guía de alineamiento bannister

8/19/2019 Guía de Alineamiento BANNISTER

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Guíasobre el alineamiento de ejes enmáquinas rotatorias, fundamentos y latecnología láser.Por: Edgar Bannister (revisado: Octubre 2004)

BANNISTER Y COMPAÑÍA LIMITADATel/Fax: 56-2-2099510 • Web: www.bannister.clE-mail: [email protected] ; [email protected] Casilla 16865, Santiago 9, Chile

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Indice

1. Introducción

2. Alineamiento de ejes en máquinas rotatorias2.1. ¿Qué es alineamiento de ejes en máquinas rotatorias?2.2. Fundamentos: Catenaria2.3. Fundamentos: Velocidad crítica2.4. Fundamentos: Parámetros de alineamiento2.5. Fundamentos: Angularidad, paralelismo y gap2.6. Tolerancias2.7. Causas de daños en máquinas rotatorias2.8. Consecuencias del desalineamiento2.9. Beneficios del alineamiento láser de ejes en máquinas rotatorias

3. Métodos de alineamiento de ejes en máquinas rotatorias3.1. Comparación entre métodos3.2. Relojes comparadores de carátula

3.3. Sistema óptico-láser

4. Alineamiento láser: procedimientos y consideraciones4.1. Preparación de la máquina4.2. Pie blando4.3. Dilataciones térmicas4.4. Algunas recomendaciones

5. Importante: su sistema láser de alineamiento5.1. Características técnicas5.2. Funciones especiales: aplicaciones especiales5.3. Resolución de problemas5.4. Documentación e informes

5.5. Tabla comparativa: sistemas de alineamiento láser

6. Respuestas a preguntas frecuentes

7. Equipos de alineamiento láser7.1. Alineamiento de ejes7.2. Centrado7.3. Linealidad y Planitud7.4. Alineamiento de poleas7.5. Alineamiento en máquinas herramientas7.6. Centrado en Turbinas7.7. Plomada en Turbinas7.8. Monitoreo permanente7.9. Paralelismo7.10. Accesorios

8. Anexos8.1. Informe de trabajo de alineamiento8.2. Nota técnica #1: Aplicación en minería – Chancado8.3. Nota técnica #2: Aplicación en minería – Molienda Convencional8.4. Nota técnica #3: Aplicación en minería – Molienda SAG


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8.5. Nota técnica #4: Aplicación en minería – Palas8.6. Nota técnica #5: Aplicación en papeleras – Máquinas papeleras


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1. Introducción

Por años, el alineamiento de ejes en máquinas rotatorias era considerado por muchos, una materia para algunospocos expertos que utilizaban comparadores de carátula. Con frecuencia, las correcciones del alineamiento sebasaban solo en la experiencia del operador en el mejor de los casos, y comúnmente solo en un trabajo de azar. Elresultado de esto era que el alineamiento era visto como una tarea que consumía mucho tiempo, destrozaba losnervios y con resultados definitivamente cuestionables.

Sin embargo, profesionales del mantenimiento en el mundo han aprendido que hay un mejor método de

alineamiento de ejes; el sistema óptico-láser. Hoy en día este sistema permite alineamientos rápidos, precisos,fáciles de ejecutar y documentados.

Considerando que la tecnología láser aplicada al alineamiento de ejes en máquinas rotatorias fue introducidomundialmente al sector industrial hace más de 15 años (por la empresa Pruftechnik AG, Alemania), en nuestro paíslos beneficios del alineamiento de ejes de máquinas rotatorias no son considerados en su real magnitud y elmétodo láser aún no es comprendido en su totalidad. Además, existen varios factores técnicos de los equipos dealineamiento láser que marcan la diferencia entre un alineamiento exitoso, ejecutado correctamente, libre deerrores y un desastre total, desprestigiando el método. Esto nos ha motivado a escribir esta breve guía para aclararbeneficios, conceptos y técnicas asociadas al método de alineamiento láser explicado de una forma simple y fácil deentender, con ejemplos, problemas y aplicaciones de terreno.

El objetivo de esta breve guía sobre alineamiento de máquinas rotatorias y la tecnología láser aplicada al

alineamiento es orientar al cliente sobre la importancia del alineamiento de máquinas rotatorias y orientarlo en laadquisición de un nuevo sistema láser de alineamiento.

Este documento también será de gran utilidad para orientar al cliente que está encargado de contratar servicios dealineamiento láser (u otro método) y debe exigir al contratista; instrumentos con tecnología adecuada, correctassoluciones para las diferentes aplicaciones, trabajos libres de errores, tolerancias adecuadas y la importantedocumentación del trabajo.


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2. Alineamiento de máquinas rotatorias

2.1. ¿Qué es alineamiento de ejes en máquinas rotatorias?

Según la Sociedad de Ingeniería Mecánica de Alemania, el alineamiento de ejes en máquinas rotatorias es elarreglo geométrico perfecto de eje o rueda giratoria. Idealmente, en todo punto donde se unen los ejes; punto de

transferencia de energía de un eje a otro, los dos ejes deben rotar sobre su mismo eje, siendo geométricamenteco-lineales en toda dimensión, para minimizar esfuerzos del acople y desgaste de sus apoyos. (Una excepción;acoples de engrane dentado requieren algún grado de desalineamiento para lubricar, así como los cardanes).

Es importante destacar los siguientes conceptos:

“En el punto de transferencia de energía” : todos los ejes tienen alguna forma de catenaria debido a su propiopeso, por lo tanto los ejes no están “derechos”. Por esto, la posición donde se compara el alineamiento de los dosejes puede ser comparado solamente en el punto de transferencia de energía de un eje con el siguiente.

“...los ejes de rotación...” : no confundir “alineamiento de ejes” con “alineamiento de acoples”. Las superficies delos acoples no deberían ser usadas para medir condición de alineamiento ya que no representan el eje de rotaciónde los ejes. Recuerde que por ahorro de costos, las superficies de los acoples no siempre están maquinados ymuchas veces se encuentran en malas condiciones. Además el acople eventualmente presentará desgaste y elajuste del acople con el eje es desconocido.

“..de ambos ejes...” : Rotar un solo eje y utilizar comparadores de carátula para medir superficies del acopleopuesto no determina el eje de rotación de ambos ejes.

LA condición de alineamiento puede modificarse cuando entre en operación la máquina. Esto puede suceder porvarias razones; dilataciones térmicas, fuerzas de las tuberías, torque del motor, movimiento de la base, huelgo delos apoyos, etc. Debido a que el alineamiento normalmente se realiza con la máquina en frío, la condición dealineamiento medida no será necesariamente cero. Además, la medición de la condición de alineamiento deberíamedirse girando los ejes en la dirección de rotación de operación de la máquina (siempre en un sentido). Lamayoría de las bombas y motores tienen flechas que indican la dirección de rotación.

2.2. Fundamentos: Catenaria

La cantidad de deflexión depende de varios factores tales como rigidez de los ejes, peso entre apoyos y peso libre(voladizo), diseño de los rodamientos y distancia entre los apoyos.

Para la gran mayoría de maquinaria existente acoplada directamente el arco de catenaria es despreciable eignorada para todo fin práctico.


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En trenes de transmisión extremadamente largos, tales como turbinas en plantas generadoras o máquinas conespaciadores extensos como torres de enfriamiento, la curva debe ser considerada. En la figura anterior, la turbinamuestra que los ejes están alineados mejor que 1/100 mm, pero el punto medio del sistema podría estar bajo los30 mm con respecto a los extremos del sistema.

2.5. Fundamentos: Velocidad crítica

Cuando un eje muy largo y flexible comienza a girar, el arco trata de enderezarse pero nunca llegará a ser unalínea recta. Es importante entender que el eje de rotación podría perfectamente ser una curva. En situacionesdonde dos o más máquinas son acopladas, donde uno o más ejes giran alrededor de un eje de rotación con formade catenaria, debería alinearse manteniendo la línea de centro curva.


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2.4. Fundamentos: Parámetros de alineamiento

Para poder medir y corregir la condición de alineamiento, se requiere un método para cuantificar y describir estacondición.

Tradicionalmente esta condición ha sido descrita en términos de lecturas de comparadores de carátula o valores de

posición a los pies de la máquina. Los valores medidos con ambos de estos métodos dependen de las dimensionesde las máquinas. Debido a que hay múltiples maneras de montar los comparadores de carátula (indicadoresreversos, radial y cara, doble , etc) la comparación de mediciones y la aplicación de tolerancias es muyproblemática, sin mencionar que los indicadores radiales muestran el doble el valor real y deben observarsecambios de signos si el indicador mide internamente, externamente, izquierda o derecha del acople.

El enfoque más modernos es describir la condición de alineamiento en términos de angularidad y paralelismo,horizontal y verticalmente.

Hay cuatro diferentes posibles discrepancias desde la situación ideal de ejes perfectamente alineados, las cualespueden ocurrir independientemente. Los cuatro parámetros que describen esta situación son: Paralelismo Vertical,Paralelismo Horizontal, Angularidad Vertical y Angularidad Horizontal.

Estos normalmente ocurren simultáneamente en varios grados, y cualquier condición de alineamiento entre dosejes puede describirse exactamente en términos de la combinación de estos cuatro parámetros.

(Nota: el alineamiento correcto considera el encuentro geométrico de los centros de los ejes y no las superficies delos ejes, acoples o máquinas.)

2.5. Fundamentos: Angularidad, paralelismo y gap

Angularidad es el ángulo entre dos ejes de rotación.

Angularidad puede expresarse directamente como un ángulo en grados o mradianes, o en términos de mm/m,thous/pulgada, mils/pulgada. Este último concepto es útil ya que la angularidad multiplicada por el diámetro delacople da una diferencia de gap equivalente al perímetro del acople.


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Por lo tanto el ángulo es popularmente expresado en términos de Gap o hueco por diámetro (no confundir con elespacio entre ejes y/o machones encontrados, utilizado mayormente entre mecánicos). El gap o hueco en sí no essignificativo, debe ser dividido por el diámetro para tener sentido. El diámetro es correctamente referido como “eldiámetro de trabajo” , pero es comúnmente llamada diámetro del acople. El diámetro de trabajo puede sercualquier valor, pero la relación entre gap o hueco y el diámetro es importante.

Un acople de 6” (152.4mm) abierto en la parte superior por 0.005” (0.127mm) da un ángulo entre ejes de0.83mrads.Para un diámetro de trabajo de 10”, esto corresponde a un gap de 0.0083”.Para un diámetro de trabajo de 100mm esto corresponde a un gap de 0.083mm.Nota: 1mrad = 1 milesima de una pulgada por pulgada y 1mrad = 1mm/m

Paralelismo es la distancia entre ejes de rotación en un punto dado. Los ejes de rotación raramente son paralelosy el borde del acople tiene una relación desconocida con los ejes de rotación.

Como se muestra en la figura de arriba, para la misma condición de alineamiento, el valor de paralelismo variadependiendo de la ubicación donde la distancia entre los ejes de rotación es medida. A falta de otras instrucciones,el paralelismo es medido en mm o milésimas de pulgada en el centro del punto de acoplamiento.


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Gap (hueco) y Paralelismo / Angulo y Paralelismo: este es el método más fácil para entender y se aplica aacoplamientos donde la longitud axial del elemento flexible o la longitud axial entre los elementos flexibles es igualo menor que el diámetro del acople.

Máquinas con acoples flexibles cortos que corren a velocidad media o alta requieren alineamientos muy precisospara evitar cargas en los ejes, rodamientos y sellos.

Debido a que la condición de alineamiento es virtualmente siempre una combinación de angularidad y paralelismo yla posición de la máquina debe ser corregida en ambos planos, vertical y horizontal, 4 valores son requeridos paradescribir completamente una condición de alineamiento.

Angularidad Vertical (o gap por diámetro) Angularidad Horizontal (o gap por diámetro)Paralelismo VerticalParalelismo Horizontal

A menos que se especifique de otro modo, el paralelismo se refiere a la distancia entre ejes de rotación al centrodel acoplamiento.

El centro del acoplamiento es un punto visible, intuitivo que es fácil de localizar y medir; para la correcta aplicaciónde tolerancias, el paralelismo debe ser referido desde el punto medio entre elementos flexibles.

La figura muestra la notación y convención de signos:

Ejes espaciadores son normalmente instalados cuando se anticipan considerables cambios de alineamiento durantela operación de una máquina, por ejemplo debido a dilataciones térmicas. A lo largo del eje espaciador, el cambioangular a los extremos del eje espaciador permanece pequeño incluso cuando ocurren grandes cambios en la

posición de la máquina.

La precisión de alineamiento para máquinas con ejes espaciadores que tienen elemento flexible en cada extremodel espaciador no son tan críticas como acoples flexibles cortos.


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Alpha-Beta – Cuatro valores son requeridos para describir completamente la condición de alineamiento:

Angulo Vertical α Angulo Vertical β Angulo Horizontal α Angulo Horizontal β

Los ángulos son medidos entre el eje de rotación del eje espaciador y los ejes de rotación de los respectivos ejes delas máquinas.


ParalelismoB-ParalelismoA – Como una alternativa a los dos ángulos, la condición de alineamiento se puededescribir en términos de paralelismos:

Paralelismo Vertical B Paralelismo Vertical ΑParalelismo Horizontal B Paralelismo Horizontal Α

Los paralelismos son medidos entre los ejes de rotación de los ejes de las máquinas en la posición de los extremosdel eje espaciador.


Relaciones – Al estudiar el diagrama a continuación, se obtiene un mejor entendimiento de las relaciones entrelos varios paralelismos y angularidades:


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2.6. Tolerancias

Tolerancias de alineamiento para acoplesflexibles

Las tolerancias sugeridas indicadas son valores

generales, basados en más de 30 años de experienciaen alineamiento de ejes de Pruftechnik y no deberíanexcederse.

Considere todos los valores indicados como ladesviación máxima permisible desde el objetivo dealineamiento, ya sea cero o algún valor deseado paracompensar dilataciones térmicas. En la mayoría delos casos, una vista rápida a la tabla mostrará si eldesalineamiento en el acople es permisible o no.

Como un ejemplo, una máquina con un acopleflexible corto que corre a 1500 rpm tiene paralelismos

de – 0.04mm vertical y + 0.02mm horizontal; ambosvalores están dentro del límite de tolerancia “excelente” de 0.06mm.

Angularidad es normalmente medida en términos dediferencia de gap (hueco). Para una dada cantidad deangularidad, mientras más grande el diámetro, mayorgap en el acople. La tabla indica valores para acoplescon diámetro de 100mm o 10”. Para otros diámetrosde acoples debe multiplicar el valor de la tabla por elfactor apropiado. Por ejemplo; una máquina quecorre a 1500rpm tiene un diámetro de acople de75mm. Con este diámetro, el máximo permitido degap será; 0.07mm x 75/100 = 0.0525mm.

Para ejes con espaciadores, la tabla indica elparalelismo máximo permitido para 100mm o 1” delongitud del espaciador. Por ejemplo, una máquinaque corre a 6000rpm con un eje espaciador de300mm instalado debería permitir un paralelismomáximo de; 0.03mm x 300/100 = 0.09mm paracualquiera de los acoples en los extremos delespaciador.

Acoples rígidos no tienen tolerancia para

desalineamiento y deben ser alineados lo más precisoposible.

Tolerancias Métricas son dadas para máquinas conalimentación de 50Hz que operan amúltiplos/fracciones de 300rpm.

Tolerancias Imperiales son dadas para máquinas conalimentación de 60Hz que operan amúltiplos/fracciones de 3600rpm.

Nota:

Para equipamiento industrial, la cantidad de desalineamiento quepuede tolerar es una función de muchas variables incluyendo rpm,potencia, tipo de acople, longitud del espaciador, diseño del equipoy expectativas del usuario en relación con la vida de servicio.Debido a que no siempre es posible considerar todos estos factoresen una especificación de alineamiento razonable y útil, se requiereconsiderable simplificación.

Las tolerancias de alineamiento basadas en rpm y longitud de ejesespaciadores primero se publicaron en los años ´70. Muchos deestas se basan primariamente en experiencia con acoples de

engrane y lubricados. La experiencia ha mostrado, sin embargoque son igualmente aplicables a la mayoría de acoples no-lubricados que emplean elementos flexibles.


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2.7. Causas de daños en máquinas rotatorias

Hasta un 50% o más de todo daño prematuro en máquinas puede rastrearse a un alineamiento defectuoso. Estealto porcentaje puede parecer excesivo a quines consideran los sistemas de alineamiento convencionales como “exitosos”. Estos métodos pueden haber sido suficiente en el pasado, cuando no habían mejores métodos

disponibles, pero para que las compañías se mantengan viables en el clima competitivo de hoy, la maquinariarotatoria debe ser conducida a velocidades cada vez más altas y puesto bajo cargas mayores, mientras los diseñosmodernos tienden a construcciones más livianas, para que las reservas del diseño sean utilizadas completamentehoy en día. Todos estos factores se combinan para generar máquinas más vulnerables al desalineamiento.

En la mayoría de los casos, síntomas como vibración o daño en rodamientos y desgaste de sellos tienen su génesisen alineamientos precarios, por lo cual mejores métodos deben ser utilizados para satisfacer el reto delalineamiento moderno.


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2.8. Consecuencias del desalineamiento

¿Qué sucede cuando el alineamiento no es lo suficientemente preciso? El desalineamiento conduce a la cargaexcesiva de las máquinas. Las consecuencias pueden manifestarse como vibración. Alineamiento defectuoso puedeser detectado cualitativamente usando análisis vibracional: característicamente, lecturas elevadas son comúnmenteencontradas en los espectros de frecuencia radiales y axiales a la frecuencia de rotación y sus múltiplos(dependiendo si es desalineamiento angular, paralelo o compuesto). Esta carga anormal también lleva a incrementode la carga en los rodamientos o apoyos y por lo tanto a una reducción considerable de su vida útil: incluso acoplesllamados “flexibles”conducen fuerzas de desalineamiento de los ejes a los rodamientos. Incluso el alineamientopuede estar dentro de tolerancias para el acople pero no para la máquina (según rpm y diámetro), las fuerzas

transmitidas reducirán igualmente la vida de los rodamientos. Muchos componentes críticos de la máquina sonsometidos a fuerzas dañinas cuando ocurre un desalineamiento, pero entre estos, los rodamientos son los que mássufren ya que deben absorber la carga adicional creada (incluso con acoples “flexibles”.

Otro componente de la máquina particularmente susceptible al daño ocasionado por un desalineamiento es el sello.La imagen anterior muestra como incluso un leve desalineamiento permite que entre contaminación, queocasionará desgaste prematuro.

El mismo eje es sometido bajo creciente carga debidoal desalineamiento, particularmente en losrodamientos, donde el desplazamiento deldesalineamiento causa que la carga adicional seareciprocante. Esta acción de flexión puede acortar lavida útil del eje. Se produce además incremento detemperatura (la energía se transforma) lo que lleva aun notable incremento en el consumo de energía.La imagen muestra un acople de un motor-bomba en

imagen visual, luego alineado con un sistema láser yalineado con otro método en imagen termográfica.


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2.9. Beneficios del alineamiento láser de ejes en máquinas rotatorias

Reduce alarmas por vibración

Reduce reparaciones

Beneficios del alineamiento láser

Probablemente la evidencia más concluyente de losbeneficios ofrecidos por el sistema de alineamiento

láser es la resultante reducción en niveles devibración durante la operación de las máquinas. Elgráfico de la izquierda ilustra el decrecimiento enalarmas generadas por vibración en la refinería depetróleo Shell Petroleum en Gran Bretaña posterior ala adquisición de un sistema láser (modelo OptalignPlus).

El gráfico de la izquierda muestra un típico caso en laindustria química, donde las reparaciones en bombasy sellos mecánicos han caido dramáticamente desdela introducción del método láser de alineamiento. EnGendorf, planta en Alemania para Hoechst AG, eldecrecimiento en las reparaciones se desarrolló a lolargo de aproximadamente cinco años a medida quemás y más bombas en la planta fueron reparadas,luego subsecuentemente alineadas con un sistemaláser (modelo Optalign Plus). Nota: la leve alza en elaño 1995 es debido al considerable incremento en laproducción ese año.

• Prevención de fallas catastróficas.

• Extensión de tiempo entre fallas = evita tiempo deparada y reduce pérdida de producción

• Evita daños y daños consecuenciales en máquinas= reduce costos de repuestos

• Mayor productividad: mayor velocidad de operación

• Menor costo de mano de obra

• Reduce requerimientos de inventario de repuestos

• Incrementa disponibilidad

• Ahorro de energía debido a menor consumo


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3. Métodos de alineamiento de ejes en máquinas rotatorias

3.1. Comparación entre métodos

La “reglilla” ha sido (y continua siendo) usado frecuentemente para efectuar alineamientos. Sin embargo, como laresolución del ojo humano es limitada a 1/10mm, la precisión del alineamiento también será limitada. Los valoresde corrección para los pies de son usualmente estimados según la experiencia. El resultado, repetidosalineamientos de prueba son necesarios hasta que la máquina esta mas o menos alineada, e incluso entonces, elresultado es dudoso y deja bastante que desear.

Alineamiento utilizando relojes comparadores de carátula representa un considerable avance sobre la reglilla, yaque su precisión (cuando el sistema está nuevo) puede llegar a 1/100mm. Los cálculos para la corrección deben serefectuados con una calculadora o en base a la experiencia y representa considerable tiempo para obtener unresultado bastante cuestionable.

Un buen sistema de alineamiento láser debería ofrecer una resolución de 1/1000mm. El computador calculaautomáticamente los valores de corrección para cada pie. Como norma, un buen alineamiento es logrado en unsolo intento. El paso de los relojes comparadores de carátula a un sistema láser Pruftechnik, puede compararse con

el paso de la regla de cálculo a las calculadoras científicas electrónicas.


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3.2. Relojes comparadores de carátula

Hay un número de factores que pueden comprometer la precisión de losrelojes comparadores de carátula:

• “Sag” o caida del reloj (gravedad); basta con medir a las 0 y luego a las6 y verificar lectura.

• Fricción/histéresis interna; a veces el reloj debe incluso golpearse paraque la aguja repose en el valor final (que incluso puede no ser el correcto)

• Errores de lectura; simples errores humanos que ocurren con demasiadafrecuencia cuando el indicador está en una posición incómoda, mal

iluminado o hay apremios de tiempo para el trabajo.

• Juego y soltura mecánica; los sistemas de extensión y montaje puedentener pequeñas solturas que no se notan, pero producen bastante error yprobablemente aumentarán con el tiempo.

• El indicador inclinado; sin percatarse el operador, el indicador puedequedar montado no perpendicular a la superficie de medición por lo queparte del desplazamiento no es captado.

• Juego axial del eje; puede afectar las lecturas de las caras para lamedición de angularidad (a menos que se utilicen dos relojes inversos).

• Debe considerarse además que la medición con este método es sobreuna superficie y sus resultados dependerán considerablemente de estasuperficie. Además, normalmente los relojes son deslizados sobre losacoples y no sobre los ejes.

Todos los factores antes mencionados, influyen en los resultados y debeconsiderarse que fácilmente estos errores impedirán dejar un alineamientode una máquina dentro de tolerancia.


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3.3. Sistema óptico-láser

Los sistemas de alineamiento de ejes de máquinas rotatorias con tecnología láser fueron introducidos al mercadopor su creador, Pruftechnik Ag (Alemania) hace más de 15 años.

Los primeros sistemas consistían en un computador y dos cabezales (un emisor-receptor y un prisma = 1 láser) eincluso los primeros sistemas tenían láser invisible. Luego surgieron otros sistemas que contemplaban uncomputador y dos cabezales (dos emisor-receptor = dos láser). Esos sistemas, aún utilizados, requierennormalmente la marcación de posiciones (3 posiciones) para la toma de puntos (3 puntos) y luego la colocación delos cabezales en posiciones determinadas (0 y 3 o 9) para poder efectuar las correcciones.

Con la experiencia obtenida, Pruftechnik Ag desarrolló (y patentó) los sistemas con un solo haz láser y medicióncontinua con más de tres puntos (generación de elipse). Estas características especiales, junto con otrascaracterísticas y funciones definen el perfil de un sistema de alineamiento láser profesional y será discutido acontinuación en la parte 5 de esta guía.


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4. Alineamiento láser: procedimientos y consideraciones

4.1. Preparación de la máquina

Varios requisitos deben cumplirse para lograr alinear con éxito y en forma eficiente. Si esto se ignora, todo elesfuerzo realizado será en vano. El primer paso en la preparación de la máquina es asegurar que la máquina a

alinear permita movimientos de corrección vertical (hacia arriba y hacia abajo) y horizontal (lateralmente en ambossentidos).

En el caso de los movimientos verticales es recomendable retirar lainas existentes , si las hay, y proceder a limpiarpara luego colocar entre 2mm y 4mm en lainas nuevas igualmente en todos los pies. (esto permitirá fácilmentemover y calcular para subir o bajar la cantidad deseada). Los movimientos deberían realizarse con las herramientasadecuadas tales como pistones hidráulicos (que deben estar disponibles al momento de ejecutar los movimientos).

En el caso de los movimientos horizontales se recomienda la instalación de pernos laterales para movimientoscontrolados y finos. Importante: estos pernos son solo para poder realizar los movimientos y no para “sujetar” lamáquina en una posición forzada. No utilizar herramientas para golpear y forzar los movimientos.

Además, sugerimos hacer una revisión de los siguientes elementos antes de comenzar un trabajo de alineamiento.


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4.2. Pie blando

Es muy común encontrarse con un fenómeno llamado “pie blando”; esto sucede cuando la máquina (al igual queuna mesa) no se asienta en los cuatro (o más) pies. La máquina mostrará diferentes resultados en cada lectura ycada vez que la máquina sea torqueada y los pernos de anclaje sean apretados, esto aplicará una fuerza adicionalsobre la carcása lo que llevará a una torsión de está ante lo cual los apoyos operará en forma incorrecta y

llevándolos a una pronta falla.

Hay varios tipos de pie blando: los más comunes son el paralelo y el angular. En el caso del pie blando paralelo, labase y el pie de la máquina estarán paralelos y su corrección es simplemente mediante la colocación de la lainanecesaria para compensar. En el caso del pie blando angular, la base y el pie de la máquina forman un ángulo, antelo cual lainas ordinarias no resolverán el problema. Puede solucionarse con lainas adecuadas para llenar el espacioangular entre el pie y la base. También pueden coexistir ambos tipos de pie blando en un mismo pie.

Además, se pueden observar pie blandos en los cuales su génesis radica en la base donde ésta puede tenercorrosión por lo que el apriete varia cada vez. Para solucionar esto se debe retirar la máquina y rectificar elproblema de base. También puede suceder que se genere un pie blando por fuerzas externas tales como: acoplesno liberados, tuberías ejerciendo fuerzas sobre el conjunto, problemas de diseño donde la base toca parte de lamáquina en un punto diferente a los pies y otros.

La tolerancia (máximo permitido) para una lectura de pie blando es 0.06mm.

Esta condición debe revisarse para todas las máquinas involucradas y debe corregirse si es necesario antes deproceder a alinear el sistema. Algunos de los sistemas de alineamiento láser tienen funciones incorporadas para la

corrección del pie blando (todos los tipos) en forma rápida y fácil. Incluso algunos tienen capacidades dediagnóstico de estos.


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4.3. Dilataciones térmicas

Sistemas acoplados muchas veces operan a temperaturas suficientemente altas para ocasionar expansión delmaterial en el cual está construido conocido como dilatación térmica, lo que ocasiona desplazamiento relativo de losejes de su posición en “frio”. Esto resulta en deterioro de la condición de alineamiento salvo que seaapropiadamente compensado.

Si se conocen la dirección y cantidad de dilatación, las máquinas pueden dejarse desalineadas a propósito de talmanera que cuando el sistema entre en régimen de operación y dilate térmicamente, llegará a un alineamientoóptimo. Las especificaciones más recomendables de dilataciones térmicas de una máquina son generalmenteobtenidos de los fabricantes de la misma y están normalmente expresados en términos de valores en los pies o

valores de angularidad y paralelismo en el acople.

Hoy en día, algunos equipos de alineamiento láser tienen funciones de dilataciones térmicas con posibilidad deingreso de valores en los pies y en acople, en planos vertical y horizontal. Incluso unos pocos equipos tienenfunciones de cálculo de dilataciones donde uno puede ingresar el delta temperatura esperado las dimensioneshasta los apoyos, el material y el equipo mediante un cálculo con el coeficiente de dilatación del material registradoen memoria calculará la dilatación térmica esperada para esa máquina.


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4.4. Algunas recomendaciones

El procedimiento de la toma de mediciones con el equipo alineador láser y las recomendaciones generales paraefectuar un correcto, rápido y eficiente trabajo dependerán del equipo láser utilizado.

Para mayores informaciones sobre la utilización de equipos de alineamiento láser Pruftechnik Alginment Systems,

contactar a [email protected].


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mailto:[email protected]:[email protected]


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5. Importante: su sistema láser de alineamiento

A continuación se describen importantes características técnicas, funciones especiales y accesorios a considerar enun sistema de alineamiento láser (recomendable en caso de considerar la adquisición de un sistema o la evaluaciónde el equipamiento de un contratista prestador del servicio).

5.1. Características técnicas


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Característica técnica Descripción técnica ¿Porqué es importante?

Más de 3 puntos Es importante la capacidad de medir más de trespuntos considerando que los instrumentos calculanuna elipse para determinar la condición dealineamiento. Con solo tres puntos, esta elipse esgenerada y no es posible determinar la forma exactade la misma (se asume circular)

RepetibilidadFiabilidad: con solo tres puntos, el riesgo queuno o más de estos puntos contenga error esmuy alto, luego la elipse tendrá un 30% o másde error.

Medición contínua Esta característica permite girar los cabezales encualquier posición y el instrumento tomará puntossegún la variación de ángulo (típicamente más de100 puntos en 90°)

RepetibilidadFiabilidad de los datosFacilidad en la medición

Datos y promedios Es fundamental que el instrumento sea capaz de

configurar la cantidad de puntos que toma, la rapidezcon que los toma, la capacidad de promediar lecturaspara cada punto y además poder promediarmediciónes (giros)

Repetibilidad

Consistencia de los datosFiabilidad de los datosLibre de errores

Sin posiciones fijas en lamedición

En la práctica es importante no tener que marcarposiciones fijas (0-3-9) durante la medición.

Hay muchas aplicaciones con máquinas pequeñas donde el giro es restringido o engrandes máquinas donde la inercia no permitedetener a voluntad el giro de los ejes.

Sin posiciones fijas en lacorrección

En la práctica es importante no tener que marcarposiciones fijas (3 o 9 o ambas) durante lacorrección.

Hay muchas aplicaciones con máquinas pequeñas donde no es posible mantener losejes en una posición deseada o hayrestricciones de espacio. También en grandesmáquinas donde la inercia no permite detener avoluntad el giro de los ejes. Además, en algunasmáquinas (ej. Turbinas) es incorrecto girar el ejeen un sentido y luego en el otro por el

asentamiento de la película de lubricación.1 solo láser Solo la tecnología de 1 solo láser permite tener unafunción para desalineamientos severos. Además elajuste y centrado del láser se facilitaconsiderablemente.

En grandes máquinas o donde los cabezales seencuentran a considerable distancia, un levedesalineamiento angular puede no permitir lamedición, ya que al girar los ejes, el láser sesale del receptor. Solo una función especialcomo Extend, gracias a la tecnología de 1 solohaz permite resolver esto.

1 solo cable La tecnología de 1 solo cable (u opcionalmente contransmisión IR) permitirá alineamiento simples agrandes distancias.

Hay aplicaciones (ej. Torres de enfriamiento)donde las distancias entre los cabezales sonconsiderables y la tecnología de un solo haz

permite ubicarse cerca de uno de los cabezalessin cables hacia el otro cabezal.

Tolerancias activas Debe existir la capacidad de aplicar a los resultadosobtenidos; tolerancias que deben ser en base a:RPMDiámetro del acople

Tipo de acopleY además ser activas; es decir que en la pantalla deresultados y durante la corrección se indique si seajusta a la tolerancia.

Es fundamental que las tablas sean en base arpm, diámetro de acople y tipo de acople.

Además es importante que estas toleranciassean asociadas y documentadas activamente en

pantalla y posteriormente en el reporte, para asíevitar que trabajos y reportes sean entregadossin verificación y documentación.

Resolución Hoy en día la resolución debe ser de a lo menos1/1000mm

RepetibilidadFiabilidadCalidad de los datos obtenidos

Baterias y respaldo El instrumento debe tener baterías (recargables oalcalinas) y es fundamental que cuente con bateríasde respaldo

En caso que las baterías se agoten durante untrabajo, es importante poder cambiarlas sin

perder información o mediciones mediante unabatería de respaldo.


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Construcción IP65 o mejor Para satisfacer los requerimientos industrialesconsiderando el ambiente de trabajo.

Versión Ex Intrínsicamente seguro, a prueba de explosión Para estos ambientes especiales, debe existir laopción de instrumentos que cuenten con estacertificación

5.2. Funciones especiales: aplicaciones especiales


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Función o selección Descripción técnica ¿Porqué es importante?

Tipo de máquina Se debe contar con la opción de configurar diferentestipos de máquinas: cuatro pies, seis pies, un pie,soporte en V, etc. Esta función debe ser editable sintener que volver a medir.

Para que el equipo entregue las correccionesadecuadas para cada pie y no tener quecalcularlas manualmente.

Tipo de acople Se debe contar con la opción de configurar diferentestipos de acople: plano único, flexible, espaciador,cardan, etc. Esta función debe ser editable sin tenerque volver a medir.

Para efectos de tolerancias y en algunos casos(espaciadores y cardanes) poder evaluarangularidades y paralelismos en diferentes

puntos de unión.

Dilataciones térmicas Debe existir la función de dilataciones térmicas en losplanos horizontal y vertical, e incluso debe poderaplicarse a ambas máquinas. Esta función debe sereditable sin tener que volver a medir.

Para corregir máquinas en frío considerando sucondición al llegar a su temperatura deoperación. Incluso se puede utilizar para lasimulación de movimientos. Incluso existe uninstrumento que puede calcular la dilatación en

forma automática.Objetivos de acoplamiento Debe existir la opción de ingresar posibles objetivos

de acoplamiento; es decir, desviación angulares oparalelas en ambos planos. Esta función debe sereditable sin tener que volver a medir.

Algunos fabricantes entregarán desviacionesdeseadas o dilataciones térmicas en esteformato. Incluso se puede utilizar para lasimulación de movimientos.

Pies estáticos Debe existir la opción de evaluar y corregir una oambas máquinas con pares diferentes de piesestáticos. Esta función debe ser editable sin tenerque volver a medir.

Esto permite fijar una máquina, fijar la otra (sincambio de los cabezales) o fijar pares de piesde ambas máquinas para la corrección o incluso

para la simulación de movimientos.

Pie blando Para un correcto alineamiento debe existir la funciónde pie blando y debe poder aplicarse a una o ambasmáquinas.

Fundamental para un correcto alineamiento.Incluso existe un instrumento que detecta yrecomienda la corrección.

Calculador de lainas Muchas veces se encontrará que para una correcciónentregada por el equipo, no contará con las lainas delespesor adecuado para realizar la corrección ya quepodria quedar corto o pasarse de lo requerido.Ejemplo: necesita colocar 0.07mm y solo tiene lainasde 0.05mm. Dependiendo de la condición dealineamiento, colocar una o dos lainas de 0.05mmdisponibles podria llevar a empeorar la condición.Solo sabrá esto una vez que coloque la laina.

La función de calculador de lainas, solodisponible en unos pocos instrumentos le

permitirá calcular virtualmente el efecto decolocar o sacar lainas, en el instrumento y sinrealizar los movimientos en la máquina. AdemásUd. puede indicar con que lainas dispone y elinstrumento calculará el o los movimientosóptimos. Esto evitará molestias y mucho tiempo.

Resultados y corrección Es importante contar con una indicación gráfica de lacondición de alineamiento en ambos planos. Esdeseable además, que la corrección monitoreada enpantalla permita hacerlo con ambos planos (H y V) enforma simultánea en pantalla (y sin modificar laposición de los cabezales).

Esta función permitirá evaluar (sin necesidad desaber signos +/-) la condición de alineamiento yla posición de las máquinas en ambos planos.La corrección permitirá monitorear todos losmovimiento V y H en forma simultáneamente (sia esto le agregamos las tolerancias activas) lacorrección será muy fácil y controlada.

Tolerancias vectoriales Es deseable contar con la capacidad de evaluar lacondición de alineamiento mediante toleranciasvectoriales.

Esta función permitirá una evaluación más precisa y entodos los planos de la condición dealineamiento.

Cálculo de desviación

estándar

En muchos trabajos se requerirá la observación de ladesviación estándar de los datos tomados.

Esta función se encuentra disponible en algunosinstrumentos y además existe la opción de la

edición de puntos.Visualización de elipse Es deseable contar con la opción de visualizar la

elipse de cálculo al momento de tomar los datos.Visualización fundamental para la observación ydiagnóstico de anomalías durante la toma dedatos.

Alineamiento verticales Debe existir un programa para alineamientosverticales. Y debe ser configurable la cantidad depernos y forma del flange.

Es fundamental considerando que en unalineamiento vertical (u horizontal con flange)las corrección son en un flange y en una seriede pernos. El instrumento debe ser capaz deentregar estas correcciones.

Otras aplicaciones Es deseable tener la opción a otras aplicaciones, sinnecesidad de cambiar o comprar nuevos cabezales.

Por ejemplo, a veces es necesario la capacidadde centrado, linealidad de superficies entre


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• Un informe de un trabajo efectuado por terceros, de alineamiento láser debería considerar losiguiente: A. Identificación del cliente; fecha y horaB. Descripción y procedimiento general del trabajo realizadoC. Consideración de dilataciones térmicas y huelgo de ejeD. Corrección del pie blando

E. Estado inicial del conjuntoF. Estado final del conjuntoG. Tabla de mediciones: historial de las medición tomadas y movimientos realizados durante el trabajoH. Indicación si el conjunto se encuentra dentro de tolerancias y explicación de las tolerancias utilizadas (en base a

rpm, diámetro de acople y tipo de acople; opcionalmente con niveles aceptable y excelente)

IMPORTANTE: para los puntos F, G y H, es fundamental que los datos sean generados directamente desde elinstrumento para evitar posibles manipulaciones de la información.

Ejemplo de informe: ver Anexo A

5.5. Tabla comparativa: sistemas de alineamiento láser (CONFIDENCIAL)

Para obtener una tabla comparativa entre dos o más sistemas disponibles en el mercado, favor solicitar a:[email protected] e indique los equipos que está cotizando o el cual su contratista usará para los trabajos parasu evaluación.


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mailto:[email protected]:[email protected]


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6. Respuestas a preguntas frecuentes

A continuación respondemos a las preguntas más frecuentes y aclaramos algunos conceptos.

• ¿3 puntos de medición o más?

La imagen de la izquierda muestra como se genera la elipse característica que describe el desalineamiento medidacon un sistema de alineamiento láser de más de tres puntos. Considerando que estos equipos normalmente tomangran cantidad de puntos y luego construyen la elipse con los mejores 128 puntos promediados: la elipse obtenidaes muy precisa, definida y no permite error.

La imagen de la derecha muestra tres puntos obtenidos (0-3-9) con un sistema de alineamiento láser (obviamente

con 3 puntos de medición); ¿puede definir la forma correcta de la elipse con estos datos? Sin mayores comentarios.

Esto quedará demostrado en la repetibilidad del equipo y la posibilidad de errores. Recuerde que todos los cálculosy correcciones después se basan en esta elipse obtenida.


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• ¿1 o 2 láser? Algunos fabricantes reclaman que dos lásers son más exactos que un láser.Como la “medicina rápida”, sus cálculos seudo-científicas que tratan de probar desventajas de la tecnología de unsolo haz láser opuesto a sistemas de dos lásers deben ser revisados con sano escepticismo.Para entender los alcances de 1 o 2 lásers es importante revisar como se mide la angularidad y el paralelismo conambos sistemas.

De los gráficos anteriores podemos concluir que el sistema de dos lásers mide solo dos veces la angularidad real ydos veces el paralelismo real. En cambio el sistema de un láser mide cuatro veces la angularidad real y cuatro vecesel paralelismo real. Por lo tanto se puede concluir que para una misma magnitud el sistema de un láser mide eldoble que el sistema de dos lásers, siendo mucho más exacto.


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• ¿Cuál es la distancia máxima entre cabezales (20 mts)?

La capacidad de un equipo para poder medir con grandes distancia entre los cabezales depende de los siguientesfactores:

- Distancia entre los sensores- Tamaño del receptor

- Diámetro del haz láser - El desalineamiento existente (a medir)

Aclaración: el láser como tal tiene la capacidad de proyectarse por grandes distancia (más de 50 metros) pero, losfactores antes mencionados son los que determinarán si es fac ible un alineamiento. Sólo en casos de distanciasexcesivas donde los traba os se prolongan por más de 10hrs de medición continua con un sistema láser, debeconsiderarse el efecto de “laser drift” que debe ser compensado (ej Turbinas) Este efecto no es considerable paraalineamientos de ejes en máquinas rota orias.

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Hay fabricantes de equipos de alineamiento láser que reclaman poder alinear con 20mts de separación entre loscabezales. Analizaremos esta situación; vamos a ponernos en el mejor escenario para este equipo. Supongamosuna distancia de 20 mts entre los cabezales, luego supongamos que este equipo tiene el receptor con el tamañomás grande del mercado (20mm) y el diámetro de haz láser más pequeño del mercado (0.04mm). Este equipotiene que medir 3 posiciones. Luego, si calculamos, para que este equipo pueda tomar puntos de medición en lasposiciones requeridas, el conjunto a alinear no debería tener más de 0.04mm de desalineamiento angular. Estosignifica que para que este equipo pueda solamente medir con la distancia de 20mts, ¡¡el conjunto debe estarprácticamente alineado!!. Además, como estos sistemas de tres puntos son de dos cables, deben tener a lo menos20mts de cable o dos de 10mts y colocarse con el computador en el medio, lo cual transforma el alineamiento enuna tarea complicada.

Los sistemas de 1 solo haz láser tienen la capacidad de extender el plano de recepción las veces que sea necesario(las veces que el láser se salga del plano de recepción durante un giro) lo cual le permite a estos equipos alinear agrandes distancias con desalineamientos severos (Función Extend). Estos sistemas además son fáciles de centrar(tiene 1 solo láser) y tienen tecnología de un solo cable.


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• Resultados y movimientos “Live” v/s Resultados “fijos” y movimiento “en tiempo real”

Resultados y movimientos “Live”El procedimiento con estos instrumentos es el siguiente:

1. Ingresar dimensiones y hacer medición con 3 puntos2. Debe colocar los cabezales a las 0 para obtener resultados “Live” verticales (sin tolerancias) y poder mover

en este sentido (en pantalla se mostrarán los valores obtenidos en modo “Live” para el plano vertical)3. Debe colocar los cabezales a las 3 o 9 para obtener resultados “Live” horizontales (sin tolerancias) y podermover en este sentido (en pantalla se mostrarán los valores obtenidos en modo “Live” para el planohorizontales)

4. Si desea volver a ver los resultados verticales debe volver al punto 2. Recuerde que esto significa mover loscabezales desde las 0 a las 3 o 9 y vice-versa cada vez.

5. Si realizó alguno de los puntos 2, 3 o 4 anteriores, no hay opción de volver a la lectura inicial, ya que se haperdido y deberá volver a efectuar el alineamiento completo nuevamente. La condición “Live” no puededetenerse.

6. Para poder almacenar: deberá hacer una lectura y almacenar para el estado inicial, luego otra (o varias)medición y correcciones para el estado final. Quedará con dos archivos estáticos no-editables y sin historial.

Resultados “fijos” y movimientos “en tiempo real” (Pruftechnik AG)

El procedimiento con estos instrumentos es el siguiente:1. Ingresar dimensiones y hacer medición continua (o multipunto)2. Los cabezales quedarán en cualquier posición y podrá ver en una sola pantalla la indicación gráfica y

resultados “fijos” (con tolerancias) para los planos Vertical y Horizontal.3. Cuando Ud. lo desee, con los cabezales en cualquier posición, podrá activar la función de movimiento “en

tiempo real”, que monitoreará ambos planos simultáneos, con indicación gráfica (y tolerancias activas)todos los movimientos efectuados a la máquina. Esta función puede detenerse cuando se desee.

4. En cualquier momento Ud. podrá volver atrás, editar o visualizar lecturas y/o resultados previos (cadaacción va quedando registrada)

5. Luego su estado inicial, historial de mediciones, movimientos y estado final quedará almacenado como unarchivo.

• ¿Cuál es el ángulo mínimo de rotación para poder medir?

Recuerde que el ángulo mínimo de rotación para poder medir (y en forma correcta) está determinado por lacantidad de puntos tomados en dicho ángulo. Recuerde que la tecnología de más de tres puntos está patentada porPruftechnik, y solo esta tomará la cantidad de puntos (promediados además) para generar la elipse en forma

correcta.

Un sistema de tres puntos es poco fiable con 360° de giro, basta con extrapolar esto a menos de 60°. Ademásrecuerde que estos fabricantes que reclaman poder hacer giros de 60° o menos, deben colocar los cabezales endos posiciones a 90° (0 y 3 o 9) para poder corregir “Live”.

• ¿Afecta la vibración existente en el lugar?


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Todo sistema láser que no sea capaz de tomar varios puntos, ajustar los promedios, hacer ajuste matemático a lamejor curva (incluso con desviación estándar en pantalla y capacidad de edición) y promediar las mediciones severá afectado por la vibración existente.

• ¿Afecta el juego torsional de los ejes (backlash)?Sólo los sistemas con tecnología de un solo láser no son afectados por este fenómeno. Recuerde que estossistemas incluso pueden medir ejes totalmente desacoplados (se mueven independientemente).

• ¿Las mediciones no son repetibles o no corresponden a los movimientos recién realizados?Esta es una de las consultas más frecuentes y es admirable la facilidad con que el usuario culpará la operación delequipo de alineamiento láser. Hay muchas consideraciones al respecto, las cuales pasamos a detallar las másrelevantes:

- ¿Revisó la base?- ¿Revisó los pernos de anclaje?- ¿Está utilizando lainas nuevas y adecuadas?- ¿Corrigió pie blando?- ¿Hay fuerzas externas? (tubería, pernos, etc.)- ¿Está realizando los giros en el mismo sentido?- ¿Su equipo mide más de tres puntos?- ¿Su equipo está promediando los datos?- ¿El montaje (y la condición de éste) de los sensores es adecuado?

- ¿El sistema de montaje de los sensores es original?

Hay otros dos factores importantes a considerar:

Ejes flectados y juego del rodamiento – puede existir el caso que los ejes de la máquina a alinear se encuentreflectado, lo que afectará calculando movimientos irregulares y a veces en sentido opuesto al requerido para realizarla corrección. También un juego excesivo del rodamiento de apoyo del eje puede llevara errores en las medicionesy su consiguiente frustración.


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7. Equipos de alineamiento láser (Pruftechnik Alignment Systems)

7.1. Alineamiento de ejes

PdAlign Optalign Plus Series SmartAlign

Rotalign Ultra Novalign


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7.2. Centrado = BORALIGN

7.3. Linealidad y Planitud = LEVALIGN

7.4. Alineamiento de poleas = PULLALIGN 7.5. Alineamiento en máquinas herramientas


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7.10 Accesorios


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8. Anexos

8.1. Informe de trabajo de alineamiento

8.2. Nota técnica #1: Aplicación en minería – Chancado

8.3. Nota técnica #2: Aplicación en minería – Molienda Convencional

8.4. Nota técnica #3: Aplicación en minería – Molienda SAG

8.5. Nota técnica #4: Aplicación en minería – Palas

8.6. Nota técnica #5: Aplicación en papeleras – Máquinas papeleras

guía de alineamiento bannister

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