- manual curso alineacion

Curso: ALINEACION DE ROTORES

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All rights reserved. Ernesto primera

ALINEACION DE ROTORES

Elaborado por:

Ing. Esp. Ernesto Primera.


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INTRODUCCIÓN

Aquí se resumen los módulos que se aplicaran en un programa de acuerdo a las

necesidades de la Industria, donde se pueden cubrir las necesidades mas

comunes desde lo mas básico o a nivel Operativo, hasta llegar a lo mas técnico-

profesional cubriendo todas las áreas estrictamente necesarias para la formación

de un especialista en la materia alineación de rotores.


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DESARROLLO:

Acoplamientos. ¿Cuáles son los distintos tipos de acoplamientos (de alto rendimiento) disponibles para equipos de turbomaquinaria? Básicamente existen dos tipos de acoplamientos flexibles, los acoplamientos deslizantes y los acoplamientos deformantes. Los acoplamientos de engranes son de tipo deslizante. Los engranes de toma constante se deslizan hacia adelante y hacia atrás en cada revolución y, por consiguiente, los dientes (engranes) se desgastan. A medida que se desgastan, las holguras radiales aumentan y, por ende, su nivel de desequilibrio es mayor. Los acoplamientos de engranes también requieren mantenimiento regular. ¿Cuál tipo de acoplamiento es el más adecuado para las aplicaciones de turbomaquinaria, el acoplamiento de disco o el acoplamiento de diafragma? Tanto los acoplamientos de disco como los de diafragma pueden diseñarse para satisfacer los requisitos de una aplicación de turbomaquinaria específica. Cada uno presenta una ventaja de diseño con respecto al otro, dependiendo de la aplicación, mientras que ambos están diseñados para una larga duración, siempre y cuando el elemento flexible se mantenga dentro de sus valores de fatiga. Los fabricantes de turbocompresores por lo general prefieren utilizar acoplamientos de disco entre compresores y desde el engranaje hasta el compresor debido a que muchas de las máquinas actuales requieren el uso de un acoplamiento de momento reducido. Los acoplamientos de disco presentan una ventaja con respecto a los acoplamientos de diafragma por su diseño de momento reducido debido a que pueden aceptar un eje más grande. Los acoplamientos de disco son además más livianos y ejercen fuerzas menores sobre los equipos conectados para el mismo torque/par específico gracias a la multiplicidad de su diseño. Los fabricantes de turbinas a menudo prefieren los acoplamientos de diafragma. Es común que los rotores de turbina tengan un diseño de eje con brida directamente empernado a un diafragma o acoplamiento rígido. Por otra parte, los acoplamientos de diafragma pueden funcionar en condiciones de deflexión angular y axial elevada, lo cual constituye una característica importante para las turbinas de vapor y de gas de gran tamaño. Algunas veces se prefieren los acoplamientos de diafragma en relación con los de disco para aplicaciones de motores sincrónicos en los que existe vibración torsionaldurante el arranque.


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¿Cuál es la diferencia entre los acoplamientos de disco y los acoplamientos de diafragma? Acoplamiento de disco: por definición, transmite torque/par tangencialmente sobre un círculo de perno común desde un perno accionador a un perno accionado. El torque/par se transmite entre los pernos a través de una serie de discos delgados en acero inoxidable ensamblados en un juego. La desalineación se logra con la deformación del material contenido entre los pernos. Acoplamiento de diafragma: transmite torque/par desde el diámetro exterior de una placa flexible hacia el diámetro interior, a través del carrete o espaciador, y luego desde el diámetro interior hasta el diámetro exterior. ¿Cómo los acoplamientos de elementos flexibles permiten el crecimiento de los extremos de ejes de maquinaria? En los acoplamientos sin lubricación, se permiten los movimientos térmicos del eje de la maquinaria, en condiciones de frío a calor, al alargar o comprimir previamente los elementos flexibles (es decir, al alargar o comprimir los discos o diafragmas axialmente con un propósito específico durante la instalación). El ingeniero de acoplamientos diseña el acoplamiento normalmente para que el acoplamiento esté lo menos alargado posible (es decir, bajo el menor esfuerzo posible) durante el funcionamiento normal. ara permitir esos movimientos, el diseño de la distancia del espaciador del acoplamiento es tal que al empernar las bridas durante la instalación, los elementos flexibles se alargan o comprimen en una magnitud fija. Las variaciones entre la distancia esperada y la distancia real se controlan mediante el ajuste del suplemento. Este prealargamiento (o precompresión) desaparece a medida que los ejes del equipo crecen o se contraen térmicamente hasta alcanzar una condición de funcionamiento estable. En los acoplamientos de engranes, el engrane de los dientes (macho y hembra) permite el crecimiento axial durante el deslizamiento. ¿Por qué un acoplamiento tiene tantos rangos de torque/par, a saber, continuo máximo, pico y momentáneo máximo? Para obtener el diseño de acoplamiento óptimo para una aplicación específica, se desean conocer todos los valores de torque/par y cargas de desalineación posibles que el acoplamiento experimentará durante su servicio. Una carga transitoria que se experimenta sólo ocasionalmente afecta la duración del acoplamiento de manera distinta en comparación con una carga continua.


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¿Cuál es la diferencia entre el factor de seguridad de un acoplamiento y el factor de servicio de un acoplamiento? Explicado en forma sencilla, el factor de seguridad se atribuye al diseño de un acoplamiento, mientras que el factor de servicio se atribuye a la aplicación del acoplamiento. Una vez que se conocen cuáles son las peores cargas debido a efectos centrífugos, de torque/par y de desalineación, el factor de seguridad se aplica a los esfuerzos calculados aplicados al acoplamiento a partir de dichas cargas. Este factor es necesario debido a que los esfuerzos pueden ser diferentes; entre otras cosas, las diferencias se deben a hipótesis y desviaciones materiales, así como a dudas y presunciones en los cálculos. El factor de servicio se aplica a la carga normal (generalmente de torque/par continuo) que se espera que el acoplamiento reciba de la maquinaria conectada. El objetivo es explicar condiciones no previstas como, por ejemplo, cargas con vibración torsional o requisitos de torque/par con gas frío. ¿Cuál es la vida útil de un acoplamiento de alto rendimiento de elemento flexible (disco o diafragma)? Este tipo de acoplamientos está diseñado para una larga duración (el requisito según la norma API 671 es de 5 años), siempre y cuando no se excedan sus capacidades de torque/par y desalineación de funcionamiento. Sin embargo, durante la vida útil de un acoplamiento pueden suceder muchas cosas que afecten su duración. El asentamiento de las bases del equipo y los esfuerzos no previstos sobre la tubería pueden alterar la carga de desalineación. Los trastornos e incidentes que ocurren con la maquinaria, como por ejemplo las obstrucciones del compresor, afectan las cargas de torque/par y la duración del acoplamiento. La actualización del equipo sin revisiones adecuadas ocurre ocasionalmente. Una alta carga vibratoria imprevista puede afectar la duración del acoplamiento. Para obtener una vida útil máxima, seleccione el acoplamiento con la desalineación y rango de torque/par prácticos máximos; obviamente, se debe tener en cuenta que, por lo general, sólo se permiten ciertos márgenes de rigidez torsional por consideraciones de la dinámica del rotor. Después de la instalación inicial, revise el acoplamiento con la mayor frecuencia posible durante los períodos de parada planificados y no planificados para determinar la presencia de grietas o de cualquier anomalía en los diafragmas o discos. Siga las recomendaciones de inspección del fabricante. ¿Cuál es el intervalo de inspección recomendado para los acoplamientos de alto rendimiento?


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Los acoplamientos de engranes se deben revisar, limpiar y volver a engrasar cada 12 a 18 meses. Los acoplamientos de disco y de diafragma, sin lubricación, tienen un período de servicio ininterrumpido previsto de cinco años como mínimo. Generalmente, lo único que requieren es la inspección visual de los acoplamientos de membrana metálica. ¿Cuál es el componente que más tiende a fallar en los acoplamientos de elementos flexibles? Los diseñadores de acoplamientos por lo general tratan de que el elemento flexible sea la conexión débil. Es importante revisar los planos de los acoplamientos para conocer el factor de servicio y los valores mínimos de deslizamiento a fin de garantizar que el diseño satisface sus requerimientos. Proceso de Alineación. Establecer el procedimiento las instrucciones de trabajo a seguir para la pre-alineación y alineación de los equipos rotativos de ejes horizontales que se encuentran en el campo Dación, mediante la utilización del método de comparadores reversos. Personal. Técnico mecánico. Inspector predictivo de equipos dinámicos. Líder equipos rotativos. Materiales y Herramientas: Reloj comparador previamente calibrado, apreciación. 0,01 mm. Láminas calibradas (shims ó lainas). Base magnética. Cinta métrica. Regla. Trapos para limpieza. Llave ajustable y alicate. Libreta de anotaciones. Barra de acero (pata de cabra), si es un equipo pesado. Implementos de seguridad: Casco. Lentes protectores. Botas de seguridad.


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Guantes. Braga. Advertencia y Precauciones. Asegurarse que el equipo donde se realizará la alineación se encuentre aislado eléctricamente. Preparación. Informarse si existe algún tipo de limitación en el tiempo de realización del trabajo. Revisar que tolerancias de alineación son requeridas para el trabajo. Revisar especificaciones con respecto a la separación del acople (gap), generalmente es 3,2 mm (1/8”). Este dependerá del tamaño y el modelo del acople (ver manual del fabricante del acople). Revisar que las láminas calibradas (shims) a utilizar no sean fabricadas a mano. Desechar láminas calibradas que se encuentren dobladas, sucias o hechas a mano. Procedimiento. Generalmente el proceso de prealineación se realiza la primera vez que es montado un equipo o luego de una reparación fuera de sitio. Revisión preliminar. Obtener el permiso de trabajo y asegurarse que se cumplan todas las indicaciones de HSE.Comunicar al representante de Operaciones el equipo que será pre-alineado. Solicitar información referente al tiempo que se encuentra disponible el equipos para la realización del trabajo. Una vez en sitio realizar inspección visual preliminar: Asegurarse que el equipo se encuentra aislado eléctricamente. Verificar que los ejes a ser alineados giran libremente (si el tamaño del equipo lo permite). Revisar las condiciones de la fundación, de la base y del acople. Revisar si existen filtraciones en el sello y en la caja de rodamientos. Asegurarse que la temperatura de la máquina se encuentra aproximadamente a la temperatura ambiente. Es posible que durante el proceso de enfriamiento de la máquina, se dificulte la lectura de los comparadores debido a la contracción térmica. Si el equipo trabaja a altas temperaturas se debe realizar los cálculos para compensar la expansión térmica.


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Revisar las condiciones en que se encuentra el acople (tornillos flojos, separación entre manzanas, chaveta, etc), para así evitar soltura o tensiones en el mismo. Revisar tensión en tuberías desconectando las bridas y midiendo la separación o desalineación de las mismas. En general esta distancia entre bridas no debe exceder de 0,4 mm (1/64”), Figura 1. Para chequear los efectos de la tensión de las tuberías en la máquina, se debe colocar un reloj comparador de forma vertical y horizontal en cada rodamiento del equipo, examinar los cambios ocurridos cada vez que se conecta o desconectan las bridas, cualquier lectura mayor a 0,051 mm (0.002”) se considera excesiva. Tratando de introducir un calibrador de láminas (galgas) debajo de las patas del equipo verificar la falta de apoyo de las patas, conocido como “pata coja” (soft foot). Otra forma es tratar de remover alguna de las láminas calibradas (Shims) sin aflojar los tornillos. Revisar la excentricidad del eje y la del acople, así como también la rectitud del eje, mediante el siguiente procedimiento: Colocar un Reloj comparador y la base magnética o abrazadera en un punto fijo, como se muestra en la Figura 2. Puede ser apoyado en otro sitio que permita el alcance del reloj comparador hasta el eje y acople. Rotar el eje lentamente hasta que alcance la lectura de mayor valor, bien sea positivo o negativo. Colocar en cero el dial.

< 0,4

Figura 1. Tensión causada por la tubería.

Tubería de descarga

Tubería de succión

Bomba


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Los valores permisibles son suministrados por el fabricante del acople (consultar el manual del equipo que será alineado). Según la norma API 682 para que no se vean afectados los sellos mecánicos las lecturas del reloj comparador deben ser menores a 0,125mm (0,005”). Si se encuentra un valor no permisible en el acople, proceder a realizar el mismo procedimiento en el eje. Si el valor encontrado en el eje no es permisible significa que el eje está doblado o se encuentra excéntrico. Por otra parte, si el valor está dentro de los límites, implica que el acople se encuentra excéntrico con respecto al eje. Una vez que han sido realizado todos los pasos anteriores se procede con la pre-alineación propiamente dicha. Este proceso se realiza para tratar de acercar todo lo posible a la línea central imaginaria entre ambos ejes, de manera que al realizar una alineación de precisión no exista dificultad en hacerla. Pre-alineación. Medir con una regla la separación del acople tanto arriba como abajo, ver Figura 3. Si la mayor separación detectada se encuentra arriba, corregir la desalineación angular removiendo las láminas calibradas (shims) de las patas delanteras ó introduciendo láminas calibradas en las patas traseras del equipo.

Figura 3. Desalineación angular

Regla

Manzanas del

Figura 2. Montaje del reloj comparador.

Reloj comparador Base magnética

Manzanas del acople


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Si la mayor separación se encuentra en la parte de abajo del acople, corregir la desalineación angular removiendo láminas calibradas de las patas traseras ó introduciendo láminas calibradas en las patas delanteras. Utilizando dos reglas, medir la desalineación paralela tal como se muestra en la Figura 4. Agregar o remover láminas calibradas de las cuatro patas según sea la medición. Repetir los cinco pasos anteriores pero en el plano horizontal. Proceso de alineación de precisión. En esta sección contempla el método de comparadores invertidos, ya que de forma análoga es el método programado en los alineadores laser comerciales. Desacoplar el conductor y el conducido en caso de que se encuentren acoplados. Montar los relojes comparadores como lo muestra la Figura 5. El montaje también se puede realizar como lo muestra la Figura 6.

Figura 5. Montaje del reloj comparador.

Figura 6. Montaje de comparadores.

Reloj comparador

Base s magnéticas

Figura 4. Desalineación paralela

Manzanas del acople

Regla


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Ajustar los émbolos de cada comparador de manera que se encuentren en total contacto con las superficies del acople. Nota: Antes de continuar con el procedimiento se deben tener presente lo siguiente: Nunca coloque los comparadores sobre partes flexibles del acople. Maximizar las distancias entre los comparadores; se recomienda que esta distancia no sea menor a 4”. Asegúrese que los comparadores han sido montados en sitios que permitan la rotación libre del eje. Antes de realizar las mediciones, determinar la medida de la deflexión de la barra del reloj comparador y asegurarse que las lecturas sean válidas y repetibles. Medir con una cinta métrica las distancias A, B y C que se muestran en la Figura 7.

Figura 7. Distancias a determinar en el equipo que será alineado. Colocar los comparadores en la posición de las 12:00 (el técnico deberá colocarse parado detrás del equipo conductor y las horas se posicionan como lo muestra la Figura 8), colocar en cero los comparadores.

A B C

DIS: Comparador estacionario DIM: Comparador móvil. A: Distancia entre émbolos de los comparadores. B: Distancia entra el centro del tornillo frontal hasta el émbolo del comparador móvil. C: Distancia entre centro de patas.

DIDIS

Unidad motriz

Base

Manzanas del

Reloj


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Rotar ambos ejes EN EL SENTIDO DE ROTACION DEL EQUIPO al mismo tiempo y anote las lecturas de los comparadores en las diferentes posiciones 9:00, 6:00 y 3:00. Al colocar el comparador en la posición superior (12:00) debe regresar a cero, esto se debe repetir para asegurarse de no haber cometido errores. Nota: La exactitud de la lecturas de cada comparador puede ser verificada por la suma algebraica de los valores de las posiciones 9:00 y 3:00 y el resultado debe ser igual a la lectura inferior (6:00) con una tolerancia de +/- 0.025 mm (0.001”). Ejemplo: Colocar los comparadores en la posición 12:00, ajustando los indicadores en cero. Luego rotar los indicadores hasta el punto 6:00, anotando la lectura para luego calcular los parámetros de alineación en sentido vertical (valores) utilizando las siguientes fórmulas: TIR DIS ó TIR DIM (Total Indicator Reading): son las medidas que se observan directamente en el reloj comparador. DIS = (Lectura TIR DIS)/2 DIM =(Lectura TIR DIM)/2; cambiar el signo de menos a mas ó de mas a menos antes de incluirlo en la fórmula. Alineación Paralela = (DIS + DIM)/ 2 Alineación Angular = (DIS - DIM)/ dimensión “A”

3:00

positivo

12:00

9:00

negativ

6:00 negativo

Figura 8. Posición de las horas detrás de la unidad conductora.

Patas del equipo conductor o

-11

0

+4

+7

-11 + 4 =


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¡ATENCIÓN! Recuerde compensar las deflexiones de las barras por el peso de los comparadores. Ejemplo: Medimos con comparadores con una apreciación de 0,01 mm, los valores obtenidos son los siguientes el TIR DIS = –0,41, TIR DIM = +0,65 y el valor de A = 110, se calcula entonces DIS = -0,40 / 2 = -0,20 DIM = +0,65 / 2 = +0,325 pero hay que cambiar el signo = - 0,325 Alineación paralela = (-0,20 + (-0,325) / 2 = -0,2625 mm Alineación angular = (-0,20 - (-0,325)) / 110 = - 0,0011 * (100/100) = 0,11 mm/ 100mm

0,26 mm y 0,11 mm/100mm

Alineación Paralela Alineación Angular

Con estos valores utilizar la tabla y comparar con los valores límites de acuerdo con la velocidad de giro. Los valores de la alineación paralela y angular permisibles se encuentran en el Anexo 1. Repita el paso anterior ejecutándolo en las ubicaciones 9:00 y 3:00 para calcular la desalineación horizontal. Una vez calculadas las alineaciones verticales y horizontales se procede a corregir la desalineación si es necesario. Se comienza por corregir primero la alineación vertical y luego la horizontal. Para la corrección de la alineación vertical, calcular el espesor de los suplementos que se deben añadir o remover de las patas por medio de las siguientes fórmulas: Para las patas delanteras: Ref. [ 2 ] Para las patas traseras: Ref. [ 2 ]

(DIM – DIS) (B) + DIM A

(DIM – DIS) (B + C) + DIM A


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Ejemplo: Utilizando los mismo valores el TIR DIS = –0,41, TIR DIM = +0,65 y el valor de A = 110, para B = 100 y C = 220, se tiene: DIS = -0,40 / 2 = -0,20 DIM = +0,65 / 2 = +0,325 pero hay que cambiar el signo = - 0,325 Patas delanteras: = - 0,45 mm Patas traseras: = - 0,68 mm Ambos valores son negativos por lo tanto el equipo se encuentra por debajo y se le deben añadir 0,45 mm de suplemento en las patas delanteras y 0,68 mm de suplemento en las patas traseras. Una vez corregida la desalineación en sentido vertical se procede a realizar la corrección en el plano horizontal. Solo que esta vez los valores de las patas delanteras y traseras representan el desplazamiento que se debe realizar en el equipo en forma horizontal. Si los valores son negativos significa que el equipo se encuentra hacia las 3:00 y debe desplazarse hacia las 9:00 y viceversa (ver figura 8). Una vez realizada las correcciones, se debe verificar nuevamente la alineación para tener los valores definitivos y evitar haber cometido errores en las mediciones. NOTA: El procedimiento de alineación laser dependerá del fabricante del equipo, ya que los pasos a seguir se regirán por la configuración del mismo. Sin embargo, la mayoría de los alineadores laser comerciales utilizan el método de comparadores reversos, por lo tanto los pasos a seguir son muy similares a los descritos en el punto 6.3.

(-0,325 – (-0,20)) (100) + (-0,325) 110

(-0,325 – (-0,20)) (100 + 220) + (-0,325) 110


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ANEXO 1 TABLA DE TOLERANCIA PARA LA DESALINEACIÓN

Desalineación Angular mm/100mm

Desalineación Paralela mm

RPM EXCELENTE ACEPTABLE EXCELENTE ACEPTABLE < 1000 0.06 0.10 0.07 0.13 < 2000 0.05 0.08 0.05 0.10 < 3000 0.04 0.07 0.03 0.07 > 3000 0.03 0.06 0.02 0.04 Nota: siempre se deben tomar los valores en excelente, a menos que se tenga inconvenientes de diseño para la alineación.


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El Impacto de la Alineación de Precisión en el tiempo de Vida

La alineación de precisión del eje de maquinaria de rotación es uno de los factores

claves a reducir las cargas "parasitarias" en los cojinetes, sellos y línea de ejes.

Así, es lógico que la alineación de precisión aumente el tiempo productivo general

de la máquina, el Tiempo Medio Entre Fallas (MTBF por sus siglas en ingles) de

los componentes de la maquinaria, y de la capacidad de ganancia de la

organización - siendo todas metas dignas y algo que todos nosotros buscamos. El

enfoque principal de este artículo es mostrar cómo la desalineación afecta los

componentes tanto del impulsor de la máquina y los equipos impulsores una vez

armados y bajo operación.

Mientras los conceptos discutidos aquí aplican a toda clase de maquinaria de

rotación, empecemos por considerar el gráfico inferior que se relaciona con una

falla con un tipo muy importante de equipo a través de la industria, la bomba

centrífuga. Los resultados de un análisis estadístico reciente de que componentes

fallan generalmente en una bomba centrífuga son mostrados en la Figura 1. Como

usted puede ver, aproximadamente 69% de las fallas implican un dispositivo que

sella, más comúnmente un sello mecánico.

Rápidamente debemos notar que este gráfico no dice "por qué los fracasos

ocurren," pero simplemente "lo que falla"? Mientras el análisis de todas las causas

primordiales específicas de estos fracasos del componente está más allá del

alcance de este artículo, esta claro que fuentes mecánicas de falla tal como la

desalineación del eje contribuyen apreciablemente. De este estudio, podemos

concluir que la eliminación de la causa raíz de cojinete y sello se resolvería

aproximadamente 79% de los desafíos de confiabilidad de la bomba que tuvo

como resultado este estudio.


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Figura 1 – Fallas en bombas centrífugas

Principios Básicos de Alineación

La desalineación del equipo rotatorio es definida como la desviación de la posición

relativa del eje de un eje colineal de rotación. El término colineal, ilustrado en la

figura 2, es definido como "conteniendo los elementos que corresponden uno al

otro y eso es arreglado en la misma sucesión lineal".

Figura 2 Alineación colineal

Cuándo se aplica al equipo de rotación, las líneas centrales tanto de eje del

impulsor como de los impulsores de la maquina forman una línea mientras las

máquinas operan, con lo cual reducen las cargas "parasitarias" impuestas en los

componentes de la maquinaria. Estos componentes de la maquinaria incluyen los


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ejes, cojinetes, sellos, rotores y coples. Note que las cargas impuestas por el

desbalanceo, los errores del ensamble, y las condiciones de funcionamiento son

materias separadas.

Figura 3 – Máquina de alineación colineal

Para maquinas de acoplamiento, los ejes están desalineados cuando sus líneas

centrales de rotación no están colineales cuando las máquinas están trabajando.

Figura 4 – Alineación no colineal

La mayoría de las discusiones de la alineación del eje empiezan definiendo los

dos tipos de la desalineación: la desalineación de desfase y la angular. Estos dos

tipos de desalineación son ilustrados en la figura 5.

Figura 5 – Tipos de desalineado


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Desafíos comunes y malos entendidos acerca de la alineación del Eje

Una gran variedad de desafíos y equivocaciones existe con respecto a la materia

de la instalación de máquina y alineación del eje. Además, muchos de estos

asuntos quedan sujetos a debate. Entre los asuntos se encuentran los siguientes:

1. ¿Cual es el conjunto correcto de tolerancias de alineación?

2. Si se alinea a tolerancias más precisas y no se reducen los niveles de vibración

de la maquinaria, hay un beneficio real?

3. ¿Cuál es el impacto de coples "flexibles" en tolerancias de alineación?

4. ¿Si una máquina es susceptible a movimiento considerable debido al esfuerzo

por la tubería o al aumento térmico, e incluso al cambio de condiciones de

funcionamiento, cual es el beneficio de "tolerancias de precisión"?

5. ¿Cómo es que varias especificaciones del equipo tales como, velocidad de

operación, tipo de cojinete, tipo sello, etc. impactan el grado de precisión

requerido?

Mientras cada uno de éstos son materias importantes y, verdaderamente, los

desafíos de la postura, nuestro enfoque aquí está en mirar el sujeto puramente de

la perspectiva de los cojinetes y de los sellos.

Ejemplo Gráfico de Tolerancia de alineación

Mientras la decisión final en tolerancias de alineación debe ser hecha por

compañías individuales basadas en la naturaleza del equipo y su criticalidad al

negocio, los gráficos mostrados en la figura 6 son tolerancias típicas comúnmente

aceptadas en la alineación.


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Figura 6 – Tolerancias comúnmente aceptadas

Los gráficos tales como éstos son muy comunes; sin embargo, unas cuantas

precauciones deben ser consideradas:

• Las tolerancias de la Angulosidad y la desviación enfocan la atención en el cople,

no en la longitud de los ejes ni la cantidad de la desalineación en los cojinetes.

• La velocidad de operación es un factor para ser considerado, pero muchos

factores más deben ser considerados también.

Considere la figura 7. Dar una alineación a una máquina de 1800 RPM a la

"excelente" angulosidad y desfase proporcionadas en el gráfico previo, mire la

cantidad de desalineación en los pies de la máquina, que resulta ser muy cerca de

los cojinetes de la máquina.

En resumen, lo que vemos es eso, aunque los valores de la desviación y la

angulosidad en el "cople" están dentro de tolerancias típicamente consideradas

"excelente," allí se queda las desviaciones en los patas delanteras y traseras de la

máquina de 0,007” (0.175mm) y 0,023” (0.585mm), respectivamente.


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Figura 7 – Maquina a 1800 RPM “Excelente” alineación.

Mientras los valores de la desalineación en este ejemplo obviamente no son

"precisos," necesitamos considerar por qué la desalineación lleva a fracasos

prematuros de la maquinaria, especialmente en componentes tales como cojinetes

y sellos mecánicos. Vea la figura 8

Figura 8 – El desfase causa una carga adicional


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Al operar, las líneas centrales del eje que de rotación buscan una posición

colineal, y eso es verdad a pesar del tipo de cople, el tipo de cojinetes, o de la

velocidad operacional de las máquinas. Al tratar de alcanzar una posición colineal

en este ejemplo, considere la cantidad de desviación en las patas, también cerca

del cojinete final, 0,005” (0.125mm) y 0,006” (0.155mm). ¿Por qué éstas

desviaciones son un asunto?

Para contestar esa pregunta necesita considerar el espacio libre interno radial de

los cojinetes y el espacio libre entre el cojinete y la envoltura del cojinete. Para

diámetros típicos de eje de máquina de 2 pulgadas (50 Mm), el espacio libre

interno máximo del elemento rodante típico del cojinete es aproximadamente

0,001” (0,025 Mm) y el espacio libre máximo entre el diámetro exterior del cojinete

y la envoltura es también cerca de 0,001” (0,025 Mm), para un suma de sólo

0,002” (0,050 Mm).

Si, en este ejemplo, al tratar de alcanzar una posición colineal los dos ejes

necesitan viajar 0,006” (0.155mm) y 0,005” (0.125mm), mas hay sólo 0,002”

(0.050mm) de espacio disponible. No sólo perdemos el espacio esencial

necesitado para una película de aceite dentro de los cojinetes, pero los cojinetes

también no tienen elección sino sostener la carga dinámica adicional y los ejes

sostienen las fuerzas que doblan. Estas fuerzas adicionales no sólo causan desvío

del eje, que puede llevar a la falla del eje, sino también llevan al daño extenso del

componente que la mayoría de las personas consideran la conexión más débil en

la máquina, el sello mecánico.


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Figura 9 – Desalineación y reducciones en la vida del cojinete

Un estudio reciente realizado en la Universidad de Tennessee encontró que las

cantidades aún pequeñas de desalineación podrían reducir apreciablemente la

vida del cojinete. El estudio encontró que si, en promedio, un motor fue desfasado

y desalineado por 10% del desfase admisible por el fabricante, había una

reducción correspondiente del 10% en la vida interior del cojinete. Además, si un

motor fue desalineado desfasadamente por 70% del cople admisible por el

fabricante, había el 50 % correspondiente de reducción en la vida interna del

cojinete. Los resultados del estudio son resumidos en la Figura 9.

Una Perspectiva Diferente en Tolerancias de Alineación

Muchas compañías se han dado cuenta de la mejora significativa en la vida de los

cojinetes, la vida del sello, y a la confiabilidad general de la maquinaria aplicando

las tolerancias de la alineación tales como aquellas descritas abajo de que se

enfocan no en el acoplamiento de la angulosidad y los valores de la desviación,

sino en las desviaciones máximas que son permisibles en el acoplamiento y en los

pies de la máquina.

Dado nuestro ejemplo previo, consideremos el valor de "las tolerancias de la

alineación de la precisión" en el eje, cojinete y la vida mecánica del sello.

Considere la ilustración en la figura 11. Por los valores en la figura 10, dando una

desviación máxima en el acoplamiento de 0,001” (0.025mm) y una desviación


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máxima en las patas de 0,002” (0.050mm), el gráfico de abajo muestra el peor de

los casos.

Con los ejes en esta posición, si nosotros ahora miramos las distancias que los

dos ejes necesitarían viajar para alcanzar una posición colineal, usted puede ver el

valor de tales tolerancias. En este caso, las distancias que los ejes necesitan viajar

son menos de 0,001” (0.025mm). Y, los espacios libres típicos dados del cojinete,

usted puede ver que estas distancias son no sólo tolerables a los cojinetes; sino

en la reducción en la carga del cojinete, aumento en la vida del lubricante,

disminución del estres del eje, y finalmente en la vida mecánica del sello ahora es

tomada en cuenta.

Figura 11 – Más precisión en la Alineación de Precisión


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Conclusiones.

Las tolerancias de la alineación a menudo han sido tratadas con una actitud de

desgano de "solo aproxímate". Sin embargo, las tolerancias de la alineación son

realmente la medida de un trabajo bien hecho y estos proporcionan la definición

de que tan cerce es realmente. Hay dos razones de utilizar las tolerancias. La

razón clave es de establecer las metas. ¿Si usted no tiene una meta, cómo sabe

usted cuando el trabajo esta terminado? Si no hay una meta, no puede haber una

alineación de calidad. El segundo propósito de las tolerancias de alineación es de

establecer la responsabilidad. La responsabilidad es la evaluación de la calidad de

la alineación. ¿Si no hay tolerancia de comparar una alineación a, cómo puede ser

juzgada la calidad de la alineación? La responsabilidad puede crear la

competencia, conduciendo a un mecánico para que consiga hacer un mejor

trabajo.

Mientras la adherencia a tales tolerancias estrictas de la alineación coloca una

variedad de desafíos, y al encontrar estas tolerancias no son siempre prácticas ni

necesarias, es claro que los encontrando siempre que posible contribuirá

positivamente alcanzar o exceder la vida del diseño de los cojinetes y de los

sellos. A cambio, esto ayudará a alcanzar esas metas que todos nosotros nos

esforzamos para -aumentar el tiempo productivo de la máquina, el MTBF, y

aumentar la capacidad de las utilidades de la empresa.


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BIBLIOGRAFÍA

- Gary Phillips & Michael Snider.

- Manual de Mantenimiento Bombas CAP y MSD. Sulzer Pumps.

- Libro sobre Bombas Centrifugas. KSB Pumps.

- Norma ISO-14224.

- Norma API-610.

- Norma ASME B73.

- Pumps Fundamentals. Hydraulic Institute.

- Curso de Formación de Especialistas en Equipos Rotativos. ConocoPhillips.

- Articulo Troubleshooting en Sistema de Bombeo. Ernesto Primera.

- manual curso alineacion

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