SEP SEST DGEST INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA MONTAJE Y ALINEACIÓN CALIFICACION VI__________ INGENIERIA MECATRONICA. MANTENIMIENTO GRUPO 133100 PROFESOR: ING. ADELFO ORTIZ GARCIA RESPONSABLES: PALACIOS JIMÉNEZ MARIO RIOS MIRANDA SERGIO MARTÍNEZ LARA MIGUEL ÁNGEL METEPEC, MEX. 15/04/2011 1 ÍNDICE 1.- Resumen««««««««««««««««««««««««««... I. ¿Qué es montaje y alineación? 2.- Introducción«««««««««««««««««««««««««.. II. Requerimientos de la cimentación 3.- Antecedentes««««««««««««««««««««««««« III. Fordismo 4.- Planteamiento del problema««««««««««««««««««.. 5.- Justificación«««««««««««««««««««««««««.. 6.- Objetivos««««««««««««««««««««««««««« 7.- Desarrollo técnico««««««««««««««««««««««« 7.1 Procedimientos y técnicas de montaje«««««««««««.. 7.2 Procedimientos y técnicas de alineación«««««««««..... 8.- Conclusiones««««««««««««««««««««««««« 9.- Bibliografía«««««««««««««««««««««««««« 9 10 10 11 11 13 19 20 7 5 4 ÍNDICE DE FIGURAS Imagen 1.1 Alineación de maquinaria rotativa««««««««««««. Imagen 2.1 Cimentación industrial«««««««««««««««««. Imagen 3.1 Montaje de línea de ensamblaje Ford««««««««««... Imagen 4.1 Alineación automotriz«««««««««««««««««.. Imagen 7.1 Regla y nivel«««««««««««««««««««««.. 4 6 8 9 15 2 ÍNDICE DE DIAGRAMAS Diagrama 1.1 Tipos de desalineamiento««««««««««««««... Diagrama 2.1 Alineación mediante reloj radial y galgas««««««««. Diagrama 2.2 Plano vertical««««««««««««««««««««. Diagrama 2.3 Plano horizontal««««««««««««««««««« Diagrama 2.4 Alineación mediante relojes radiales alternados«««««. 14 16 17 17 18 3 RESUMEN I. ¿QUÉ ES MONTAJE Y ALINEACIÓN? Montaje es el proceso mediante el cual se emplaza cada pieza en su posición definitiva dentro de una estructura. Estas piezas pueden ser de diferentes materiales pero las preferidas son las estructuras metálicas y de hormigón. Estas se adaptan a las concepciones de las nuevas arquitecturas y las necesidades de la industria de hoy, se emplean cada día más ampliamente. Con ambos sistemas se pueden alcanzar obras de grandes magnitudes. Esto se realiza con diferentes equipos de trabajo y maquinarias. El montaje industrial es un desafío permanente al ingenio; suele desarrollarse en condiciones geográficas complejas o debe conectarse la nueva estructura con una ya existente, y con plazos bastante restringidos por los elevados montos de inversión comprometidos. La alineación es el proceso mediante el cual la línea de centros del eje de un elementode maquinaria, por ejemplo un motor, se hace coincidir con la prolongación de la líneade centros del eje de otra máquina acoplada a ella, por ejemplo, una bomba. Imagen 1.1 4 INTRODUCCIÓN II.- REQUERIMIENTOS DE CIMENTACIÓN La cimentación es la parte de la estructura que distribuye el peso de ella y de sus descargas hacia los substratos de tierra o rocosos. La distribución puede ocurrir por apoyo directo de una zapata sobre el suelo o la roca, o por transmisión de las cargas hacia estratos más profundos a través de pilote o pilas. Se han utilizado muchos materiales para la construcción de zapatas apoyadas directamente el suelo, incluyendo emparrillados de madrea o de acero, mampostería de arcilla, planchas de roca cortada y concreto formado. Excepto por este último, la mayor parte de los sistemas no se usan en la actualidad. Por lo general, se utiliza concreto reforzado en las cimentaciones, especialmente en donde se van a soportar cargas pesadas concentradas. Los pilotes y las pilas son del mismo tipo y material que se han usado durante muchos años. Sin embargo, se ha incrementado considerablemente su longitud y su capacidad. Una necesidad crítica es el conocimiento de los materiales. Subsuperficiales y las condiciones en que se producirá su contacto con alguna estructura. El programa de investigación debe ser extenso e ir más allá de los límites de la influencia vertical, tanto para cimentaciones poco profundas como para cimentaciones profundas. En donde hay flexibilidad en la ubicación de la estructura o cuando no es segura la ubicación, tamaño y forma exactos del edificio, el programa debe extenderse hasta los límites horizontales del área de presión posible del edificio. Un ingeniero geotecnico con experiencia puede planear un programa eficaz, pero como los materiales varían en consistencia y estratificación, debe haber flexibilidad en el programa conforme progrese el trabajo. Si el programa de subsuperficie se planea después de haber hecho los estudios conceptuales de la construcción, deben darse las condiciones de carga anticipadas, las elevaciones de los pisos y de los declives, así como cualquier característica especial, al ingeniero geotécnico que dará mayor importancia a la investigación y la intensificará en las áreas críticas. 5 El programa de subsuperficie incluye la determinación de las condiciones del agua subterránea en el momento de la investigación. Pueden instalarse piezómetros para estudiar las presiones del agua dentro de los poros en zonas aisladas del terreno o pozos de observación para observar los niveles estáticos del agua, durante el periodo del programa o durante periodos más amplios de tiempo. Al establecer las elevaciones del piso y de la cimentación deben considerarse todas las posibilidades de la presencia del agua y su influencia, la necesidad de drenaje y los problemas y el costo adicional inherentes a la construcción de cada tipo de cimentación. Mediante procedimientos de densidad controlada puede reemplazarse el suelo no satisfactorio en el lugar de la construcción por otro material (también por procedimientos de densidad controlada), o puede alterarse por medio de lechadas para mejorar la resistencia, incrementar la densidad o reemplazar el agua subterránea. Imagen 2.1 ANTECEDENTES III.- FORDISMO El fordismo apareció en el siglo XX promoviendo la especialización, la transformación del esquema industrial y la reducción de costos. La diferencia que tiene con el taylorismo, es que ésta innovación no se logró principalmente a costa del trabajador sino a través de una estrategia de expansión del mercado. La razón es que si hay mayor volumen de unidades de un producto cualquiera (debido a la tecnología de ensamblaje) y su costo es reducido (por la razón tiempo/ejecución) habrá un excedente de lo producido que superara numéricamente la capacidad de consumo de la élite, tradicional y única consumidora de tecnologías con anterioridad.Aparece un obrero especializado con un status mayor al proletariado de la industrialización y también surge la clase media del modelo norteamericano que se transformará en la cara visible del arquetipo del americanway. Pero el sistema excluye el control de tiempo de producción por parte de la clase obrera, como solía ocurrir cuando el obrero además de poseer la fuerza de trabajo, poseía los conocimientos necesarios para realizar su trabajo de forma autónoma, de esta manera el capitalista quedaba fuera de los tiempos de producción.El fordismo (con ayuda anterior del taylorismo) llega para romper con ese monopolio del trabajo, por un trabajo alienante con características que llevan al obrero a perder ese "monopolio" y por ende perder el control de los tiempos de producción. Además antes de esta nueva clase trabajadora, los obreros estaban sindicados, lo cual les brindaba un respaldo frente a la opresión capitalista, esta forma de agrupamiento llegó a Estados Unidos a través de la primera oleada de inmigrantes europeos, fuertemente ligados al trabajo de los artesanos y gremios de trabajadores.La idea de sumar la producción en cadena a la producción de mercancías no sólo significó las transformaciones sociales y culturales que podemos resumir en la idea de cultura de masas o masas media. Como prototipo se puede hablar de la creación de automóviles en serie, de la expansión interclasista del consumo que deviene en nuevos estímulos y códigos culturales mediados por el capital. 7 También hay que advertir que el modelo madura bajo el esquema económico del keynesianismo (que lleva al Estado de bienestar) lo que promueve un protagonismo histórico de las clases subordinadas y el amarre del capital a consideraciones sociales y de clase. Influido todo esto por el ascenso de los socialismos reales y el miedo a su expansión global por parte del liberalismo capitalista. En resumen, podemos contar como elementos centrales del modelo fordista: y y Aumento de la división del trabajo. Profundización del control de los tiempos productivos del obrero (vinculación tiempo/ejecución). y Reducción de costos y aumento de la circulación de la mercancía (expansión interclasista de mercado) e interés en el aumento del poder adquisitivo de los asalariados (clases subalternas a la élite). y y Políticas de acuerdo entre obreros organizados (sindicato) y el capitalista. Producción en serie Imagen 3.1 8 Planteamiento del problema El inicio de todo proyecto una vez identificad a la idea central, parte por recopilar antecedentes. Por ello, la primera tarea es determinar las necesidades del mandante respecto a la calidad, costo y plazo del proyecto, estableciendo una jerarquía cualitativa entre ellos. Se establecen cubicaciones aunque estimadas, para fijar una idea de la envergadura de la futura faena, paralelamente se recopilan antecedentes previos de empresa. Junto a los generales, deben investigarse aquellos ligados a la ubicación geográfica y a las condiciones locales. Es imprescindible completar este estudio con una visita al terreno. Por último es necesario estudiar detenidamente las cláusulas contractuales que pueden haber definido el mandante, sobre todo aquellos que se refieren a obligaciones especiales, formas de pago, retenciones, anticipos, entregas parciales (etapas), etc. De estas definiciones previas nacen los objetivos centrales del proyecto. i Imagen 4.1 9 Justificación Para conseguir un funcionamiento suave en dos máquinas acopladas es imprescindible que los ejes de las mismas estén dentro de unos límites admisibles en su alineación. Los límites son más estrechos cuanto mayor velocidad y/o potencia tengan las máquinas acopladas. El propósito de alineación de los ejes es impedir vibraciones excesivas y el fallo prematuro de piezas de la máquina. Cada vez se valora más una adecuada alineación, dado que sus ventajas y beneficios compensan de forma exagerada el tiempo, esfuerzo y dinero empleado en esa tarea, casi siempre realizada por los técnicos del departamento de mantenimiento de las empresas industriales, y incluso, por empresas y técnicos especializados en la utilización y manejo de sistemas de alineación. Objetivos El montaje industrial, así como la alineación industrial, son un desafío permanente al ingenio; suelen desarrollarse en condiciones geográficas complejas o debe conectarse la nueva estructura con una ya existente, y con plazos bastante restringidos por los elevados montos de inversión comprometidos. Hay una diferencia sustantiva con las obras civiles, pues ³son muy pocas oportunidades en las que el trabajo puede repetirse´ tener el conocimiento específico y poder replicarlo en algún proyecto posterior de similares características, y que además se más o menos contemporáneo. El entorno se refiere a factores externos a la empresa de montaje y que tienen implicaciones sobre la estructuración de la organización administrativa del terreno. En ciertos casos, condicionan la faena de trabajo, ya sea por restricciones impuestas, o por los requisitos que debe cumplir. La empresa debe estar preparada de ante mano para adaptarse a estos requerimientos. 10 El desarrollo de una obra de montaje es una tarea compleja en nuestro país no existen organismos que regulen explícitamente esta actividad. Ni existe alguna información sistematizada disponible al respecto. Por ese motivo se describirá un proceso de proyecto de montaje, el que pretenderá describir las sucesivas etapas de ejecución desde su concepción hasta su realización en terreno. Desarrollo técnico Procedimientos y técnicas de montaje Normas básicas de montaje Con el fin de combatir los riesgos en su origen, evitando sus consecuencias o reduciéndolas al máximo posible, se seguirán las siguientes normas básicas: 1. Todos los trabajadores dispondrán de los equipos de protección individual y sabrán usarlos. Ambas obligaciones son inexcusables. 2. Será atendida de inmediato cualquier observación que el responsable del equipo, encargado de montaje o superior jerárquico hagan en cuanto a las medidas de prevención. 3. Antes de comenzar el montaje el encargado del mismo planificará las cargas, descargas, acopio de material, replanteo y señalización de las zonas en que se vaya a intervenir, atendiendo a la organización de la obra. 4. El encargado del montaje revisará el material a pie de obra rechazando aquel que no reúna las condiciones necesarias para su utilización, notificando las irregularidades al almacén. 5. Antes de comenzar la jornada laboral y durante la misma se tendrán en cuenta las limitaciones impuestas por las condiciones atmosféricas adversas, debiéndose 11 interrumpir los trabajos con lluvia intensa, tormenta con aparato eléctrico o vientos que dificulten el manejo de determinadas piezas o la estabilidad de los operarios. 6. Los andamios se arriostrarán para evitar movimientos incontrolados. 7. Antes de subir a una plataforma se revisará para evitar situaciones inestables.Nunca se subirá a una plataforma insuficientemente asegurada. 8. Si no existe plataforma de trabajo o su ancho es menor de 64 cm. el trabajador permanecerá atado a un punto fijo, con su arnés anti-caída, para evitar caídas al vacío. 9. Los desplazamientos verticales se realizarán siempre por las plataformas de acceso con escalera instaladas a tal efecto, no subiendo ningún trabajador que no disponga de su equipo completo de protección individual. 10. Se prohíbe expresamente subir por el exterior del andamio sin fijación anticaídas.Se prohíbe también de forma expresa correr por las plataformas. 11. Además del correspondiente doble quitamiedos y rodapié exteriores, si la distancia entre la fachada y la plataforma de trabajo es superior a 20 cm. Se montará doble quitamiedos también al interior. 12. Los elementos que denoten algún fallo técnico o mal comportamiento, se desmontarán de inmediato para su reparación o sustitución. 13. Los pies de las verticales (husillos) apoyarán en firme, y si es necesario sobre tablones de reparto de cargas. 14. Se prohíbe abandonar en las plataformas sobre los andamios, materiales o herramientas que puedan caer o hacer tropezar al caminar sobre ellas. 12 Procedimiento de montaje Planificación de la ubicación de los componentes Emplazamientos de los componentes principales Instalación de las tuberías y los componentes Vacío Soplado Prueba de presión Prueba de fugas Carga Ajuste del equipo de seguridad Comprobación del equipo de seguridad Ajuste de los controles Prueba de la instalación completa yreajuste de controles automáticos, etc. Procedimientos y técnicas de alineación La alineaciónes el proceso mediante el cual la línea de centros del eje de un elementode maquinaria, por ejemplo un motor, se hace coincidir con la prolongación de la líneade centros del eje de otra máquina acoplada a ella, por ejemplo, una bomba . El alineamiento es una técnica que busca la calidad en el montaje de las máquinas rotativas. Sus fines son: Lograr un buen posicionamiento entre ejes. 13 La eliminación de esfuerzos no deseados. La descarga de los órganos de apoyo de los equipos. La duración del servicio. Ahorro económico por disminución de roturas, deterioros y stocks dealmacenamiento. Mayor disponibilidad de servicio La falta de alineamiento ocasiona excesivas fuerzas axial y radial en los cojinetes, locual conlleva: Recalentamiento y desgaste prematuro de los cojinetes. Sobrecargas en el motor. Desgaste prematuro en las empaquetaduras o sellos mecánicos del eje. Posibilidad de rotura del eje debido a fatiga. Chirridos y ruidos extraños. Vibraciones, las cuales son a su vez causa del desalineamiento, creando un círculovicioso que termina por arruinar el equipo. Diagrama 1.1 Tipos de desalineamiento 14 Métodos de alineación Regla y Nivel Es un sistema de alineamiento rápido, utilizado en los casos en los que los requisitos demontaje no son exigentes, dado que es poco preciso. Su mayor ventaja es la rapidez, y por otro lado su mayor inconveniente es que induce todos los errores posibles. El proceso de alineamiento es como sigue: y Los ejes, con los platos calados, se aproximan hasta la medida que se especifique. y Con una regla de acero y un nivel, se sitúan en las generatrices laterales que podemos denominar Este y Oeste (o 3 y 9) y se irá corrigiendo hasta que los consideremos alineados. y y Se comprueba el paralelismo de los platos midiendo en cuatro puntos a 90°. Si en el plano Norte-Sur no tenemos el nivel a cero, quiere decir que el mecanismo está ³CAÍDO´ o ³LEVANTADO´, por lo que habrá que colocar forros donde se necesite para que los dos platos queden paralelos. Imagen 7.1 15 Reloj radial y galgas En primer lugar se busca corregir la desalineación angular con la ayuda de lasgalgas. El objetivo es que los dos platos del acoplamiento estén en el mismo plano.También se pretende, con las dieciséis medidas, compensar los errores de medidadebidos a huelgo axial; sino con cuatro medidas bastaría. Los pasos a seguir son lossiguientes: 1. Se mide con las galgas la distancia entre los platos del acoplamiento en las posiciones que hemos denominado ³izquierda´, ³derecha´, ³arriba´ y ³abajo´. 2. Se mueven conjuntamente los dos árboles 90º, repitiendo las 4 medidas del pasoanterior. Se opera igual para 180º y 270º. 3. Los valores así obtenidos se colocan en una tabla como la siguiente y se calculan lospromedios. 4. Se conseguirá el alineamiento si: Izquierda = Derecha = Arriba = Abajo Diagrama 2.1 Alineación mediante reloj radial y galgas Puede suceder que el plano del plato no sea perpendicular al eje, lo que puedegenerar otro tipo de error llamado ³error de plano´. Este error se detecta unavez hecha la corrección al tomar de nuevo la serie de medidas indicadas en 16 elpunto 3. Si la media de las cuatro columnas coincide (confirmando que eldesalineamiento angular se ha corregido), pero no coinciden los valores de lascolumnas para cada medida, hay error de plano.En la práctica se corrigen primero los errores angulares en el plano vertical yluego en el horizontal. Es decir, primero corregimos verticalmente un ángulo para que arriba = abajo, y después corregimos horizontalmente un ángulo para que derecha = izquierda. Diagrama 2.2 Plano vertical Diagrama 2.3 Plano horizontal Alineación mediante relojes radiales alternados La desalineación en este método se determina gráficamente definiendo lasposiciones relativas de las líneas de ejes. Los pasos a seguir son los siguientes: 1. Marcar sobre la superficie de uno de los semiacoplamientos un punto de referenciay otros 3 más a 90º, 180º y 270º, respectivamente. 2. Montar dos relojes comparadores, uno con su palpador apoyado en el exterior de unplato y su soporte asegurado en el eje de la otra máquina, ocupando la posición de0º, y el otro colocado en la dirección contraria y en la posición de 180º 3. Anotar las lecturas que se obtienen en ambos relojes comparadores en lasposiciones de 0º, 90º, 180º y 270º en el lugar correspondiente de la ficha de trabajo. 17 4. Se procede a la determinación de la desalineación en el plano vertical. Sobre elpapel milimetrado, se traza el árbol EI de la máquina estacionaria en una posiciónarbitraria, situando respecto a él la posición de los platos PI y PII y de sus apoyos. 5. Con las lecturas en las posiciones 0º y 180º del reloj RII conocemos la distanciadII (posición relativa del eje EII respecto del eje EI en el plano de medida PI), deforma que podemos situar el punto II. 6. Con las lecturas en las posiciones 0º y 180º del reloj RI conocemos la distancia dI,(posición relativa del eje EI respecto del eje EII en el plano de medida PII), de formaque podemos situar el punto I. Uniendo los puntos I y II definimos la proyecciónsobre el plano vertical del eje EII. De esta forma obtenemos la posición relativa deleje EII respecto al EI. Si situamos ahora sobre EII sus apoyos podremos vergráficamente las distancias CI y CII, que representan las correcciones en los apoyosde EII necesarias para un correcto alineamiento. 7. De forma análoga, pero considerando las lecturas de las posiciones 90º y 270º, seprocede al alineado en el plano horizontal. Diagrama 2.4 Alineación mediante relojes radiales alternados 18 Conclusiones Se pueden resaltar aspectos importantes acerca del montaje y la alineación dentro de la industria, pero el rubro más importante de estos es sin duda el de la seguridad. La seguridad industrial es la encargada del estudio de normas y métodos tendientes a garantizar una producción que contemple el mínimo deriesgos tanto del factor humano como en los elementos (equipo, herramientas,edificaciones, etc.).Las constantes discusiones acerca de la competitividad de lasempresas han girado en torno a varios elementos distantes de la producción salvo contadas excepciones. Sirva esta oportunidad para tratar uno de los puntos clave que se pueden considerar como característica de la empresa competitiva. La seguridad industrial y el mantenimiento de los equipos.Por otro lado y tal vez más importante es el correcto montaje y aplicación de la seguridad industrial para evitar accidentes entre los empleados, puesto que este tipo de traumatismos afectará a la empresa en muchos aspectos, como perder al trabajador y con él su experiencia y la pérdida de tiempo para el cumplimiento de los pedidos. En fin son muchos los puntos críticos. De esta manera, es necesario considerar la asignatura de Mantenimiento como una parte fundamental de nuestra carrera, puesto que en el futuro dependerá de ello la seguridad y la integridad del trabajador dentro de la industria. 19 Bibliografía ³Mantenimiento Industrial: Alineación´ Escuela Politécnica Superior de Ingeniería de Gijon http://www.gestiopolis.com/canales/emprendedora/articulos/17/segindustrial .htm www.educacion.es/educa/incual/pdf/1/05_042.pdf www.itescam.edu.mx/principal/sylabus/fpdb/recursos/r42543.PPT 20