Técnica de Alineamiento con 2 relojes comparadores Las máquinas se encuentran alineadas cuando los ejes geométricos correspondientes de los rotores que se acoplan se encuentran en la misma línea en las condiciones de operación. A la operación de conseguir la linealidad de los ejes se ele denomina alineamiento. Como norma general se de dos sistemas a alinear, uno se considera fijo y el otro móvil (en el que se efectúan los movimientos correctivos). El sistema fijo será siempre el más pesado o de soportación más delicada, ver figura 1.

Figura 1: alineamiento con 2 relojes comparadores Las lecturas obtenidas por los comparadores se les designará por: F – M y M – F, las que corresponderán a las lecturas en el comparador 1 y en el comparador 2 respectivamente. La interpretación que se le dará a estas lecturas será la siguiente: F – M: Referencia máquina fija, lectura efectuada con el comparador 2 sobre el machón de

acople de la máquina móvil, en este caso la lectura se hace en el machón de la máquina móvil.

M – F: Referencia máquina móvil, lectura efectuada en el comparador 1 sobre el machón de

acople de la máquina fija La finalidad de realizar estas lecturas es el poder determinar la inclinación de la línea de ejes de la máquina móvil con respecto a la máquina fija. Para ello se utilizarán estos dos puntos. La asignación de signo positivo, en la lectura de los comparadores, significa que el eje se encuentra más abajo que la referencia. El signo negativo se interpretará como que el eje se encuentra más arriba que la referencia.

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En la práctica este método se fundamenta en el alineador de Clark. Este método se aplica de la siguiente forma, ver figura 2, se construye un dispositivo con las piezas mostradas en el cuadro de materiales de la figura, se sueltan ambos machones de acople, a continuación se deja uno de los ejes fijos y se hace girar el otro registrando mediciones a 0°, 90°, 180° y 270°. A continuación se hace girar el eje que inicialmente se dejó fijo y se realizan mediciones a 0°, 90°, 180° y 270° en el eje opuesto. Con los valores así determinados se podrá trazar las líneas de ejes correspondientes. Existe una ligera diferencia entre este método y el de los comparadores, ya que en el primero de estos (Clark) se hace una prolongación de los ejes paralelos de las máquinas opuestas y en el de los dos comparadores se apoya el comparador y se mide sobre el machón de acople opuesto (mediciones cruzadas).

Figura 2: alineador Clark Con las mediciones realizadas a 0° y 180° tendremos información para poder realizar el alineamiento correspondiente a un plano frontal de la máquina, es decir ver el problema de si las patas delanteras y traseras de la máquina están caídas o levantadas. De modo similar se verá con las lecturas a 90° y 270° el grado de desalineamiento lateral el cual se podrá apreciar en un plano de planta de la máquina. Como una forma de hacer más entendible la aplicación de esta técnica se realizará una serie de seis ejercicios de ejemplo, aplicados al plano frontal.

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Ejemplo 1: En la figura se interpretará a la medición A como equivalente a la lectura realizada en la máquina móvil referida a la máquina fija, lectura F - M. La medición B equivaldrá a la medición M - F, es decir, la lectura realizada en la máquina fija referida a la máquina móvil. Para el trazado de la línea de ejes se debe considerar que: con respecto al máquina fija el eje de la máquina móvil se encuentra 0,005” debajo de éste (lectura F – M) y que con respecto al eje de la máquina móvil el eje de la máquina fija se encuentra 0,005” más arriba (lectura M – F)

La línea de eje se representará en la siguiente figura

Como se puede apreciar en la figura, corresponde a un desalineamiento paralelo puro . Para la solución de este problema habría que colocar 0,005” en lainas en las patas delanteras y traseras de la máquina móvil para alinear ambos equipos. Ejemplo 2: en este caso F –M es de –0,012”, esto quiere decir que mirando desde el eje de la máquina fija el eje de la máquina móvil está 0,006” más arriba de éste. La lectura M –F es de +0,012”, esto nos indica que si nos posicionamos en el eje de la máquina móvil, el eje de la máquina fija se encuentra 0,006”más bajo de éste.

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Por lo tanto podemos concluir que nos encontramos en un caso de desalineamiento paralelo puro, en el cual el eje de la máquina móvil se encuentra desplazado paralelamente del eje de la máquina fija en 0,006”, para solucionar este problema habría que sacar el equivalente a esta última cantidad en lainas para dejar perfectamente alineados ambos equipos.

De acuerdo a la interpretación dada anteriormente las líneas de ejes se visualizarán como se presenta en la figura

Ejemplo 3: En este caso F – M es –0,010” esto implica que con respecto al eje de la máquina fija, el eje de la móvil se encuentra más arriba 0,005”. M – F es +0,004”, esto nos indica que con respecto al eje de la máquina móvil, el eje de la fija se encuentra 0,002”más abajo.

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La figura representa la representación gráfica de ambas líneas de ejes

Ejemplo 4: en este caso F-M es +0,014”, es decir con respecto al eje de la máquina fija el eje de la móvil está más abajo 0,007”. M – F es de –0,006”, por lo tanto si nos posicionamos en el eje de la máquina móvil veremos que el eje de la fija se encuentra 0,003” más arriba.

En la figura podemos apreciar la representación de las líneas de ejes de ambas máquinas.

Ejemplo 5: en este caso F – M toma el valor de –0,006”, por lo tanto el eje de la máquina móvil se encuentra 0,003” sobre el eje de la fija(referencia). Como M – F es de –0,004”, entonces con respecto al eje de la máquina móvil el eje de la fija se encuentra 0,002” más arriba.

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En la figura se pueda apreciar la representación gráfica de ambas líneas de ejes

Ejemplo 6: F – M toma el valor +0,002”, luego el eje de la máquina móvil se encuentra 0,001”más abajo del eje de la fija (referencia). Como M – F es -0,010”, entonces con respecto al eje de la máquina móvil el eje de la fija se encuentra 0,005” más arriba.

La figura representa el diagrama de la línea de ejes de ambas máquinas

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Conclusión: para determinar la inclinación de la línea de ejes se debe usar la siguiente regla práctica, con la lectura F – M nos posicionamos en el eje de la máquina fija y miramos el eje de la máquina móvil, si tiene signo positivo estará más abajo y si es negativo estará más arriba. De idéntica forma se procederá para la lectura M – F, nos posicionamos en el eje de la máquina móvil y miramos hacia el eje de la máquina fija, aplicando el mismo criterio de signos dado anteriormente. Determinación de alturas de lainas a colocar o sacar por el método de semejanza de triángulos Para la correcta aplicación de esta técnica es necesario que se haya determinado la inclinación correcta de la línea del eje de la máquina móvil con respecto a la fija, lo cual ya se analizó en la sección anterior. Como una forma de ilustrar la aplicación de esta técnica procederemos a la realización de un ejemplo

Lectura de relojes comparadores:

F – M: +0,014” M – F: -0,006”

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Condición:

Los ejes no están paralelos El eje del motor está levantado del apoyo lejano

Solución: Cálculo de lainas que se deben retirar por medio de semejanza de triángulos

Observación:

Las lecturas de los relojes comparadores no determina la cantidad de lainas que hay que sacar o poner en los apoyos del motor para su alineamiento, solo queda determinado por medio de cálculo por medio del método de semejanza de triángulos.

Cálculo de lainas:

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Los siguientes triángulos se pueden definir de la figura, ver parte inferior izquierda de ésta: Para la intersección de los ejes

De aquí se puede plantear la siguiente relación de proporcionalidad: 0,004" 0,003"

30" x= al despejar de esta expresión se obtiene que 0,003" 30"

0,004"xx =

por lo tanto X = 22,5” Cálculo de lainas en soporte más cercano a la bomba Para poder realizar este cálculo es necesario considerar los siguientes triángulos

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A partir de los triángulos anteriores se puede plantear la siguiente igualdad

0,004” _ _ L1___ , al despejar de esta expresión se obtiene que 30” 50”-22,5” L1 = 0,004” * (50”-22,5”) , al evaluar esta expresión se obtiene que: 30” L1 = 0,0037” (espesor de lainas a retirar en pata delantera) Cálculo de lainas en soporte más lejano a la bomba

Por semejanza de triángulos se puede plantear que:

0,004” _ _ L2___ , y de aquí se puede calcular L2 30” 150”-22,5” L2 = 0,004” * (150” – 22,5”) , por lo tanto 30” L2 = 0,017” (espesor de lainas a retirar en pata trasera del motor)

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Ejercicios para desarrollar: 1.-

Los datos B –M y M – B son lecturas reales del reloj comparador, todas las medidas están dadas en mm. Datos: L = 310mm a = 425mm b = 1425mm M – B: -2,43mm B – M: -1,57mm Con los valores dados anteriormente determine:

⇒ la inclinación de la línea de eje de la máquina móvil con respecto a la fija

⇒ el espesor de las lainas a colocar o sacar en las patas delanteras y traseras del motor

2.-

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Los datos B –M y M –B son lecturas reales de los relojes comparadores, todas las medidas están dadas en milímetros. Datos: M – B: -1,28mm B – M: -0,73mm L = 260mm a = 340mm b = 973mm Con los valores dados anteriormente determine:

⇒ la inclinación de la línea de eje de la máquina móvil con respecto a la fija

⇒ el espesor de las lainas a colocar o sacar en las patas delanteras y traseras del motor

Técnicas de alineamiento en caliente Cuando se efectúa la operación de alineamiento en frío de una máquina se deben respetar ciertas recomendaciones que son dadas por el fabricante del equipo. Estas se refieren a valores de desalineamiento en frío premeditado que con que deben dejarse los componentes debido a la existencia de diferentes temperaturas de operación para cada máquina (dilataciones térmicas diferentes), como también diferentes efectos hidrodinámicos o aerodinámicos y variadas reacciones de las unidades que conforman el grupo a alinear. Después de hacer válidos los valores definidos por el fabricante, es necesario en la mayoría de los casos , comprobar en caliente si dichos valores permitirán que la máquina tenga un buen alineamiento en las condiciones de operación. La información para la inspección del alineamiento en caliente, normalmente se obtiene midiendo los movimientos horizontales y verticales de los ejes o cajas de rodamientos de los componentes de la turbomaquinaria en relación con las referencias fijas. Los métodos para cuantificar el desplazamiento de los ejes desde la posición fría a la posición caliente se dividen en dos grupos , uno que necesita la detención del eje y otro que no la requiere. Alineamiento en caliente con detención del eje Primeramente se procede con el alineamiento enfrío por medio de la aplicación de alguna técnica (2 comparadores por ejemplo). Después de esto se pone en funcionamiento el equipo y una vez alcanzadas las condiciones de velocidad y rotación y temperaturas correspondientes al régimen estable de operación, se detiene y se toman las lecturas que indicarán la posición de los ejes en “caliente”.

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En el momento que el equipo es detenido, se debe actuar rápidamente montando las abrazaderas del dispositivo de sujeción de los relojes comparadores sobre los ejes, para así tomar las lecturas que se aproximen lo más posible a las condiciones de funcionamiento Es ideal, al aplicar este método, no desacoplar los ejes y tomar las lecturas usando diseños de dispositivos de sujeción adecuados que permitan saltar los machones de acoplamiento, puesto que así se ahorrará tiempo valioso. Con las lecturas obtenidas se conocerán aproximadamente las posiciones relativas de los ejes en calientey se podrá determinar si el alineamiento es el adecuado. Si los ejes se hallan desalineados, habrá que repetir el alineamiento en frío, basándose ahora en las nuevas referencias que arrojan las lecturas en caliente. Las ventajas de este método son :

⇒ muy fácil de usar ⇒ rápido ⇒ resistente, ya que requiere de elementos muy sencillos ⇒ ideal para trabajar en atmósferas explosivas ⇒ no hay que construir soportes, ni soldar piezas especiales en el equipo a

alinear

las desventajas de este método son:

⇒ requiere detener el equipo para tomar las lecturas en caliente y esto no siempre es posible de hacer

⇒ al detener el equipo, las mediciones resultan falseadas debido a la alta transferencia de caloren los primeros instantes de la detención. Esto es particularmente importante en equipos de grandes dimensiones o que requieren de bastante tiempo para su detención (por ejemplo 3 a 5 horas)

⇒ requiere de cierto espacio para montar las abrazaderas del dispositivo de sujeción de los relojes comparadores sobre los ejes.

⇒ El procedimiento se complica si los acoplamientos son lubricados continuamente.

Los atributos de este método hacen que sus usos más recomendados sean los siguientes:

⇒ En equipos que trabajan a bajas velocidades ⇒ En equipos de baja potencia ⇒ En equipos sumergidos en atmósferas explosivas ⇒ En equipos que deben de alinearse de improviso y en el menor tiempo posible ⇒ En plantas de proceso donde existe una gran cantidad de equipos similares

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Alineamiento en caliente sin detención del eje Una alternativa superior es la de usar la posición relativa en frío de los ejes involucrados, como una posición de partida y deducir el alineamiento en caliente, monitoreando el movimiento de los ejes o de las carcazas de las máquinas. Utilizando instrumentos adecuados y mediante la elección de determinados puntos de referencia, se puede cuantificar el desplazamiento relativo desde la posición fría a la posición caliente. Varios métodos son utilizados para efectuar este control, con una variedad de técnicas aplicadas a la determinación de los movimientos reales que experimenta la carcaza o el eje en funcionamiento. Las lecturas o mediciones se deben tomar cuando el equipo se ha estabilizado, después de 4 a 12 horas de servicio (dependiendo del caso). Los puntos de medición se seleccionan en terreno y son aquellos en los cuales es más fácil instalar los instrumentos. Lo ideal es ponderar el desplazamiento directamente sobre el eje mediante sensores sin contacto Cuando esto último no es posible, se deben medir el desplazamiento de los alojamientos de los cojinetes y los resultados serán muy aceptables puesto que el error introducido con esta modificación es del orden de 1 a 2 milésimas de pulgada. Si no fuera posible lo anterior, entonces se miden los desplazamientos de la carcaza del equipo. Se refirma que el mejor monitoreo se consigue directamente sobre el eje, ya que necesita una menor cantidad de sensores y la medición resulta más exacta. Esta técnica se recomienda en:

⇒ Equipos de alta potencia ⇒ Equipos cuya detención requiere bastante tiempo o que no puedan detenerse.

En los primeros momentos la transferencia de calor es alta del equipo al medio ambiente, provocando un cambio de la posición real de los ejes, porlo cual se cuantifica una posición que no es la real. Debiéndose por ende, efectuar un monitoreo a largo plazo para alcanzar los equlibrios correspondientes al régimen estable.

Esto deja de manifiesto la ventaja de este método con respecto al método de los dos relojes comparadores, con detención de eje.

⇒ Los alineamientos en que se desea determinar los desplazamientos de los ejes tomando en cuenta las fuerzas dinámicas. Al estar detenida la unidad estos efectos desaparecen.

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⇒ Equipos en los cuales no hay espacio para montar las abrazaderas requeridas en la aplicación del método de los dos relojes comparadores, también para los casos en los cuales los acoplamientos dificultan la operación del registro de lecturas.

⇒ Equipos que operan a una temperatura muy superior a la ambiente, más aún si se encuentra a la intemperie y la velocidad del viento es elevada, debido al fenómeno de transferencia de calor.

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