UNIDAD 5. MONTAJE Y TÉCNICAS DE ALINEACIÓN

División de Ingeniería MecánicaPresenta: Sánchez Solano Iván Docente: IM. Mendoza Vázquez Eric de Jesús Coatzacoalcos Ver. a 13 de abril del 2021

5. Montaje y técnicas de alineación

ItescoMEC-1016 MANTENIMIENTO

Fuente: sintemar

5.3.1 Procedimientos y técnicas de alineación.

5.1.2 Tipos de anclaje.

3.5 Procedimiento de montaje.

5.3 Nivelación y alineación de equipos.

5.1.1 Requerimientos de cimentación.

5.1 Cimentación.

5. Montaje y técnicas de alineación

Fuente: http://dearkitectura.blogspot.com/2012/04/la-cimentacion-tipos-de-cimientos.html

Cimentación

5.1

La cimentación se define como el conjunto de elementos estructurales cuya misión es transmitir las cargas de la edificación al suelo. Debido a que la resistencia del suelo es, generalmente, menor que la de los pilares o muros que soportará, el área de contacto entre el suelo y la cimentación será proporcionalmente más grande que los elementos soportados (excepto en suelos rocosos muy coherentes). (México Documents, 2015)

La cimentación de una máquina o equipo está sometida tanto a fuerzas estáticas (debidas a la carga muerta) como a las fuerzas dinámicas (producidas por las fuerzas de inercia). Las partes de una máquina en movimiento originan vibraciones, las cuales producen efectos muy complejos. Estos efectos dependen del tipo de máquina de que se trate, por lo que las características de la cimentación deberán ser acordes a la máquina.

Cimentación de maquinaria. Fuente:https://www.directindustry.es/prod/farrat/product-40244-1953632.html

A diferencia de las cimentaciones de edificación, que generalmente están sometidas a cargas estáticas, las cimentaciones de maquinaria están sometidas frecuentemente a cargas cíclicas. La existencia de cargas cíclicas obliga a considerar el estado límite de servicio de vibraciones y el estado límite último de fatiga.

• Cimentación tipo cajón. Consiste en un bloque de concreto hueco que soporte la maquinaria.

Fuente: (Medrano Márquez, González Ajuech, & Díaz de León Santiago, 2017)

• Cimentación simple o de bloque. Se trata de un bloque macizo que suele ser de hormigón reforzado en el que descansa la máquina; puede ser uniforme o con aberturas de hasta 50% de su volumen.

Tipos de cimentación.Específicamente atendiendo a su rigidez, las estructuras para una cimentación para maquinaria, se clasifican en:

• Cimentación tipo marco. Tienen una estructura de columnas verticales que soportan una plataforma horizontal en la parte superior que sirve de asiento a la maquinaria.

Fuente: (Medrano Márquez, González Ajuech, & Díaz de León Santiago, 2017)

• Cimentación tipo muro. Están integradas por dos paredes semejantes que soportan la maquinaria en su parte superior.

5.1.1

requerimientos de cimentación

En la práctica, se siguen tres criterios distintos para el diseño de una cimentación. El primero se basa en la determinación, con ayuda de la teoría de las vibraciones, de la frecuencia del sistema, el cual está formado por la máquina, la cimentación y el suelo. Se busca que esta frecuencia sea distinta de la frecuencia de las fuerzas dinámicas, al menos por un factor de 1.5, para evitar la resonancia. Otro criterio propone determinar la amplitud de vibración de la cimentación y no permitir que ésta sobrepase un cierto límite permisible, definido a para cada máquina.

Fuente: (Medrano Márquez, González Ajuech, & Díaz de León Santiago, 2017)

El tercer criterio (el más recomendable) consiste en determinar la frecuencia y la amplitud, y juzgar sus efectos considerándolos simultáneos. Una manera de analizar la tolerancia del movimiento es apoyarse en la gráfica mostrada en la imagen.

Fuente: EADIC

Recomendaciones para dimensionar una cimentación de concreto.

1. Se debe proporcionar una extensión mínima de 15 cm alrededor de toda la plantilla de la máquina. 2. La profundidad de desplante debe ser suficiente para evitar el volteo (no menos de 60 cm debajo del nivel del piso). 3. El colado en la excavación debe hacerse contra las paredes de la misma. En el caso de encontrar material granular, el relleno sobre los taludes de la excavación debe compactarse.

+ Info

Fuente: Estructuras metálicas colombia

Fuente: Fijaciones pluma

TIPOS DE ANCLAJE

5.1.2

Se recomienda fijar con firmeza la máquina a su cimentación mediante pernos de anclaje ahogados en el concreto. Estos pernos deben sobresalir por encima de la superficie de la cimentación lo suficiente como para pasar por los agujeros de las placas de base de las máquinas, las cuales se aseguran con tuercas.

Fuente: (Medrano Márquez, González Ajuech, & Díaz de León Santiago, 2017)

Tipos de anclas más utilizados

formas del anclaje

La forma más sencilla y económica es aquella en la que las anclas se ahogan de manera permanente en el concreto. Al instalar la máquina, debe levantarse por arriba de los pernos y después bajarse con cuidado, de manera que los pernos pasen por los agujeros correspondientes.Los otros dos tipos son más costosos de construir, pero cuando se quiere instalar la maquinaria, ésta puede empujarse resbalando de lado hasta quedar en su posición correcta. Después se insertan los pernos de anclaje en las tuercas.

Fuente: (Medrano Márquez, González Ajuech, & Díaz de León Santiago, 2017)

calculo de la longitud de las anclas

La configuración y el número de anclas se determinan de acuerdo con la carga. La tensión o compresión calculada en el refuerzo en cada sección de elementos de concreto reforzado debe desarrollarse en cada lado de dicha sección mediante la longitud de empotramiento, gancho o dispositivo mecánico, o una combinación de ambos. Los ganchos se deben emplear solo en desarrollo de varillas a tensión. El criterio general indica que la barra del ancla debe resistir por adherencia lo mismo que por tracción normal. Para ello se establece la siguiente relación.

Longitud de desarrollo de varillas y alambres corrugados sujetos a tensión.

En la tabla se indica la ecuación para el cálculo de la longitud de desarrollo L necesaria para soportar las fuerzas de tracción, fijando el diámetro de la barra. Los valores de L calculados con las fórmulas son para varillas corrugadas; en la aplicación de varillas lisas, el valor de L debe ser multiplicado por dos.

Fuente: sintemar

Para iniciar el procedimiento de montaje se deben considerar los siguientes aspectos: • La planificación y ubicación de los componentes • La colocación de los componentes principales • La instalación de tuberías y componentes • El vacío • El soplado • Las pruebas de presión • Las pruebas de fugas • Las cargas • El ajuste del equipo de seguridad • La comprobación del equipo de seguridad • El ajuste de controles • La prueba de instalación completa y reajuste de controles.

5.2

procedimiento del montaje

Fuente: (Medrano Márquez, González Ajuech, & Díaz de León Santiago, 2017)

importante

Se recomienda que todos los equipos sean revisados antes de proceder a su montaje, nivelación y alineación. El alineamiento principia con la colocación cuidadosa de una máquina respecto de otra. Cuando los equipos vienen montados de fábrica sobre una base de placa como soporte deben ser revisados, ya que el alineamiento de fábrica puede verse afectado por el manejo, el transporte o la instalación.

Elementos de montaje en una cimentación.

Instalación del soporte de la máquina.

En general, la base de soporte es lo suficientemente grande para permitir el uso de un tipo permanente de placas de soporte entre la base y la cimentación complementada por el mortero de relleno, como se muestra en la imagen. Cuando el tamaño de la base de soporte es insuficiente para prevenir la sobrecarga en la cimentación puede requerirse un medio de soporte especial o mortero de relleno. La experiencia muestra que las placas de soporte permanentes combinadas con el mortero de relleno son mejores que el uso de mortero de relleno solo.

Fuente: Zigurat

Sustitución de lubricante

Placas de soporte.

Para determinar el tamaño del área de las placas de soporte usando cimentaciones de concreto, se divide la carga total de operación de la base, expresada en kilogramos, entre 21 kg/cm^2. El resultado suele ser menor que 50% del área total de la base de soporte y es un indicativo de que el método de la sub-base de soporte es práctico. Si excede de 50%, el relleno con mortero se puede dificultar con el método sub-base.

Fuente: Diseño de cimentaciones

Elevación.

Para un soporte tipo permanente, el dispositivo de ajuste más satisfactorio entre las placas y la base de soporte son las lainas del mismo tamaño de las placas. Se selecciona el espesor del paquete de ensamble de las lainas y se inserta entre la placa y la base de soporte del equipo. El espesor individual de las lainas no debe ser menor de 0.25 mm (0.010 pulg), y el claro del paquete unidad debe tener un espesor de 10 a 15 mm (0.4 a 0.6 pulg). Debido a que un paquete de lainas muy delgadas resulta ser muy esponjoso, se recomienda usar lainas del mayor espesor posible.

Fuente: sintemar

Relleno de la bancada de la máquina y la cimentación. .

El mortero de relleno (grout) es de consistencia plástica y se introduce entre los huecos que quedan entre la bancada de la máquina y la cimentación principal sobre la cual operará el equipo. Este relleno debe cubrir todos los espacios y cavidades antes de su solidificación y se convierte en una parte integral de la cimentación principal. Además, el relleno debe ser químicamente inerte y resistente a los esfuerzos tipo contracción. El relleno incluye los materiales y procesos de aplicación donde las mezclas de tipo cemento portland son usadas para la aplicación en cimentaciones de concreto.

A continuación se presentan las principales funciones del relleno con mortero: 1. Llenar por completo la cavidad interna formada entre la bancada y la cimentación del equipo. 2. Adherirse en su totalidad tanto al concreto de la cimentación como al metal de la bancada para proveer una unión permanente entre ellas, obteniendo así una pieza solidaria. 3. Resistir todas las cargas estáticas y dinámicas que genere el funcionamiento del equipo soportado. 4. Dar completa solidez y máximo soporte a la bancada, evitando así flexiones y movimientos ondulatorios que afectan el alineamiento entre los ejes del equipo. 5. Evitar el deslizamiento lateral del equipo y su excesiva vibración. 6. Evitar que la cavidad formada por la bancada sirva de caja de resonancia que aumenta los ruidos propios del equipo.

Funciones principales del relleno con mortero.

Fuente: (Medrano Márquez, González Ajuech, & Díaz de León Santiago, 2017)

NIVELACIÓN Y ALINEACIÓN DE EQUIPOS

5.3

La alineación y nivelación de equipos busca la calidad en el montaje de las máquinas rotativas a efecto de eliminar esfuerzos no deseados, prolongar la vida útil del equipo y reducir averías ocasionadas por esta falla, ya que la falta de alineamiento provoca excesivas fuerzas axiales y radiales en los cojinetes. Las consecuencias de esto son: • Recalentamiento y desgaste prematuro de cojinetes • Sobrecarga en el motor • Desgaste en empaquetaduras o sellos mecánicos • Rotura del eje debido a fatiga • Ruidos • Vibraciones.

Fuente: (Medrano Márquez, González Ajuech, & Díaz de León Santiago, 2017)

Tolerancias para alineación de precisión en coples cortos. Unión directa sin flecha espaciadora.

Requerimientos y tolerancias finales del alineamiento.

La tendencia general es efectuar el alineamiento lo más exacto posible. Se debe tener en cuenta las especificaciones indicadas en los catálogos correspondientes, considerando que las tolerancias usuales son de 0.5 a 1 milésimo de pulgada.

Fuente: (Medrano Márquez, González Ajuech, & Díaz de León Santiago, 2017)

Tolerancia para la alineación de precisión. Flecha espaciadora.

Requerimientos y tolerancias finales del alineamiento.

La tendencia general es efectuar el alineamiento lo más exacto posible. Se debe tener en cuenta las especificaciones indicadas en los catálogos correspondientes, considerando que las tolerancias usuales son de 0.5 a 1 milésimo de pulgada.

Fuente: Fluideco

Fuente: Transelec

Es el que desarrolla la función para la que fue diseñado: bomba, ventilador, compresor, reductor de velocidad, generador.

Es el que suministra la potencia: motor eléctrico, turbina.

Un equipo mecánico suele estar compuesto por dos equipos:

CONDUCIDO

CONDUCTOR

Técnicas de alineación.

En una cantidad importante de equipos industriales, la transmisión de potencia se hace mediante bandas. Entre estos equipos se encuentran: • Bombas • Ventiladores • Compresores • Molinos.Se dice que la segunda causa principal por la que se origina la vibración es por desalineación.

Desalineación entre poleas. La desalineación entre poleas produce altos niveles de vibración a 1X rpm de cualquiera de las dos poleas. La mayor amplitud se manifiesta en la máquina de menor rigidez. Los principales problemas que puede ocasionar son: • Pérdida de potencia • Desgaste no uniforme • Vibración. Los tres tipos de desalineación que se producen son: • Angular vertical • Angular horizontal • Paralela.

Tipos de acoplamiento

Fuente: (Medrano Márquez, González Ajuech, & Díaz de León Santiago, 2017)

Tres tipos de desalineación que se producen en los equipos acoplados con bandas motrices.

Desalineación radial o desplazamiento paraleloSe llama así a la distancia (d) que hay entre las líneas de centro de dos ejes paralelos de un equipo, medido radialmente.

Tipos de acoplamiento

1. En el caso de máquinas accionadas por un motor eléctrico, la máquina permanece fija y el motor se alinea respecto de ella. Para motores eléctricos grandes, se deja el motor más bajo en 0.025 mm (0.001 pulg) multiplicado por el diámetro del eje del motor, pero nunca por debajo de 0.10 mm (0.004 pulg).

Recomendaciones previas a la alineación.

Consiste en la falta de paralelismo entre las caras de los extremos de dos ejes de un equipo. Se expresa en grados o en milímetros por metro respecto de la distancia entre ambos semicoples y se indica el diámetro de éstos.

Fuente: (Medrano Márquez, González Ajuech, & Díaz de León Santiago, 2017)

Desalineación axial o desplazamiento angular

Desalineación combinadaEs la combinación de los dos anteriores, y es la que suele presentarse en las máquinas.

Recomendaciones previas a la alineación.

2. En las máquinas accionadas por una turbina de vapor, la máquina permanecerá fija, excepto cuando sea más fácil lo contrario. Debido a la temperatura de trabajo de las turbinas, por norma general éstas se dejan más bajas que las bombas a las cuales están conectadas, teniendo en cuenta el siguiente producto: 0.025 mm (0.001 pulg) multiplicado por la altura existente entre el apoyo de sus patas y el centro de su eje. El producto así obtenido se toma como la diferencia que habrá de dejarse entre el centro del eje de la turbina y el centro del eje de la bomba.

3. En el caso de tres máquinas interconectadas, por ejemplo un compresor conectado a un reductor y éste a una turbina, el compresor estará fijo; no obstante, antes de iniciar la alineación de las otras máquinas conectadas a él, se debe instalar y centrar con exactitud en sus pedestales teniendo en cuenta la posición relativa de las otras máquinas.

A = heT

Recomendaciones previas a la alineación.

4. La máquina que habrá de alinearse estará más baja que la otra. La diferencia entre los centros de sus ejes será al menos igual a la cantidad que se espera que se dilate durante el funcionamiento normal, más 3 mm, cantidad que es suficiente cuando los pedestales y patas del equipo están bien maquinados y en un mismo plano.

5. Al hacer la alineación en frío debe tenerse en cuenta la expansión térmica que a partir de la temperatura ambiente sufre el equipo durante su funcionamiento. Esta expansión puede venir desde el fabricante o calcularse con la siguiente fórmula:

Fuente: Alineación de ejes como técnicas de mtto.

PROCEDIMIENTOS Y TÉCNICAS DE ALINEACIÓN

5.3.1

Al cuantificar la desalineación tanto radial como axial, es posible calcular los movimientos y los cambios de calzas bajo sus bases o pedestales necesarios para corregir la desalineación encontrada.El método a escoger para hacer el alineamiento depende de la distancia axial y del diámetro del acoplamiento.

Fuente: (Medrano Márquez, González Ajuech, & Díaz de León Santiago, 2017)

Cálculo de la corrección angular (ver imagen). Sup A = A * Angularidad / D. Sup B = B * Angularidad / B. A = distancia entre la pata cercana hasta donde se encuentra palpando el comparador de forma radial o axial. B = distancia entre la pata lejana hasta donde se encuentra palpando el comparador de forma radial o axial. D = diámetro del acople (diámetro definido por el comparador).

Borde y cara basado en formulas.

MÉTODOS PARA LA ALINEACIÓN DE MAQUINARIA

Método de alineación de cara y borde

También llamado de cubo y cara o de los dos indicadores. Se recomienda cuando la distancia axial es menor que la mitad del diámetro de acoplamiento.

Fuente: (Medrano Márquez, González Ajuech, & Díaz de León Santiago, 2017)

Alineación simultánea de la angular y la radial

MÉTODOS PARA LA ALINEACIÓN DE MAQUINARIA

Cálculo de la corrección vertical u horizontal.

Debe montarse el indicador sobre una de las mitades del acoplamiento, y posteriormente hay que efectuar la rotación del eje de 0° a 180°. La diferencia de las dos lecturas tomadas a 180° de separación se divide en dos para obtener el desplazamiento de un eje con respecto al otro.

Fuente: (Medrano Márquez, González Ajuech, & Díaz de León Santiago, 2017)

MÉTODOS PARA LA ALINEACIÓN DE MAQUINARIA

Cara y corona.

Es un método tradicional muy utilizado que se efectúa mediante la toma de lecturas de desviación tanto en la cara como en la periferia del extremo de un eje, en el lado del acoplamiento con respecto al otro eje que se desee alinear. En general se aplica en equipos en los que al menos uno de sus ejes no puede girarse, ya que existe el riesgo de incurrir en errores de excentricidad al afectarse por movimientos axiales. Para realizar este método de alineación el acoplamiento debe desconectarse

Fuente: (Medrano Márquez, González Ajuech, & Díaz de León Santiago, 2017)

MÉTODOS PARA LA ALINEACIÓN DE MAQUINARIA

Método de alineamiento de los indicadores alternos.

Se recomienda cuando la distancia axial es mayor que la mitad del diámetro del cople. Las lecturas hechas por este método son de mayor precisión que las logradas por el método anterior, debido a que hay una mayor longitud entre el punto de apoyo del soporte y el vástago de la carátula. Además, cada calibrador indica la desviación del eje en donde está montado, al tiempo que su soporte es una prolongación de éste; además de lo anterior, la precisión aumenta por el uso de dos calibradores cuyas lecturas son registradas de manera simultánea y pueden ser utilizadas sin necesidad de retirar el carrete en la del acople, puesto que uno de ellos se asegura sobre el eje de una de las máquinas y su carátula se deja descansar sobre la rodadura del semicople de la otra, mientras el otro calibrador se monta en sentido contrario y a 180° del primero.

PROCEDIMIENTO Y TÉCNICAS DE ALINEACIÓN

Para la alineación de poleas se utilizan diferentes procedimientos o métodos. La elección depende de los instrumentos y equipos con los que se cuente, tales como: • Regla metálica. • Cordón de hilo de cáñamo. • Láser. Una de las etapas que más tiempo consume al llevar a cabo la alineación es la verificación y correcciones de la prealineación. Antes de iniciar un trabajo de alineación en un equipo, lo primero que se debe hacer es asegurarse de que los ejes y semicoples estén concéntricos, así como descartar que exista condición de pata suave en alguna de las patas. De igual modo, hay que revisar las condiciones físicas de lainas, tornillos, base, anclas, etc., y corregir todos los problemas encontrados.

Para evitar la distorsión de la carcasa del equipo se recomienda revisar la uniformidad en el apoyo de cada soporte. 1. Estando anclada la máquina y apretada a sus pedestales, se afloja el perno de una de sus patas y, en seguida, se retira la calza. 2. Se calibra el espesor de la calza retirada, así como la luz que ha quedado entre el pedestal y la pata. 3. Se resta de la luz el espesor de la calza, teniendo en cuenta que puede obtenerse ya sea cero o una cifra positiva o negativa. 4. Se monta de nuevo la calza y se aprieta otra vez el perno. 5. Se procede de igual forma para las otras tres patas del equipo. 6. Se comparan entre sí los resultados, y si se encuentra una diferencia apreciable entre ellos.

Durante la alineación y nivelación de máquinas, una de las etapas que conlleva mucho más tiempo es verificar y corregir la prealineación. Es decir, se debe de asegurar que los semicoples y ejes se encuentren concéntricos, revisar condiciones físicas de componentes (tornillos, anclas, base, etc.) y proceder a la corrección de los problemas encontrados.

Seleccionar el tipo de anclaje correcto para unir máquina-cimentación es uno de los aspecctos de mayor importancia y que es necesario que sea elaborado por personas especialistas y con las herramientas y equipos especiales para evitar posibles desalineaciones, desacoples, desnivelaciones, etc.

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CONCLUSIONES

Antes de realizar el diseño de una cimentación se deben estudiar y analizar todos los factores futuros que puedan afectar a este, de tal manera que la cimentación pueda soportar las fuerzas tanto internas y externas, con la finalidad de evitar todos los efectos indeseables en la industria (daños a la estructura de la máquina, asentamientos diferenciales, etc.).

El estudio conlleva al conocimiento

gracias!