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CURSO DE ALINHAMENTO

ELABORADO

Johnatan Santiago

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DATA DE ELABORAÇÃO:

16/10/2009

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1 - APRESENTAÇÃO

Com o advento dos equipamentos industriais, capazes de produzir grandes potências em altas rotações, visando atender o crescente desenvolvimento das indústrias, fez-se necessário a elaboração de técnicas sofisticadas de manutenção com o intuito de assegurar a confiabilidade operacional de máquinas, equipamentos e instalações.

Entre as várias técnicas desenvolvidas, faremos menção a de ALINHAMENTO ENTRE EIXOS, ocupando importância fundamental, uma vez que o resultado de pesquisas estatísticas revela que o DESALINHAMENTO é responsável por 60% das paradas de equipamentos por quebras ou desgaste acentuados, pois uma máquina desalinhada, reduz a vida útil de seus componentes. Pesquisas indicam que mais de 90% das máquinas estão trabalhando com tolerâncias abaixo das recomendadas.

Neste Treinamento, serão apresentados técnicas, conceitos, métodos, procedimentos e cuidados para garantirmos um adequado ALINHAMENTO entre eixos, tanto em fases de novas instalações bem como na manutenção corretiva, obtendo como resultado o aumento da vida útil de componentes e equipamentos, maior confiabilidade operacional de equipamentos e instalações e redução dos custos de Manutenção, bem como aprimoramento Técnico Pessoal.

Johnatan Santiago

MANSERV MANUTENÇÃO

2 - INSTALAÇÕES DE EQUIPAMENTOS

Mesmo o ALINHAMENTO entre eixos executado dentro das tolerâncias aceitáveis, pode implicar em forte vibração nos equipamentos rotativos se houver irregularidades em suas instalações. Neste caso, a vibração pode ser causada por DESALINHAMENTOS entre MANCAIS ou entre os MANCAIS e os EIXOS. Tais desalinhamentos são provocados pelo tensionamento dos equipamentos em bases não devidamente planas ou pelas tensões inerentes de tubulações mal instaladas.

2.1 - FUNDAÇÃO

É construída normalmente de concreto e tem as seguintes funções;

- Apoiar e fixar a base metálica (SKID) dos equipamentos.

- Absorver parcialmente as vibrações.

- Isolar parcialmente as vibrações entre acionadores e acionados.

- Minimizar a transmissibilidade das vibrações para outros equipamentos.

2.1.1 - CUIDADOS COM AS FUNDAÇÕES

- Devem ter superfície suficiente para apoiar as máquinas.

- Suas massas devem obedecer às relações:

  • 3 vezes a massa das máquinas, para equipamentos rotativos.

  • 5 vezes a massa das máquinas, para equipamentos alternativos.

- Devem ser dotados de CALÇOS metálicos de apoio para a base metálica.

- Devem apresentar CALÇOS metálicos instalados próximos e em ambos os lados de cada CHUMBADOR.

2.2 - BASES METALICAS

- Devem ser coplanares.

- Devem ser niveladas através de SHIMS calibrados instalados sobre os CALÇOS das fundações, com leituras de níveis de precisão (0,02 mm/div).

- Devem ser apertadas e torqueadas nos chumbadores, após a cura dos mesmos.

- Devem apresentar rigidez adequada.

- Devem ser protegidas contra corrosão através de pintura.

- Devem ser dotadas de DISPOSITIVOS DE ALINHAMENTO (macacos roscados) para facilitar as movimentações necessárias ao alinhamento.

2.3 Desalinhamento: Esse desvio sai caro

Apesar do desbalanceamento ser considerado por muitos como a principal causa de vibração, na verdade 70 a 75% dos problemas de vibração são causados por desalinhamento.

O processo de deterioração da máquina se dá na seguinte seqüência:

1. Todo elemento rotativo possui um desbalanceamento residual (eliminá-lo requer um procedimento de alto custo só justificável para equipamentos críticos, tais como equipamentos nucleares).

2. Este pequeno desbalanceamento é amortecido (absorvido) pelos elementos dos rolamentos, que possuem

folgas da ordem de 1,3 μm, o que significa em termos práticos, nenhuma folga.

3. Quando um equipamento é operado com desalinhamento, os esforços cíclicos causam desgaste excessivo nos mancais. Logo o desgaste transforma-se em folga excessiva entre os elementos dos rolamentos que dessa forma não fornecem mais o amortecimento necessário para restringir dos elementos rotativos.

4. O passo final ocorre quando alguém bem intencionado detecta a vibração e solicita o balanceamento ou a substituição da unidade defeituosa. Assim, sem um diagnóstico correto, trabalho extra desnecessário é realizado. A estatística mostra que a percentagem de retrabalho é de 12%, o que gera um aumento exponencial dos custos.

O desalinhamento além de destrutivo para o equipamento, também é dispendioso em termos do consumo de energia elétrica.

Não é incomum encontrar uma diferença de 3 a 4 ampéres entre a potência despendida para acionar um equipamento corretamente alinhado e um desalinhado.

Um exemplo de cálculo apresentado abaixo mostra que um motor de 100 Hp com um consumo extra de 2 ampéres consome em um ano R$ 690,00 (seiscentos e noventa reais) a mais de energia elétrica.

Em uma indústria de porte médio com algumas dezenas de motores, o consumo anual extra desnecessário já representa alguns milhares de reais. Imaginemos o que isso representa em uma grande indústria.

A economia advinda do bom alinhamento pode ser calculada da seguinte forma:

KW (trifásico) = (volts) (ampéres) (F.P.) . (1,732)

1000

F.P.= Fator de Potência:

Economia anual será igual:

diferença (em KW) (custo/KW) (7200 horas/ano)

7200 horas/ano - 6 dias por semana, 50 semanas por ano.

Exemplo: Amperagem desalinhado = 27 A após alinhamento = 25 A

KW - inicial = 575 . 27 . 0,8 . 1,732 = 21,5 KW

1000

KW - após alinhamento = 575 . 25 . 0,8 1,732 = 19,9 KW

1000

Diferença em KW = 21,5 - 19,9 = 1,6 KW

Economia = 1.6 . 0,06 . 7200 = R$ 691,20 / ano

Custo médio do KW = R$ 0,06

Uma observação final:

Muitos fabricantes de acoplamentos alegam que seus acoplamentos podem absorver os esforços causados pelo desalinhamento. Isto pode ser verdade, mas os mancais não conseguem absorver esses esforços. A energia gerada pelo desalinhamento eventualmente destruirá os mancais independente do acoplamento que seja utilizado.

2.4 - TUBULAÇÕES E FLANGES

Atentar para os seguintes itens:

- Manter os flanges tamponados antes de serem conectados.

- Não conecta-los antes da cura total do GROUTING.

- Tolerar desalinhamento paralelo entre flanges de 0,05 mm, para equipamentos de pequeno e médio porte e 0,25 mm para equipamentos de grande porte.

- Conectar os flanges com aperto em seqüência oposta nos parafusos, observando a leitura de RELÓGIOS COMPARADORES instalados nos cubos dos acoplamentos, nas direções horizontal e vertical. Após o aperto total, as leituras dos relógios não devem ultrapassar 0,07 mm.

- Realinhar as tubulações se não for conseguido o limite anterior, indicado nos relógios comparadores.

2.5 - ACOPLAMENTOS

- ACOPLAMENTOS RÍGIDOS

Pela mínima condição de absorver desalinhamentos, são limitados às máquinas de menores rotações e são empregados quando se exige muita precisão de movimentos. Exigem alinhamentos mais precisos.

- ACOPLAMENTOS FLEXÍVEIS

Possibilitam absorver pequenos desalinhamentos através da flexibilidade de seus componentes. São empregados para equipamentos de maiores potências e rotações.

2.5.1 - CUIDADOS COM OS ACOPLAMENTOS

- Não ultrapassar as rotações limites.

Acoplamentos flexíveis com elementos sintéticos, dispensam lubrificação, são de fácil montagem, absorvem maiores desalinhamentos, mas só devem ser empregados para baixas rotações (até 3600 RPM).

- Manter acoplamentos limpos e lubrificados.

- Garantir a concentricidade com os eixos, nos casos de usinagens dos furos dos acoplamentos.

- Manter interferência em torno de 0,01 a 0,02 mm entre os acoplamentos e eixos.

- Conectar os semi-acoplamentos, mantendo defasados de 180º as chavetas entre si, para minimizar o desbalanceamento.

- Balancear os acoplamentos que giram em rotações maiores que 3600 RPM, conforme recomendações das normas ISO 1940 e ISO 5406.

- Manter um GAP AXIAL, de acordo com as recomendações do fabricante.

- Ajustar o GAP AXIAL em MOTORES ELÉTRICOS após posicionar o eixo motor no seu centro magnético.

- Motores elétricos com mancais de deslizamento e grande jogo axial, necessitam de ACOPLAMENTOS DE ENGRENAGENS COM DENTES PROLONGADOS.

3 - ALINHAMENTO ENTRE EIXOS DE EQUIPAMENTOS ROTATIVOS

3.1 - DESALINHAMENTO

Devido as grandes potências e rotações de certos equipamentos rotativos, o desalinhamento entre seus eixos provoca danos:

- Nos próprios acoplamentos (superaquecimento e quebras).

- Nos Selos Mecânicos (falhas, quebras).

- Nos Mancais (desgaste, trancamentos).

- Nos eixos (empenamentos, fadiga).

- Nos equipamentos (maior vibração, menor performance operacional).

3.2 - TIPOS DE DESALINHAMENTOS

- PARALELO OU RADIAL

Ocorre quando as linhas do centro de rotação dos eixos são paralelas entre si.

- ANGULAR OU AXIAL

Ocorre quando as linhas do centro de rotação dos eixos são oblíquas entre si.

Pode projetar-se nas direções HORIZONTAL e VERTICAL.

- COMBINADO OU MISTO

É a ocorrência simultânea entre os desalinhamentos RADIAL e AXIAL.

3.3 - INSTRUMENTOS E DISPOSITIVOS PARA ALINHAMENTO

- RELÓGIO COMPARADOR

Mede a posição d centro de rotação de um eixo em relação ao outro.

- CUIDADOS

- Empregar relógios em boas condições, onde o movimento do sensor é suave e sem trancamentos.

- Ajustar o ZERO de leitura do relógio, aproximadamente no centro do curso do seu sensor.

- Posicionar o sensor perpendicularmente à linha de centro do eixo para leituras radiais.

- Posicionar o sensor perpendicularmente ao plano da face do acoplamento, para leituras axiais.

- Efetuar a leitura dos relógios com o equipamento MÓVEL apertado na base.

- PÉ-MANCO, manter os relógios zerados e afrouxar um parafuso por vez do MÓVEL, observando as alterações nas leituras dos relógios.

- Colocar SHIMS no pé que, quando afrouxado, provocar alterações nos relógios.

- Após cada leitura do relógio, retornar à posição inicial para confirmar a leitura zerada. Se o zero inicial não se repetir, inspecionar os dispositivos e o equipamento MÓVEL quanto a folgas e flexões.

- CALÇOS OU SHIMS

São lâminas de espessura calibrada inseridas sob os pés do equipamento para posiciona-lo na altura desejada.

- CUIDADOS

- Empregar calços de aço inoxidável em ambientes corrosivos (calços de aço carbono ou latão se degradam mais facilmente com o tempo, prejudicando o alinhamento).

- Recortar os calços no tamanho de toda a superfície de assentamento do pé do equipamento.

- Não instalar número maior de 3 calços por pé, para evitar flexibilidade e a não permanência do alinhamento.

- Remover totalmente possíveis rebarbas originadas no corte dos calços.

- DISPOSITOVOS DE FIXAÇÃO DOS RELÓGIOS

Existe uma série de dispositivos tais como:

- BASES MAGNÉTICAS

- BASES DE CORRENTE

- HASTES ROSCADAS

- CUIDADOS

- O principal cuidado com os dispositivos é garantir a perfeita fixação e rigidez dos mesmos, para evitar erros de leitura dos instrumentos de alinhamento.

- DEMAIS FERRAMENTAS ÚTEIS

- Lanterna.

- Tesoura para corte de calços (SHIMS).

- Espelho para possibilitar a leitura dos relógios em posições difíceis.

- Macacos mecânicos.

- Alavancas, para movimentação da máquina.

- Torquímetro, para aperto dos parafusos de fixação na base.

- Micrômetro, para aferição dos SHIMS.

- Papel milimetrado, para execução dos gráficos.

- Régua e escala.

- Máquina calculadora.

- INSTRUMENTOS DE ALINHAMENTO ÓTICO (ALINHADOR A LASER)

Este instrumento será descrito com mais detalhes em capítulo posterior.

4 - TOLERÂNCIAS DE DESALINHAMENTOS

São determinadas visando a limitação da vibração dos equipamentos, bem como a proteção dos seus componentes e do próprio ACOPLAMENTO.

Devem ser seguidos os seguintes critérios para a obtenção das tolerâncias:

- RECOMENDAÇÃO DO FABRICANTE

- TABELAS PRÁTICAS

4.1 - RECOMENDAÇAÕ DO FABRICANTE

Deve ser seguida sempre quando conhecida.

4.2 - TABELAS PRÁTICAS DE TOLERÂNCIA DE DESALINHAMENTO

  • TABELA 1 - PARA ACOPLAMENTOS SIMPLES

DESALINHAMENTO ANGULAR

mm/100 mm

DESALINHAMENTO RADIAL

mm

RPM

Excelente

Aceitável

Excelente

Aceitável

< 1000

0,06

0,10

0,07

0,13

< 2000

0,05

0,08

0,05

0,10

< 3000

0,04

0,07

0,03

0,07

< 4000

0,03

0,06

0,02

0,04

< 5000

0,02

0,05

0,01

0,03

< 6000

0,01

0,04

< 0,01

< 0,03

  • TABELA 2 - PARA ACOPLAMENTOS COM ESPAÇADORES

DESLOCAMENTO ANGULAR

mm/cm

RPM

Excelente

Aceitável

1200

0,01

0,015

1800

0,005

0,01

3600

0,003

0,005

  • TABELA 3 – TOLERÂNCIA PARA PÉ MANCO

Alteração máxima nas leituras dos relógios zerados, quando é afrouxado o pé.

Excelente

mm

Aceitável

mm

0,05

0,08

5 - MÉTODOS DE ALINHAMENTO

DIÂMETRO E FACE MÉTODO DE LEITURA AXIAL LASER

5.1 - MÉTODO DIÂMETRO E FACE

- INDICAÇÕES E OBSERVAÇÕES:

- É o método mais popular e indicado para máquinas de pequeno porte, principalmente.

- Indicado para distâncias curtas entre acoplamentos e maiores diâmetros de leitura.

- Podem ser usadas hastes fixadas nos flanges dos acoplamentos para ampliar o diâmetro de leitura. Neste caso os dois semi-acoplamentos devem ser girados em conjunto.

- O método é baseado em cálculos de desalinhamento radial e axial através da semelhança de triângulos.

- POSICIONAMENTO DOS RELÓGIOS:

Empregam-se dois relógios, um para leituras radiais e outro para leituras axiais.

Os relógios sempre serão zerados na parte superior para leituras verticais e um dos lados para leituras horizontais.

- FÓRMULAS

Sendo: ØL = Diâmetro de leitura

D1 = Distância entre plano de leitura e o pé LA do equipamento móvel.

D2 = Distância entre o plano de leitura e o pé LOA do equipamento móvel.

P1 = Correção no pé LA.

P2 = Correção no pé LOA.

La = Leitura AXIAL.

Lr = Leitura RADIAL.

  • DESALINHAMENTO ANGULAR AXIAL

OBS: Manter o relógio sempre na máquina móvel.

  • DESALINHAMENTO RADIAL

O componente radial do desalinhamento é Lr tanto para P1 com para P2.

2

CORREÇÕES TOTAIS (ANGULAR E RADIAL)

PARA ALINHAMENTO VERTICAL:

“P” POSITIVO (+): Acrescentar calços.

“P” NEGATIVO (-): Retiar calços.

PARA ALINHAMENTO HORIZONTAL:

“P” POSITIVO (+): Deslocar o Móvel para o lado em que os relógios foram zerados.

“P” NEGATIVO (-): Deslocar o Móvel para o lado oposto ao que os relógios foram zerados.

- EXERCÍCIO:

1 - Calcular as correções do desalinhamento VERTICAL nos pés dianteiros e traseiros, com base nos dados abaixo:

Sendo:

ØL = 150 mm

D1 = 180,4 mm

D2 = 789,1 mm

Resp.: P1 = 0,79 mm

P2 = 2,42 mm

Conclusão: Os pés dianteiros estão mais baixos (0,79 mm) devendo ser acrescentados calços.

Os pés traseiros estão mais baixos (2,42 mm) devendo ser acrescentados calços.

2 - Calcular as correções do desalinhamento VERTICAL e HORIZONTAL nos pés dianteiros e traseiros, com base nos dados abaixo:

Sendo:

ØL = 203 mm

D1 = 254 mm

D2 = 432 mm

Resp.: P1 (VERTICAL) = -0,8 mm (retirar calços)

P2 (VERITCAL) = -1,65 mm (retirar calços)

P1 (HORIZONTAL) = + 0,045 mm (deslocar para o sentido do zero)

P2 (HORIZONTAL) = + 0,258 mm (deslocar para o sentido do zero)

- CUIDADOS NOS CÁLCULOS DE DIÂMETRO E FACE E LEITURAS AXIAIS

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