Principios de operación básicos para los equipos de alineación de ejes con láser

Básicamente hay dos tipos de equipos de alineación de ejes con láser, uno que utiliza un solo rayo proyectado o bien a un detector o a un reflector que regresa el rayo hacia el detector de láser; el otro tipo de equipo de alineación de ejes con láser es el que usa dos láseres cada uno con un detector incorporado.

El equipo de alineación de ejes con láser simple tiene un número de ventajas que han sido incorporadas para mejorar la versatilidad y el uso del sistema. Entre ellas está la capacidad de medición extendida: el dato de un solo láser significa que es posible extender de manera dinámica el rango del detector del sistema para incorporar desalineaciones más gruesas.

También la capacidad de dividir la alineación: un láser permite la alineación de máquinas rotativas que no tienen los espaciadores o los acoplamientos en el mismo sitio, ya que cada máquina puede ser rotada de manera independiente. Esto es particularmente útil cuando se usan grandes espaciadores de acoplamiento o acoplamientos fluidos, cuando se alinean grandes máquinas como las turbinas o cuando una o ambas máquinas no pueden ser rotadas fácilmente.

A lo que se le añade la tecnología de un solo cable, en la cual solo se requiere uno o ningún cable. Esto es particularmente útil en ejes con grandes espaciadores como las unidades de torres de refrigeración en los que los largos cables pueden influir en las medidas de alineación al enredarse durante las mediciones.

Por último, un solo láser que permite ajustar la instalación en los grandes espaciadores de ejes o en las máquinas más grandes es mucho más sencilla con solo una posición de datos fija para ajustar.

La capacidad de medida extendida en equipos de alineación de ejes con láser

¿Por qué sería útil poder extender el rango del plano del detector en un sistema de alineación de ejes? Seguramente, sería mejor tener un área mayor del detector. Bueno, si, teóricamente sería útil tener un detector de plano estático de 500 mm. Pero el sistema sería inutilizable simplemente por su tamaño y su peso. Un punto intermedio es extender dinámicamente el detector de plano cuando se necesite. Esto hace que el sistema siga teniendo el tamaño y el peso mínimo y por lo tanto maximiza el uso de los sistemas en áreas de difícil acceso.

El esquema anterior ilustra las limitaciones impuestas por las largas longitudes de los espaciadores de acoplamiento.

Tomando como un ejemplo simple una configuración de acoplamiento con una desalineación angular entre los acoplamientos de 0,5 grados, esto significa una longitud de acoplamiento corto de 100 mm y se produciría un desplazamiento de 0,87 mm entre las líneas centrales del acoplamiento. Un desplazamiento que podría ser fácilmente medido por cualquier equipo de alineación de ejes con láser.

Si la distancia entre las caras de acoplamiento se aumenta a 500 mm el desplazamiento de las líneas centrales llega a 4,36 mm, algo fuera del rango de la mayoría de los sistemas de detectores de láser estáticos.

Ahora aumenta la distancia a 1000 mmm de desplazamiento = 8,72 mm.

En la medida en que el espaciador del acoplamiento se alarga también lo hace el desplazamiento hasta que a 3000 mm ocurre un desplazamiento masivo de 26,18 mm. ¡Esto con un ángulo de solo 0,5 grados entre las líneas centrales de los ejes!

Este gran desplazamiento solo puede ser medido con un detector de rango extensible, ya que un detector estático requeriría un área de aproximadamente 60 mm para acomodar este desplazamiento.

La razón para  tener un detector tan grande puede ser explicada de la siguiente manera: El área de trabajo del detector es menor que la superficie física del detector. Por ejemplo, si el área del detector es de 20 x 20 mm, y el rayo del láser tiene un diámetro de 4,0 mm entonces el rango útil máximo de medida es de 16 mm como se muestra a continuación.

Para ser capaz de medir un desplazamiento, el rango del detector del sistema deber ser el doble del desplazamiento. Como con el reloj comparador, el receptor de láser mide dos veces el desplazamiento físico de los dos ejes como se muestra a continuación.

Para medir un desplazamiento físico de 2,0 mm necesitamos un rango de medida de 4,0 mm. Se puede pensar que la capacidad de medición extendida puede ser muy útil si vas a medir una torre de refrigeración u otros espaciadores largos pero cuando la medida máxima del espaciador es inferior a un metro, ¿Por qué sería importante la capacidad de extender el rango del detector?

Un motor/ventilador se midió como se muestra a continuación.

La longitud del espaciador del acoplamiento era de 800 mm. Las medidas del desplazamiento y de  brecha fueron:

Para facilitar estas medidas es necesario que los detectores sean capaces de medir un desplazamiento de 8,40 mm, para esto el rango del detector debe ser de 20,8 mm. Esto se deriva de la siguiente fórmula:

Dependiendo de los requisitos específico que se tengan en las tareas diarias de alineación, la capacidad de extender el rango del detector del sistema puede ser el factor más importante a la hora de elegir un sistema de medición. Sin importar cuál sistema de alineación de láser se escoja la planta de operaciones obtendrá beneficios sustanciales como se ilustra en los siguientes estudios de caso.

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