Tolerâncias de alinhamento de eixos: o que são, por que são importantes e como obter alinhamento dentro da tolerância

O alinhamento adequado da máquina é fundamental para prolongar sua vida útil, melhorar a confiabilidade e reduzir os custos de manutenção. No entanto, atingir um alinhamento 100% perfeito é quase impossível em algumas configurações, e é por isso que a maioria das máquinas e acoplamentos possui tolerâncias de alinhamento que fornecem uma pequena faixa de alinhamentos permitidos.

Este guia explicará exatamente o que são tolerâncias de alinhamento e por que elas são tão importantes ao realizar alinhamentos. Também fornecerá orientações práticas sobre como obter alinhamento dentro das tolerâncias e por que pode ser importante restringir as tolerâncias para determinados equipamentos.

O que são tolerâncias de alinhamento de eixo?

Tolerâncias de alinhamento são a quantidade de desalinhamento permitida, seja angular ou desalinhada, entre eixos acoplados que não compromete a confiabilidade. As tolerâncias fornecem uma faixa dentro da qual a máquina ainda pode operar com eficiência máxima e com danos mínimos aos componentes.

As tolerâncias de alinhamento de eixos são frequentemente determinadas pela taxa de rotação da máquina. RPMs mais altas exigem tolerâncias mais rigorosas, enquanto máquinas com movimento mais lento podem ter tolerâncias maiores.

Os padrões de alinhamento de eixos são definidos por órgãos como o Instituto Americano de Normas Nacionais (ANSI) e o Instituto Americano de Petróleo (API). Eles também são especificados pela Organização Internacional para Padronização (ISO). No entanto, máquinas individuais podem ter suas próprias tolerâncias de alinhamento especificadas pelo fabricante original do equipamento (OEM).

Por que as tolerâncias de alinhamento de eixo são importantes

O alinhamento adequado do eixo dentro das tolerâncias é fundamental para garantir a longevidade e a eficiência máquinas rotativasQuando os eixos estão desalinhados além dos limites aceitáveis, forças excessivas são transmitidas aos rolamentos, vedações e outros componentes, levando ao aumento da vibração, do calor e do desgaste. Isso pode resultar em falha prematura do equipamento, tempo de inatividade dispendioso e maiores despesas de manutenção. A observância de tolerâncias rigorosas de alinhamento de eixo minimiza essas tensões, prolongando a vida útil da máquina e de seus componentes.

Além disso, o alinhamento preciso aumenta a eficiência operacional. Eixos desalinhados podem causar perda de energia devido ao aumento do atrito e da vibração, reduzindo o desempenho geral do sistema e aumentando os custos com serviços públicos. Para acoplamentos, o alinhamento adequado dos eixos garante que eles funcionem dentro dos limites de projeto, evitando desgaste excessivo ou falhas.

Além dos danos ao equipamento, o desalinhamento em ativos críticos pode representar riscos à segurança, como falhas inesperadas em turbinas de alta velocidade ou compressores, tornando o alinhamento preciso essencial para a segurança do trabalhador.

Por fim, atingir o alinhamento dentro da tolerância também melhora os principais indicadores de desempenho, como o Tempo Médio entre Falhas (MTBF) e o Tempo Médio de Reparo (MTTR), otimizando o desempenho e minimizando os custos operacionais.

Tipos de desalinhamento do eixo

O desalinhamento ocorre de duas formas: deslocado (também conhecido como paralelo, quando os eixos são deslocados) e angular (quando os eixos são inclinados em relação um ao outro). As tolerâncias de alinhamento fornecem a tolerância máxima para ambos os tipos de desalinhamento.

A tolerância de desalinhamento paralelo ou deslocado é medida em unidades minúsculas, chamadas milésimos. Um milésimo é um milésimo (ou 0.001) de polegada, aproximadamente a largura de um fio de cabelo humano. Essa pequena quantidade pode ser imperceptível a olho nu, mas apenas alguns milésimos podem fazer a diferença entre uma máquina alinhada dentro da tolerância ou uma desalinhada.

O desalinhamento angular é medido em milésimos de polegada (milésimos de polegada), que descreve o quanto os eixos se inclinam em uma determinada distância. Por exemplo, um desalinhamento angular de 1 milésimo de polegada significa que a distância entre as linhas centrais do eixo aumenta em 1 milésimo de polegada (milésimo de polegada) para cada polegada de comprimento.

Outros fatores que afetam as tolerâncias

Como mencionamos anteriormente, as tolerâncias de alinhamento de eixos dependem da velocidade de rotação da máquina e de seu comportamento durante a operação. As tabelas de tolerância de alinhamento de eixos baseadas na velocidade fornecem diretrizes para desalinhamentos aceitáveis ​​com base na velocidade de rotação da máquina. Essas tabelas, frequentemente fornecidas por fabricantes ou padrões da indústria, garantem que o alinhamento atenda às demandas da máquina, reduzindo o desgaste de rolamentos, vedações e acoplamentos.

As máquinas também mudam durante a operação devido a crescimento térmico e cargas operacionais. O calor faz com que os componentes metálicos se expandam, alterando o alinhamento do eixo, enquanto forças como torque ou tensão na tubulação podem causar mais movimento. Para combater isso, os técnicos realizam o alinhamento a frio, ajustando intencionalmente os eixos ligeiramente desalinhados para levar em conta as mudanças esperadas, de modo que fiquem perfeitamente alinhados quando a máquina estiver em funcionamento. Por exemplo, se um motor sobe 4 mils quando quente, ele fica 4 mils mais baixo quando frio. Ferramentas modernas de alinhamento a laser simplificam esses ajustes, considerando os dados de crescimento térmico.

Tolerâncias de alinhamento de eixo vs. tolerâncias de alinhamento de acoplamento

Também é importante observar que há uma distinção entre tolerâncias de alinhamento de eixo e tolerâncias de alinhamento de acoplamento. As tolerâncias de alinhamento de eixo protegem a máquina em si, juntamente com componentes como rolamentos e vedações. As tolerâncias de alinhamento de acoplamento protegem o acoplamento e, portanto, as tolerâncias de alinhamento de acoplamento podem ser diferentes das tolerâncias de alinhamento de eixo.

As tolerâncias de alinhamento do acoplamento costumam ser maiores do que as tolerâncias de alinhamento da máquina, especialmente para acoplamentos flexíveis. No entanto, para certos tipos de acoplamentos rígidos, o acoplamento pode ter tolerâncias mais rigorosas do que o eixo. O alinhamento dos próprios eixos geralmente coloca o alinhamento do acoplamento dentro das tolerâncias de alinhamento do acoplamento.

O que fazer quando “dentro da tolerância” não é suficiente

As tolerâncias de alinhamento são normalmente expressas como um número que representa o deslocamento máximo que ainda pode ser considerado dentro da tolerância. Por exemplo, a tolerância para uma máquina pode ser de 8 milésimos de polegada de deslocamento e 0.5 milésimos de polegada de tolerância de desalinhamento angular. Isso significa que, embora 8 milésimos de polegada e 0.5 milésimos de polegada estejam dentro da tolerância, qualquer valor menor também está dentro da tolerância.

Na maioria dos casos, quanto menor o desalinhamento, melhor será o desempenho da máquina. Portanto, embora um alinhamento com desvio de apenas 8 milésimos de polegada possa estar dentro da tolerância, um alinhamento de 6 milésimos de polegada, 2 milésimos de polegada a menos que a tolerância declarada, seria ainda mais adequado.

Para muitas máquinas, seguir as tolerâncias publicadas pelos fabricantes ou padrões da indústria garante uma operação confiável. Essas tolerâncias são projetadas para aplicações gerais onde pequenos desalinhamentos não afetam significativamente o desempenho. Elas equilibram a precisão com considerações práticas, como tempo e custo de alinhamento, tornando-as adequadas para ativos não críticos ou condições operacionais padrão.

No entanto, para ativos críticos, como compressores centrífugos em refinarias, geradores em usinas de energia ou fusos de alta velocidade na indústria, especificações de alinhamento mais rigorosas podem aumentar significativamente a longevidade e minimizar o tempo de inatividade. Equipamentos críticos frequentemente operam em altas rotações ou sob condições exigentes (como operação contínua, alto torque ou em ambientes hostis), onde mesmo pequenos desalinhamentos podem amplificar vibrações, sobrecarregar rolamentos e vedações ou levar a falhas catastróficas. O aumento das tolerâncias além dos padrões publicados reduz esses riscos, aumentando a confiabilidade e a segurança.

Decidir quando apertar as tolerâncias envolve ponderar os benefícios de um alinhamento mais preciso em relação ao esforço de alcançar e manter o alinhamento.

Alinhando-se dentro das tolerâncias, da maneira mais fácil

Os técnicos conseguem o alinhamento usando ferramentas como indicadores de discagem, que medem o desalinhamento à medida que os eixos giram, ou sistemas avançados de alinhamento a laser, que fornecem dados em tempo real e orientação automatizada para ajustes precisos.

As ferramentas de alinhamento a laser simples da Pruftechnik contam com tabelas de tolerância de alinhamento integradas para facilitar o cumprimento das tolerâncias das especificações da norma ANSI. Basta selecionar o tipo de acoplamento, o formato do acoplamento, o diâmetro e a rotação da máquina, e o sistema de alinhamento exibirá uma tabela com três níveis de alinhamento: mínimo, padrão e precisão. O alinhamento mínimo está dentro da tolerância, enquanto o alinhamento de precisão excede os padrões de tolerância e é o alinhamento mais preciso possível.

Depois, basta fazer medições girando o eixo, obter resultados em tempo real e seguir o fluxo de trabalho automatizado e guiado até atingir o alinhamento dentro da tolerância.

Para máquinas que exigem tolerâncias mais rigorosas do que o padrão, as ferramentas Pruftechnik também permitem que os usuários definam suas próprias tolerâncias, incluindo tolerâncias assimétricas, para obter o alinhamento necessário para sua aplicação específica. Os técnicos podem usar uma etiqueta RFID para etiquetar a máquina, e as ferramentas Pruftechnik podem ler o RFID, conectar-se à nuvem e obter dados históricos de alinhamento, incluindo tolerâncias especificadas pelo usuário, para alinhamentos de precisão mais rápidos.

As tolerâncias de alinhamento indicam aos técnicos o quão próximo os alinhamentos precisam ser, mas as ferramentas Pruftechnik facilitam o alinhamento dentro da tolerância, mesmo para técnicos sem experiência prévia. Saiba mais sobre as ferramentas de alinhamento de eixos a laser Pruftechnik. aqui.