Alinhamento de Eixo

7/18/2019 Alinhamento de Eixo

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A amplitude vibracional é a medida do nível devibração em uma máquina. A mesma pode ser expressa nasseguintes grandezas: deslocamento, velocidade ouaceleração nas unidades métrica ou inglesa.

As medições em deslocamento servem paraevidenciar características em baixas frequências onde oconhecimento do deslocamento real dos elementos faz-senecessário. Em aceleração tem-se uma melhor visualizaçãoda vibração gerada em alta freqüência (> 1000 Hz). Já as

medições feitas em velocidade cobrem uma faixa maisabrangente do espectro, servindo para uma visão docomportamento da máquina como um todo.

UNIDADES DE MEDIDAS DE VIBRAÇÃO



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deslocamento

f (Hz)

aceleração

velocidade

Medições em deslocamento sãomelhores para avaliarmos eventosem baixas freqüências mas

são inúteis em altas freqüências

Medições em aceleração sãomelhores para avaliarmos eventosem altas freqüências mas

são inúteis em baixas freqüências

Medições em velocidade sãousadas para uma avaliaçãogeral do espectro, pois cobremuma ampla faixa de freqüência.

Fig. 1



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De uma forma geral, os desalinhamentos edesbalanceamentos são comumente identificadosanalisando-se os espectros de vibração em velocidade,enquanto que as medições em aceleração são usadaspara verificar condições dos rolamentos, cavitação,

defeitos em slots e barras de motores, etc...Dependendo do número de dentes da

engrenagem e da velocidade do eixo envolvido, falhasde engrenamento e/ou rolamentos podem ser

avaliadas em velocidade ou em aceleração.



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Problemas de alinhamento com máquinasrotativas muitas vezes resultam de problemas defundação (base da máquina) ou da carcaça doequipamento. É evidente que o alinhamento dos eixosmudará se houver alguma deformação na base ou na

carcaça devido às condições de trabalho. Este processopode ser lento, como por exemplo, recalque da basedevido a cargas impostas pelo equipamento, comotambém pode ser bem rápido devido ao aquecimentoprovocado pela máquina (quando alinhada a frio, semconsiderar alterações térmicas). Deformações nastubulações que estão ligadas a equipamentos rotativospodem contribuir para o desalinhamento dos mesmos.

BASES DE MÁQUINAS



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Com o avanço das técnicas de cálculo deestruturas sujeitas a cargas dinâmicas, fundações,estruturas e carcaças de máquinas podem serrigorosamente projetadas e aferidas utilizando-setécnicas CAD e CAE. A dinâmica estrutural permite

cálculos bem precisos de modo a não permitir quemáquinas rotativas trabalhem em ressonância comsua própria base. Infelizmente, estas novas técnicasnem sempre são aplicadas a contento, e assim é

comum depararmo-nos com máquinas assentadas embases mal dimensionadas, trabalhando em condiçõesdesfavoráveis e exigindo reparos freqüentes.



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Uma inspeção visual deve ser feita pelo menos uma vezpor ano, em todas as bases de equipamentos rotativos. Os pontos

a serem observados são:

- Ancoragem das tubulações.- Juntas de expansão.- Parafusos soltos.

- Trincas em bases e colunas de sustentação- Infiltração entre a base e o concreto.- Calços soltos.- Calços enferrujados.- Pinos guias soltos e trincados.

Mesmo em fundações bem projetadas, uma série de fatores, taiscomo contração do concreto e distorções térmicas podem levar oequipamento a não ficar bem assentado.


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A preparação e o planejamento dotrabalho de alinhamento é proporcional ao

sucesso que se obtém. Em alinhamento não háatalhos nem soluções simples. Somente umbom planejamento e bons ingredientes(dispositivos, ferramentas e pessoal treinado)

permitirão o bom andamento do processo

ALINHAMENTO



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DISPOSITIVOS PARA ALINHAMENTO

Não existe nenhum tipo de dispositivo queatenda a todas as condições de alinhamento.Em certoscasos é mais conveniente fabricar exatamente o que senecessita em sua própria instalação do que tentarprocurar algo “pronto”, o que nem sempre é possível.

No próximo slide vemos um dispositivo muitocomum utilizado em alinhamento. Este dispositivo écomposto de uma corrente regulável que atende avários diâmetros de eixos e uma haste na qual é preso

o relógio comparador. Pesquisas comprovam que estedispositivo, se bem utilizado, atinge resultadosexcelentes, comparáveis ao alinhamento a laser, eevidentemente a um custo bem inferior.



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Quando o dispositivo de alinhamento gira daposição 12 horas até a posição 6 horas, o peso da haste

e do relógio comparador flexionam a haste, alterandoa medição real. Este fenômeno é conhecido como“Sag”. O Sag é uma das maiores fontes de erros emalinhamentos, porém facilmente contornado quandoas características do dispositivo são conhecidas.

A flexão do dispositivo (SAG)

Fig. 2



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A determinação do Sag é feita prendendo-se odispositivo de alinhamento em um tubo de 100 a 130mm de diâmetro (teoricamente o diâmetro deveria sero mesmo do eixo a ser alinhado) e com o relógio

comparador na mesma distância que será usada noalinhamento. O tubo é girado de 90 em 90 graus e osag que sempre terá um valor negativo, anotado. Nocálculo final do desalinhamento, estes valores deverãoser adicionados de modo a se obter a medição

verdadeira. De um modo geral, 0,07 mm é o máximopermitido de Sag para um dispositivo.



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Após conferir as condições da base e damáquina, os calços, o Sag e demais ferramentas aserem utilizadas no trabalho, o próximo passo será amedição da posição de um eixo em relação ao outro. É

interessante como podemos ver até pequenosdesalinhamentos com uma simples régua. Porém, àmedida que estes vão ficando mais precisamentealinhados, é fácil perceber que este procedimentoperde sua validade. Ainda assim é comum encontrar

mecânicos que utilizam como ferramentas dealinhamento somente uma régua e um canivete defolgas e se dão por satisfeitos com o resultado.

MEDINDO O DESALINHAMENTO



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Este procedimento serve tão somente para oque chamamos de “alinhamento grosseiro”, ou seja,aquela parcela do alinhamento que coloca os eixos emcondições de serem alinhados por um processo maispreciso, onde medições com relógios comparadoressão indispensáveis. O alinhamento “grosseiro” é o

primeiro passo da tarefa de alinhamento, e develançar mão de réguas, calibres de folga, micrômetrosinternos e externos. Uma vez alinhadosgrosseiramente os eixos, é iniciado o processo mais

apurado, que vai deixá-los definitivamente alinhadosdentro das tolerâncias normalmente exigidas. Doisdestes métodos são mostrados a seguir: o método“Face e Borda” e o de “Leituras Reversas”.



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MÉTODO FACE E BORDA

O método Face e Borda é o mais tradicional epopular método de alinhamento.

M

B

P

A

Fig. 3



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O processo de alinhamento pelo método Face e

Borda consiste em girar o eixo no qual estão fixos osrelógios comparadores sendo que o outro eixo podeestar parado (desacoplado) ou não. Para melhorentendimento deste processo, consideremos comoexemplo o alinhamento de um conjunto moto-bomba.Assim, na figura anterior, o eixo da esquerda será odo motor e o da direita da bomba. Para o conjuntoem questão, o motor será considerado como sendo amáquina móvel e a bomba como a máquina fixa. Este

artifício, que na grande maioria das vezes éverdadeiro, estará aqui sendo utilizado somente parafacilitar a visualização do procedimento.



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O relógio que está na vertical é o que nos dá os

desvios paralelos (P), e o que está na horizontal é oque nos dá os desvios angulares (A). Os desviosangulares e paralelos não necessitam ser medidossimultaneamente. A vantagem de se executarmedições de desvios paralelos e angularesseparadamente está no fato de que para isso sónecessitamos de um relógio comparador, ou seja, omesmo relógio é utilizado ora na vertical e ora nahorizontal. Observa-se também que a montagem

dupla de relógios aumenta o SAG, se estes estiverempresos a uma única haste.



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Os desvios paralelos são obtidos com o auxíliodo relógio P. Estes desvios encontram-se nos planosvertical e horizontal. O resultado das medições dorelógio P nos indicará as movimentações que faremoscom a máquina móvel no plano vertical (subir oudescer o motor por meio da colocação ou retirada de

calços) e no plano horizontal (movimentando o motorpara a direita ou esquerda, procedimento geralmentefeito com a ajuda de macaquinhos). Para efeito dereferência, consideremos que o observador está

colocado atrás do motor e olhando para frente, vendoem primeiro plano o motor e em segundo a bomba. Orelógio comparador é do tipo comum, em que umavolta completa do ponteiro equivale a 1 mm e temdivisões em centésimos.

OS DESVIOS PARALELOS



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O desvio paralelo horizontal é medido com orelógio zerado na posição 3 horas e depois girado atéa posição 9 horas.

A figura mostra uma situação em que o motor estádeslocado para a esquerda em relação a bomba,porém na mesma altura, isto é, há somente umdesalinhamento paralelo horizontal.

MB

DESVIO PARALELO HORIZONTAL

Fig. 4



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Imaginemos que o centro do eixo do motor estádeslocado 10,5 centésimos de milímetro para aesquerda da bomba. Uma vez zerado o relógiocomparador na posição 3 horas, qual será o desvio doponteiro ao girarmos o eixo do motor até o relógio

atingir a posição 9 horas?Quem não tem afinidades com o processo dealinhamento dirá que o ponteiro marcará -0,105 mm,o que não é verdade. Na realidade, quando a posição 9

horas é atingida, o valor encontrado no relógio é odobro do desvio real, isto é, 21 centésimos demilímetro negativos, ou seja, o ponteiro gira para aesquerda indo de zero até a posição 79 centésimos.



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Para melhor esclarecer esta passagem,suponhamos que o eixo não tem desvio. Deste modo, se

o relógio está zerado na posição 3 horas, ao ser atingidaa posição 9 horas ele continuará marcando zero,obviamente.Imaginemos que o relógio está zerado na posição 3

horas e que o eixo da bomba é deslocado para a direita0,105 mm. O relógio passa a marcar +0,105 mm. Se oeixo do motor é girado até que o relógio atinja a posição9 horas, a leitura será de -0,105 mm. Como vemos, umdesvio de 0,105 mm nos fornece +0,105 mm quando o

relógio está em 3 horas e -0,105 mm quando às 9. Semudarmos a referência, isto é, o relógio é zerado às 3horas, os 0,105 mm aparecerão no relógio das 9 horas,que passará a marcar -0,21 mm.



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Com o desvio paralelo vertical, acontece omesmo fenômeno que no horizontal, só que neste casoo relógio é inicialmente colocado na posição 12 horase girado até a posição 6 horas. Desta maneira, se em12 horas temos o relógio zerado e às 6 horas oponteiro marca -0,63 mm, podemos concluir que omotor deverá ser levantado 0,315 mm.

DESVIO PARALELO VERTICAL



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CORREÇÃO DOS DESVIOS PARALELOS

Na prática, os desvios paralelos horizontal evertical são medidos e corrigidos simultaneamente. Orelógio comparador é zerado, ou na posição 12 horas ouàs 3. O eixo do motor é então girado 360 graus e osvalores anotados. A figura 11 mostra o resultado deuma medição:

- 42 - 21- 21

- 63 - 42

0

0

+ 21

Fig. 5



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Observando a figura 5 podemos concluirque independe onde o relógio é zerado, poispodemos obter um resultado a partir do outro.No exemplo mostrado, o resultado quando orelógio é zerado em 3 horas foi obtido somando-se 21 aos valores encontrados na parte esquerda

da figura .



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Os desvios angulares são obtidos com o auxílio Ada figura 3. Assim como os desvios paralelos, osangulares se encontram nos planos vertical e horizontal.A correção dos desvios angulares verticais é feitamediante a colocação ou retirada de calços ou natraseira ou na dianteira do motor.A correção dos desvios angulares horizontais seráconseguida movimentando o motor para a esquerda ou

direita, na traseira ou na dianteira.

OS DESVIOS ANGULARES



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M

B

ENTENDENDO O DESVIO ANGULAR VERTICAL

O desvio angular vertical é obtido com o relógiozerado na posição 12 horas e girado de 180° até atingira posição 6 horas como visto na figura 6.

Fig. 6



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Ao ser girado de 12 horas para a posição 6horas, o relógio marca um valor negativo, o queimplicaria em subir a traseira do motor ou abaixar adianteira. Alertamos para o fato de que se o relógiofosse montado invertido, (como na figura 3), ou seja,

apontando para a bomba e não para o motor como nafigura 6, a leitura em 6 horas seria positiva. No caso dedesvios angulares, o quanto temos que subir ou abaixara traseira (ou dianteira) do motor não é o valor

registrado no relógio, mas sim, um valor proporcional,que depende das dimensões da montagem.



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O DESVIO ANGULAR HORIZONTAL

O desvio angular horizontal é obtido da mesma

maneira anterior só que o relógio gira da posição 3horas até a posição 9 horas.



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A CORREÇÃO DOS DESVIOS ANGULARES

A correção dos desvios angulares é feita,levando-se em consideração a geometria da montagem

P1 P2

A

B

F

H

Fig. 7

P1 / F = A / ( H + F )2 2

P2 / F = B / ( H + F )2 2



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Da figura 7 tiramos as seguintes relações:

onde:

P1 = desvio do pé traseiroP2 = desvio do pé dianteiro

A = distância do pé traseiro do motor ao relógioB = distância do pé dianteiro do motor ao relógioF = Resultado da medição com o relógio zerado às 12

horas e girado até às 6 horas (desvio

vertical), ou zerado às 3 horas e girado até às 9 horas(desvio horizontal.H = diâmetro que o relógio percorre.

P1 / F = A / ( H + F )2 2

P2 / F = B / ( H + F )2 2



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Observa-se que quanto maior for H, maispreciso é o resultado das medições. Sugere-se que Hseja igual a 1,5 vezes o diâmetro do acoplamento. Autilização deste artifício requer que os eixos sejam

acoplados e girados simultaneamente, uma vez que asmedições não são executadas diretamente no eixo dabomba, mas utilizando um dispositivo que é idêntico aoque prende o relógio ao eixo do motor, mas no casoservirá apenas como anteparo.



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O MÉTODO DE LEITURAS REVERSAS

O método de leituras reversas é também muitopopular e de simples visualização. A figura 8 mostra oesquema de montagem para este processo

Fig. 8



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No processo de Leituras Reversas os desviosparalelos são determinados exatamente como no

método Face e Borda. Os desvios angulares sãocalculados a partir das diferentes trajetórias elípticasfeitas pelo relógio. A figura 9 mostra como o relógiocomparador “vê” um eixo inclinado:

O quê o relógio “vê”

Fig. 9



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Para o cálculo do desalinhamento imagine osdois relógios na horizontal, isto é, o relógio que girasolidário com o eixo do motor está na posição 3 horas, eo que gira com o eixo da bomba na posição 9 horas.O relógio das 3 horas marca um valor Y e o outro X.

A figura 10 mostra esta geometria, de onde sãoretirados os valores dos desvios.

CÁLCULO DOS DESVIOS

A

P1P2

X

B

C

Y

Fig. 10



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Correção dos desvios - Motor

P2 = B ( X + Y )C - Y

P1 = A ( X + Y )C - Y

A

B

C

P1 P2

X Y

Estas são as soluções matemáticas quando usamos ométodo reverso.

Fig. 11



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PROCEDIMENTOS DE ALINHAMENTO NO CAMPO

Uma vez definido o método a ser utilizado,revisada a base e com as ferramentas e dispositivosadequados em mãos, dá-se início ao processo dealinhamento.

Alinhamento GrosseiroO alinhamento grosseiro é o primeiro passo a ser dado.Para isso usa-se um canivete de folgas e um micrômetroexterno. O alinhamento grosseiro pode também ser

executado com uma régua graduada para medir a folgaentre os acoplamentos e o paralelismo



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MOVIMENTAÇÃO DA MÁQUINA

Após registrar os valores fornecidos pelosrelógios comparadores é necessário compensar o “Sag”.A figura abaixo mostra os valores do Sag, os valores decampo e os valores reais com a compensação do Sag.

- 2 - 2 +5 +1 +7 +3

0 00

- 4 +6 +10

SAG CAMPO REAL



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Uma vez calculados os movimentos necessáriospara o alinhamento do equipamento, é então iniciado o

processo de movimentação. A movimentação horizontalé feita mediante a ajuda de “macaquinhos”. A figuraabaixo mostra um tipo de macaquinho muito popular:

macaquinho



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Quando se movimenta a dianteira do motor, umdos lados da traseira deve estar apertado de modo que

haja uma pivotação em torno deste ponto. Namovimentação da traseira ocorre o oposto.

AperteMova



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A movimentação vertical é feita mediante acolocação de calços.

Após a execução do alinhamento descrito, a máquina

deve ser colocada em operação e assim que for atingidaa temperatura de trabalho o alinhamento deverá seraferido. Se os valores encontrados estiverem fora dastolerâncias admissíveis um alinhamento a quente

deverá ser providenciado.



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Normalmente os equipamentos rotativospossuem valores de desalinhamento admissível nosplanos paralelos e angular definidos pelo fabricante.Este desalinhamento admissível é em função de alguns

fatores, tais como:- rotação- torque- temperatura de trabalho

- forma construtiva do acoplamento



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Mas, muitas vezes não possuímos em mãos essesvalores ou o manual do equipamento. Assim, podemosusar a tabela apresentada no slide seguinte.

Essa tabela foi feita com base na experiência

com equipamentos rotativos horizontais diversos e osvalores somente são relacionados com a rotação detrabalho.



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0,10 0,08 0,07 0,05

R P

M

0,09 0,07 0,06 0,04

0,07 0,04 0,04 0,03

0,05 0,03 0,02 0,020,03 0,02 0,01 0,01

600

750

1200

18003600

ACEITÁVEL ÓTIMO ACEITÁVEL ÓTIMO

TOLERANCIAS DE DESALINHAMENTO EM mm

TABELA DE TOLERÂNCIAS

Manual do alinhador a laser optaline.

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