CURSO DE ALINHAMENTO

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.

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

1 – Antes de iniciar os cálculos, confirme se os valores de leituras dos relógios estão corretos.
2 – Cuidado, durante os cálculos, para não cometer erros de sinal.
3 – Execute primeiro as operações entre parênteses ( ).
4 – Cuidado para não trocar os valores nas equações.
5 – Certifique-se de que esteja introduzindo, nas formulas, os valores ØL, D1 e D2, corretos.

5.2 - MÉTODO DE LEITURAS AXIAIS
- INDICAÇÕES:
É indicado para alinhamento de eixos com ESPAÇADORES ou TRANSMISSÕES muito longas, como geralmente ocorre em Torres de Resfriamento.

- DISPOSIÇÃO DOS RELÓGIOS



5.3 – ALINHAMENTO LASER (INSTRUMENTO SKF – TMEA 1)



O alinhamento a laser proporciona uma forma fácil e precisa para ajustar duas unidades de uma máquina rotativa, de modo que os eixos das unidades fiquem alinhados linearmente.
O instrumento em questão utiliza duas unidades de medição que estão equipadas com um diodo laser e com um detector de posição. Durante a rotação dos eixos sobre 180º, qualquer desalinhamento paralelo ou anular provoca deflexão dos raios em relação à sua posição inicial. As medições vindas dos dois detectores de posição, entram automaticamente no circuito lógico dentro da unidade do visor, que calcula o desalinhamento dos eixos e dá informações acerca dos valores de correção dos pés da máquina
Depois de um procedimento de medição, o equipamento mostra imediatamente o desalinhamento dos eixos e os ajustes corretivos necessários dos pés da máquina. Como os cálculos são feitos em tempo real, os ajustes também podem ser feitos em tempo real.

FÓRMULAS




ØL =
D1 =
D2 =

DESALINHAMENTO ENCONTRADO



DESALINHAMENTO DEIXADO