Alineamiento2006.ppt

Alineamiento de bombas centrífugas

DAVID MAITA

Objetivo Es esforzarse para que los ejes en condiciones de operación se encuentren exactamente colineales.

La falta de alineamiento entre dos ejes acoplados causa fuerzas en los cojinetes que dependen de la precarga rotativa y de la rigidez del eje. David MAITA

Consideraciones previas al alineamiento Definir el conjunto de máquina Instalar pernos de ajuste de posición Realizar la nivelación de la máquina Revisar patas cojas Revisar excentricidades David MAITA

Consideraciones previas al alineamiento Comprobar desplazamiento axial

Comprobar tensión de tuberías Considerar crecimiento térmico

Prever el recorrido de la máquina

David MAITA

Factores
Dilatación térmica de los pedestales.


Tipos de cojinetes

David MAITA

Factores
Especificaciones técnicas del acoplamiento


Limitaciones físicas del equipo para alinear.

David MAITA

Defectos originados por el desalineamiento
Rotura y desgaste prematuro de acoplamientos, ejes y cojinetes.


Fallas en el sistema de empaquetaduras, sellos mecánicos, hidráulicos, etc.


Desgaste prematuro de elementos que requieren huelgos muy estrictos

David MAITA

Síntomas de un posible Desalineamiento
Fallas prematuras de los rodamientos, sellos, acoplamientos, ejes y cojinetes.
Excesiva vibración axial y radial.
Altas temperaturas en las cubiertas o en la cercanía de los rodamientos.
Altas temperaturas del aceite lubricante de los rodamientos
Excesiva cantidad de fuga de aceite en los sellos David MAITA

Las causas más comunes de desalineamiento son:  Defecto de acoplamiento de máquinas durante el montaje.  Expansiones térmicas en el proceso de trabajo.

 Fuerzas transmitidas a la maquina desde tuberías y miembros de soporte.  Fundaciones irregulares o que han cedido.  Bases débiles. David MAITA

Síntomas de un posible Desalineamiento
Pernos sueltos de la cimentación.
Pernos de acoplamiento sueltos o rotos.
El acoplamiento está caliente durante el funcionamiento e inmediatamente después de la parada.
Rotura o agrietamiento de los ejes mas próximos a los rodamientos internos o cubos del acople.
Excesiva cantidad de grasa en el exterior de la guarda del acople.
Altos consumos de energía.

David MAITA

Calculo de la expansión Térmica de la carcaza de la máquina utilizando la ecuación de la deformación (Categoría carcaza de la máquina a plato – Soporte) ∆L = L(α ) (∆T) ∆L = Cambio de dimensión / longitud (Pulgadas o mm) L = Longitud del eje (Pulgada o mm.) Α = Coeficiente de expansión / Contracción térmica (Pulg/Pulg - ºF ó mm/mm - ºC)

Coeficiente térmico (α) Material

Coeficiente térmico (α) pulg/pulg-Fº

Aluminio

12.5 x 10-6

Latón (70% Cu – 30% Zn)

11.0 x 10-6

Acero al Carbono (AISI 1040)

6.3 x 10

Hierro fundido (gris)

5.9 x 10 -6

Concreto

7.2 x 10-6

Acero al níquel

7.3 x 10-6

Acero inoxidable

9.8 x 10-6

Caucho vulcanizado

45.0 x 10-6

-6

Tipos de Desalineamiento

Desalineamiento Paralelo

Desalineamiento Radial, Paralelo u Horizontal

Desalineamiento Angular

Desalineamiento Angular

Desalineamiento radial y Axil.

Errores de Acoplamientos

Control del acoplamiento en el montaje del motor.

Errores de centrado

x

Error de faceado (corrimiento angular axial).

Se presenta cuando aún estando alineados los ejes entre sí, las superficies de las caras del acople no están paralelas entre sí.

Errores de paso de unión

Sin error

Con error

Un acople de 2 o más pernos sin y con error de paso. Nótese la fuerza de reacción en el eje en el segundo

Error por

Error por

Error por

Medios de corrección para el desalineamiento radial o paralelo

Reloj Comparador

Lectura del Reloj

Mediante Regla de pelo

Mediante regla y Calibrador de espesores

Mediante reloj de carátula

Mediante Reloj de carátula

Mediante reloj de carátula

Mediante reloj de carátula (método de relojes invertidos)

Mediante reloj de carátula (método de relojes invertidos)

Mediante un sistema de alineamiento láser

Mediante un sistema de alineamiento dinámico

Comparación de Métodos

El método que utiliza indicadores diales ofrece un mayor grado de precisión, pero solo pueden utilizarlo personas especialistas y requiere mucho tiempo. Método de alineación aproximada

Rápido, impreciso

Método de alineación de regla

Rápido, impreciso

Método de los relojes comparadores

Preciso, difícil y necesita mucho tiempo

Método de alineamiento láser

Rápido, preciso

Correcciones de Desalineamientos

Desalineamiento Paralelo El soporte del reloj comparador debe ser fijado en lado de la bomba.

Bomba



Motor

La lectura en el comparador deberán realizarse con los pernos correctamente ajustados.

Desalineamiento Angular * Juego en uniones mecánicas. * Histéresis.

* Error de lecturas. + error de signo. Error de paralaxis. Imagen espejo.

* Juego axial de ejes

Desalineamiento Axial o Angular

Desalineamiento Axial o Angular

β

y

1

y

2

Corrección de desalineamiento axial o angular

Corrección de Desalineamiento Axial ò Angular.

Lainas, chapas de corrección

Lainas, chapas de corrección

Colocación de acuerdo a la error que presenta

Medición axial o angular

Corrección de desalineamiento angular en plano vertical.

Medidas de desalineamiento àngular

Correcciòn de desalineamiento àngular en plano horizontal.

Corrección de desalineamiento angular en plano vertical

Errores en la ubicación del reloj.

Alineamiento Laser

Vibración máquina • desplazamiento • velocidad

Condición rodaje: •Pulso de choque valor en dBm valor endBc • Aceleración

Cavitación: •Pulso de choque valor en dBcav

Desalineamiento Es la causa que tal vez supere la mitad de los problemas vibracionales de maquinaria rotativa, se presenta cuando los ejes de giro de 2 partes que se acoplan no coinciden.

El desalineamiento puede ser angular, paralelo o una

Consideraciones previas al alineamiento 1. Definir el conjunto de máquina 2. Instalar pernos de ajuste de posición 3. Disponer de calzos o shims 4. Realizar la nivelación de la máquina 5. Revisar patas cojas o soft foot 6. Revisar excentricidades 7. Comprobar desplazamiento axial 8. Comprobar tensión de tuberías 9. Considerar crecimiento térmico 10. Prever el recorrido de la máquina

Factores externos que afectan el alineamiento 1. Fundación y capacidad portante 2. Grauting de precisión 3. Skid y pernos de anclaje 4. Acoples 5. Acople de máquinas de diferente tipo

Niveles permisibles de alineamiento

Dependen de la velocidad de giro, se sugieren:

Velocidad 1500 rpm

Velocidad 3000 rpm

Offset (paralelo) (mm)

excelente 0.06 aceptable 0.09

excelente 0.03 aceptable 0.06

gap (angular) mm/ 100 mm de Diámetro)

excelente 0.05 aceptable 0.07

excelente 0.03 aceptable 0.04

CONTENIDO Ventajas de una correcta alineación. ¿Qué es exactamente la desalineación? Causas más comunes de desalineamiento Procedimientos de alineamiento Consideraciones previas al alineamiento Factores externos que afectan el alineamiento Niveles permisibles de alineamiento sistema de alineamiento láser Funcionamiento. Alineación con chapas calibradas Alineamiento de poleas

Determinación del estado de la máquina La alineación no solo ahorra dinero, sino que también permite que la máquina funcione más tiempo y de forma más eficaz. La alineación incorrecta provoca grandes cargas sobre los componentes de la máquina, que producen un incremento del desgaste y rozamiento, así como mayor consumo de energía. La desalineación cuesta tiempo y dinero.

Las ventajas de una correcta alineación

Mayor duración del rodamiento. Menor tensión en los acoplamientos, reduciendo el riesgo de sobrecalentamiento y rotura. Menor desgaste de las obturaciones, disminuyendo el riesgo de contaminación y el escape del lubricante. Menor consumo de energía. Menor vibración y ruido. Mayor duración.

¿Qué es exactamente la desalineación? La desalineación existe cuando el centro de rotación de dos ejes de una máquina no están alineados. Existen dos tipos de desalineación: paralela y angular. En la mayoría de los casos, la desalineación de la máquina está causada por una combinación de los dos tipos.

Causas más comunes de desalineamiento



 

 

Defecto de acoplamiento de máquinas durante el montaje Expansiones térmicas en el proceso de trabajo Fuerzas transmitidas a la maquina desde tuberías y miembros de soporte Fundaciones irregulares o que han cedido. Bases débiles



Procedimientos de alineamiento Mediante reloj comparador (método de relojes invertidos). Mediante alineación aproximada. Mediante alineación la regla. Mediante un sistema de alineamiento láser

Consideraciones previas al alineamiento Definir el conjunto de máquina Instalar pernos de ajuste de posición Realizar la nivelación de la máquina Revisar patas cojas Revisar excentricidades Comprobar desplazamiento axial Comprobar tensión de tuberías Considerar crecimiento térmico Prever el recorrido de la máquina

Factores externos que afectan el alineamiento

Grauting de precisión Pernos de anclaje Acoples Acople de máquinas de diferente tipo.

Niveles permisibles de alineamiento Dependen de la velocidad de giro, se sugieren:

Sistema de alineamiento láser (shaft align) El nuevo Alineador le ofrece sencillez con un alto grado de precisión.

Estas herramientas tan innovadoras se caracterizan porque con solo tres pasos se corrige la desalineación: medida, alineación y documentación. Primero se mide el estado de la alineación de la maquinaria. Luego se alinea la máquina horizontal y verticalmente. Por último, se documenta y se conserva la información del proceso de alineación. Estos tres simples pasos le permiten alinear ejes de forma sencilla y efectiva utilizando tecnología láser de última tecnología.

Funcionamiento Medir e introducir las tres dimensiones de la maquinaria (A, B, C). Girar el eje a tres posiciones diferentes. Alinear la maquinaria con respecto a los valores indicados en la unidad de visualización. Documentar e imprimir los datos de la medida para no perder los datos de la alineación.

Después de calcular la alineación de su maquinaria, la unidad de visualización muestra los valores que necesita para corregirla. Esto significa que, según se vaya ajustando la máquina, se irá viendo cómo los números decrecen hasta llegar a 0, lo que indicará que la alineación ya está bien hecha. Utilizando este simple proceso de tres pasos no tendrá que comprobar si la alineación está bien hecha. Este proceso se puede llevar a cabo vertical y horizontalmente para la alineación paralela y angular.

Modelo de Vibración para desalineamiento (1) ∑ Desalineamiento β - Angularidad

x -desplazamiento vertical

Desplazamiento

y – Desplazamiento Horizontal

Modelo de Vibración para desalineamiento (1) ∑ Desalineamiento

β - Angularidad

Desplazamiento y - Desplazamiento Horizontal

x -desplazamiento vertical

3

4

→

n

4

1

2

3

4

1st 2nd 3rd t

bolt

SYSTEMA Alta rigidez

2 ciclos

1 revolución 1 ciclo

2

EXCITACION Desplazamiento y/o angularidad

t

1 revolución

1

1 ciclo

4

SYSTEMA Baja rigidez

→ Fdyn → Fstat 4

1

2

1st

2.nd 3rd

3

4

bolt t

v t

REACCION vibración

REACCION vibración

t

Modelo de Vibración para desalineamiento (1) ∑ Desalineamiento

β - Angularidad

Desplazamiento y - Desplazamiento Horizontal

x -desplazamiento vertical

3

4

→

n

4

1

2

3

4

1st 2nd 3rd t

bolt

SYSTEMA Alta rigidez

2 ciclos

1 revolución 1 ciclo

2

EXCITACION Desplazamiento y/o angularidad

t

1 revolución

1

1 ciclo

4

SYSTEMA Baja rigidez

→ Fdyn → Fstat 4

1

2

1st

2.nd 3rd

3

4

bolt t

v t

REACCION vibración

REACCION vibración

t

Modelo de Vibración para desalineamiento (2) x2

x1 βy

y x Fm FAli,dyn

y1

y2

FAli,dyn FAli,dyn

FAli,stat,1

FAli,stat,2

Desplazamiento horizontal

Desplazamiento Vertical

Angularidad

y1/2

x1/2 v

Acoplamiento con alta rigidez con desplazamiento y/o angularidad v

v t

t v

Acoplamiento con baja rigidez con desplazamiento y/o angularidad

Chapas calibradas

Para una exacta alineación vertical de la máquina

El movimiento preciso de la maquina es esencial en cualquier proceso de alineación. Las chapas calibradas son hechas de acero inoxidable y están disponibles en tamaños diferentes, cada una de ellas con grosores