A importância do alinhamento entre eixos

8/14/2019 A importncia do alinhamento entre eixos

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A importncia do alinhamento entre eixos.

Introduo

As perguntas mais freqentes formuladas por gerentes, engenheiros,

supervisores, contratantes, profissionais da rea, referentes ao alinhamento (ou

desalinhamento) de eixos e sua importncia na manuteno industrial de mquinas

rotativas so discutidas a seguir. O que , exatamente, alinhamento de eixos?

Em termos bastante simples, desalinhamento de eixos ocorre quando as linhas

de centro dos eixos de rotao de duas (ou mais) mquinas no esto em linha um

com o outro. Por mais simples que isso possa parecer existe uma considervel

confuso que feita pelas pessoas que esto justamente iniciando o estudo dessa

matria, quando tentam definir precisamente a quantidade de desalinhamento que

pode existir entre dois eixos ligados por acoplamentos rgidos ou flexveis.

Qual a preciso que um alinhamento deve ter?

Como voc mede o desalinhamento quando existem tantos tipos diferentes de

projetos de acoplamentos?

Onde o desalinhamento deve ser medido?

O desalinhamento medido em... mils, graus, milmetros de ofsete,

arcosegundos, radianos?

Quando o alinhamento deve ser medido... Quando as mquinas esto paradas ou

quando elas esto rodando?

Em termos mais precisos, o desalinhamento de eixos o desvio da posiorelativa do eixo de um eixo colinear de rotao medida nos pontos de transmisso

de fora (ou potncia) quando o equipamento est rodando nas condies normais de

operao. Para entender melhor esta definio vamos dissec-la em partes de modo

a ilustrar claramente o que est envolvido. O desvio relativo posio do eixo

calculado pela medida da diferena entre a linha de centro atual de rotao de um

eixo e a linha de centro de rotao projetada do outro eixo.

Figura 1 - Condio tpica de desalinhamento.

A Figura 1 mostra uma situao tpica de desalinhamento em um motor e uma

bomba. Para um acoplamento flexvel aceitar ambos, desalinhamentos paralelo e

angular, deve haver pelo menos dois pontos onde o acoplamento possa ter

flexibilidade ou acomodar a condio de desalinhamento. Pela projeo do eixo

de rotao do motor em direo ao eixo da bomba e vice-versa, h um desvio

mensurvel entre os eixos de rotao projetados de cada eixo e a linha de centro


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atual de cada eixo onde a potncia est sendo transmitida atravs do acoplamento

de um ponto flexvel a outro.

Desde que ns medimos o desalinhamento em dois planos diferentes (vertical e

horizontal) devero existir quatro desvios que ocorrem em cada acoplamento. No

exemplo mostrado, note que h um desvio horizontal e um desvio vertical no ponto

de transmisso de potncia, tanto no motor quanto na bomba. O objetivo da pessoa

que est fazendo o alinhamento posicionar as carcaas de tal modo que esses

desvios estejam abaixo de certos valores de tolerncias, ou tolerveis. Um guia

para essas tolerncias est mostrado na figura 2 que ajudar a estabelecer a meta

para o pessoal que est executando o alinhamento.

Figura 2 - Guia de tolerncia de alinhamento de eixos.

A ltima parte da definio de alinhamento de eixos provavelmente a maisdifcil de se obter e usualmente um aspecto do alinhamento que geralmente mais

ignorado. Quando se d partida nos equipamentos rotativos os eixos se movem para

outra posio. A causa mais comum desse movimento devido a variaes de

temperaturas que ocorrem nas carcaas das mquinas e da esse movimento

comumente referido como alinhamento a frio e a quente. Essas variaes de

temperatura so causadas pela frico nos mancais ou por variaes trmicas que

ocorrem lquidos e gases do processo. O movimento das mquinas pode tambm ser

causado por reao ao processo de conectar uma tubulao ou contra-reao devida

rotao do rotor, algo parecido s foras que voc experimenta quando tenta

mover seu brao com um giroscpio girando em sua mo

Qual o objetivo de um alinhamento preciso?

De modo simples, o objetivo do alinhamento de eixos aumentar o perodo deoperao de mquinas rotativas. Para atingir esse objetivo, os componentes das

mquinas que esto mais sujeitos falhas devem trabalhar dentro dos seus limites

de projeto. Desde que os componentes que esto mais sujeitos a falhas so os

mancais, selos, acoplamentos e eixos, o alinhamento preciso das mquinas atingir

os seguintes resultados:

Reduzir foras radiais e axiais excessivas sobre os mancais para garantir

vida maior aos mancais e estabilidade ao rotor sob condies dinmicas de

operao.

Minimizar o empeno de eixo do ponto de transmisso de potncia no

acoplamento ao mancal lado acoplamento.

Minimizar o desgaste nos componentes do acoplamento.


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Reduzir as falhas nos selos mecnicos.

Manter as folgas internas apropriadas no rotor.

Eliminar a possibilidade de falha do eixo por fadiga cclica.

Menores nveis de vibrao nas carcaas das mquinas, caixas de mancal, e

rotores. (*) freqentemente, pequenos valores de desalinhamento podem diminuir

nveis de vibrao em mquinas por isso precaues devem ser tomadas com relao

vibrao e ao desalinhamento.

Quais so os sintomas do desalinhamento?

Desalinhamento no fcil de detectar nas mquinas que esto rodando. As

foras radiais transmitidas de eixo para eixo so tipicamente foras estticas

(isto , uni direcionais) e so difceis de medir externamente. Para nosso

desapontamento, no existem analisadores ou sensores que possam ser instalados no

lado externo das mquinas para medir o quanto de fora est sendo aplicado aos

mancais, eixos e acoplamentos. Consequentemente o que ns atualmente vemos so

efeitos secundrios dessas foras que so exibidos atravs dos seguintes

sintomas:

Falhas prematuras de mancal, selo, eixo e acoplamento.

Vibrao excessiva no sentido radial e axial.

(*) testes tm demonstrado que diferentes projetos de acoplamentos mostram

diferentes tipos de comportamento de vibrao. Parece que a vibrao causada

pela ao mecnica que ocorre no acoplamento quando ele roda. Altas temperaturas de carcaa no e prximas aos mancais ou altas

temperaturas de descarga do leo.

Vazamento excessivo de leo nos retentores ou selos do mancal.

Parafusos de fundao frouxos.

Parafusos do acoplamento frouxos ou quebrados.

Alguns projetos de acoplamentos flexveis rodam quentes sob condies de

desalinhamento. Se for um tipo com elastmero, procure por p de borracha

dentro da proteo do acoplamento.

Peas de equipamentos similares esto vibrando menos ou parecem ter uma

maior vida em operao.

Alto nmero de falhas em acoplamentos (no usual) ou desgaste rpido deles.

Eixos quebram ou trincam no ou prximo do mancal (rolamento) ou cubo doacoplamento.

Quantidade excessiva de graxa (ou leo) no lado interno da proteo do

acoplamento.

O que acontece mquina rotativa quando est desalinhada s um pouco,moderadamente ou por vezes severamente?

O desenho mostrado na figura 3 ilustra o que acontece a uma mquina rotativa

quando est desalinhada. Apesar da condio de desalinhamento mostrada aqui estar

um tanto exagerada, ela tenta indicar qual o eixo da mquina rotativa sofrer

distoro (isto empeno) quando cargas verticais ou laterais forem transferidas

de eixo para eixo.

Flexveis fazem justamente aquilo para o qual eles foram projetados, eles

flexionam para acomodar desalinhamentos leves. Mas os eixos so flexveis tambm,e quando o desalinhamento torna-se mais severo, mais os eixos comeam a flexionar

tambm. Tenha em mente que os eixos no so permanentemente fletidos ou

empenados, eles esto elasticamente curvados quanto eles so submetidos a

rotao. Note tambm que o eixo da bomba, neste exemplo, est exercendo uma fora

para baixo sobre o mancal do lado interno do motor, enquanto ele tenta trazer o

eixo do motor para estar em linha com a sua linha de centro de rotao.


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Figura 3 - Distoro do eixo devido a desalinhamento excessivo.

Por outro lado, o eixo do motor exerce uma fora para cima no mancal interno

da bomba desde que ele tenta trazer o eixo da bomba em linha com sua linha de

centro de rotao. Se as foras de eixo para eixo so bastante grandes, o vetor

fora pode estar para cima no mancal externo do motor e para baixo no mancal

externo da bomba. Talvez a razo porque o desalinhamento de maquina possa no

vibrar excessivamente devido, em parte, ao fato que essas foras esto atuando

na mesma direo. Foras de rotores desbalanceados, por exemplo, mudaro suas

direes enquanto o ponto pesado esteja continuamente se movendo (em volta)

quando o eixo gira, causando por isso vibrao. Foras de desalinhamento de eixo

no se movem (em volta); elas usualmente atual em uma nica direo.

A carta na figura 4 ilustra o tempo estimado para a falha de uma pea tpica

de equipamento rotativo baseado na variao das condies de alinhamento. O termo

falha, aqui, implica uma degradao de qualquer componente crtico da mquina tal

como os selos, mancais, acoplamento ou rotores. Os dados neste grfico foram

compilados de um grande nmero de histrico de casos onde o desalinhamento foi

definido como sendo a causa raiz de falha da mquina devido aos vrios graus de

desalinhamento do eixo, menores nveis de vibrao nas carcaas das mquinas,

caixas de mancal e rotores.


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Figura 4 - Tempo estimado para falha de maquinas rotativas.

(*) freqentemente, pequenos valores de desalinhamento podem diminuir

nveis de vibrao em mquinas por isso precaues devem ser tomadas com relao

a vibrao e desalinhamento.

Quanto tempo leva cada passo do procedimento de alinhamento?

So oito os passos bsicos para o trabalho total de alinhamento:

1. Preparao ferramentas, pessoas, treinamento;

2. Obter informaes relevantes sobre as mquinas a serem alinhadas. Sonecessrias ferramentas especiais para medir o alinhamento ou

reposicionamento das mquinas? As mquinas se movem da posio off-line para

condies de operao? Se sim, quanto e... voc tem que desalinh-las

propositalmente de modo que elas se movam para a posio de alinhamento

quando estiverem em operao normal?

3. Antes de voc comear o trabalho em uma mquina lembre-se... Segurana em

primeiro lugar! Identifique e desligue a mquina;

4. Verificaes preliminares: runout, p manco (soft foot), acoplamento est

OK? mancais OK? fundao OK? base (skid) OK? A tubulao est forando a

mquina?

5. Mea a posio dos eixos. Eles esto dentro das tolerncias de alinhamento

aceitveis?

6. Decida quem necessita ser movida (qual a maneira e quanto) e entofisicamente reposicione a(s) mquina(s) verticalmente, lateralmente e

axialmente. Depois que voc tiver feito um movimento, volte ao passo 5 e

verifique para ver se as mquinas realmente foram movimentadas do modo que

voc esperava que fossem;

7. Instale o acoplamento e verifique se o equipamento acionado roda livre.

Instale a proteo do acoplamento;

8. Rode a mquina e faa as verificaes necessrias.

Quanto tempo leva para alinhar uma mquina?

O grfico da figura 5 mostra o tempo mdio total que leva para fazer os

passos de 2 a 8. O passo 1 no est no grfico desde que procurar todas as


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ferramentas necessrias e treinar todos que esto envolvidos pode levar um tempoconsidervel. Como pode se ver, os dois maiores tempos consumidos nas tarefas dealinhamento so: executar as verificaes de integridade mecnica e movimentar asmquinas para alinhar os eixos. No de todo incomum para um alinhamento precisolevar de 3 a 8 horas, assumindo que tudo esteja certinho!

Figura 5 - Tempo estimado para executar os passos de alinhamento.

Como eu posso reduzir o tempo total para alinhar apropriadamente?

Em primeiro lugar, as pessoas que so alinhadores de mquinas devemconhecer o que eles esto fazendo e ter uma meta para alcanar. Eles tambmnecessitam acessar todas as ferramentas necessrias para executar o trabalho e asferramentas devem estar funcionando perfeitamente. Se sua empresa comprou umsistema de medio de alinhamento caro que permanece trancado em um armrio, eleno valer nada se no puder ser usado quando necessitarem dele. tambmimportante ter um sistema de alinhamento que possa lhe fornecer, com alternativa

de movimento, solues quando reposicionar as mquinas.A chave para o sucesso no alinhamento de mquinas vem da habilidade de se

chegar soluo que possvel realizar e minimiza os movimentos requeridos no

p. Clculos apurados do movimento necessrio no p da mquina so desnecessrios

se voc no pode mover a mquina a quantidade que o sistema de alinhamento est

lhe pedindo.

Qual a freqncia que o alinhamento deve ser verificado?

Como mencionado previamente, as mquinas rotativas podem mover imediatamentedepois de dada a partidas. Isso ocorre rapidamente e o(s) eixo(s) adota como queuma posio permanente aps a estabilizao da condio trmica ou do processoser estabilizada (qualquer coisa entre 2 horas e 1 semana dependendo do caso).Entretanto h variaes mais vagarosas e mais sutis que ocorrem em longos

perodos de tempo. As mquinas mudaro vagarosamente a sua posio do mesmo modoque a sua entrada de garagem fica saliente ou a fundao do seu prdio trinca. Aacomodao do solo sob a maquina pode causar movimento de toda a fundao. Tantoquanto as fundaes se movam vagarosamente, as tubulaes conectadas exerceroesforos sobre os equipamentos causando modificaes no alinhamento. Variaessazonais de temperatura causaro variaes tambm no concreto, base metlica,tubulaes e dutos sejam expandindo-os ou contraindo-os.

recomendvel que em equipamentos recm instalados (novos) seja feitaverificao quanto a mudanas no alinhamento de 3 a 6 meses aps a entrada emoperao. Baseado no que for encontrado durante a primeira ou segunda verificaodo alinhamento, adeqe a sua inspeo para o melhor ajuste para do trem demquinas. Em mdia, alinhamento de eixos em todos os equipamentos deveria ser


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verificado, digamos, anualmente. No fique constrangido ao ler isso, pois voc

no a nica pessoa que no tem feito verificaes nas suas mquinas desde que

foram instaladas.

Quanto dinheiro eu deveria gastar em ferramentas e treinamento?

Eu suponho que uma boa regra investir 1% do custo de substituio total de

todas as suas mquinas rotativas em ferramentas e treinamento em alinhamento como

um valor base anual. Por exemplo, se voc tem 20 trens de mquinas na sua planta

valendo US$5000,00 cada (total US$ 100.000,00) ento voc deveria investir US$

1.000,00 em alinhamento todo ano. Esses gastos deveriam cobrir ferramentas etreinamento e no tempo e materiais necessrios para servios de alinhamento.

Como eu posso saber se as empresas terceirizadas esto fazendo alinhamento de

modo apropriado?

Inclua algumas clusulas no seu contrato que exijam o fornecer a voc os

dados iniciais de alinhamento, situaes de p-manco (soft-foot) e as correes

efetuadas, runnout lidos nos eixos e cubos, dados de alinhamento final, o quanto

as mquinas foram movidas, e a tolerncia final de alinhamento. No se sinta

satisfeito com respostas do tipo....Ns usamos relgio comparador ou Ns

usamos um laser.

Relgios comparadores e lasers no movem mquinas; as pessoas o fazem.

A permisso para traduo e divulgao deste artigo pelo www.manter.com.br ,

uma cortesia de John Piotrowsky.

Traduzido por Julio Nascif Xavier - Tecm Tecnologia Empresarial

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