TCC Alinhamento
TCC Alinhamento
TCC Alinhamento
ENGENHARIA MECNICA
Danilo Almeida
RGM: 11112401404
Renato Manzoni
RGM: 11102400881
Ricardo Dorn
RGM: 63575
Thiago Melo
RGM: 11102400334
Victor Seng
RGM: 59392
Trabalho
de
concluso
de
curso
FICHA CATALOGRFICA
Danilo Almeida, Renato Manzoni, Ricardo Dorn, Thiago Melo, Victor Seng
Alinhamento de Mquinas Rotativas (Monografia)
Universidade Mogi das Cruzes. Mogi das Cruzes - SP. 2013 (
BANCA EXAMINADORA:
_______________________________________________________________
Nome e assinatura
_______________________________________________________________
Nome e assinatura
_______________________________________________________________
Nome e assinatura
DEDICATRIA
Esse grupo oferece a seus familiares elaborao desta obra, tendo
em vista a compreenso, solidariedade e apoio incontinente a todas as suas
fases, principalmente a de ausncia nos finais de semana aos nossos lares
para cumprir parte destas tarefas.
Deus abenoe a todos.
AGRADECIMETOS
Primeiramente a Deus, pela sade e sabedoria que nos ofereceu aos
nossos familiares que nunca nos abandonaram e aos nossos amigos que em
horas de dvida nos auxiliaram no que lhes foi possvel. Agradecemos em
especial a todos os companheiros da sala.
Resumo
Em nosso trabalho de concluso de curso (TCC), verificamos a necessidade
e as vantagens econmicas da importncia do alinhamento de mquinas rotativas.
Objetivo: Realizar medies com equipamento de alinhamento a laser e analisar
atravs de resultados do desalinhamento e clculos o quanto uma mquina
desalinhada pode trazer de prejuzos em termos de consumo de energia eltrica,
reduo de vida til de componentes. Materiais e Mtodos: Utilizamos um
equipamento Optalign Smart marca PRUFTECHNIK onde realizamos as medies,
e com um alicate ampermetro verificamos o diferencial de amperagem da mquina,
desalinhada e alinhada. Resultados: aps a realizao das medies verificamos
que o conjunto motor e bomba do laboratrio de FETRANS da Universidade de
Mogi das Cruzes apresentava condies de trabalho fora das especificaes de
alinhamento. Concluso: conclumos atravs dos resultados e clculos, que
mquinas rotativas fora de tolerncia apresentam maior consumo de energia
eltrica.
Palavras-chave:
Abstract
In our work to completion of course (WCC), we checked the need and advantages of
the economic importance of the alignment of rotating machines. Objective: Perform
measurements with laser alignment equipment and analyze results through
misalignment and calculations how much a misaligned machine can bring losses in
terms of power consumption, reduced component life. Materials and Methods: We
used a device OPTALIGN Smart brand PRFTECHNIK where we conducted
measurements, and with a clamp meter checked the differential amp machine,
misaligned and aligned. Results: After taking measurements verified that the pump
and motor assembly lab FETRANS University of Mogi das Cruzes showed working
conditions out of specification alignment. Conclusion: through the results and
calculations that rotating machines out of tolerance have higher electricity
consumption.
Keywords:
Lista de Figuras
Figura 01 - Fluxograma da metodologia do desenvolvimento do projeto...................12
Figura 02 - Desalinhamento Vertical...........................................................................18
Figura 03 - Desalinhamento Horizontal.......................................................................18
Figura 04 - Alinhamento com rgua e calibre de folga...............................................19
Figura 05 - Alinhamento pelo mtodo do relgio comparador....................................20
Figura 06 - Alinhamento pelo mtodo do laser ptico................................................21
Figura 07 - Escopo da metodologia............................................................................24
Figura 08 - Diagrama da Preciso X Velocidade........................................................25
Figura 09 - Alinhador Laser (Opt align Smart).........................................................26
Figura 10 - Resultados obtidos com o Alinhador a laser............................................26
Figura 11 - Multmetro digital.......................................................................................27
Figura 12 - Alicate ampermetro digital.......................................................................27
Figura 13 - Lminas para encalo...............................................................................28
Figura 14 - Conjunto moto e bomba sendo analisado................................................28
Figura 15 - Montagem do alinhador a laser nos acoplamentos..................................29
Figura 16 - Demonstrao do inicio do alinhamento a laser......................................29
Figura 17 - Configurao do equipamento de medio a laser..................................30
Figura 18 - Demonstrao da realizao rotacionando do alinhador.........................30
Figura 19 - Demonstrao no ato da rotao.............................................................31
Figura 20 - Display do alinhador no ato da rotao....................................................31
Figura 21 - Display dos resultados obtidos dos acoplamentos..................................32
Figura 22 - Vista frontal do resultado de paralelismo dado pelo equipamento..........32
Figura 23 - Vista superior do resultado de angularidade dado pelo equipamento.....33
Figura 24 - Resultados dado pelo equipamento.........................................................33
Figura 25 - Fazendo a medio da tenso do motor..................................................34
Figura 26 - Obtendo os valores de tenso de casa fase do motor.............................34
Figura 27 - Visualizao em tempo real no display do equipamento.........................35
Figura 28 - Colocando os encalos para o nivelamento do motor.............................35
Figura 29 - Resultados da medio do pr-alinhamento e do ps-alinhamento .......37
Sumrio
1 Introduo...............................................................................................................11
2 Objetivo...................................................................................................................11
2.1 Justificativa ........................................................................................................11
3 Metodologia desenvolvimento do Projeto...........................................................12
4 Pesquisa suporte....................................................................................................13
4.1 Manuteno Preditiva........................................................................................13
4.2 Ferramentas de Manuteno Preditiva..............................................................14
4.2.1 Alinhamento de Eixos..................................................................................14
4.2.2 Anlise de Vibrao.....................................................................................15
4.2.3 Anlise de leo............................................................................................16
4.2.4 Anlise de Desgastes de Superfcie............................................................16
4.2.5 Anlise Estrutural.........................................................................................17
5 Alinhamento de Mquinas Rotativas...................................................................17
5.1 O que o desalinhamento?...............................................................................17
5.2 Tipos de desalinhamento...................................................................................18
5.3 Mtodos de Medio..........................................................................................19
5.3.1 Rgua e Calibre de Folga............................................................................19
5.3.2 Relgio comparador.....................................................................................20
5.3.3 Laser ptico..................................................................................................21
6 Benefcios do Alinhamento...................................................................................22
6.1 Consumo de Energia Eltrica............................................................................22
6.2 Vibraes Mecnicas.........................................................................................23
7 Metodologia............................................................................................................24
7.1 Recursos para o desenvolvimento do projeto...................................................24
7.1.1 Alinhador a laser..........................................................................................25
7.1.2 Equipamento de Medio de Corrente e Tenso........................................26
7.1.3 Lminas para calo......................................................................................27
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................
7.2 Realizando o ensaio com acoplamento rotativo................................................28
7.2.1 Procedimento de Alinhamento.....................................................................29
8 Resultados..............................................................................................................36
8.1 Resultados das medies..................................................................................36
8.2 Clculos do consumo de energia eltrica..........................................................39
8.2.1 Clculo do consumo pr-alinhamento.........................................................39
8.2.2 Clculo do consumo ps-alinhamento.........................................................40
8.3 Comparativos dos resultados............................................................................40
8.4 Estudo de caso..................................................................................................42
8.4 Investimentos X Custo benefcio.......................................................................42
9. Concluso..............................................................................................................44
10. Anexos..................................................................................................................45
10.1 Anexo A - Data Sheet do Motor.......................................................................45
10.2 Anexo B Data Sheet......................................................................................46
10.2.1 Anexo B Data Sheet...............................................................................47
10.4 Tabela de Tolerncia para cada tipo de acoplamento....................................48
10.5 Relatrio do alinhador a laser mquina desalinhada .....................................48
10.6 Relatrio do alinhador a laser mquina alinhada............................................48
11.Referncias Bibliogrficas..................................................................................49
1. Introduo.
Na indstria, a utilizao de mquinas rotativas muito grande e estas
devem estar com o mnimo de desalinhamento possvel, pois este desalinhamento
pode gerar problemas com vibraes, desgaste e falhas prematuras nos
equipamentos.
A diminuio da vida til dos rolamentos e maiores gastos com energia
eltrica so alguns dos paradigmas principais que levam as empresas a ter
despesas com esses tipos de problemas, acarretando em paradas de mquinas no
programada e altos custos de produo.
Com relao a estes problemas nosso Trabalho de Concluso de Curso
(TCC) mostra a importncia e os benefcios do alinhamento de mquinas rotativas
na indstria, mostrando uma viso geral das ferramentas de manuteno preditiva
existentes hoje no mercado, e atravs de ensaios em laboratrio mostrar os ganhos
em custos de energia eltrica.
2. Objetivo.
Comprovar de forma experimental um dos benefcios do alinhamento
de mquinas rotativas, sendo esse evitar o desperdcio de energia eltrica.
2.1 Justificativa.
Na indstria, a utilizao de mquinas rotativas muito grande e estas
devem estar com o mnimo de desalinhamento possvel, pois este pode gerar
problemas com vibraes, desgaste e falhas prematuras nos equipamentos. A
diminuio da vida til dos rolamentos e maiores gastos com energia eltrica so
alguns dos paradigmas principais que levam as empresas a ter despesas com
alinhamento de mquinas.
Apresentao
Apresentao do
do tema
tema pelo
pelo Prof
Prof orientador.
orientador.
Alinhamento
Alinhamento de
de mquinas
mquinas rotativas.
rotativas.
Qual
Qual oo objetivo?
objetivo? Comprovar
Comprovar aa reduo
reduo do
do
desperdcio
desperdcio de
de energia.
energia.
Pesquisa
Pesquisa para
para desenvolvimento
desenvolvimento
O
O que
que alinhamento?
alinhamento?
Tipos
Tipos de
de desalinhamento?
desalinhamento?
Mtodos
Mtodos de
de Alinhamento?
Alinhamento?
Desenvolvimento
Desenvolvimento dos
dos ensaios
ensaios de
de simulao
simulao
Alinhamento
Alinhamento de
de conjunto
conjunto motor
motor ee bomba
bomba
Busca
por
recursos
necessrios
Busca por recursos necessrios
Coleta
Coleta de
de dados
dados
Realizao
Realizao dos
dos clculos
clculos
Apresentao
Apresentao dos
dos resultados
resultados
Concluso
Concluso
Fluxo
Porque o projeto?
O
O problema?
problema?
Alinhamento
Alinhamento de
de Mquinas
Mquinas
Rotativas
Rotativas ee seus
seus benefcios
benefcios
Quais
Quais os
os benefcios?
benefcios?
Reduzir
desperdcio
Reduzir desperdcio de
de energia
energia
Pesquisa
Pesquisa Suporte?
Suporte?
Realizao
Realizao do
do ensaio
ensaio prtico
prtico
Apresentao
Apresentao dos
dos Resultados
Resultados
X
X
Custo
Custo Benefcio
Benefcio
Apresentao
Apresentao dos
dos resultados
resultados
Comprovao
Comprovao da
da ideia
ideia // objetivo
objetivo do
do projeto
projeto
Custo
Custo X
X Benefcios
Benefcios de
de equipamentos
equipamentos alinhados
alinhados
Concluso
Concluso
Concludo
4. Pesquisa Suporte.
Mquinas
rotativas
necessitam
trabalhar
dentro
das
tolerncias
4.1
Manuteno Preditiva.
4.2
acoplamentos
desalinhados,
rotores
desbalanceados,
vnculos
laboratoriais
equipamentos.
Entre
que
envolvem
os
instrumentos
vidrarias,
e
reagentes,
equipamentos
instrumentos
utilizados
temos
A anlise superficial abrange, alm do simples exame visual com ou sem lupa
vrias tcnicas analticas: endoscopia, holografia, estroboscpio e molde e
impresso.
6. Benefcios do Alinhamento
Inmeros processos so dependentes do bom funcionamento do mquinas
que produzem energia eltrica, combustveis, papel, ao, vidro, produtos
farmacuticos , a comida que comemos, as roupas que vestimos, os edifcios onde
vivemos e trabalhamos, e os veculos que nos transportar por toda a superfcie da
Terra. Praticamente tudo que voc v ao seu redor de alguma forma foram
influenciados por mquinas de algum tipo de rotao.
O principal objetivo do alinhamento preciso o de aumentar o tempo de vida
operacional de mquinas rotativas. Para atingir este objetivo, componentes de
mquinas que so mais propensos a falhar devem funcionar dentro dos seus limites
de tolerncia. Como os componentes que so mais propensos a falhar so os
rolamentos, retentores, acoplamentos e eixos, a mquina exatamente alinhada vai
reduzir excessiva foras axial e radial sobre os rolamentos para garantir uma vida
mais longa do rolamento e estabilidade rotor sob condies de operao dinmico.
7. Metodologia.
Definimos trs fases para o desenvolvimento da parte principal, o Ensaio de
Alinhamento, para isso o escopo abaixo foi adotado para o desenvolvimento.
Trata-se da fase onde realizamos a busca por recursos necessrios para ser
realizado do Ensaio de Alinhamento de uma mquina com acoplamento rotativo.
Equipamentos necessrios para o ensaio:
iriamos
alinhar.
Devido
Universidade
de
Mogi
das
Cruzes
c)
d)
e)
f)
8. Resultados
8.1 Resultados das medies.
Aps serem realizadas as medies obtivemos os seguintes valores para
iniciarmos os clculos conforme (figura 29).
Do lado esquerdo esta sendo mostrada a condio inicial ou condio de pralinhamento que mostra com detalhes que as quatro condies possveis de
alinhamento, de cima para baixo angularidade vertical, paralelismo vertical,
angularidade horizontal e paralelismo horizontal esto fora das tolerncia de
alinhamento conforme mostrado na tabela de tolerncia em Anexo (Anexo C pag.
47) e tambm mostrado no relatrio gerado pelo alinhador aps as medies,
conforme Anexo (Anexo D pag.49)
Do lado direito esta sendo mostrada a condio aps correo ou condio
de ps-alinhamento que mostra com detalhes que as quatro condies possveis de
alinhamento, de cima para baixo angularidade vertical, paralelismo vertical, que
esto em conformidade e dentro das tolerncias de alinhamento conforme mostrado
no Anexo (Anexo C pag. 47), j a angularidade horizontal e paralelismo horizontal
ainda permaneceram fora das tolerncias de alinhamento, mais importante
ressaltar
que
embora
no
conseguirmos
deixa-los
dentro
da
tolerncia
a)
Mquinas Alinhada
Conforme Tolerncia
10%
7%
31%
11%
18%
23%
Qtd
Ofsset
Consumo %
7%
18
0,00 - 0,05
0,20%
10%
25
0,06 - 0,10
0,30%
23%
27
0,11 - 0,20
0,50%
31%
45
0,21 - 0,50
1,00%
18%
57
0,51 - 1,00
3,30%
11%
78
>1
8,00%
b)
comparativo dos resultados obtidos nos dois casos para mostrar de forma mais clara
a diferena entre as duas situaes. Fizemos tambm um estudo de caso para a
indstria, j que para o nosso estudo utilizamos uma nica bomba simples de
apenas 2CV, que tem um consumo de energia eltrica pouco considervel, e com
isto chegarmos a um resultado tambm de retorno de Investimento X Custo
beneficio.
Dados do motor:
Motor 2 CV, 220 Volts, Fp = 0.8;
Operao = 360 dias/ano = 8640 horas; (simulando um caso real);
Consumo de corrente antes do alinhamento = 6,31A
Dados do motor:
Motor 2 CV, 220 Volts, Fp = 0.8;
Operao = 360 dias/ano = 8640 horas; (simulando um caso real)
Consumo de corrente ps- alinhamento = 6,14A
Depois do
alinhamento
5.367,89 R$
Economia
anual
5.225,52 R$
142,37
poderamos
considerar,
por
exemplo,
uma
indstria
do
segmento
Antes do
Alinhamento
Custo anual para
R$
cada bomba
Depois do
alinhamento
5.367,89 R$
Economia
anual
5.225,52 R$
Considerando
250 bombas
142,37 R$
35.592,50
9. Concluso
O objetivo do nosso projeto que de forma experimental era comprovar os
benefcios diretos do alinhamento de mquinas rotativas com o foco em reduo no
consumo de energia eltrica. De acordo com os resultados encontrados neste
trabalho fica evidenciado que mquinas alinhadas trabalhando dentro das
tolerncias exigidas pelo fabricante evitam o desperdcio de energia eltrica
justificando o investimento (equipamento + treinamento).
10. Anexos
ANEXO 1 - Data Sheet do motor.
Caractersticas
Carcaa: 90S
Potncia: 2 HP
Frequncia: 60 Hz
Polos: 2
Rotao nominal: 3455
Escorregamento: 4,03 %
Tenso nominal: 220/380 V
Corrente nominal: 6,4 A
Corrente de partida: 39,9/23,1 A
Ip / In: 7,3
Corrente a vazio: 2,27/1,31 A
Conjugado nominal: 4,15 Nm
Conjugado de partida: 260 %
Conjugado mximo: 300 %
Categoria: N
Classe de isolao: F
Elevao de Temperatura: 80 K
Tempo de Rotor Bloqueado: 17 s (quente)
Fator de servio: 1,15
Regime de servio: S1
Temperatura Ambiente: -20C +40C
Altitude: 1000 m
Proteo: IP55
Massa aproximada: 18 kg
Momento de inrcia: 0,00175 kgm
Nvel de rudo: 68 dB(A)