Qual o parâmetro que define o método de alinhamento de máquinas rotativas a ser empregado?

Alinhamento mecânico é um requisito fundamental de máquinas e equipamentos, sem isso é certo que haverá o funcionamento irregular de todo sistema ou conjunto. Por essa razão, afirmamos que é um requisito extremamente crítico em máquinas e equipamentos rotativos. 

Juntamente com a velocidade, carga de lubrificação e temperatura, a precisão do alinhamento prolonga a vida de muitos elementos de máquinas, engrenagens, acoplamentos, rolamentos, correias e correntes, entre outros elementos e transmissões desse tipo de maquinário.

Qual o conceito de alinhamento mecânico?

Alinhamento mecânico é uma técnica de montagem ou recurso utilizada em máquinas e equipamentos rotativos, com a finalidade de manter alinhados a linha de centro de eixos rotativos, de forma paralela ou angular, no mesmo plano de trabalho.

O objetivo é garantir o correto funcionamento de transmissões rotativas, com isso eliminar vibrações, aquecimento, desgastes e dar maior durabilidade aos elementos de máquinas e suas transmissões.

Requisitos para um alinhamento correto

As máquinas e os equipamentos necessitam estar alinhados geometricamente para poderem operar de forma adequada com máximo de eficiência e o mínimo de desgaste. A realização de um correto alinhamento depende de dois fatores importantes, já que influenciam diretamente na eficácia do alinhamento de máquinas e equipamentos. Esses fatores são: 

Projeto e fabricação – é certo que tudo começa na elaboração do projeto e fabricação com definição de medidas e formas geométricas, que permitam um perfeito alinhamento das partes rotativas. Qualquer erro de projeto e/ou fabricação terá impacto direto e resultará em um problema crônico, de difícil solução em campo. É o que chamamos de alinhamento geométrico, concebido nessa fase da máquina.

Torções mecânicas e desníveis – esse processo é de grande importância, considerando que temos partes fixas na máquina, que podem ser retiradas, como um motor redutor por exemplo. Independente disso, o nivelamento é de suma importância pois a falta dele ocasiona torções mecânicas desníveis, forçando demasiadamente a rotação das partes rotativas. 

Formas de realizar o alinhamento

Uma vez correto o projeto e fabricação, por si só alguns alinhamentos da máquina já são definidos, além das partes que requerem verificação periódica.  E para isso temos basicamente três forma de fazer isso:

  • Alinhamento à laser (método mais preciso)
  • Alinhamento com relógio comparador (preciso, com certas restrições de uso)
  • Alinhamento com régua e bloco padrão (não preciso).
Qual o parâmetro que define o método de alinhamento de máquinas rotativas a ser empregado?

Benefícios do correto alinhamento

A importância do correto alinhamento em máquinas e equipamentos fica evidenciada com muitos benefícios que esses ativos podem ter, tais como:

1. Diminuição de atrito, aquecimento e vibração 

Quando o alinhamento está perfeito se evita o atrito, aquecimento e a vibração nas máquinas e equipamentos. Essas condições deixam de provocar o desgaste e aquecimento excessivo das peças e, consequentemente, no desperdício de energia.

2. Fixação segura 

O alinhamento de eixos também evita que os parafusos e sistemas de fixação dos maquinários fiquem frouxos ou soltos. Partes soltas são indícios de problemas e um deles pode ser o desalinhamento das transmissões rotativas.

3. Economia de energia elétrica

Eixos/transmissões alinhadas fazem com que as máquinas trabalhem em níveis normais de esforço. Desse modo, itens como as engrenagens não ficam sobrecarregadas e, consequentemente, não geram desgaste e um maior consumo de energia elétrica. 

4. Vedações e lubrificação garantidas

Sistemas e eixos alinhados não danificam as vedações onde é necessário o uso de lubrificantes, como no caso de redutores de velocidades, caixas de transmissão, etc.

5. Peças sem risco de sofrer trincas/rupturas

Na ausência de excesso de vibrações, atrito e aquecimento, o risco de trincas ou rupturas são bem menores ou praticamente nulas. Itens como eixos, flanges, parafusos, rolamentos, etc. Pelo menos por motivos causados por desalinhamento.

6. Aumento da vida útil do maquinário 

Com base em todos os benefícios descritos acima, fica evidente que o alinhamento de eixos e sistemas de transmissão ainda garante o aumento da vida útil das máquinas. Portanto fica claro que o alinhamento quando não realizado de forma correta, quer seja na concepção do maquinário ou em sua manutenção, os prejuízos são certos. 

O perigo das forças harmônicas

Quando os eixos estão desalinhados, forças são geradas e podem produzir grandes tensões nos elementos rotativos e estacionários. Itens como os rolamentos e vedações nas máquinas que estão desalinhados certamente falharão nessas condições. Normalmente, os rolamentos e vedações possuem pequenas folgas internas que podem suportar parte desse desalinhamento, mas não por muito tempo.

E com certeza o maior problema se concentra nos rolamentos, um componente altamente utilizado em máquinas e equipamentos. Os rolamentos mais comuns usados são os de esferas e de rolos, são itens que têm uma expectativa de vida calculada, às vezes chamada de vida L-10 do rolamento – uma classificação de vida de fadiga para um rolamento específico.

Tecnologias preditivas evitando falhas prematuras

É um fato que a falta de alinhamento correto pode ser uma das razões por boa parte de todos os custos relacionados a quebras de máquinas rotativas. O alinhamento preciso dos eixos pode evitar grande número de quebras de máquinas e reduzir o tempo de inatividade não planejado que resulta em perda de produção. No ambiente desafiador que passamos atualmente, é estratégico a redução de custos e otimização de ativos. 

Existem várias tecnologias preditivas que podem detectar o desalinhamento em máquinas e equipamentos. Uma que é válida  para predizer falhas ocasionadas da falta de alinhamento é a técnica da análise de vibração.

Qual o parâmetro que define o método de alinhamento de máquinas rotativas a ser empregado?

A análise de vibração pode detectar o desalinhamento, analisando as mudanças na resposta à vibração, velocidades críticas e estabilidade do maquinário em comparação com uma linha de base estabelecida. As leituras de vibração geralmente estão na faixa de 1X para vibração axial ou 2X para vibração radial. Por isso é importante estabelecer parâmetros de cada item monitorado para definição do que se considera normal ou não.

No processo de gestão de máquinas e equipamentos, em particular durante a análise de causa raiz de uma falha, o fator alinhamento é frequentemente esquecido. Mesmo que a equipe de manutenção tenha ferramentas e treinamento adequados, a gestão deve ter pessoas orientadas para os detalhes.

Combinando diferentes ferramentas de monitoramento de condição e treinamento adequado, é certo a redução gradual e crescente nas falhas em geral causadas pelo alinhamento incorreto ou falta dele. Para isso entre em contato com dos especialistas da TRACTIAN e tire todas as suas dúvidas.

Alinhamento de Máquinas Rotativas Introdução Alinhamento mecânico é um recurso utilizado pela mecânica, em conjunto de equipamentos rotativos, com a finalidade de deixar as faces do acoplamento sempre com a mesma distância, em qualquer ponto, e no mesmo plano. O objetivo do alinhamento é garantir o bom funcionamento dos equipamentos rotativos tendo, como característica principal eliminar vibrações, aquecimento e dar maior durabilidade aos componentes. Tipos de desalinhamentos Os desalinhamentos podem ser radial, angular ou os dois combinados, seja no plano horizontal ou no vertical. DESALINHAMENTO RADIAL OU PARALELO DESALINHAMENTO ANGULAR OU AXIAL

_ DESALINHAMENTO MISTO _ SENAI Departamento Regional do Espírito Santo 7

Métodos de alinhamento Relógio comparador O alinhamento com relógio comparador deve ser executado em função da precisão exigida para o equipamento, a rotação e importância no processo. Para a verificação do alinhamento Paralelo e Angular devemos posicionar o relógio com a base magnética sempre apoiada na parte do motor. Já o sensor do relógio para alinhamento Paralelo, deve ser posicionado perpendicularmente ao acoplamento da parte acionada, enquanto que, no alinhamento Angular, o sensor deve estar posicionado axialmente em relação ao seu eixo. Régua e calibrador de folga O alinhamento com régua e calibrador de folga deve ser executado em equipamento de baixa rotação e com acoplamento de grandes diâmetros e em casos que exijam urgência de manutenção. _

_ Para obter o alinhamento correto tomamos as leituras, observando sempre os mesmos traços referenciais em ambas as metades do acoplamento, em 4 posições defasadas de 90º. O alinhamento paralelo é conseguido, quando a régua se mantiver nivelada com as duas metades nas 4 posições (0º, 90º, 180º e 270º). O alinhamento angular é obtido, quando o medidor de folga mostrar a mesma espessura nas 4 posições posições (0º, 90º, 180º e 270º), observando, sempre, a concordância entre os traços de referência. _

_ Alinhamento A realização de um bom alinhamento não depende, tão somente, de quem o faz, por isso, devemos observar, antes da execução do serviço, os itens abaixo: Nivelamento - esse processo é de grande importância, considerando que todas as dificuldades que possamos ter na realização do alinhamento final, terão origem na não observação desse detalhe. Por isso, devemos deixar os dois equipamentos o mais plano possível. Centralização - devemos, também, observar a centralização das funções que servirão de fixação dos equipamentos. Dispositivos de deslocamento - a instalação de dispositivos de deslocamento (macaquinhos) em posições estratégicas na base de assentamento servem para permitir maior precisão de deslocamento horizontal. Observação: O alinhamento deverá ser realizado, preferencialmente, sem os parafusos de fechamento do acoplamento. Para que se realize a correção do alinhamento, com rapidez e qualidade, é recomendável que seja executada na seguinte sequência prática: Correção do Angular Vertical; Correção do Paralelo Vertical; Correção do Angular Horizontal; Correção do Paralelo Horizontal. _

_ Alinhamento Angular com relógio comparador Suponhamos que o conjunto de acionamento com desalinhamento angular seja da figura 7 ou 8 (página seguinte). Instale o relógio como mostra a figura 9, certifique-se de que a sua base esteja firmemente posicionada após ter instalado o relógio, gire o seu dial até zerá-lo. Em seguida gire os dois eixos, simultaneamente, e leia as medidas nos pontos 0º, 90º, 180º e 270º. Registre todas as medidas (figura 10). Fig. 09 Fig. 07 Fig. 08 Fig. 10 Analisando os registros, verifique em que posições se encontra o equipamento. Comparar os valores encontrados com a tolerância do acoplamento (tabela). Caso esteja desalinhado, aplicar esses valores na fórmula H = X L, que veremos mais D adiante. Esse cálculo permitirá que se determine os calços a serem colocados ou retirados no plano vertical dianteiro ou traseiro. _

_ Alinhamento radial com relógio comparador Instale o relógio comparador, como mostra a figura 11, certificando-se de que a sua base esteja firme. Pressione a agulha do relógio no acoplamento e gire o Dial, até zerá-lo. Em seguida, gire ambos os acoplamentos, simultaneamente, e faça as leituras nos pontos 0º, 90ºm 180º e 270º e registre todas as medidas levantadas na figura 12. Fig. 11 As medidas lidas (final) devem ser divididas por dois (2) determinando, assim, a espessura dos calços a serem colocados ou retirados no plano vertical ou deslocamento horizontal. Fig. 12 Alinhamento Angular com régua e calibrador de folga Suponhamos que o conjunto desalinhado seja o da figura 1 ou 2. Coloque o calibrador de folga entre as faces do acoplamento, como mostra a figura 3. Retire as medidas nos seguintes pontos: 0º, 90º, 180º e 270º e registre as medidas na figura 4. Fig. 03 Fig. 01 _

_ Fig. 02 Fig. 04 Analisando os registros, verifique em que posição se encontra o equipamento. Comparar os valores encontrados com as tolerâncias do acoplamento (tabela). Caso esteja desalinhado, aplicar esses valores na fórmula H = X L, que veremos mais D à frente. Esse cálculo permitirá que se determine o deslocamento no plano vertical, com a retirada ou colocação de calços (traseiros ou dianteiros), proporcionando um alinhamento mais rápido. Alinhamento radial com régua e calibrador de folga Suponhamos que o conjunto de acionamento com desalinhamento radial seja o da figura 5. O primeiro passo será colocar a régua apoiada na metade mais alta do acoplamento (figura 6); o segundo passo será introduzir o calibrador no espaço entre a régua e a metade do acoplamento mais baixa. A medida lida corresponde à espessura dos calços no plano vertical ou o deslocamento no plano horizontal. Fig. 05 Fig. 06 _

_ Fórmula para calço Esta fórmula foi desenvolvida para auxiliar na correção do alinhamento angular. H X = L D onde: H = espessura do calço X = L = D = leitura dada pelo relógio ou calibrador de folga distância entre centro do acoplamento e os pontos de fixação do equipamento. diâmetro da circunferência descrita pela ponta do relógio Exemplo: Suponhamos que foram obtidas as seguintes leituras: Portanto na vertical temos o seguinte aspecto: Na horizontal temos: _

_ A correção do axial vertical será feita introduzindo-se um calço H e H 1 nas sapatas B = C: H = X D L = 0002, 50 4 H = 0, 025 H 1 = 0002, 130 4 H 1 = 0, 065 A correção do axial horizontal será obtida empurrando-se a máquina no sentido da sapata B pela sapata C por intermédio dos parafusos macaquinhos ou qualquer outro recurso. _

_ Sequência de operações Os procedimentos abaixo descreverão uma rotina lógica de operação. Limpar a base da bomba. Com o pé da bomba solto, fixar o adaptador ao corpo espiral, apertando os estojos cruzados com o torque recomendado pelo fabricante. A fixação do pé da bomba deverá ser executada com auxílio do relógio comparador, apoiando a base magnética em um ponto fixo e o sensor na posição vertical superior do acoplamento, conforme figura. Pressione o sensor e ajuste o Dial na posição 0. Com o aperto do pé da bomba, o ponteiro não deverá alterar sua posição inicial. Caso ocorra, proceder à correção, através da colocação de calços, até normalizar essa diferença. Retire todos os calços do motor elétrico sobre a base e faça uma limpeza. No caso de base nova, remova a tinta de proteção. Posicione o motor, colocando-o mais próximo possível da folga axial desejada entre os cubos (consultar tabela para tipo de acoplamento). Procure fixar os parafusos da base do motor com o mesmo torque, colocando a base do relógio em um ponto fixo e o sensor na parte superior do pé do motor (o mais próximo possível do parafuso de fixação) para verificar se há algum apoio falso. Caso haja, deverá ser corrigido, colocando-se calços na medida indicada pelo relógio. Instalar e posicionar relógios para leituras de desalinhamento radial e angular. Observação: A base do relógio ou dispositivo deve estar fixada no eixo do condutor (motor) de referência, a 180º um do outro, o que facilitará o acompanhamento da leitura. _

_ Trave os cubos para que girem simultaneamente. Dê uma ou mais voltas completas no acoplamento, até que sejam definidas as diferenças encontradas. Corrija, primeiro, a diferença angular vertical, colocando calços onde for necessário. Use a fórmula H = X L. D Paralelo a isso corrija, também, o radial vertical, através dos calços. Aperte todos os parafusos de fixação do equipamento e faça nova leitura, certificando-se de que atingiu os valores desejados. Corrija o angular horizontal, utilizando a fórmula H = X L. D Faça leitura do desalinhamento radial horizontal. Observação: Se vocês estiverem usando um relógio Centesimal e se o ponteiro der, a partir do 0, um deslocamento anti-horário a 180º, significa que o motor está mais baixo e vocês devem colocar calços no valor da metade da leitura. Torne a apertar todos os parafusos de fixação e faça nova leitura, encontrando os valores desejados. Dê como concluído o alinhamento. Coloque os elementos de transmissão, lubrifique (se necessário), feche o acoplamento e coloque a proteção. Interpretação do relógio Mostraremos agora como interpretar as leituras obtidas. Toda vez que a haste do relógio for pressionada, o relógio indicará leituras positivas, e quando a mesma for distendida, indicará leituras negativas. Analisando as leituras encontradas no esquema abaixo, para corrigir o desalinhamento, deveremos proceder da seguinte forma: _

Angular vertical = 0; -2,4 Utilizando a fórmula H = X L, e considerando D como D 220mm, teremos: 24, x 420 H = = 4,58mm 220 H 1 = 2, 4 x 1220 = 13,3mm 220 Como na posição 180º a leitura deu negativa, indicando que o acoplamento está aberto embaixo e o motor está mais baixo, como mostra o paralelo vertical, é conveniente levantar a dianteira em 4,58mm. Paralelo vertical = 0 30, 30, ( + ) Como a leitura deu negativo, a haste foi distendida, portanto o motor está abaixo. Devemos levantá-lo por igual em 1,5mm. -3,0 2 = 1,5 Angular horizontal Na posição 90º a leitura foi de +0,8 indicando fechado, em 270º com a leitura de -0,6 temos indicação de aberto. Portanto, devemos deslocar a traseira no sentido 90º para 270º, ou a dianteira no sentido contrário. Paralelo horizontal: +10, 04, + 14, -1,4 2 = 0,7 ( + ) Como a medida maior foi positiva e está em 90º, isto indica que a haste foi pressionada nesta posição. Devemos então deslocar o motor em 0,7mm para 90º. _

_ Exercícios: Baseado no exemplo anterior, faça os exercícios seguintes: 1) 2)

_ Padrão para Desalinhamento Máximo DIÂMETRO EXTERNO DO ACOPLAMENTO VALORES DE REFERÊNCIA ( mm ) ANGULAR Y PARALELO X ATÉ 140 0,13 0,13 140 a 225 0,25 0,25 225 a 460 0,30 0,30 MAIOR QUE 460 0,40 0,40 _

Notas 1 - REDUTORES O mesmo procedimento deverá ser empregado para alinhamento de redutores, conforme descrição anterior, exceto os três primeiros tópicos do item 7. 2 - Quando não dispomos da tolerância máxima de desalinhamento permissível do acoplamento, devemos utilizar as seguintes fórmulas práticas: Angular = 2 Lc eixo até à ponta do relógio 1000 Paralelo = 2 Lc eixo até à ponta do relógio 2000 3 - Ao executarmos um alinhamento em equipamentos acionados por turbina, o alinhamento final deverá ser feito estando a turbina na temperatura de operação. Se isso for impossível, dever-se-á prever uma folga entre a altura da turbina e o eixo, quando a turbina estiver fria. Além disso, se a bomba deve recalcar líquidos quentes, deve-se prever um folga na cota do eixo para a expansão da bomba. Em quaisquer circunstâncias, o alinhamento deverá ser verificado quando a unidade estiver na temperatura de operação, e será ajustado, se necessário, antes de se colocar a bomba realmente em serviço. Para acionamento mediante motores elétricos não é necessária a previsão de uma folga em virtude do aquecimento.