4 maneiras de diagnosticar e corrigir o desalinhamento do eixo

Tecnologia e ferramentas avançadas estão permitindo que equipes de manutenção resolvam o desalinhamento do eixo de forma mais rápida e fácil.

O desalinhamento do eixo acontece quando dois eixos rotativos não são paralelos um ao outro, ou são paralelos, mas deslocados em planos diferentes. Esse tipo de desalinhamento de maquinário é extremamente comum em equipamentos rotativos e geralmente é a causa raiz da falha.

A boa notícia é que as ferramentas de alinhamento de eixos de hoje tornam mais rápido e fácil identificar desalinhamentos em motores, bombas, sopradores e ventiladores. Uma vez que o desalinhamento do eixo é diagnosticado, essas mesmas ferramentas de alinhamento de eixos também tornam mais fácil do que nunca consertar o problema e concluir um alinhamento preciso da máquina.

O que significa desalinhamento?

Equipamentos rotativos como ventiladores e bombas requerem o uso de eixos para transferir potência mecânica do motor para o equipamento conectado. O motor gera torque e velocidade em seu eixo de saída. O eixo do motor é conectado ao eixo de outro equipamento, como um ventilador ou bomba, por meio de um acoplamento, que permite a transferência de torque entre os eixos. Isso permite que o ventilador ou a bomba receba a potência mecânica necessária para executar sua operação pretendida. 

Para a transferência de potência mais eficaz, os dois eixos devem estar perfeitamente alinhados. Desalinhamento de eixo significa que os eixos não estão alinhados corretamente no mesmo eixo e não compartilham a mesma linha central. 

Embora a energia ainda possa ser transferida do motor para o equipamento conectado, o desalinhamento é prejudicial para ambas as peças do equipamento. O desalinhamento do eixo pode causar problemas como vibração ou desgaste excessivo no equipamento. E se o desalinhamento não for corrigido, pode reduzir a vida útil do equipamento, aumentar o desgaste das peças ou fazer com que os custos de manutenção aumentem. Se não for verificado, o desalinhamento pode, em última análise, causar falha do motor, do equipamento conectado ou de ambos.

5 tipos de desalinhamento de máquinas

Os especialistas geralmente concordam que há cinco tipos de desalinhamento de eixo de máquina. No entanto, problemas de alinhamento são frequentemente uma combinação de vários tipos de desalinhamento. Isso também é chamado de desalinhamento composto. 

Aqui estão os cinco tipos:

1. Desalinhamento paralelo: Desalinhamento paralelo acontece quando dois eixos têm linhas centrais paralelas entre si, mas as linhas centrais são deslocadas. Os eixos podem estar desalinhados nos planos vertical ou horizontal. 
2. Desalinhamento do ângulo vertical: Desalinhamento de ângulo vertical é um desalinhamento de dois eixos no plano vertical. Os eixos se cruzam em um ângulo no plano vertical em vez de serem colineares e formam um ângulo quando vistos de lado.
3. Desalinhamento do ângulo horizontal: Desalinhamento de ângulo horizontal é um desalinhamento de dois eixos no plano horizontal. Os eixos se cruzam em um ângulo no plano horizontal em vez de serem colineares e formam um ângulo quando vistos de cima.
4. Desalinhamento combinado de ângulo vertical e deslocamento: O desalinhamento combinado de ângulo vertical e deslocamento ocorre quando um eixo está em ângulo com outro eixo, mas ambos os eixos ainda operam no mesmo plano vertical.
5. Ângulo horizontal combinado e desalinhamento de deslocamento: O desalinhamento combinado de ângulo horizontal e deslocamento ocorre quando um eixo está em ângulo com outro eixo, mas ambos os eixos ainda operam no mesmo plano horizontal.

Em condições normais, o alinhamento do eixo é obtido quando o posicionamento dos centros rotacionais de dois ou mais eixos são dispostos em uma única linha reta, tanto horizontal quanto verticalmente. Mas mesmo se os eixos estivessem alinhados corretamente durante a instalação, o desalinhamento pode ocorrer ao longo do tempo, pois diferentes forças atuam nos eixos e motores, eventualmente levando ao desalinhamento.

Causas e efeitos do desalinhamento

Existem várias causas principais para o desalinhamento do eixo da máquina:

• Assentamento de uma placa de base, resultando em pé manco:Se a máquina rotativa estiver apoiada em sua base ou estrutura e um pé não fizer contato total, isso pode levar a problemas de desalinhamento.
• Deformação do eixo causada por torção durante a partida:Quando um eixo sofre torção durante a inicialização, o movimento de torção pode causar uma deformação, o que altera o formato do próprio eixo e resulta em desalinhamento.
• Medições de alinhamento insuficientes ou de baixa qualidade devido a erro humano:Embora ferramentas como uma régua possam ser usadas para melhorar o alinhamento, elas não são suficientes para fornecer um alinhamento preciso e exato a longo prazo.
• Tensão na tubulação que leva ao desalinhamento paralelo e angular: Instalação inadequada, pressão térmica ou alterações no processo podem levar a movimentos indesejados da tubulação, o que pode causar desalinhamento.
• Expansão térmica: Aumentos de temperatura que ocorrem enquanto as máquinas estão funcionando podem causar expansão térmica, o que pode, por fim, desalinhar o centro rotacional. 
• Vibrações ou choques: Forças externas, como vibrações de outros equipamentos ou choque mecânico de algo batendo no eixo, motor ou equipamento conectado, podem desalinhar os eixos.

Embora existam muitas causas para o desalinhamento, os efeitos do desalinhamento são os mesmos. 

O desalinhamento das linhas centrais do eixo pode dar origem à oscilação do eixo e vibração significativa. Isso pode levar a ruído, eficiência reduzida e danos aos componentes circundantes, como vedações, rolamentos e acoplamentos. 

Também pode levar os componentes a superaquecer devido ao aumento do atrito que ocorre entre as peças. O atrito causa aumento de temperaturas, reduzindo a eficácia da lubrificação e degradando os componentes. 

O desalinhamento do eixo também pode causar danos e empenamento do próprio eixo, resultando em redução da vida útil do equipamento ou em uma falha repentina e dispendiosa, exigindo a substituição de toda a unidade.

Todos esses efeitos resultam em maiores custos de manutenção tanto para mão de obra quanto para peças, já que peças danificadas precisarão ser substituídas com mais frequência do que seriam de outra forma. O desalinhamento também pode levar a um tempo de inatividade não planejado e custoso, produção reduzida e ineficiência energética.

A detecção de desalinhamento e a identificação das causas subjacentes são essenciais para garantir que uma máquina possa atingir sua vida útil esperada. O alinhamento adequado não apenas reduz os custos de manutenção e melhora a eficiência geral da planta, mas também reduz os custos de substituição de equipamentos e melhora a vida útil dos ativos.

4 maneiras de detectar problemas de desalinhamento do eixo

Verificar o desalinhamento do eixo é frequentemente o primeiro curso de ação quando uma máquina começa a ter um problema. Às vezes, o desalinhamento é claramente visível ao observar a máquina enquanto ela funciona. Ferramentas tradicionais como uma régua também podem fornecer algumas informações para ajudar a identificar os principais desalinhamentos. No entanto, essas ferramentas consomem tempo para usar e podem ser imprecisas.

Usar ferramentas de diagnóstico modernas pode ajudar a fornecer informações mais precisas sobre como os eixos estão desalinhados. Elas também podem revelar quanto dano o desalinhamento está causando a outros componentes. Algumas dessas ferramentas também podem ajudar a determinar a melhor maneira de corrigir o desalinhamento.

1. Diagnóstico via sistema de alinhamento de eixo a laser
   Um sistema de alinhamento de eixo a laser determina o desalinhamento no acoplamento e calcula o movimento apropriado da máquina a ser executado em sua base. Os sistemas de alinhamento de eixo a laser fornecem medições precisas e em tempo real que informam exatamente quando o alinhamento é alcançado.
   
   Ferramentas de alinhamento de eixo a laser podem ser do tipo laser duplo ou único. No entanto, um sistema de alinhamento de laser duplo não é tão capaz quanto um sistema de laser único. Frequentemente, os técnicos acham difícil manter a linha para o detector ao tentar corrigir um desalinhamento angular.
   
   Infelizmente, conforme a distância de medição aumenta, a dificuldade também aumenta. Como resultado, os técnicos precisam reiniciar medições que exigem que eles parem, soltem os pés, movam a máquina e reapertem os pés — tudo sem garantia de que o detector estará dentro do alcance. A cada repetição, o tempo do processo aumenta e o potencial de erro cresce.
   
   Um sistema de alinhamento de laser único remove todos os problemas do sistema de laser duplo. Ele aborda quase qualquer desafio de alinhamento de eixo, seja ele simples ou complexo, como uma máquina flangeada vertical com caixas de engrenagens em ângulo reto. Um sistema de laser único alavanca dois planos de detectores ópticos em um único sensor, eliminando a necessidade do técnico de parar, afrouxar e reapertar os pés ou repetir medições. A tecnologia de laser único permite a conclusão precisa e rápida de tarefas de alinhamento.
   
2. Análise de vibração
   O monitoramento de vibração e a análise de vibração se tornaram mais comuns nos últimos anos devido à velocidade com que os coletores de dados modernos podem processar sinais de sensores triaxiais. Cada máquina tem seu nível de vibração normal, mas há casos em que a vibração da máquina aumenta ou excede os parâmetros aceitáveis.
   
   Algumas das razões para o aumento da vibração incluem folga, ressonância, desequilíbrio e, claro, desalinhamento. A vibração é mais frequentemente medida usando acelerômetros, seguidos por sensores de proximidade ou transdutores de velocidade. Uma vez que esses sinais são adquiridos com um coletor de dados e sensores, um analista de vibração pode diagnosticar ainda mais as falhas da máquina.
   
   Como os monitores geralmente são deixados em ativos por um período de tempo, o coletor de dados captura tanto os dados em tempo real quanto os dados históricos. Novos dados podem ser comparados com dados históricos para identificar quando as vibrações começaram a aumentar. Um dos principais benefícios da análise de vibração é que ela pode ser pareada com um sistema que notifica os membros da equipe quando a vibração excede os parâmetros normais, dando aos técnicos a capacidade de identificar e corrigir o problema antes que ele resulte em falha da máquina ou tempo de inatividade não planejado.
   
3. Termografia
   A termografia pode fornecer detecção precoce de problemas de desalinhamento identificando pontos quentes anormais. O desalinhamento pode causar um aumento no atrito dentro de uma máquina e, portanto, um aumento na temperatura. A câmera de imagem térmica detecta e mede a energia infravermelha de um objeto e transforma os dados infravermelhos em uma imagem eletrônica que mostra a temperatura aparente da superfície do objeto.
   
   As áreas podem ser escaneadas com ferramentas de termografia periodicamente para que os técnicos possam observar aumentos de temperatura. Elas também podem ser montadas para focar em uma área problemática para fornecer monitoramento constante. Com o uso da termografia, os técnicos podem localizar a fonte do aumento de temperatura e usar essa informação para identificar e corrigir problemas de desalinhamento. 
   
4. Análise de Óleo
   A análise de óleo pode ajudar a detectar desalinhamento ao fornecer a condição geral de um ativo, óleo e contaminantes. Quando o monitoramento de condições detecta uma anormalidade por meio da análise de óleo, ações imediatas podem ser tomadas para identificar a causa raiz ou para agir na falha emergente.
   
   O aumento de contaminantes pode ser um sinal do aumento do atrito causado pelo desalinhamento do eixo. Rolamentos de esferas, vedações e acoplamentos podem quebrar e contaminar o óleo. A análise de óleo pode ser complicada; como resultado, muitas organizações contratam empresas especializadas para fazer o trabalho.

O desalinhamento do eixo causa uma variedade de sintomas e problemas graves de maquinário. Implementar uma rotina de manutenção preventiva para verificar o alinhamento preciso do maquinário economizará dinheiro e tempo. Ao manter os eixos alinhados, você também melhora a eficiência energética, aumenta o tempo de atividade e maximiza a produção.

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