MVJ

ALINEAMIENTO DE EQUIPOS ROTATIVOS

INTRODUCCION

A pesar de existir una gran cantidad de literatura sobre el tema de alineamiento de maquinaria,

no siempre se llenan esos vacios prcticos que requiere en gran parte el personal involucrado

en el mantenimiento y montaje de la maquinaria que existe en la industria nacional.

Aunque proliferan muchos mtodos y tcnicas de alineamiento, su aplicacin no siempre es

posible, por cuanto las condiciones de servicio, ambiente o disponibilidad de las mquinas no lo

permiten.

La mayora de fabricantes de maquinaria consideran que el usuario o encargado del montaje de

la mquina, tienen el conocimiento necesario para realizar un alineamiento confiable y con la

precisin que requieren las mquinas modernas, aunque en la mayora de las veces sto no se

cumple en la realidad.

Existe la teora popular que los acoples flexibles utilizados absorven cualquier desalineamiento

y por lo tanto no se requiere mucha precisin. Sinembargo, en la prctica, la mayora de los

acoples solo tienen capacidad para absorber algunas cargas axiales y muy poca resistencia

angular, lo cual induce y trasmite a la maquinaria problemas que incrementan los paros

imprevistos, acortan la vida til, aumentan los costos de mantenimiento, y lo que es ms grave,

ocasionan prdida de produccin.

Algunas empresas preocupadas por el alto consumo de sellos mecnicos han recomendado

evaluar su rendimiento y relacionar los desgastes excesivos con problemas en la maquinaria.

Por eso recientes estudios concluyen que las condiciones de alineamiento inciden directamente

en la vida til de los sellos mecnicos en las bombas centrfugas.

Un fenmeno muchas veces ignorado, es el comportamiento dinmico de la maquinaria, el cual

involucra los cambios trmicos producidos por las condiciones de operacin, las diferenciales

de presin, los esfuerzos de las estructuras, las condiciones de resonancia del sistema, etc., que

afectan el alineamiento esttico o en fro.

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ALINEAMIENTO

FUNDAMENTOS

Cuando en dos o ms mquinas la lnea central de sus ejes coinciden entre s, es por que estn

correctamente alineadas. Sinembargo, en la prctica es muy comn encontrar que la lnea

central de sus ejes forman un ngulo o estn desfasadas, condicin a la cual se le llama

desalineamiento.

En algunos casos las instrucciones de alineacin suministradas por los fabricantes de equipos y

acoples dan la impresin que el desalineamiento dentro de los lmites del acople es

perfectamente aceptable. Cualquier movimiento transmitido a travs de los ejes causa serias

averas al comportamiento de la mquina y para evitarla debe establecerse con precisin los

cambios que soportan las mquinas desde sus estados en fro hasta su operacin del normal

funcionamiento. Al conocer estos cambios se considera que

al dejar desalineadas las mquinas en condiciones ambiente cuando adquieren su estado de

funcionamiento dinmico, sus ejes queden alineados, es decir que la lnea central de sus ejes

coinciden entre s.

TIPOS DE DESALINEAMIENTOS

Las formas ms generales para describir el desalineamiento, entre los ejes de dos mquinas son:

a. Desalineamiento paralelo

b. Desalineamiento angular

c. Desalineamiento combinado (paralelo angular).

CORRECCION DEL DESALINEAMIENTO

Desalineamiento paralelo

Este tipo de desalineamiento es la distancia perpendicular entre la lnea central de un eje y la

misma lnea del otro eje. Este se corrige sencillamente al mover paralelamente la mquina.

Desalineamiento angular

Este ocurre cuando la lnea central de los ejes forman un ngulo entre s. Su correccin requiere

desplazamiento a travs del ngulo formado y translacin paralela.

Desalineamiento combinado (paralelo angular)

Es el ms comn de los desalineamientos y es la combinacin de los dos tipos anteriores.

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El grado de desalineamiento entre dos mquinas puede definirse como la condicin existente

entre la zona de desalineamiento. Este no debe exceder los valores mximos permisibles

establecidos.

Cualquier desalineamiento entre los ejes de las dos mquinas, puede ser considerado en

trminos de sus parmetros de alineamiento bsico:

Paralelismo horizontal

Paralelismo vertical

Angularidad horizontal

Angularidad vertical

Debe tenerse en cuenta que el objetivo del alineamiento es la colinealidad de los ejes de la

mquina y no de los acoples.

ALISTAMIENTO

El alistamiento consiste en tomar todas las precauciones necesarias que permitan el fcil

manejo de las mquinas para ejecutar los movimientos indicados en el proceso de la

alineacin.

El alistamiento siempre se manifiesta como defecto, falla o dao a veces catastrfico, lo que

ocasiona cuantiosas prdidas las cuales pueden minimizarse o evitarse si se precisa una

alineacin de ejes adecuada.

Es esencial para la ptima alineacin, el perfecto estado de las superficies de contacto entre la

mquina y su base.

La falta de planitud y paralelismo entre estas caras es causa de tensiones de montaje en las

patas de las mquinas cuando se aprietan los tornillos de anclaje. Desigualdades en altura en la

superficie de la base, caras inferiores de las patas con suciedad o corrosin, hacen que las

mquinas se apoyen nicamente sobre tres patas, condicin denominada Pata coja.

Antes de iniciar el alineamiento se debe corregir la cojera (mximo permisible). 003)

HERRAMIENTAS DE MEDICION

Entre las herramientas ms usadas para la medicin de las condiciones de alineamiento estn

el indicador de cartula y los equipos pticos que utilizan el rayo lser como fundamento.

INDICADOR DE CARATULA

Instrumento de precisin utilizado para evaluar cuantitativamente las posiciones de los ejes en

condiciones estticas. El indicador de cartula funciona mediante un eje llamado pistoncillo, el

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cual se mueve hacia adentro o hacia afuera, cuyo desplazamiento es medido en la escala

graduada con una precisin hasta de media milsima de pulgada (0.0005).

El pistoncillo del indicador cabalgar alrededor de la manzana de un acople opuesto y mostrar

en su dial la cantidad en milsimas de pulgada o equivalente, la posicin de un eje con respecto

al otro.

PREPARACION Y ALISTAMIENTO BASICO

Soportes para indicadores

Hay una gran variedad para soportes de indicadores y quiz existe uno para cada tipo de

mquina. Sinembargo, cualquiera que sea el tipo de soporte, este debe estar libre de flexiones y

pandeos para evitar los errores en la toma de lecturas.

Debe procurarse un soporte con la suficiente rigidez cuando hay separaciones entre ejes, para

mantener confiabilidad en las lecturas obtenidas. Evitar el uso de soportes flexibles, as como el

sistema de bases magnticas, cuando se mueven los ejes.

Es aconsejable la medicin de la deflexin de cada soporte para no crearse confusiones durante

el desarrollo de la toma de lecturas de indicadores.

Pernos o gatos para realizar los movimientos.

Para realizar los movimientos de las mquinas es aconsejable ulizar tornillosgatosque se

roscan en la platina de soporte.

Este sistema permite los movimientos puntuales y evita desajustes cuando se corren las

mquinas.

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Platinas para gatos.

Para realizar los movimientos de las mquinas es

necesario disponer de platinas adecuadas para los

tornillos gatoscon que se mueve cada una de las

patas de la mquina. Generalmente debe instalarse

uno por cada direccin de cada pata de la

mquina. Si es posible atornillarlas a la base, pues

el soldarlas dificulta la instalacin de los shims.

Calzos o Shims.

Para corregir la posicin vertical de las mquinas es necesario utilizar

lminas delgadas, llamadas Shims, para calzar cada pata de la mquina

con el espesor necesario.

Comercialmente se consiguen en espesores que van desde 0.001hasta

0.125.Cuando es necesario instalar calzas por ms de .125es conveniente

reemplazarlos por una platina de ese espesor.Igualmente es aconsejable dejar por lo menos

1/16en shims por cada pata de la mquina para efectuar los ajustes futuros.

Cuando se fabrican los shims se debe tener el cuidado de rematar las rebabas y redondear las

puntas para evitar cortaduras al manipularlos. Se deben recortar a la medida de las patas y no

ms pequeos que stas.

En el momento de instalar los shims se debe evitar que queden montados unos con otros.

Tambin se debe evitar los colchones de calzas, reemplazndolos por un calzo grueso.

Nivelacin de la mquina.

Para lograr un buen alineamiento es importante hacer una correcta nivelacin de la mquina

principal y su estructura de apoyo. Al realizar el montaje de una mquina debe comenzarse por

su nivelacin para garantizar la facilidad de los ajustes una vez la mquina entre en operacin.

La mquina moderna, por su relacin de peso, es muy sensible a los cambios de nivel y conviene

precisar la nivelacin antes de realizar el alineamiento final. Para lograrlo debe utilizarse

niveles de precisin que se colocan sobre los ejes de las mquinas y cuya lectura establece la

posicin paralela con el nivel del suelo y la fundacin de concreto.

Patas cojas.

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Con la ayuda del indicador de cartula, debe revizarse cada pata de la mquina para

comprobar que todas ellas estn ubicadas en el mismo plano y evitar que alguna pueda hacer

cojear la mquina.

Excentricidades y flexiones.

Debe comprobarse la concentricidad de los acoples con respecto a los ejes de las mquinas. En

ocasiones este factor no solo produce lecturas errneas sino desbalanceo dinmico en la

mquina.

Igualmente debe medirse el eje de cada mquina para verificar que no existen torceduras o

flexiones excesivas que puedan provocar defectos tanto en el alineamiento como en el

funcionamiento de las mquinas.

ALINEAMIENTO ESTATICO

Para realizar el alineamiento esttico debe escogerse una de las dos mquinas como mquina

mvil. Para esto se tiene en cuenta cual se debe dejar nivelada y tambin cual es ms fcil

mover (la que tiene menos tubera, la ms liviana, etc.)

Generalidades.

Toda operacin de alineamiento, efectuada racionalmente, supone por lo menos tres pasos

principales:

Medicin de las magnitudes y direcciones de las desalineaciones.

Clculo de los desplazamientos de correccin.

Efectuar estos movimientos.

Adems en algunas mquinas es necesario determinar y aplicar desplazamientos para

compensar las dilataciones trmicas relativas de un elemento de mquina con relacin a otro.

METODOS DE ALINEACION

Mtodo de borde recto.

El mtodo de alineacin ms primitivo, todava til en algunos casos, consiste en el uso de una

regla biselada de precisin, aplicada alrededor de los bordes del acoplamiento. Como un paso

preliminar para una alineacin basta, sigue siendo una operacin recomendable. Para mquinas

lentas, accionadas con poca frecuencia y por cortos periodos, puede ser todo lo que se necesita.

Mtodos utilizando el indicador de cartula.

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El indicador de cartula es la herramienta mecnica bsica para realizar el alineamiento. Este

mide las distancias y desplazamientos en milsimas de pulgada o en centsimas de milmetro.

El indicador debe sujetarse firmemente en la manzana del acople o en el eje y luego se desliza

sobre el acople opuesto, una vuelta completa, tomando lecturas cada 90 grados para registrar

los desplazamientos con respecto al eje central. Al volver al punto inicial el indicador debe tener

la misma lectura con que inici el giro.

Se debe tener el cuidado que el eje del indicador quede perpendicular al borde del acople

cuando se mira paralelismos y perpendicular a la cara del acople cuando se mira angularidades.

Al desplazar el indicador desde el punto 0 grados en la parte superior, hasta el punto 180 grados

en la parte inferior, se obtiene la lectura total del indicador (T.I.R.), esto es, dos veces la lectura

real de distancia entre ejes. Lo mismo ocurre en la posicin horizontal.

0.005"

0

0.010"T.I.R.

RL

T

B

La suma de las lecturas verticales debe ser igual a las sumas de las lecturas horizontales.

l + R = T + B

Esto sirve para comprobar que los indicadores estn registrando correctamente las lecturas.

Cuando no se obtiene la anterior igualdad, se deben revisar los acoples, el indicador, los

soportes, etc.

Es importante considerar la deflexin de los soportes.

MTODO DEL INDICADOR INVERTIDO.

Toma de lecturas

Para la toma de lecturas con los indicadores, cuando se utiliza el mtodo de indicador invertido,

se coloca primero el soporte en el eje de A y el indicador hace el barrido en el eje B. Luego se

coloca el soporte en el eje de B y el indicador hace el barrido en el eje A.

Para determinar la direccin de las diferentes lecturas, el operario se ubica detrs de la

mquina estacionaria y mira hacia la mquina mvil (ver Fig. N4)

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AB

AB

Fig. N4

Todas las lecturas sern tomadas girando los dos ejes hacia la derecha del eje de la mquina

estacionaria (A).

Esto es importante por cuanto la interpretacin y los clculos se harn teniendo en cuenta que

las mediciones se han realizado todas hacia la derecha de A o sea de la mquina

estacionaria.

Esta toma de lecturas se har siempre en cada eje y cada 90, girando lentamente los ejes para

que las lecturas sean confiables.

Ahora es necesario conocer las distancias horizontales entre los sitios donde se hizo el barrido

con el indicador, cuya distancia es D1. Luego, desde el acople de A y en el sitio donde se

coloc el indicador hasta la pata ms cercana de la mquina B que va a ser movida, cuya

distancia es D2. Por ltimo, desde el mismo sitio de la mquina A hasta la pata lejana de la

mquina B que va a ser movida, est distancia es D3. (Ver Fig. N 5).

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Fig. N 5

Interpretacin Grfica

Con un ejemplo vamos a ver como se calculan grficamente los desplazamientos de correccin

del alineamiento.

Las lecturas obtenidas, con indicador, son las siguientes:

Lo anterior significa que esas son las lecturas que registra el indicador en condiciones ambiente

o estticas. Necesitamos ahora saber la posicin real de los ejes, la cual se obtiene as:

V1 = Vertical Real H1 = Horizontal Real

T = Arriba B = Abajo R= Derecha L = Izquierda

0

+5 A -15

-10

MAQ. ESTACIO

A

D1

D2

MAQ. MOVIL

B

Pc Pl

D3

A

0

+14 BB +6

+20

B

10

V1 = B T y H1 = R L reemplazando tenemos:

2 2

V1 = B T = (-10) (0) = - 5 (en A ) (+20) (0) = +10 ( en B )

2 2 2

H1 = R L = (-15) (+5) = -10 (en A ) (+6) (+14) = -4 (en B )

2 2 2

Ahora en una hoja de papel cuadriculado dibjese una lnea gruesa que representa el eje de la

mquina A y un punto para marcar el acople.

Acople A

Luego escjase una escala horizontal para las distancias de acoples (D1) y las distancias entre el

acople de A y la pata cercana de B (D2 ) y el acople de A y la pata lejana (D3 ).

A Acople A Acople B Pata cercana Pata lejana

a) Vertical

Marque con un punto arriba o abajo del acople A a una distancia equivalente al valor V1 de

acuerdo al signo algebraico.

Repita esta operacin para el acople B sobre la lnea de proyeccin de la mquina A y

cuidando el signo algebraico.

Tenga en cuenta que para A s es negativo se dibuja abajo y si es positivo se dibuja arriba.

Cuando localice B con respecto a A el valor negativo se dibuja por encima de la lnea de

proyeccin y el valor positivo se dibuja por debajo de la misma lnea. Observe la grfica:

D2

D1

D3

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Arriba

Acople A V1 = -5 V2 = +10

Una vez se establecen estos dos puntos, se puede graficar la posicin del eje B con respecto al

eje A al unirlos mediante una lnea:

V1 = -5 V2 = +10 Arriba

Ahora bajamos una perpendicular a la lnea de proyeccin del eje A desde el punto donde

ubicamos la pata cercana de B hasta que nos corte la lnea que trazamos para unir los dos

puntos y que nos est representando el eje B. En est interseccin ubicamos la posicin

relativa de la pata cercana de B con respecto a A y hacemos lo mismo desde el punto donde

esta ubicada la pata trasera y con esto podemos determinar las distancias que deben correrse

(subir o bajar ) las patas de la mquina mvil B, para que queden alineadas las mquinas.

Abajo

5 mils 10 mils

Abajo 5 mils 10 mils

5 mils 10 mils

Pc Pl

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b) Horizontal

Para la expresin grfica de las posiciones horizontales, el proceso es similar al de la posicin

vertical. Trace una lnea para graficar el eje de la mquina A y B. Escoja la escala que le

permita conocer la posicin relativa en el plano horizontal. Mediante la frmula de H1 =(R-L)/2

encuentre el valor para cada eje, luego coloque el punto respectivo segn el signo algebraico

encontrado.

Tenga en cuenta que para A s es negativo se dibuja abajo (derecha) y si es positivo arriba

(izquierda). Cuando localice B con respecto a A, si es negativo se dibuja arriba y si es

positivo se dibuja debajo de la lnea de proyeccin.

Con estos dos puntos establecidos se unen mediante una lnea y se proyecta sobre las distancias

D2 para Pc y D3 para Pl. Al medir stas con respecto a la lnea de proyeccin sabemos cunto

debe corregirse la mquina que va a ser movida para dejarla alineada.

Volviendo al ejemplo tendremos para el plano horizontal:

Expresin Matemtica

El proceso anterior se puede calcular mediante frmulas matemticas que se obtienen por

similitud de tringulos de la proyeccin de los ejes con su posicin relativa (ver Fig.N6).

Realizacin de los movimientos

Los movimientos verticales se hacen agregando o retirando shims en las patas de la mquina a

mover. Si el resultado es positivo calzamos y si da negativo retiramos calzas.

4 mils

10 mils

Pc

Pl

Izq.

Der.

A B

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Los movimientos horizontales se hacen desplazando la mquina mvil por medio de los tornillos

gatos ( si dispone de ellos), o si no palanqueando la mquina y en ltimas con golpes, evitando

golpear directamente con el martillo. Si el resultado es positivo desplazamos la pata hacia la

izquierda y si da negativa corremos la pata hacia la derecha.

Es aconsejable realizar primero los movimientos horizontales y despus calzar verticalmente.

METODO DEL INDICADOR INVERTIDO

Fig. N 6

MAQ. MOVIL

B

D3

V2 V1

Pl

Pc

Pc = V2 (D2 /D1 ) - V1

Pl = V2 (D3 /D1 ) - V1

V1 = TIR A /2

V2= TIR B /2 + V1

Pc = Pata cercana

Pl = Pata lejana

TIR=Lectura Total de Indicador

MAQ. ESTACIO

A

D1

D2

A

B

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Mtodo Combinado Radial- Axial

Este mtodo consiste en tomar lecturas; con el indicador de cartula, en el borde y en la cara de

cada uno de los acoples ( o de los soportes) cada 90 y posteriormente hacer los clculos de

correccin por medio de frmulas matemticas que se obtienen por similitud de tringulos de la

proyeccin de los ejes de acuerdo con su posicin.( ver fig. N 7 y 8)

En este mtodo las lecturas pueden ser tomadas en el acople de la mquina fija o en el acople

de la mquina mvil.

Como se puede observar en las figuras 7 y 8 las dimensiones D2 y D3 varan, dependiendo del

acople donde estemos tomando las lecturas.

Si estamos leyendo en el acople de la mquina fija, la distancia D2 la tomamos desde el acople

de la mquina fija, hasta la Pata cercana de la mquina mvil. Y la distancia D3 la tomamos

desde el acople de la mquina fija, hasta la Pata lejana de la mquina mvil.

Si estamos tomando las lecturas en el acople de la mquina mvil, la distancia D2 la tomamos

desde el acople de la mquina mvil, hasta la Pata cercana de sta misma. Y la distancia D3 la

tomamos desde el acople de la mquina mvil, hasta la Pata lejana de sta misma.

Al tomar la lectura axial ( c ), se debe tener la precaucin de eliminar el movimiento axial de los

ejes durante la medicin, de lo contrario podemos errar en los clculos de correccin.

El dimetro ( d ), corresponde al dimetro de la circunferencia que me describe el indicador

sobre el acople en el momento en que tomo las lecturas axiales. Generalmente se toma el mismo

dimetro exterior del acople, ya que el indicador se debe colocar lo ms prximo a la periferia

de ste.

Para las correcciones tanto verticales como horizontales tomamos las mismas convenciones que

en el mtodo del indicador invertido.

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METODO COMBINADO ( RADIAL- AXIAL ) LEYENDO EN A

Fig. N 7

MAQ. ESTACIO

A

c

V1

d

M. MOVIL

B

D2

D3

Pl

Pc

Pc = D2. c/d - V1

Pl = D3. c/d - V1

c = lectura en la cara

d = dim. acople

V1 = TIR/2

Pc = Pata cercana

Pl = Pata lejana

TIR = Lectura Total de Indicador

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METODO COMBINADO ( RADIAL- AXIAL ) LEYENDO EN B

Fig. N 8

MAQ. ESTACIO

A

c

V1 d

M. MOVIL

B

D2

D3

Pl

Pc

Pc = D2. c/d + V1

Pl = D3. c/d + V1

c = lectura en la cara

d = dim. acople

V1 = TIR/2

Pc = Pata cercana

Pl = Pata lejana

TIR=Lectura Total de Indicador

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PRECISION DEL ALINEAMIENTO

La tabla que se presenta a continuacin sugiere tolerancias de alineamiento cuyos valores son

basados en la experiencia y no se deben exceder. Deben ser utilizados solamente si las normas o

las especificaciones del fabricante de la mquina o acople no establecen ningn otro valor.

TOLERANCIA

R.P.M. Milsimas de pulgada

Cojera Cualquiera 3.0 (mils)

Acoples cortos flexibles

Paralelismo

Angularidad (diferencia de

espaciamiento en el borde del

acople por 10 de dimetro)

600

900

1200

1800

3600

7200

600

900

1200

1800

3600

7200

Aceptable Excelente

9.0 5.0

6.0 3.0

4.0 2.5

3.0 2.0

1.5 1.0

1.0 0.5

15.0 10.0

10.0 7.0

8.0 5.0

5.0 3.0

3.0 2.0

2.0 1.0

Acoples con espaciadores.

Paralelismo

(por pulgada de longitud del

espaciador).

600

900

1200

1800

3600

7200

3.0 1.8

2.0 1.2

1.5 0.9

1.0 0.6

0.5 0.3

0.25 0.15

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CONFIABILIDAD DEL ALINEAMIENTO

Para que un alineamiento sea confiable y rpido se deben tener en cuenta los siguientes puntos:

1) Los soportes deben estar instalados correctamente y las bases deben ser paralelas con

respecto a los ejes de las mquinas.

2) La mquina debe estar libre de esfuerzos de tubera. Esto se logra con el uso de soportes,

brazos, juntas de expansin, resortes, etc.

3) Las mquinas deben estar firmemente apoyadas en la base de montaje con igual carga en

cada soporte. Un juego suficiente deber ser previsto en los agujeros de las patas de las

mquinas, con respecto a los tornillos, para permitir movimientos adecuados en futuros

ajustes.

4) Los soportes de las mquinas y las bases de los cojinetes deben estar a escuadra con

respecto a cada uno de ellos. Estos debern estar libres de rebabas, virutas y otras

imperfecciones.

5) Los calzos deben dar un enlace muy firme y slido entre la mquina y su base. Lo mejor es

una laina laminada slida y densa.

6) Las mquinas deben ser inspeccionadas visualmente y probadas entonces para detectar (a)

acolchonamientos o cojeras en los apoyos y (b) esfuerzos en la tubera.

a) Al chequear acolchonamiento o cojera en el apoyo de la mquina, sta debe estar

atornillada a la base. Cada apoyo es chequeado con el indicador de cartula o con el

Optaling, todos y cada uno. Si el movimiento excede de 3 mils. es indicacin de

acolchonamiento o cojera en el apoyo. Los calzos debern ser afirmados y apretados

uniformemente.

b) Al chequear esfuerzos de tubera se debe colocar el indicador de cartula o el Optalign

monitoreando tanto la posicin vertical como la horizontal del eje. Las bridas deben ser

apretadas observando continuamente las lecturas del indicador o del computador. Un

movimiento que exceda de 5 mils. es considerado excesivo y debe ser corregido. El

alineamiento se hace con la tubera suelta, entonces se aprieta sta y se comprueban los

esfuerzos.

7) Los soportes de los indicadores deben ser hechos y agarrados al acople de tal manera que

la deflexin sea minimizada. Si sta no se puede eliminar se debe contabilizar para los

clculos.