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CURSO
A.L1NEAf\¡1IENTO DE f\¡1AQUINAS
U'Técnicas Convencionales y Laser"
YICTeR WANRIOUEl ÁOSALES
'''GflltUO "(CANleo
Rtg. ~l e.. da InOtrtien> N" 57
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Contenido
UNIDAD 1
La Importancia y Objetivos de un buen Aiineamiento i
¿Cuál es el objetivo de un buen alineamjemo? 4
Lo que ie pasa a una máquina rotativa desalineada 4
Síntomas del desalineamiento 6
Los pasos de un trabajo completo de alineamiento 8
¿Cuánto tiempo debe durar un proceso de alineamiento? 9
¿Con qué frecuencia el alineamiento debiera ser verificado? 10
UNIDAD 2
Cimentaciones, Platos-Soportes y Tuberías 12
¿Cuánto tiempo una máquina permanecerá alineada? 12
la filosofía del diseño de las Cimentaciones 13
las Cimentaciones Rígidas y Fiexibles 14
Los Platos-Soportes (Baseplate) 16
16
El Concreto. el Cemento 'f las Bases de la lechada de cemento (GroUl)
l El Concreto Reforzado 18
La Lechada de cemento (Grouting) 18
La Búsqueda de Problemas 19
r
Esfuer.:o por Tuberías 21
r
Verificación de esfue:os estáticos excesivos por tuberías en jos equipos rotativos 22
Esfuerzos de Tuberías aceptables en la maquinaria rotativa 23
Lista de Inspección Visual 24
r
UNiDAD 3
Acoplamientos Rígidos y Flexibles 25
Tolerancias de desalineamiento en acoplamientos y ejes - ¿Cuál es la diferencia? 25
El rol del acoplamiento flexible 26
( Que hay que considerar cuando se específica un acoplamiento flexible 26
Tipos de acoplamiento flexible 27
Acoplamientos con cadena 28
I Acoplamientos con engranajes 29
I
Acoplamientos de Cinta Metálica (!\¡1etai ríbbon) 31
Acoplamienlos de unión universal 32
Acoplamientos elastoméricos 33
I
Acoplamientos de diafragma 35
Acoplamiemos de disco nexible 36
Acoplamientos varios 37
instalación de acoplamientos 40
UNIDAD 4
Definición de Desalíneamlento·Alineamlento y Tolerancias 42
¿Qué esexactameme un desalineamiento de ejes? 42
Medición angular 42
¿Significa lo mismo nivel y alineamiento? 42
Tipos de desalineamiento 43
Definición de desalineamiento de ejes 43
Alineamiento de ejes vs. acoplamientos 46
¿Qué tan rectos son los ejes de las máquinas rotalivas? 48
UNIDAD 5
Inspecciones Preliminares de Alineamiento 50
Excesivos defectos de excentricidad y falta de perpendicular (Runout Condítions). 50
Problemas de interferencia de la carceza de la máquina y su plato-soporte ("pie 110jo" 54
soft foot)
Métodos de corregir los problemas del 'pie flojo' 55
Verificación si el "Pie Flojo" ha sido eliminado 59
Perno Múltiple (Muitiple 801t)- Método del lndi,:ador Múltiple (fv1étodo preferido) 59
Perno Múltiple - i'.Jlétodo de un Indicador ( segundo opción) 60
Método de movimiento del eje (tercera opción) 61
Un perno (Single 8011) - Método de un indícador (última opción) 61
Otros métodos para corregir los problemas de soft fooL 62
UNIDAD 6
Técnicas de Alineamiento e Instrumento de Medición 63
Cinta de medición estándar y reglas 64
conditions)
Método Eje a Carrele de Acoplamiento (Shaft to Coupling Spool Method) 76
Calibradores de láminas y de cinta 65
Calibradores corredizos (Verníers) 65
Micrómetros 65
Indicadores Diales o Comparadores 65
Instrumento Optico de Alineamiento 66
SensoreS' de Proximidad 67
Detectores 'j Lasers 67
Técnicas de Alineamiento 68
Medición de posiciones de la linea central de los ejes utilizando indicadores dial 69
Rotación de ambos eJes para contrarrestar cualquier condición impelfecta (runoul 70
Método Axial Radial (Face and Rim Method) 71
Método dei Indicador invertido 73
Método Radial Doble 75
....Método Cara-Cara (Face-Face Method) I I
Método de los Diez y seis Puntos
paralelo (Offset)
Técnica de Alineamiento de acoplamiento rígido 79
Reglas Válidas 80
¿Por qué las mediciones se toman a intervalos de 90 grados? 81
Soporteslflecha de la barra soporte (BracketJBar 8ag) 82
Las Lecturas Circunferenciales (Rlm) son el doble de la cantidad del desalineamiemto 84
UNIDAD?
Técnicas de alineamiento Gráficasl Modelado o Esquematización 87
La Relación Matemática en el Alineamiento de Máquinas 87
Técnicas de Alineamiento Gráficas ¡modelado 87
Modelada Método del Di.al indicador Invertido con la Técnica del "Punto a Punto" 90
~las lecturas Radiales I.Rim) son siempre el doble de la cantidad de offset Q'j..
Modelado Método del Indicador Invertido utilizando la Técnica de la línea a Punto 95
Modelado dei Método Axial Radial 98
Chequeo de la Tolerancía de DesaHneamiento 101
Restricciones de movimiento y el movimiento permisible 102
UNIDAD 8
Medición y Compensación del Movimiento por ei cambio de la condición parada ;04
del equipo a la de funcionamiento.
¿Qué tipo de máquinas son propicias a cambiar de posición cuando funcionan? 104
cuando funcionan.
esfuer-:o (categoría carcaza de máquina a soporte-base)
rotativos
¿Cuál es ta causa de este movimiento? 107
Medición del movimiento de la máquina al funcionar 108
Lecturas de alineamiento en "caliente" 108
Cuatro categorías generales de las mediciones del movimiento de la maquinaria 108
Cálculo de la expansión térmica de la carceza de la máquina utilizando un ecuación de 109
Técnicas de termografía infrarroja para determinar perfiles térmicos de equipos 110
Primera Práctica de Entrenamiento 112
- Uso de metódo del indicador invertido y método gráfico/modelado
- Uso del méiodo Axial-Radial y método gráficoimodelado
UNIDAD 9
Alineamiento de Poleas y Engranajes 113..
Alineamiento de Transmisiones por Fajas en V 113
Inspección preliminar 113
Método de la cuerda o recta 114
Modelado de los problemas de alineamiento de fajas en V 114
Alineamiento de Transmisiones por Engranajes 116
Verificaciones Preliminares Runout 116
Determinación del Backlash recomendado 118
Medición del Backlash y Contacto entre Dientes 120
Verificación Final del Alineamiento 123
UNIDAD 10
Consideraciones de Alineamiento para T1pos Especiflcos de Maquinaria 125
Motores Eléctricos
Turbinas a Vapor 126
Turbinas de Gas de Generación 128
Motores de Combustión Interna 128
Generadores Eléctricos 129
Bombas Centrífugas 129
Ventiladores y Sopladores 132
Compresores 132
Caja de Engranajes 132
Ventiladores de Torres de Enfriamiento 133
UNIDAD 11
Detección del Desalineamlento en Maquinaria Rotativa en Funcionamiento 134
Medición de la Vibración 135
Uso del Análisis Vibracional para la Detección del DesaHneamiento 136
La Relación entre la Amplrtud de la Vibración y la Severidad del desalineamiento. 137
¿Porqué los Niveles Vibraclonales decrecen con aumentos del desalineamiento? 138
Uso de la termograña [nfrarroja para detectar el desalineamiento 139
Segunda Práctica de Entrenamiento 141
-Uso del sistema de alineamiento laser 142
-Análisis y diagnóstico vibracional del desalineamiento
Tolerancias de Desalinemiento Ca partir de la velocidad de giro de la máquina) 143
Carta de Severidad Vibracional Norma ISO 2372-74 144
ALiNEAIVlIENTO DE r"lAQUINAS
¡¡Técnicas Convencionales y LaserJi
~ .
i'::XpOSJtores:
~3 ''/ 14 de Junio de 1,997
"\I.I:'\J·:,\.\II[:.'\ [() DI: \1.\1)1 L" \,~"
Tccnicas ConvcniOll:lln y La~í.:1'
Unidad 1
La Importancia de un buen Alineamiento de Máquinas
El desalíneamiento de las máq.uinas rotativas viene causando y
probablemente seguirá causando grandes pérdidas financieras en las industrias de
todo el mundo. Nadie ha calculado cuanto dinero se ha desperdiciado debido al
daño prematuro de la maquinaria. las pérdidas de producción y ei consumo
excesIvo de energia. Un cálculo monetaria tendría que considerar la cantidad de
máquinas rotativas que están operando hoy en la industria, en el transporte por
tuberías. en la petroquímica. en las naves marítimas, en los hospitales y hasta en
las grandes oficinas. Para tener una idea de la magnitud dei problema,
pregúntese,¿cuántas máquinas rotativas hay en un radio de 100 Kilómetros desde
donde está Ud. parado? Estadísticamente, más de la mitad de estas transmisiones
de máquinas están excesivamente desalineadas y probablemente necesitarán
parar y reparase o remplazarse en las próximos 16 meses. La otra mitad
probablemente funcione bien con un mínimo de mantenimiento los próximos 80
meses.
Por muchos años la responsabilidad del alineamiento de los equipos ha
recaído en los montadores y mecánicos (algunas veces en los electricistas).
Muchos de los cuales no han tenido un entrenamiento sobre la técnicas apropiadas
de alineamjento y han tenido que usar instrumentos y herramientas inadecuadas
para medir el desalineamíento y para mover las máquinas.
También. con frecuencia la parte administrativa no se ha interesado en
r- proporcionar el tiempo suficiente para que el personal realice un trabajo de calidad.
!
I incluso 2n las organlzacicnes donde se pone atención al alineamiento de los
equipos principales, muchas unidades de menor potencia son alineadas
deficientemente resultando con fallas prematuras de rodamientos, sellos, eje o
l acoplamIento.
I
¿Quién es responsable del alineamiento de la maquinaria rotativa? El
alineamiento debe ser responsabilidad de todo gerente, ingeniero, supervisor y
mecánico consciente. Cada uno ellos en una organización industrial t::Jica tiene un
rol que cumplir. No se p.!ede culpar por sí mismos a :os indicadores dial o a los r instrumentos laser, al stc " de laínas, a ¡os pernos de anclaje. a las tuberías, a los rcdamientos. sellos, eje: acoplamientos o ó; ia maquinaria rotativa cuando el
alineamiento no es sé;[jsfactorio.
r
r La función de los mecánicos y montadores es la de realizar los pasos
preliminares de alineamiento, medir 18 posición de los ejes, determinar y ejecutar
los movimientos apropiados para lograr un alineamiento aceptable dentro de las
tolerancias y comunicar a su supervisor los r¿ sultados finales del alineamiento o los
problemas encontrados durante el trabajo de::iinea:-niento.
r La tarea del capataz o supervisor es la de asign2r las personas idóneas
para realizar el trabajo de alineamiento. asegurar C1ue los instrumentos I
herramientas adecuadas estén disponibles y operativas, proporcionar el tiempo r necesario para completar el trabajo. ~esponder cualquier interrogante que tengan el
r
personal que rea:iza el trabajo. brirdar las pautas sobre como hacer frente a los
pr;Jb!emas potenc:ales que se pue::an presentar durante el trabajo de alineamiénto.
coordinar y comunicar estos problemas a los ingenieros y gerentes para
solucionarlos; y mantener los registros de loS trabajos.
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r 1
".\l.I'\L\.\II/:"¡ () DI-: \1·\()l"\:'··
Técllicas CIJI1H'llil)ll:lics., LIs!:!"
Los ingenieros son responsables de seleccionar los tipos de instrumentos y
herramientas de medición utilizadas para determinar la posición de los ejes de las
máquinas, proporcionar la pericia técnica y los medios que permitan medir el
movimiento de las máquinas desde cuando están paradas o cuando están
funcionando, para conseguir su alineamientó -(jurante el funcionamiento; establecer
el diseño de mecanismos de soporte de tuberías y ductos para minimizar los
esfuerzos inducidos en la carcaza de las máquinas o coordinar la reinstalación de
las tuberías y ductos, repasar todas los nuevos métodos y técnicas que pueden ser
utdizados en las máquinas rotativas de sus plantas, analizar las fallas de la
maquinaria rotativa para determinar si la raiz de la causa se debe al
desalineamiento, escuchar y dar respuesta a cada uno de los problemas que hayan
sido reportados por el personal que realizó el trabajo, del supervisor y los
administradores, acompañar al personal técnico en el terreno si es necesario, para
comprender directamente lo que está sucediendo en el trabajo de alineamiento,
para determinar si se puede encontrar un medio más eficiente que mejore el
proceso de alineamiento o para hacerlo más preciso.
La responsabilidad del gerente de planta o de ingeniería es la de
proporcionar los recursos para conseguir los instrumentos y herramientas
necesarios para ejecutar el trabajo, para el entrenamiento del personal, así como
proporcionar reconocimiento a las personas que hayan realizado el trabajo de
alineamiento apropiadamente.
La capacidad de tener todas sus equipos rotativos bien alineados y
operando ~uavemente esta directamente relacionado a su conocimiento, habilidad
y deseo de hacerlo apropiadamente. Es tonto instalar una máquina reconstruida o
bien diserada solo para ver como se destruye en un plazo de s--;is a diez y seis
meses porque nadie quiso pasarse s~s horas anclandola cuidadosamente a su
bastidor y cimentación, alineando los ejes y monitoreando la posición de
alineamiento para conseguir que el equip: funcione Jor seis o sesenta años sin
problemas.
En los últimos treinta años se han logrado avances muy importantes en el
diagnóstico del estaco de la maquinaria utilizando, para ello, técnicas no
destructivas de detssción de defectos mecánicos tales como el análisis vibracional.
la termografía infrarroja o s! análiSIS de aceite: las mismas que permite: estabiecer
con precisión los probiemss existentes en ia maquinaria. Actualmente se está en
la capacidad de diferenciar prácticamerte cada. uno los problemas meC1iante el
análisis de los ~spectros de vibración y varios otros datos como la temperatura de
los rodamientos. el estade del aceite o los de funcionamiento del equipo. Estas
áreas de la ingeniería rr,antenimiento han sido unas Je las de r¡ayor crecimiento
en la tecnología.
Las técnicas de diagnóstico de maquinaria han tenido un desarrollo más o
menos largo desde cuando se ponía una moneda sobre la tapa de las chumacsras
para ver su movimiento o se utilizaba el tacto Dará medir la vibración,. Muchas
compañías basan hov todo su negocio en el monitoreo de máquinas y en ayudar a
¡as personas a localizar los problemas en sus equipos utilizando analizadores Fr:T.
detectores de fallas en rodamientos y toda una central de nuevos equipos
desarrollados para comprender la respuesta dinámica de las grandes máauinas.
Aunque todos estos equipos y metodología nueva es muy impresionante persiste la
gran diferencia entre encontré:í un oroblema en su maquinaria. '/ en reparar un
probiema en su maquinaria.
2 AOEMINSAli
.. \ LI " L. \ \ I ! ¡:." J (J 1) l,. \ I \ 1) 1 1" \.,"
Técnic:1S C!>I1\clliollaks \ Lascr
Tres cosas que se necesitan saber para
alinear máquinas rotativas ...
1. ¿ Dónde están la máquinas cuar:ldo no están funcionando?
2. ¿ Qué posición adquirirán o tomarán las máquinas cuando funcionen?
3. Si las máquinas se mueven desde una posición cuando están paradas
a otra cuando trabajan, a que rango de posición aceptable deben estar
cuando las máquinas se alinean fuera de servicio, para que cuando
funcionen mantengan tolerancias de alineamiento aceptabies? o
simplemente oo.
- ¿ Donde están estas?
- ¿Donde deben estas ir?
- ¿Donde deben estar?
Los Costos del Desalineamiento
incurren continuamente en
- pérdida de producción
- degradación mecánica
- consumo de energía
Medidos contra sus costos para
- medir el desalineamiento
- analizar la situación y determinar la precisión del alineamiento
- corregir ei desalineamiento existente
Figura 1-1. Sobre io que se necesita saber cuando se alinean eje~ de máquinas y
íos coStos en que se incurren.
Sorprendentemente el 99 % de la maqu;í,aria rotativa que esta funcionarc:o
hoy en día esta desalineada. Esto puede parecer un exageración pero un perfecw
alineamiento en la vida real es casi imposibíe conseguir. De hecho, una pequeña
cantidad de desalineamiemo no esta mal. Los acoplamientos del tipo engranaje y
los ejes con uniones ur:versales, por ejemplo, deben tener algún aesalineamiento
con el objeto de mante:'er la lubricación de los puntos de transmisión de potencia
dUí3nte la .-otación. Así cuando se realizael alineamiento. es importante saber
cuanco se para de mover la maquinaria, porque se I!ega a un punto en el cLal no
se obtiene ningún beneficio si las tolerancias de alineamiento ya se ;lan alcanzado
adecuadamente.
)/,'~II ! 3 ~ .IDEtvJI/\}SM
"\U;'iE\,\III~;'i lO DE \!.I()l 1.'\ \S"
Técnicas Con"cnionales:- L;¡,u
Para complicar aún más el asunto, los equipos rotativos nunca permanecen
como cuando se. instalaron. A medida que los equipos empiezan a rotar una
variedad amplia de factores contribuyen a mover los ejes a una posición distinta a
la que estuvieron cuando se instalaron y estuvieron en reposo. El calor generado
en la carcasa por la solturas friccióna)es en los rodamientos, elementos de
calentamiento en el reservario del sistema de lubricación, el movimiento de los
flUidos, la compresión de gases. el movimiento de las cimentaciones y de la
instalación todos tienen la tendencia a mover ei equipo de como esta ubicado.
No debe tomarse estrictamente las indicaciones del fabricante sobre el
cáiculo de la cantidad de 'crecimiento' o de como se mueve el equipo en las
pruebas estandares (asumiendo que estas fueron hechas). Es raro que estos
cálculos sean correctos partiendo del hecho que su equipo puede estar instalado
con una disposición de líneas aiferentes a la condición ideal o estándar. Son
contadas las personas, tal vez 1 de cada 5, responsables del alineamiento de las
máquinas rotativas, que se dan cuenta que la máquinas se mueven desde una
posición fuera de línea o parada a otra posición de operación: y dei pequeño grupo
de los que se dan cuenta solo la mitad se da cuenta que las máquinas se pueden
mover vertical y lateralmente.
¿Cuál es el objetivo de un alineamiento preciso?
El objetivo del alineamiento de ejes es incrementar la vida útil de la máquina
rotativa. Fiara lograr este objetivo los componentes de maquinaria que son los más
propensos a fallar deben Jperar dentro de sus límites de diseño. Desde que los
componentes más propensos a fallar son ros rodamientos. sellos, acoples y ejes,
un alineamiento preciso conseguirá los resultados siguientes:
.'
• Reducir las fuerzas excesivas radiales y axiales en los rodamientos para
asegurar una prolongada vida útil en condiciones dinámicas estables de
operación.
• Eliminar la posibilidad de falla del eje por fatiga cíclica.
• Minimizar la canticad de desgaste en los componentes del acoplamiento.
• Minimizar la cantidad de fJ2xión del eje desde el puno de transmisión de
potencia en el acoplamiento al rodamiento lado acoplé~mientJ. Mantene c la
tolerancia interna apropiadc :jel rotor
• Reducir el consumo de ensrgía (casos documentados han mostrado que los
-angos de ahorro son del orden del 2 31 17 %).
.:-ener bajos nívees de vibración en la carcasa de la máquina, en la ~apa de
chumaceras y ro:ores (Nota: En algunas oportunidades, ligeras cantidades de
desalineamiento pueden disminuirlos niveles vibracionales en las máquinas por
eilo debe tenerse cuidado al relacionarse vibración con desaiineamiento).
¿Qué le pasa a una máquina rotativa cuando esta desalineada ligera.
moderada Ó incluso severamente?
El dibujo mostrado en la figura 1-2 ilustra lo que pasa con una :Iláquina rotativa
cuando esta desalineada. Aunque el desaiineamiento Mostrado es muy
exagerado. el dibujo ilustra como se mueven y distorsionan (flexionan) los ejes de
la máquina rotativa cuando se transmiten cargas laterales o vertisales de eje a eje.
"ILI'.¡', 1 \IIC;T{) 1)[: '1.1<)11', 1'"
T6clliC:1S COIl" elliOll:llc<; ~, i.;lS~I·
Si bien es cierto que los acoplamientos flexibles se flexionan acomodándose
V minimizan el desalineamiento, También es cierto que los ejes también son
flexibles, y cuando el desalineamiento es severo, el eje también comenzará a
flex¡onarse. Se entiende que los ejes no están permanentemente flexionados,
están en un flexionamiento elástico a medida clue rotan.
_._._ ..:::::::::-_---~._-:_.- --~,-~ '
-- --j_.-:=-;......_~-:::..:._._._.-
--¡ :~.
~-=~.....J -'- ~-,-""'ú-.;..- _ ...5'J
. . .-1 ...--:0:---.,
linea central
bomba
de rotación de los rodajes de la
impulsor
\ e\ ..l. \ '-''" '~
\
\
línea central de rotación de los rodajes del motor Sello mecánico o empaquetadura
Figura 1-2. Como se flexionan elásticamente los ejes de la maquinaria cuando
están sujetas a condiciones de desaiineamiento.
Obsérvese tarroién, en este ejemplo, que el eje de la bomba esta ejerciendo
una fuerza hacia abajo en asiento interior de los rodamientos del motor como
tratando de traer el eje del motor a la línea centro de rotación suya.
Recíprocamente, el eje dei motor esta ejerciendo una fuerza hacia arriba en el
asiento interior de los rodamle1tos de la bomba tratando de traer el eje oe la
bomba a la línea de centro de su rotación. Si las fuerzas de eje a eJe son lO
suficiente, el vector de fuerza en el asiento exterior del rodamiento del motor deben
tener dirección hacia arriba y en el asiento exterior de los rodamientos de 12 Domba
hacia abajo. Tal ,¡'ez la razón por la cual el desalineamiento de maquinaria no
pueda vibrar excesivamente se deba en parte al hecho que estas fuerzas están
actuando en la misma dirección. Las fuerzas de un rotor desbalanceado por
ejemplo. cambian de dirección a medida que el peso de desbalance se~sta
moviendo continuamente alrededor de. su eje de rotación. Las fuerza de ¡os ejes
desalineados no se mueven alrededor, usualmente actúan en solo una dirección.
La carta mostrada en la figura 1-3 ilustra el tiempo estimado para que falle
un equipo rotativo típico basado en la variación de sus condiciones de
alineamiento. El término "falla" aquí ;mplica una degradación de cualquier
componente crítico de la máquina tal como los sellos, rodamientos, acoplamientos
o rotores. Los datos en este gráfico se obtuvieron de un gran número de casos
históricos en los que el desalineamiento se encontró y era la causa - raíz de la falla
de la maquinaria.
[(1)0 -_-_-----~.-----:----~-----
Daño potencial severo de rotores, rodamientos y
acoplamientos.
meses de ~ ----- ,
lO
1.,
~ -
-
-<
;
--;
Deterioro inicial de los
componentes de la
maquinaria
O.l---'--------:~--------:
o.~ so
Desalineamiento (mils/pulg.)
Figura 1-3 Vida útil típica de operación de una máquina rotativa sujeta a vanas
cantidades de desalineamiento.
Síntomas del Desalineamiento
El desalineamiento no es fácil de detectar en una máquina que esta
funcionando. Las fuerzas radiales transmitidas de eje a eje son fuerzas
típicamente estáticas (uni-direccionales) y son difíciles de medir externamente.
Desafortunadamente, no hay analizadores o sensores que puedan instalarse por
fuera de la máquina para medir que tanta fuerza se está aplicando a los
rodamientos, ejes o aCJlamientos. En consecuencia lo Gue realmente percibimos
son los efectos secund&rios de estas fue~zas las cuales presentan muchos de los
siguientes síntomas:
• Fallas prematuras de los rodamientos, sellos, acoplamientos o ejes .
• Vibración radial y axial excesiva. (Nota: Los exámenes han demostrado que
acoplamientos de diferente diseñó exhiben diferente tipos de comportamiento
vibracional).
• Altas temperaturas en la carcasa en o cerca de los rodamientos o altas
temperaturas del aceite de lubricación.
• Excesiva fuga de aceite lubricarte por los sellos de los rodamientos.
• Soltura de los pernos de anclaje (problemas de "pieJIQjg").
• Soltura o rotura de los pernos del acoplamiento.
-=------------------------------------_._------
",\U\I:\ '"1:."'1'0 !JI': 'L\(}ll'\ \.'"
Técnicas COI1\Cl1iOllaJcs:- l:l~rr
Desconchado de un rodamiento producido por desalineamiento
Aspecto Causa Medidas
Rodamiento rígido de bolas: huella Asientos de rodamientos desalinea Corregir los asientos
diagonal, firm6mente marcada en dos.
dos sectores aíametralmente
opuestos. Rodamientos apoyados sobre super Utilizar manr;:uitos de montaje con
Rodamientos de rodilloscilíndricos: ficies inclinadas. las caras ex:;emas paralelas.
desconchado en el borde del ca
mino de rodadura.
Fig. 50 ,l.ro ex:erior ce un rcd2.mier:te -;c>
do ce bei2.s cüe na estade Ce52.Iir.e2.Gc :::;
el eie. L.a "1c8ila de las bo/2.s :!er.e 'or...a
ovaiaca e~ 'lIrtud ce la cesaiine2.e:Ón. :::
rest.:itado es el mismo que ee;- '2. ~om~r:;
sión oval. 'i,,;r ~ag. 31.
Fig. 61 Aro ,r.¡erior de rccar:2r'lC :s -se
lles ciiír.cnecs C8n desconché.cc i! c;r.E.CC
cei c2.[""'f;ino ·:e rcdádur2. corr:c "e~l;lt2.cr.J :&
scbrecar;a r,;cr Jesalir.eación.
'~-~~::(ii
·-~·:(:'¿::~'l~ff~:~·~.._..
, _ .... _,,",,; ,r.'.?-..'._ 'f'• •..•. ,
Figura 1-4. Falla de rodamiento antifric::::ón por desalineamiento
• Calentamiento del acoplamiento mientras esta funcionando o inllsdiatamente
después de parar la unidad. Si es uno del tipo elastomérico, busque poivillo de
caucho dentro de las guardas del accplamiento .
• Los defectos del eje y acoplamiento ("runout") pueden tener una tendencia a
incrementarse después de algún tiempo de funcionamiento del ec~ipo.
• Ur alto e inusual número de fallas del acoplamiento o desgaste rápido de:
mismo.
Los ejes se rompen ,o agrietan) en o cerca a los asientes de los rodamientos o a
las masas del acoplamiento.
• Consumo de energía más alto del normal .
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Técn ¡elS COIl \'e 11 ¡olla les y L:ls~r
Los Pasos Completos de un Trabajo de alineamiento
Existen ocho (08) pasos básicos para el alineamiento de una máquina rotativa.
1. Adquiera el instrumental y los dispositivos de medición. Asegúrese que el
personal encargado del proceso de alineamiento haya sido entrenado
adecuadamente en varias procesos y técnicas de alineamiento, en el cuidado y
uso de los delicados instrumentos de medic:ón, en las herramientas a usarse
para reposicionar las máquinas, en saber si: la máquina está realmente lista
para ser alineada y operar o si debe ser desmontada y reconstruida, si una
placa-soporte o una cimentacion esta deteriorada al punto que necesite
repararse o hacerle correcciones, a corregir los problemas que existan en el
asentamiento de las máquinas ("pie flojo"), en como chequear los esfuerzos
estáticos y dinámicos por tuberías, la posición a la cual se desea que tenga la
máquina parada, como medir el movimiento de la máquina desde cuando esta
parada a cuando está en funcionamiento, cual es la tolerancia de alineamiento y
como mantener los registros del trabajo de alineamiento para referencias
futuras.
2. Obtener información relevante sobre el equipo que se está alineando.
Informarse si se necesita alguna herramienta especial para medir el
alineamiento o reposicionar las máquinas. Si la máquina se muelle de una
posición cuando esta parada a otra cuando esta en operación: si es así.
¿cuánto? y ¿Cuánto debe desalinearse a propósito las máquinas para que estén
en línea cuando trabajen?
3. Antes de comenzar el trabajo en cualquier máquina recuerde que la Seguridad
es lo Primero! Ponga un aviso apropiado, asegure la parada del equipo e
informe al personal correspondiente que Ud. está trabajando en ia máquina.
4. Asegurarse de realizar las siguientes verificaciones preliminares: Revise el
acoplamiento procurando hallar cualquier daño o desgaste en sus componentes,
busque y corrija cualquier problema con la cimentación y el plato -soporte,
verifique ~:'! juego o solturas de los rodamientos, mida la deflexión o defectos del
eje y/o de los Cubos del acoplarr.iento, encuentre y corrija cualquier condición de
"pie flojo" y elimine cualquier esfLerzo producido en la máquina por las tuberías.
5. Ic:¿ealice un alineamiento grueso del equipo y \jea que todos los pernos de anclaje
estén ajustados. Lueao mida con precisión la posición de los ejes utilizando
instrumentos de precisión (+/- 0.01 mm, +/- 0.001" o mejores) tales como:
indicador dial. instrumentos laser, sensores de proximidad, instrumentos ópticos
y otros. Con esta información determine si la maquinaria está dentro de las
tolerancias de alinearr.íento aceptables.
6. Si las máquinas no están dentro de las tJlerancias aceptables. Primero,
determine la posición actual de las líneas centrales de rotación de los ejes de
estas; :uego observe cualquier restricción de movimiento de las máquinas o de
sus puntos de control, paso seguido, decida en cue dirección y cuanto se
necesita mover 1a maquinaria, y finalmente, lleve a cabo la reubicación de la
máquina(s) en las direcciones vertical, lateral y axial. Después dE: hacer este
movimiento, asegúrese de rechequear el alineamiento para deter-:linar si las
máquinas 'ealmente se movieron como Ud. esperaba que lo hagan. Cuando ia
tolerancia de alineamiento se ha conseguido, registre la posición final de
alineamiento para referencias futuras, la orientación de las ¡ainas de corrección
del "pie flojo" y los paquetes finales de lainas usados para dar la altura.
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~iOEI~/ii i\oA ¡,8 .:1
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T~cIJÍc<lS COllHllÍOllal<:s y L;¡SlT
Si existen pernos de empuje lateral ajústelos ligeramente contra los lados de la
carcaza de la máquina (asumiendo que no existe una expansión excesiva de !a
carcaza) trabe estos en esta posición y asegúrese que los pernos de anclaje
estén seguros.
7. Instale el acoplamiento (asumiendo que fue desmontado) y verifique la rotación
libre del tren motriz si es posible. Instale la guarda del acoplamiento y haga
cualquier verificación final antes de quitar los rótulos de seguridad.
8. Haga funcionar la unidad a sus condiciones normales de operación chequeando
y registrando los niveles vibracionales, la temperatura de los rodamientos y
acopiamiento, la carga de los rodamientos y otros parámetros pertinentes.
¿Cuánto tiempo debe durar un proceso de alineamiento?
Si un mecánico realiza un trabajo de alineamiento en una bomba pequena
por ejemplo una vez ai mes, y conoce como medir con el indicador dial, sabe
calcular los movimientos necesario de la maquinaria: además, tiene información de
sus ingenieros sobre el movimiento de la maquinaria desde que esta parada hasta
cuando alcanza sus condiciones normales de operación, tiene las herrall1íentas 1
aproPiadas enbel sbitiOt?e trabajo, no tiene t~rOblemas conl.las tU?edríads dde la bokmbda, \ ~ ~
es q.ue l om a lene que moverse; lene una amp la vane a tSI a e s oc s el'> ~
3laínas cortadas, no tiene defectos en los cubos del acoplamiento o deflexión en el .j.1
eje, no hay suciedad, herrumbre o escamas desprendiéndose de debajo de las I ~ 17
16
patas, tiene instalados per,.nos de empuje en ambas unidades para levantar y I <:. \ ()
1.1 ~rdeslizar a estas a los lados, con ejes q4e pueden girar libremente, sin que le falte \.J
,ninguna pieza al acoplamiento. con una distancia correcta entre ejes, y nadie que lo '
,
moleste o interrumpa, e! alineamiento debe completarse con el acoplamiento i
instalado y con su guaraa en su sitio en alrededor _de tres a cuatro horas. J
Se emplea bastante tiempo preparándose para un trabajo de alineamiento.
Limpieza de placas-soportes y por debajo de las patas del equipo. adquisición de
los instrumentos de medición. determinación de la flecha (sag) de barra del soporte
del indicador, inspección del acoplamiento, búsqueda y corrección de los
problemas de pie flojo, medición del espesor de los paquetes de lainas que
estuvieron instalcdos, repasar los agujeros de los pernos de la cimentación, juntar
todas las herramientas y emplear alglJn tiempo y energía en entrenar al personal
para la realización correcta del trabajo. son algunas de las cosas que tienen eue
estar hechas antes de empezar. El cálculo de los movimientos necesarios para
alinear los ejes con una computadora o calculador gráfica de alineamiento puede
reducir drásticamente el tiempo empieado en mover la maquinaria comparado con
los métodos de aproximacionessuces'ívas (prueba y error).
j.
Conseguir el alineamiento ade un tiro". esto es. ir directo desde un
alineamiento grueso a Jno cerca dei perfecto. a una persona experimentada le
sucede una de cada cuatro intentos. Un movimiento relativamente grande y un
I
movimiento de alineamiento a ambos lados y verticalmente usualmente
conseguirán los resultados deseados. También, mientras más pesado sea el
equipo, mas tiempo se empleará para levantarlo o moverlo lade a lado. Si se
necesitan cuatro o cinco movimientos para /levar a cabo el trabajO, 31go esta mal.
r~·
r ,.:J
". \ L!." E \ \ 1I e, 1() iJ 1: \ l. \ () { l." \ ~ ..
Técnicas CUlll'clliollalcs., La~cr
proveerse de todas las instrumentos y herramientas necesarias, entrenar a todo el- que participará en el trabajo y reunir información puede tomar una considerable
cantidad de tiempo. Como puede observarse, las dos tareas que más tiempo
consumen en proceso de alineamiento soo.:. realizar los chequeos mecánicos
integrales y el mover la maquinaria para alinear los ejes. Es común para un
aiineamJento preciso tomar de 3 a 8 hrs., asumiendo que todo va oíen.
¿Con qué frecuencia el alineamiento deberá chequearse?
Como se mencionó previamente, la maquinaria rotativa puede moverse
inmediatamente después de haberse arrancado. Este es un movimiento no muy
lento. en el que los ejes eventualmente toman un posición permanente después de
que se han estabilizado las condiciones térmicas y de proceso (en cualquier parte
de 2 horas a una semana en algunos casos). Sin embargo hay cambios muy
lentos y sutiles que ocurren en largos períodos. La máquinas cambiará lentamente
su posición por la misma razón que las los soportes se pandean y las
cimentaciones se agrietan. Cuando las cimentaciones ceden y se mueven
lentamente las tuberías sujetas al equipo empiezan a empujar y jalar la carcaza de
las máquinas provocando que el equipo se desalinee. La temperatura cambiante
por la estación también provocan que el concreto, la placa soporte, las tuberías y
los ductos se expandan y contraigan.
Se recomienda en un equipo recién instalado chequear, para detectar
cualquier cambio en el alineamiento, dentro de los 3 a 6 meses del inicio de la
operación. ,. Basado en lo que se halle durante el primer o segundo alineamiento
"verificación del alineamiento" se orientará la inspección y las correcciones a
cuadrar mejor los trenes motrices individuales. En promedio. el alineamiento de
IOdO equipo debe ser verificado con una .rutina anual.
¿Cómo saber si el personal contratado para instalar una maquinaria esta
realizando el alineamiento apropiado?
Incluya alguna cláusula en su contrato que comprometa a estos a
proporcionarle los datos del alineamiento inicial, condiciones de "pie flojo" y las
correcciones realizadas, infcrmación sobre la flexión del eje y defectos en las
masas del acoplamiento ("runout"), los datos del alineamiento final, los
movimientos que se hicieron en la rraquinaria y la tolerancia final de alineaMiento
No se saLisfaga con una respuesta como esta "Se utilizó diales indícaoores e
ir.strumentos laser". Los diales indicadores y los sistemas laser no mueven le
maqumar:a, las personas le hacen.
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Seguriuad y Inspecciones Medición de Cálculos Determinar el Reposición Operación y
Puesta Fuera Preliminares la posición movimiento de chequeo
de Servicio de ejes maquinaria
un"-rnotor de 50 ¡'IP, le deberá tornar a dos personas aproximadamente-5'"¡:;rs-:----------·--··----·----------··---- ,--.----. ------.
Figura 1-5. Tiempo Promedio que toman los pasos primarios de alineamiento de maquinaria
".\U:'-!: .. \ 'IIL.\ I () IJE .\I.\r)l 1.'\.\:'''
Técnicas Cr)n\·cnionaIc5." L:lser
Unidad 2
Cimentaciones! Platos-Soportes y Tuberías
Muchos de los problemas de alineamiento de los equipos rotativos pueden
atribuirse ai diseño. de la instalación o a los problemas de deterioro de ¡as
cimentacIones, platos-soportes (placas de asiento) o a la misma carcasa de la
máquina. No solo será difícil conseguir un alineamiento inicial preciso sino que
será igualmente difícil mantener un alineamiento satisfactorio por períodos largos si
las máquinas se asienta sobre cimentaciones y estructuras inestables o mal
diseñadas.
La mejor forma de abordar esta discusión es preguntando, ¿Donde están
asentadas sus máquinas y cimentaciones? Imagínese por un momento, el diseño
corresponde a máquinas que están operando en naves marítimas. en plataformas
de petróleo y gas en altamar o en el piso 18 de una gran oficina. Estas estructuras
soportes no sólo tendran que soportar ei oeso de la máquinas, sino que tendrán
que mantener una posición estable así las máquinas empiecen a vibrar.
La vasta mayoría de máquinas rotativas se asientan en o de algún modo
están sujetas a tierra. Cuando se seleCCIona un lugar para una maquinaria rotativa
los ingenieros tendrán que preocuparse por condiciones del suelo y la estabilidad
del terreno donde estas se ubicarán. Una extensión grande de terreno actuará
como un absorbente gigante de choque de cualquier movimiento que ocurra en la
maquinaria y también actuará como soporte principal de !os equipos. ¿En qué está
asentada su maquinaria rotativa: en una cama de roca o de arena?
Tedas las máquinas rOtativas presentarán algún nivel de vibración durante
su funcionamiento, por lo que los ingenieros diseñadores tienen que preocuparse
en cuanta vibración (o ruido) puede o se transmitirá a través de la estructura al
entorno. En muchas ocasiones, aunqLe nadie realmente admitirá esto, han habido
personas que han tomado vibraciones en máquinas que no estaban funcionando,
pero que estaban vibrando debido a que otras máquinas estaban operando
cercanamente.
A pesar de lo extraño que puede parecer, es muy posible que a una máauina
ociosa se le reemplacen los rodamientos sin que incluso haya funclonado. :Jor
ejemplo. si un rotor fue;"a de servic:o sostenido en rodamier¡tos antifricc¡ór. es
sometido a \¡ioración por largos penoaos. se producirán indentsciones en las boias
y pistas.
¿Cuanto tiempo permanecerá una máquina rotativa alineada con precisión?
Es lógico llegar a la conclusión de que si hay 'Jn cambio en la posición de la
cimentación el alineamiento de los ejes también cambiará. Este cambio puede
ocurrir muy lentamente a medida que el suelo je la oase ccmience a ceder debido
al peso que soporta y a la·¡ibración de !a máquina. Incluso puede ocurrir muy
rápidamente debido a la transmisión de calor por ~adiación o conducción deSde el
equipo rotativo al plato-soporte. al concreto y a¡a estructura. Hay algunos casos
históricos documentados jonde los trer;es motrices fueron bien alineados. dentro
de las tolerancias de alineamiento aceotables y que después de 4 a 5 horas de
funcionamiento se movieron y desalinearón considerablemente.
¡liDEíVl/NSN
....:.. :.JL.:.~ -
". \l j '. '. !.. \ I " I JL \' 1. \ () I l.\' \" ..
'récníc.::.; (_~ '1\ , (·JIIIJIJ:l!eS.\ L:lser
_~_----------------------
¿Porqué demasiadas personas asumen que cuando se insta a o reconstruye
un equipo rotativo el alineamiento permanecerá inalterable por siempre? ¿Cuándo
ha sido la última vez que chequeó el alineamiento de su máquina par8 ver si esta
igual a cuando la instaló? Si Ud. nunca I~.ha verificado puede darse una gran
sorpresa.
Con la llegada de la tecnología informática y el mejor conocimiento del
diseño de las cimentaciones, estructuras y carcasas de las máquinas. estas antes
de que su fabricación comience, pueden diseñarse y verificase rigurosamente,
utilizando para e/lo, programas como el CAD (computer aided des:gn) y el CAE
(computer aided engineering). EI.c;S3QJPO de la dinámica estructurai ha
proporcionado los medios para calcuiar las form_a? _e_s~ructuraies y ¡os sistemas de
cesonanEi~®__ºº_rrif2Lej~~ -'es!~ucturas iseguran~ que !a~.~recuencias de--Ia
maquinaria adherida o adyacente a esta no coinciQa c_ºD_g0i~c':J~c¡a natural. Sin
embargo esta novísima tecnología aplicada no puede remediar fácilmente tOdo el
equipo ya instalado y muchos de nosotros tenemos que trabajar con equipos que
están asentados en bases mal diseñadas y construídas: las mismas que se fisurán
y rompen por los esfuerzos de ¡as tuberías que se incrementan por los cambios de
las cimentaciones en el tiempo y la inaprooiada instalación de las tUDerías desde
un principio. No es común remover, rediseñar e ínstaíar cada cimentación que
presente problemas por ello es importante comprender la variedad de problemas
que uno puede encontrar.
La Filos6fía del Diseño de Cimentaciones
Existen dos diseños básicos de cimentaciones de maquinaria: las
cimentaciones rígidas y las cimentaciones flexibles. El diseño ce \a cimentación
rígida es el que más comúf:mente se., encuentra en la industria. rT.;entras que el
diseñó de la cimentación flexible se encuentra comúnmente en edificios de oficinas.
en hospitales. etc. Hay 3ígunas ventajas y desventajas en cada ciseñe. La riaura
2-1 muestra ei diseño típico de una cimentación rígida. La figura 2-2 mu~stra
diferentes pernos de anclaje.
F:gura 2-1.Diseño típico de una::;imentac:ón rígida
·'.\LI.\L \ \¡JI." 1() IJL\I.\()I 1\ \~ ..
Técnicas COIIITlliollaks;' Las~r
Cimentaciones Rígidas
Ventajas
• Bnnda una plataforma estable para la._.sujeción de la maquinaria rotativa
utilizando el suelo del entorno para absorber el movimiento o vibración.
• Son más fáciles de construir que las plataformas flexibles.
• Capacidad de diseñar una masa "bloque inercial" de cimentación que
efectivamente "absorba" cualquier vibración de la maquinaria soportada y aisle el
movimiento residuai mediante la adición al bloque de cimentación de materiai
absorbente de vibración previniendo la transmisión de vibración al entorno.
Oesventalas
• Se localiza fuera de ¡os edificaciones. la degradación eventual de la cimentación
es inminente especialmente si esta ubicada en un área geográfica donde las
condic:ones climáticas cambian radicalmente durante el año.
• Para la maquinaria que tienen sujetas tuberfas o ductos sin soportes, pueden
producirse fuerzas extremas que causen daños a estas.
• Posibilidad de absorber vibracién de otras máquinas vecinas .
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Figura 2-2. Diseños de pernos de anclaje
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Trc/liC:ls CO/l\'ClliO/l;¡lcs:- 1.;IScr
Cimentaciones flexibles
El diseño de las cimentaciones flexibles se puede encontrar frecuentemente
en las instalaciones de máquinas rotativas ubicadas en los pisos superiores de
edificios, en estas. las máquinas se montan.-sobre una losa asentada en resortes
sobre el concreto. Sobre la losa se sUjetan el soporte-base y el equipo, La primera
razón de este diseño es aislar cualquier vibración que emane de las máquinas al
piso o ai edificio donde esta Instalado, Esta filosofía de diseño no siempre se usa
en los pisos superiores de edificios. algunas veces se pueden encontrar
soportando máquinas a nivel del piso o tierra. Usualmente un tren motor (ejemplo
motor-bomba) se sUjeta a una sola losa de concreto. Es menos frecuente que
varios trenes motrices se monten en una sola losa de concreto, a las que se le
llaman "pallet" (paleta) de maquinaria.
Ventajas
• Si la losa de concreto y la base-soporte actúan como una sola unidad
suficientemente rígida, este diseño proporciona una plataforma estable para la
sujeción de la maquinaria rotativa permitiendo que la instalación completa se
mueva en el caso de fuerzas exteriores tales como los esfuerzos por tuberías,
• Habilidad para aislar (no completamente) cualquier vibración de las máquinas
instaladas en ellas a las estructuras vecinas y aisla a la unidad de la transmisi6n
de vibración de otras máquinas cercanas,
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I
I Figura ~ -3. Diseño de cimentación flexible.
Desventajas
I • Son más difíciles de construir y rr.antener que las cimentaciones rígidas,
• Si existe excesiva cant;dad dE': vibración en la maquinaria por largos períodos
pueden producirse daños Jotenciales en ia misma maquir.mia o en la tuberíasr sujetas 3 ella.
" Degradación potencial de los rf:sortes-soportes,
• Frecuentemente en ellas es :-nás difícil alinear mantener el alineamiento porr largos periodos.
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·'.\LJ:\L\,\IIE.'\ lO 1)1': .\I.\()ll'\ ..\S··
Técllicas COI1\TllilJllales :' L;lSCr
Los Platos-Soportes (Baseplates)
Los platos-soportes comúnmente son de fundición o prefabricados como se
ilustra en las figuras 2-4 y 2-5. Un plato-soP9rte prefabricado está hecho de acero
estructural (ejm. vigas en 1, canales de acero, ángulos. tubería estructural) cortado
en secciones y soldadas para hacer la base.
Figura 2-4. Típico plato-soporte de fierro fundido
Figura 2-~. Plato-soporte prefabricado
El Concreto, el Cemento y ia Lechada de Cemento (Grout)
Típicamente el concreto es una mezcla de material inerte y cemento. La
lechada de cemento puede tener una base de cemento o una de epoxy. Las
lechadas en base"~ cemento son comúnmente una mezcla de arena y cemento.
Las ¡echadas en base a epoxy pueden ser de puro epoxy, de una resina y ele un
eC~Jrecedor (agente de cura) o ;)ueden ser una mezcla de un material inerre tal
ccmo la arena. pequer\as ooias de acero. ceniza. etc.
¡ Los "materiales inertes' en el concreto son comúnmente piedra y arena pero
pueden usarse una am~:lia variedad de otros materiales. La palabrc: 'cemento' es
de! verbo "cortar" y originalmente estaba referido a las ;Jiedras cortadas utilizadas
en los morteros de cal.
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I
",\LF\E,\,illE.'iTU DE \L\(l( i\\~ ..
TéCllic;\S COIlHlliollalcs ~ L:¡\c;'
El cemento, comúnmente de piedracaliza y arcilla, actúa como la 'goma'
para juntar y cohesionar el material inerte, mezclando agua con el cemento y sus
agregados. Cuando se une el agua con la mezcla y luego se va evaporando, el
cemento y los agregados se cohesionan químicamente por hidratación y hidrólisis
formando un bloque continuo. La cantidad de agua y cemento es crítica para
obtener una cura apropiada y una rigidez adecuada. Mucha agua hará que la
pasta sea demasiada delgada y será poco resistente cuando endurezca. La
proporción de una mezcla de concreto típica es:
material baja rigidez alta rigidez
agua 15% 20%
cemento 7% 14%
agregados 78% 66%
Tabla 2-1 Cantidades de mezcla del concreto
Los esfuerzos de compresión del concreto pueden estar en un rango de
1,000 a 10,000 psi (70 a 700 Kg/cm2 aprox.), con ur.a densidad cercana a los 150
libras por pie cúbico (2.4 grs/cc). Un esfuerzo de compresión típico del concreto
usado en cimentaciones está entre los 3800 a 4000 psi (212 a 280 Kg/cm2) ..
Se requiere una cura apropiada del concreto para lo cual el agua debe
permanecer en la mezcla por un período aceptable para asegurar que la reacción
química del cemento se complete. El rociado de pequeñas cantidades de agua en
la masa del concreto y luego cubriéndolo con una tela gruesa o con plástico
asegurará que la pérdida de agua sea mínima. El vaciado del concreto a
temperaturas altas extremas (90 -120 ° F ó 32 - 49 OC) puede ocasionar que el
agua se evapore muy rápid2mente. El vaciado del concreto a temperaturas
extremadamente bajas (por debajo de 32°F (O°C) provocará que el agua se
expanda al congelarse produciendo poros que le disminuirán su esfuerzo o
resistencia a la compresión. Se pueden aceptar temperaturas hasta de 25°F (- 4
oC) ya que la cura de la mezcla de concreto es exotérmica ligeramente pero la
masa debe estar aislada del ingreso de cualquier calor durante la cura. La reacción
química compleja que ocurre en el concreto demora varios meses.
Se obtiene una resistencia a la c'ompresión del concreto normalmente de 70
80% de su valor final a los 6-8 días después del vaciado inicial. Los cementos
normalmente se fabrican triturando calcio anhídl-ido de sílice y piedra chancada
hasta conseguir un polvo que luego es calentado hasta alrededor de 1500 °F (815.
~C) El cemento fabricado comúnmente se le llama cemento Portland. Hay 6 tipos
básicos de cemento como lo establece más adelante la ASTM especificaciones
C150-61 mostrado en la tabla 2-2
17
··,\U,"\E,\.\I¡¡':\TO DI·: '!\{ll f',\.~"
TéclIicas ("1111\ clIiofla/cs ~. Lascr
Tipos Nombre Descripción
1 Normal Propósito general
2 Modificado
-
cuando se requiera bajo calor de
hidratación (cura)
3 Rápido alta
Resistencia .
cuando se requiere una
I resistencia en poco tiempo
alta
4 Bajo Calor de
Hidratación
típicamente usado en represas.
para reducir agrietamientos YI
contracciones
5
I
Resistencia al Sulfato Usado cuando esta expuesto a
suelos con alto contenido de
alcalinos.
6 Aire Retenido Usado cuando
una acción
congelamiento.
esta presente
severa de
Tabla 2-2 Tipos de cemento
Concreto Reforzado
El concreto es diez veces mas fuerte en compresión que en tensión por ello
debe ser reforzado introduciéndole vwillas de acero en la mezcla durante el
vaciado para prevenir cualquier agrietamiento mientras esta sujeto a cargas
tensionales. La cantidad de refuerzo en una cimentación varía debiéndose tomar
en consideración cuidadosamente durante la fase de diseño. Una pre-carga del
concreto se hace poniendo en tensión las varillas de refuerzo antes del vaciado de
la mezcla de concreto.
Enlechado (Grouting)
El enlechado corrientemente se utiliza como una masa de ligazón final entre
]a estructura base y el concreto de la cimentación. Como previamente se
mencionó, hay dos clases de lechada (grout) con base de cemento y con base
epóxica. Es esencial una apropiada mezcla de grout para obtener la resistencia
necesaria. Asegúrese de leer cuidadosamente las instrucciones del fabricante
antes de usar cualquier producto.
Procedimiento Sugerido de Enlechado
1. Planeamiento - Prepare una lista de todos los materiales y componentes
requeridos (grout, madera, riostras, bomba, manguera, agua, herramientas para
mezclar, vibradores, etc.). Tómese una adecuada cantidad de tiempo para
realizar el trabajo. Instruya al personal en las tareas que se tiene. ¿Hay
suficientes agujeros de ventilación en la base o estructura para poder extraer el
aire atrapado? ¿Ha curado la cimentación completamente? ¿Está la base de
maquinaria en la posición que Ud. requiere? I ¿está a nivel y no alabeada? ¿se
levantará la base cuando la lechada sea bombeada bajo ella?
18 AOEM/NS!fll
",\LL'L\ ,lIt., 10/)/, \I,\(2l 1.,\."
Técnicas COnVCniOllaics;. Llscr
2. Preparación del Concreto y de la estructura base de la Maquinaria -Asegurar que
todas las superficies de contacto por debajo de la estructura base de la
maquinaria este limpia, libre de suciedad y aceite. Es posible que la superficie
del metal necesite un arenado e imprimado. La superficie del concreto debe
también estar limpia, libre de polvo y aceité~- Si se usa una lechada con base de
cemento la superficie del concreto debe ser empapado con agua por lo menos
24 horas antes de aplicar la lechada para asegurar que el concreto seco no
extraiga una cantidad excesiva de agua de la mezcla de lechada impidiendo una
cura apropiada. Instale cualquier, dispositivo de posicionamiento de la
maquinaria o aisladores. Antes de vaciar la lechada quite los charcos de agua.
3. Elaboración del encofrado - Construya un encofrado (corrientemente de madera)
alrededor del perímetro de la estructura base de la maquinaria donde se va a
vaciar la lechada. Asegurar que exista suficiente espacio entre la estructura
base de la maquinaria y el encofrado que permita se pueda depositar la lechada
y tener acceso para el bombeo y distribuición de la lechada debajo de la base.
Construya el encofrado con varios puntos de vaciado alrededor del perímetro.
Asegure que la altura del encofrado este por encima de nivel más alto que \a
lechada debe tener para prevenir bolsas de aire por el encofrado. Asegure que
hayan numerosas agujeros de ventilación de dimensiones adecuadas para
descargar el aire atrapado durante el vaciado. Si se esta usando una lechada
de base epoxica asegurar que haya una capa de cera en toda la superficie de la
madera del encofrado que estará expuesta a la lechada para que la madera no
se adhiera a la lechada. El encofrado de madera puede también revestirse de
plástico" como alternativa. Asegure que el encofrado este sujetado
adecuadamente.
4. Mezcle la Lechada - Siga cuidados~mente las instrucciones de mezclado del
fabricante.
5. Vaciado de la Lechada - Asegure que la lechada fluya por debajo de toda el área
del encofrado, expulsando el aire atrapado en todos los puntos. Se pueden usar
vibrómetros con las lechadas con base de cemento.
6. Tiempo de Curación - Dele el tiempo adecuado de cura a la lechada.
7. Quite el encofrado.
Detección de problemas
Debe realizarse una inspección visual completa por lo menos una vez al año
de todo el equipo rotativo cimentaciones, bases soportes, tuberías, etc. Muchos de
estos problemas son bastante obvios.
Consejos para diseñar buenas cimentaciones
• Asegúrese que la frecuencia natural del sistema cimentación/estructura/suelo no
coincida con cualquiera de las frecuencias o armónicas de la máquina rotativa
> en funcionamiento (tales como 0.43X, 1X. 2X, 3X, 4X. etc.) poniendo la mayor
prioridad en establecer un + 20 % de defase con la velocidad de giro de la
máquina asentada en la cimentación que se está considerando. También.
busque problemas potenciales relacionadas con las velocidades de
funcionamiento de cualquier máquina adyacente para que su velocidad no
coincida con la frecuencia naturaldel sistema que se está instalando. Los
criterios de diseño para el cálculo de la frecuencia natural de las cimentaciones y
estructuras pueden encontrarse en alguna literatura relacionada al tema.
1.9 AOEMINSlJ!
"\LL'd::,\,\JJE¡"iTU DE \L\()I 1.\.\:,"
TécIIicas COIl\ClIiOIlalcs y Lascl'
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• En el caso que la frecuencia natural calculada de la estructura no coincida con la
estructura que se construya, diseñe algunas provisiones para 'sintonizar' la
estructura después que la instalación se ha terminado, tales como: extensión de
la losa de cimentación, 'accesorios de transición' alrededor de los soportes
columnas verticales, sujeciones a cimentaciones adyacentes, etc.
• Diseñe la cimentación y la estructura propiciando el espacio suficiente para el
tendido de las tuberías y para la ejecución de los trabajos de mantenimiento en
el equipo, así como dotar de las previsiones necesarias para el alineamiento de
la máquinas.
• Provea de juntas vibratorias o espacios de aire entre la cimentación de la
maquinaria y la estructura vecina del edificio para prevenir la transmisión de
vibración.
• Si es posible, provea de una ubicación centralizada, dispuesta con puntos de
anclaje a ambos extremos en cada soporte-base en un tren motriz para permitir
la expansión térmica lateral del plato soporte. Asegúrese de que haya suficiente
espacio en los agujeros de los pernos de anclaje de la carcasa que permita su
expansión.
• Minimice la altura de la línea central de rotación desde el plato-soporte.
• Proteja la cimentación de cualquier calor radiante generado por la maquinaria,
del vapor o de cualquier línea caliente de proceso aislándola donde sea posible.
Consejos para la instalación de cimentaciones y de máquinas rotativas
• Use vibradores de concreto para eliminar las bolsas de aire del encofrado
durante el proceso de vaciado, pero cuide de no sobre vibrarlo porque puede
provocar que las partículas más grafldes del concreto se asienten en la parte
inferior del vaciado.
• Chequee el plato-soporte por si esta distorsionado. Los métodos ópticos y laser
pueden utilizarse para este fín. Los compensadores de montaje deben
maquinarse planos sin que se exceda las 2 milésimas de pulgada (0.05 mm) de
diferente entre todos los compensadores.
· Si el plato-soporte está distorsionado, libere los esfuerzos por recocimiento o
utilizando sacudidores vibratorios.
· Arene y recubra el plato-soporte con silicato de zinc inorgánico para prevenir la
corrosión y proporcionar una buena adherencia de la lechada.
• Trate de no usar cuñas para nivelar el plato-soporte, esto requiere de un
procedimiento de aplicación de la lechada en dos pasos y puede ocasionar
agrietamiento en la mezcla donde se retiran las cuñas. Si las cuñas se dejan
después del vaciado de la lechada, existe una gran posibilidad de que la lechada
se vaya a agrietar y se separe donde están ubicadas las cuñas. En lugar de ello
suelde tuercas de 3/4" a 1" (19 Y 25 mm) de hilo fino en el perímetro exterior del
plato-soporte para utilizarlos con pernos de nivelación. Pueden utilizarse niveles
mecánicos, equipos de alineamiento ópticos y lasers para chequear la
nivelación. · Refiérase a las especificaciones API 610 para más instrucciones sobre el
enlechado. Permita una cura mínima de 48 hrs antes de montar el equipo
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TécIlÍr3S CUIII clliolla!es y Lascr
• Instale pernos de empuje para conseguir el movimiento del equipo en tres
direcciones, vertical, lateral yaxial. Si no se usa pernos de empuje, proporcione
suficiente espacio entre ei plato -soporte y el equipo rotativo para insertar una
gata hidráulica y poder levantar el equipo p?[a enlainarlo.
Esfuerzos debido a Tuberías
Los esfuerzos debido a las tuberías es un problema monumental en al
industria. La filosofía de diseño empleada extensamente parece ser que las
tuberías deben tener una sujeción floja de modo que puedan moverse y dilatarse
cuando lo necesiten. Muchos se sorprenden cuando se enteran que la vaSTa
mayoría de las fallas en tuberías se producen por la fatiga cíclica y no por failas de
tensión, compresión o corte. La gran mayoría de los soportes de tuberías hoy
existentes fueron instalados por maestros tuberos que soportaron las tuberías
antes de hacer cualquier conexión. Una regla que ha sido muy utilizado para los'
soportes de tuberías ha sido: los menos, lo más endeble y lo más barato es lo
mejor.
Las fuerzas estáticas producidas por las tuberías con un ajuste o montaje
inapropiado no se pueden detectar con una simple inspección visual después de
que estas han sido unidas a la bomba o al compresor. La observación de si el
resorte soporte colgante está comprimido no indica si la carga está dentro de los
límites aceptables. Además, los resortes soportes colgantes solo pueden soportar
cargas en una sola dirección. . ¿Qué? si hubieran otras fuerzas actuando en
direcciones distintas a la línea de acción del resorte.
Aún cuando se hayan incluido juntas de expansión o secciones de
manguera flexible en la línea de tuberí.p, estos dispositivos sólo pueden aceptar
fuerzas en una o dos planos de movimiento. La instalación de secciones de
tubería flexible es precisamente la excusa para cualquiera que haga una instalación
deficiente.
Las fuerzas de expansión o contracción de las tuberías sujetas a una
máquina rotativa que conducen fluidos cuyas temperaturas están por encima o por
debajo de la temperatura de la tubería cuando en esta no hay movimiento del fluido
pueden causar en la turbomáquina un movimiento enorme y frecuente.
Las bridas y conexiones en bombas, compresores, ventiladores, etc. nunca
han sido destinas a soportar el peso o los esfuerzos excesivos de las tuberías o
ductos. Estos son puntos de conexión de fluidos. La tubería debe tener un
mecanismo de soporte adecuado que soporte el peso o los esfuerzos de la tubería
en las direcciones horizontal, vertical y axial. Un buen ingeniero de diseño de
tuberías, nunca debe ver la brida de un bomba o de un compresor como un punto
de anclaje para la línea.
La fig. 2-5 muestra un soporte de anclaje ajustable de tubería. Si el
desalineamiento de la tubería es excesivo y Ud. no esta dispuesto a realizar la
modificación a la línea, puede considerar el uso de soportes similares a estos en
las secciones de succión y descarga de las bombas y compresores para prevenir
que la tubería cause desalineamiento de las máquinas. Si el esfuerzo de las
tuberías es excesivo y no hay soportes en la línea instalada deficientemente, no
existe garantía de que el equipo permanecerá alineado largo período incluso así
haga Ud. un buen trabajo de alineamiento de la máquina rotativa.
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Figura 2-6. Soporte de anclaje ajustable
Verificación de fuerzas estáticas excesivas de tuberías en equipos rotativos
Desde que [a mayoría de máquinas rotativas se usan para transferir líquidos
o gases, las tuberías conectadas indudablemente tienen un efecto en la
maquinaria, pudiendo potencialmente ser otra fuente de movimiento de las
máquinas debido a: expansíon térmica de las tuberías, fuerzas de reacción por el
movimiento de los líquidos en la tubería, el peso de la tubería, o por la compresión
o tensión provocada por las tuberías que no han sido apropiadamente instaladas,
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Técnicas CfJIII'Clli l1 li:lll"'; y L;¡scr
Las fuerzas originadas por una instaiación deficiente de tuberías que
provocan el movimiento de las máquinas, pueden verificarse utilizando di;lles
indicadores para monitorear el movimiento horizontal y vertical dela carcasa de la
máquina. Montando los indicadores en caaa extremo de los elementos de la
máquina, afloje todos los pernos de anclaje y observe la cantidad de movimiento
que se ven en los indicadores, cualquier fuerza actuante no deseada en la máquina
puede determinarse. Si es más de 2 míls (0.05 mm) el movimiento observado,
puede ser que sea posible reposicionar los otros elementos del tren motriz sin que
se modifique la tubería para eliminar el problema.
Figura 2-7. Prueba del esfuerzo excesivo por tuberías.
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Este movimiento también puede verificarse sujetando las abrazaderas al
ejes con los diales indicadores montados en las posiciones horarias 12 y 3 enr punto en el eje como se muestra en la figura 2-6. El movimiento de más de 2 mils
(0.05 mm) en ambos indicadores diales son inaceptables después de que han
aflojado todos los pernos de anclaje de la máquina que tiene adher:das lasr tuberías.
r Fuerzas aceptables producidas por las tuberías en las máquinas rotativas
r
Es bastante fácil discutir o tratar el tema de la excesiva fuerza provocadas
por las tuberías pero ¿Cuál es el límite de estas? ¿Cuánta fuerza pueden las
tuberías inducir en las carcasas de las máquinas? Si se inducen fuerzas excesivas
r
provocadas por las tuberías ¿Qué puede o qué pasará?
Las fuerzas excesivas por las tuberías van a:
• Distorsionar la carcasa de la máquina, variando las tolerancias internas entre las
partes móviles y estacionarias de la máquina.
r • Provocar que la carcasa de la máquina cambie de posición a corto (o largo)
plazo, rompiendo las condiciones de alineamiento.
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TéclIicas CO!Jl'ellioll<1lcs;' L15~r
• Provocar que los pernos de anclaje se aflojen o rompan junto con los paquetes
de lainas y espigas o pines utilizados.
La presunción que hace todo vendedor de equipo rotativo es que no existen
fuerzas actuando en las conexiones de las tuberías o duetos cuando la maquinaria
este instaiada. El primer problema es que hay demasiados factores involucrados
que hará muy difícil llegar a una fórmula para fácílmente calcular las cargas
máximas admisibles en las conexiones de los fluidos.
Usta de puntos a verificar por inspecci'ón visual
Con un intervalo anual (por lo menos), se debe realizar un a inspección
visual de toda la maquinaria rotativa que debe incluir los siguientes aspectos o
items:
• El posicionamiento apropiado de los soportes colgantes de tuberías, que
soportan el peso de las mismas.
• Las juntas de expansión de las tuberías deben moverse libremente de modo que
acepten los movimientos térmicos e hidráulicos.
• La soltura de los pernos de las bridas.
• El agrietamiento de las bases de concreto o las columnas de soporte.
• La propagación de grietas en las juntas del concreto.
• La filtración de agua entre el plato-soporte y la cimentación de concreto que
pueda dañar la estructura.
• Soltura de los pernos de anclaje en la cimentación.
• Paquetes de lainas que estén trabajando flojos.
• Lainas oxidadas.
• Pines guías doblados o rotos.
• Lainas con pinturas.
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TécIIic;lS COlln:nionaks y Lascr
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Unidad 3 -
Acoplamientos Flexibles y Rígidos
Uno de los componentes más im~ºrtantes de cualquier sistema de
transmisión motriz es el dispositivo que conecta los ejes rotativos conocido como
acoplamiento. Dado que es casi imposible mantener perfectamente colineales las
líneas centrales de rotación entre dos o más ejes, los acoplamientos flexibles están
diseñados para que puedan soportar un desalineamiento de ejes cuando el equipo
esta parado o en operación. Hay una amplia clasificación de diseños de
acoplamientos disponibles en una gran variedad de tamaños para cubrir
condiciones de operación específicas.
El ingeniero de diseño invariablemente pregunta: ¿Porqué hay tantos tipos?
y ¿Es uno mejor que otro? La respuesta es simple, no hay LJna forma 'perfecta'
para conectar ejes rotatorios. A medida que se avance en esta unidad se.
encontrará que probablemente dos o tres tipos de acoplamientos diferentes van a
cubrir los requerimientos de un sistema motriz. El que un acoplamiento sea mejor
que otro es un término relativo. Si dos o más acoplamientos satisfacen el criterio
de selección y brindan un servicio largo y sin problemas, estos son iguales, no
mejores. La demanda final es para que Ud. alinee con precisión los ejes, no para
que encuentre un acoplamiento que pueda aceptar cantidades gruesas de
desalineamiento para compensar su ineptitud.
La búsqueda por conectar eficazmente dos ejes rotativos data desde el
comienzo de la era industrial. Varios diseños de acoplamientos flexibles surgieron
inmediatamente después de la introducción del automóvil desde 1900 a 1920.
Como las velocidades de los ejes siguieron incrementándose, los diseños se fueron
refinando para aceptar las nuevas de!11andas. A medida que la competencia
industrial se hizo más severa, la parada de los equipos vino a ser una de las
principales preocupaciones y la industria incrementó su interés en la fallas de los
acoplamientos en su esfuerzo por prolongar al vida útil de funcionamiento.
Tolerancias de desalineamiento en acoplamientos y ejes ¿Cuál es la
diferencia?
Es importante que la persona que seleccione un acoplamiento no este
confundida con el término 'desalineamiento admisible' en ei acoplamiento. Lo~,
fabricantes de acoplamientos van a citar información usualmente sobre e¡
desalineamiento admisible para el acoplamiento y no necesan'amente dei equipo
que está acoplado, Estas tolerancias pueden llevar a pensar al usuario de que el
alineamiento preciso no es necesario ya que ".Ios acoplamientos pueden hacerse
cargo de cualquier alineamiento".
Es imperativo que Ud. pueda diferenciar entre las tolerancias del
acopiamiento y las tolerancias de alineamiento. Las tolerancias de
desalineamiento de los acoplamientos citadas por el fabricante de acoplamientos
flexibles comúnmente especifican los límites mecánicos o de fatiga del
acoplamiento o de los componentes de este. Esta toler::.lncia de desalineamiento
es frecuentemente excesiva comparada con las toleré,,'lcías de desalineamiento
especificadas en la unidad 4 la se ocupa de los sistemas motrices rotativos vistos
como un todo, Las guías de tolerancias de desalineamiento mostrados en la figura
4-4 se preocupa de la conservación por largos períodos de no sólo el acoplamiento.
sino también de los ejes, sellos y cojinetes de la maquinaria.
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TéclIicas COllI'elli(JIlaJes y Laser
El rol de un acoplamiento flexible
Exactamente ¿qué se supone debe hacer un acoplamiento? Si existiese un
acoplamiento 'perfecto', ¿qué incluiría sus características de diseño?
-~.
• Admitir cantidades limitadas de desalineamiento angular y paralelo.
• Transmitir la potencia.
• Asegura que no haya pérdida de lubricante de la caja de grasa del acoplamiento
a pesar del desalineamiento.
• Fácil de instalar y desmontar.
• Aceptar choque torsional y amortiguar las vibración torsional.
• minimizar las cargar laterales en los cojinetes debido al desalineamiento.
• Admitir el movimiento axial de los ejes (extremos flotantes) incluso en
condiciones de desalineamiento del eje sin transferir cargas de empuje desde un
elemento de ia máquina o otro.
• Permanecer rígidamente sujeto al eje sin ocasionar daños o 'frotación' al eje.
• Mantener temperaturas estables debido a su exposición al medio ambiente o por
el calor generado por la fricción misma del acoplamiento.
• Capacidad de funcionar bajo condiciones de desalineamiento (algunas veces
severas) cuando el equipo incialmente se pone en funcionamiento para permitir
que el equipo eventualmenteasuma su posición normal de operación.
• Proporcionar aviso de falla y protección contra sobrecarga para prevenir una
rotura temprana del acoplamiento.
• Tener un efecto mínimo con el cambio de la velocidad crítica del sistema.
Que debe considerarse cuando se especifica un acoplamiento flexible
Aunque algunos de los puntos listCldos más abajo pueden no aplicarse a un
criterio específico de diseño cuando especifique un acoplamiento flexible para un
sistema motriz de su maquinaria rotativa. es buena idea tener conocimiento de
todos estos puntos cuando se seleccione ei acoplamiento correcto para el trabajo.
• Velocidad y potencia normal.
• La potencia I torque máximo que puede ser transmitido a la máxima velocidad
(comLlnmente expresado en HP/R.P.M.).
• Capacidad de desalineamiento: paralelo, angular y la combinaciones de ambos.
• ¿Puede el acoplamiento aceptar la cantidad requerida de desalineamiento
cuando los ejes están 'fríos' durante el arranque sin que falle?
• Flexibilidad torsional.
• Factor de servicio.
I Límites del rango de temperatura.
• ¿Cómo se sujeta el acoplamiento a los ejes?
• El tamaño y cantidad de las chavetas.
• El tipo y cantidad de lubricante de los sellos.
I Admisible la flotación axial de ejes.
• Efectiva expansión o contracción térmica axial de los rotores.
• El tipo de ambiente de acoplamíentq al que será expuesto.
• ¿Estará el acoplamiento sometido a vibración radial o axial por el equipo?
• El diámetro de los ejes y la distancia entre ambos ejes.
• Tipos de extremos de eje (agujero recto, ahusado o cónico, roscado, etc.).
• El torque requerido de arranque y de funcionamiento.
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T~Cllic:l-' L"!lI\ Cllillfl',JCS,\ [.;"CI'
• ¿Son los torques de funcionamiento cíclicos o permanecen estables';:
• ¿Dónde puede producirse la faJla y qué ocurrirá?
• El ruido y la fricción con el aire que será generado por el acoplamiento.
• El costo y la disponibilidad de repuestos. _.
• Las resonancias lateral y axial del acoplamiento.
• Especificaciones de protección del acoplamiento: tamaño, control del ruido y de
la fricción con el aire.
• Procedimiento de instalación.
• Momentos de inercia
• El calor generado por el desalineamiento, fricción del aire, fricción.
Tipos de acoplamientos flexibles
Los acoplamientos que se muestran en esta unidad son algunos de los
acoplamientos más usados hoy en día en la industria. pero de ninguna manera
reflejan todos los tipos, tamaños o fabricantes. La información presentada para
cada acoplamiento esta referida a su capacidad. velocidades máximas. diámetros
del agujero del eje y la distancia entre ejes, son rangos generales y no reflejan los
valores máximos o mínimos posibies disponibles para cada uno de los diseños.
Hay cinco categorías amplias de acoplamientos flexibies:
• Miniatura
• Flexible mecánicamente
• Elastomérico
• De membrana/disco metálico
• Varios
La capacidad de desalineamiento no esta dada por una variedad de razones:
1. Los fabricantes de acoplamientos similares no han llegado a un acuerdo o
publicado valores idénticos para el desalineamiento angular y paralelo.
2. Los fabricantes rara. vez especifican si los máximos valores para el
desalineamiento angular y paralelo están separados o son una combinación de
ros valores establecidos para el desalineamiento angular y el paralelo.
3. Es la intención o propósito del curso proporcionar al participante la información
sobre la habilidad para conseguir alineamientos precisos entre los límites de
cualquier diseño de acoplamiento. Los fabricantes de acoplamientos asumen
que el usuario hará trabajar el acoplamiento dentro de los valores de
desalineamiento límites establecidos. Si su equipo rotativo o acoplamiento ha
fallado debido al excesivo desalineamiento. es su falla.
Esto no quiere decir que todos los acoplamientos aceptan la misma cantidad
de desalineamiento máximo o que estos. valores admisibles no van a in"fluenciar en
la selección del acoplamiento. Siempre consulte con su vendedor o fabricante de
acoplamientos acerca de sus necesidades de acoplamiento. Si no se esta
satisfecho necesita hacer una selección apropiada de acoplam:ento, consulte a la.
variedad de fabricantes (o usuarios finales) para comentar sobre el diseño o la·
identificación y eliminación de problemas.
27 AOEMINSAl/
'".\Ll"\L.\'III·::\! () DI-: 'I.\()I 1"\ 1)"
Técnicas COIJ\ClliOllaies y Llscr
Figura 3-1. Acoplamientos flexibles miniatura.
Aunque hay una variedad de diseños de acoplamiento que se ajustan a
dispositivos de potencia fracciona tales como los servomecanismos, primeramente
se mostrará los acoplamientos flexibles utilizados en la transmisión de alta potencia
y alta velocidad de las turbomaquinarias. Sin embargo, para darle al participante
una idea de la diferencia de diseño entre un acoplamiento de potencia fraccional y
uno de alta potencia, la figura 3-1 muestra unos cuantos de estos diseños de
potencia fracciona!.
Diseños de acoplamiento mecánícame9te flexibles
Acoplamientos de cadena
Los acoplamientos de cadena son básicamente dos catalinas idénticas con
dientes endurecidos conectados por rodillos anchos dobles o cadena tipo 'silent'.
La lubricación por grasa empaquetada se utiliza con este tipo de construcción la
cual necesita de una cubierta de sellado de las cremalleras. Un pin desmontable o
eslabón maestro (seguro) permite el desmontaje de la cadena. El juego y la
flexibilidad de los rodillos admiten desalineamiento y una flexibilidad torsional
iímítada.
- Capacidad: hasta 1000 HP. a 1800 r.p.m. (rodillos), 3000 HP a 1800 r.p.m.
(silent)
- Máxima velocidad: hasta las 5000 r.p.m.
- Agujeros de ejes: hasta las 8" (200 mm aprox.).
- Espaciado entre ejes: determinado por el ancho de la cadena, generalmente de
1/8" a 1/4" (3 a 6 mm aprox.)
Diseños especiales y consideraciones: el desgaste por lo general se produce en
los dientes de la catalina debido al desalineamiento excesivo o a la falta de
lubricación. La flexibilidad torsional' esta limitada por la capacidad a ceder de la
cadena.
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Técnicas COIl\ elli'.Jllales \ Laser
Figura 3-2. Acoplamiento flexible tipo cadena.
Ventajas:
• Fácil de desmontar y montar
• Poco número de partes
Desventajas:
• Velocidad limitada debido a la dificultad de mantener los requerimientos de
balanceo.
• Requerimientos de lubricación.
• Admite desplazamiento axial limitado.
Acoplamientos de engranajes
El acoplamiento flexible de engranajes está compuesto de dos cubos o
mazas con dientes de engrane externos que se sujetan a los ejes. Una cubierta o
manguito que engrana con los cubos de los ejes permite la transmisión de
potencia. Los. juegos de los dientes del engranaje y su perfil admiten
desalineamiento entre ejes. Se requiere la lubricación de los dientes de los
engranajes y ios variados diseños admiten como lubricante la grasa o el aceite.
- Capacidad: hasta 70,000 HP
- Máx. velocidad: hasta las 50,000 r.p.m.
- Agujeros de ejes: hasta 30 "(75 cm aprox.).
- Espaciado de ejes: hasta 200 " (500 cm aprox.)
Diseños especiales y consideraciones: Se le presta una considerable atención a la
forma del diente y al perfil del diente el cual progresivamente a través de los años
ha sido desarrollado para conseguir un mínimo de desgaste de las superficies
apareadas de los conjuntos de engranajes interno y externo.
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Técllicas COII\·Clliollalcs." La5cr
Figura 3-3. Acoplamiento flexible tipo engranajes
Para proporcionar buenas características de balance, la punta de los diente
del engranaje exterior son redondeados y estrechamente ajustados en el engrane
del manguito cubierta de mazas. Si el ajuste es demasiado apretado, el
acoplamiento no podrá aceptar desalineamiento sin dañar el acoplamiento o el
equipo rotativo. Si esta demasiado flojo;! la excesivaMateriales relacionados
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