los equipos, siendo el responsable de aproximadamente el 50% de los problemas con vibraciones.

2.Existen diferentes tipos de desalineamiento, sin embargo todos producen vibraciones significativas tanto en la dirección axial como en la radial. Por tanto, el mejor indicativo para detectar un problema de desalineamiento es la fase. Si esta se aproxima a 180° se deberá sospechar de desalineamiento.

3.El desalineamiento paralelo produce vibraciones radiales en su mayoría en 1X, 2X y 4X, mientras que el angular produce vibraciones mayormente en la dirección axial a 1x, 2X y 3X. Desalineamiento Paralelo Desalineamiento Angular Desalineamiento Paralelo El desalineamiento paralelo produce principalmente vibración radial (al contrario que el desalineamiento angular que produce vibraciones axiales).
Al igual que otras clases de desalineamiento, este produce que la fase entre dos mediciones tomadas a lados contrarios del acople se aproxime a 180°.
El desalineamiento paralelo se puede observar en el espectro cuando el 2X supera considerablemente el 1X.
Adicionalmente, se inducen vibraciones de más alto frecuencia (4X hasta 8X) solamente en la dirección radial.
Si las vibraciones son más significativas en la dirección radial horizontal, entonces el desalineamiento será paralelo vertical, pero si las vibraciones son más significativas en la dirección radial vertical entonces el desalineamiento será del tipo paralelo horizontal. Desalineamiento Angular Excesiva vibración en dirección axial, particularmente en 1X, 2X y 3X, sin que una de ellas domine particularmente.
Al igual que otras clases de desalineamiento, este produce que la fase entre dos mediciones tomadas a lados contrarios del acople se aproxime a 180°.
Típicamente, la amplitud de 2X y 3X excede a 1X. Rodamiento desalineado sujeto al eje Generación considerable de vibraciones axiales en 1X y también en 2X
Si la fase se mide en la dirección axial de los cuatro puntos cardinales del rodamiento, se tendrá un desfase de 180° entre los lados y entre la parte superior e inferior. Desalineamiento Combinado El problema primordial con los altos niveles de desalineamiento es la inducción de considerables niveles de vibración que pueden ocasionar diferentes problemas en la maquinaria. A pesar de que la vibración aumenta con el grado de desalineamiento no existe una relación directa 1 a 1 entre la cantidad de desalineamiento (angular o paralelo) y la cantidad de vibración.

Es decir, los síntomas externos del desalineamiento (vibración) no son solamente una función del mismo, sino que dependen de la velocidad, el torque, la corrosión y otros factores que puedan alterar la rigidez del acople y su habilidad para acomodar un desalineamiento dado. A pesar de esto último, los diferentes tipos de desalineamiento siempre se podrán detectar mediante un correcto y minucioso análisis de vibraciones. Efectos del Desalineamiento Algunos efectos del elevado desalineamiento son:

Fallas prematuras en componentes:

Incremento en la demanda de energía:

Ruido excesivo

Incremento en temperatura de carcasa

Daño en cimentaciones, bases o apoyos de las máquinas debidas a la vibración.

Fugas de aceites, grasas u otros fluidos en los sellos. Efectos del Desalineamiento Es difícil dar por sentado un valor de alineamiento universalmente aceptado pues no se puede hacer una tajante diferencia entre una condición de alineamiento admisible del equipo y un desalineamiento intolerable. “La exactitud necesaria de la alineación depende sobre todo del tipo de la máquina y la velocidad. En general se considera un valor de desviación de ± 0,05 mm (a 1500 r.p.m. – 3000 r.p.m.). Sin embargo, en este sentido es importante consultar las especificaciones de la máquina o el componente Tolerancias de Desalineamiento Tolerancias de Desalineamiento 1500 R.P.M. Desalineamiento
Paralelo (mm) Desalineamiento
Angular (mm/100 mm D) 3000 R.P.M. Excelente 0.06
Aceptable 0.09 Excelente 0.05
Aceptable 0.07 Excelente 0.03
Aceptable 0.06 Excelente 0.03
Aceptable 0.04 Métodos de Alineamiento de Ejes Consiste inicialmente en aproximar los ejes con los platos calados aproximándolos según la especificación. Con una regla de acero y un nivel se alinean los cuadrantes o generatrices este y oeste hasta que se considere que están bien alineados. Posteriormente se cheque la alineación en la parte superior e inferior, de no estar bien alineados quiere decir que el mecanismo esta “caído” o “levantado”, por lo que habrá que colocar forros donde se necesite para que los dos platos queden paralelos. Alineamiento mediante Regla y Nivel Generalmente, primero se usan un conjunto de galgas que indicarán la existencia o no de un desalineamiento angular, al medir en los cuatro puntos diferentes de los platos de acoplamiento.
El modo de usarlo para medir la desalineación radial (paralela) es haciéndolo solidario a uno de los ejes (Eje A) mediante un adaptador (base magnética), descansando el palpador en el diámetro exterior del otro eje (Eje B). Montado de esta forma se gira 360º el eje A, tomando lecturas cada 90º. Dichas lecturas nos darán la posición relativa del eje B respecto de la proyección del eje A en la sección de lectura. Si se quisiese usar para medir la desalineación axial (angular) se procede de igual manera pero descansando el palpador en la cara frontal del plato.
Alineamiento mediante reloj de carátula y galgas El láser está montado sobre el sistema emisor y recibe la alimentación de corriente a través de un cable conector. Este tipo de rayo láser no ofrece peligro alguno por lo que no es necesario tomar medidas de seguridad especiales. El funcionamiento de este equipo consiste en el montaje de una unidad emisora y una unidad receptora ubicadas a lados contrarios del acople. Se emitirá un rayo láser desde la unidad emisora y llegará hacia la unidad receptora que analizará la desalineación de los ejes basado en la posición de llegada del láser. Sistema de alineamiento láser De igual manera utiliza la tecnología láser pero mide la desalineación de un modo dinámico (con la máquina en operación).

El principio básico de operación consiste en fijar en una máquina un monitor encargado de la emisión y recepción del rayo láser que permite alcanzar una precisión de hasta un micrómetro. En la otra máquina se instala un reflector, que en este caso, es un prisma que puede detectar cambios en las dos direcciones fundamentales. Sistema de alineamiento dinámico Reloj Comparador Se trata de un instrumento medidor que transmite el desplazamiento lineal del palpador a una aguja indicadora, a través de un sistema piñón- corredera.

En general existen varios métodos para usar un reloj comparador:
Alineación mediante reloj radial y galgas (método Brown-Boveri).
Alineación mediante relojes radiales alternados (Método Indicador Inverso).
Alineación mediante cara y borde (Método Radial-Axial)
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