CAPITULO XII ACOPLAMIENTOS

CAPITULO XII ACOPLAMIENTOS

1. INTRODUCCIÓN

Los acoples se usan desde hace mucho tiempo para conectar ejes que al menos estuvieran aproximadamente alineados. En un principio se utilizaron los acoples rígidos, pero a medida que han aumentado las exigencias de velocidad y de carga en las máquinas, se ha hecho necesario desarrollar acoplamientos capaces de absorber y compensar los efectos nocivos causados por los diversos deslineamientos en muchos casos inevitables en los ejes.

Los acoples se definen como elementos de máquinas que sirven para unir dos ejes, uno motriz y otro receptor cuya función básica es transmitir torque. Pero existen muchos tipos de acoples que además de transmitir torque, actúan como amortiguadores de efectos torsionales o de cargas de impulso originadas por las irregularidades de funcionamiento. También un acople podría ser empleado como un medio de seguridad cuando se presentan sobrecargas en las máquinas por rotura de algún pasador o por desacople de algún elemento que independice o aísle el funcionamiento.

1. REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA

Cuando se selecciona un acople se deben considerar todos los requerimientos del sistema.  No es suficiente estar al corriente del tipo de motor, transmisión, carga y dimensiones del eje. Se debe también conocer como las dos partes deben ser ensambladas y si hay desalineamiento, así como también el rango de operación y la temperatura de trabajo.  Antes de seleccionar un acoplamiento se debe tener en cuenta:

1. Tipo de motor: eléctrico, de combustión interna, hidráulico, etc.
2. Tipo de carga: ventilador, bomba, trituradora de piedra, etc., para determinar las inercias.
3. Torque nominal o torque de operación continua.
4. Torque máximo. Pico esperado de arranque, torque de parada, sobrecarga, etc.
5. Torque de vibración. Torque oscilando alrededor del torque nominal.
6. Número de arranques por hora.
7. Desalineamiento. Cantidad y tipo de desalineamiento entre el motor y la carga: paralelo, angular y/o axial.
8. Tipo de montaje: eje a eje, eje a volante, etc.
9. Tamaño del eje: diámetros de los ejes acoplar.

10. Temperatura de operación: temperatura general de operación y si la     transmisión se efectúa en sitios cerrados (no ventilados).

11. Rango de la velocidad de operación. Limites superior e inferior del rango de operación.

1. Factor de servicio. Designado para combinar muchas de las condiciones de operación mencionadas anteriormente e incluirlo como un multiplicador para sobredimensionar el acoplamiento.

1. CARACTERÍSTICAS DE LOS ACOPLAMIENTOS

Una vez definidos los requerimientos del sistema, se deben chequear las características del acoplamiento escogido, para verificar la selección. Se deben revisar las siguientes características:

1. Capacidad de torque.
2. Calibre.  Mínimo y máximo calibre
3. Tipo de montaje. Configuración disponible del montaje para cualquier acoplamiento.
4. Rango máximo de velocidad.
5. Desalineamiento. Grado de desalineamiento que puede ser aceptado en el montaje.
6. Material flexible. Capacidad del material para resistir el calor o contaminación con aceite y su rigidez torsional.

1. ACOPLES DE ELEMENTOS RIGIDOS COMO MOVILIDAD

No siempre se puede obtener el centrado exacto, ni siquiera aproximado y permanente que exigen los acoples rígidos. La disposición de los árboles a conectar; inexacta al principio por los errores inevitables de fabricación, acentuada por las deformaciones a causa de las cargas de servicio por efectos de la temperatura y por la cadencia de los asientos o fundaciones, hace recomendable o necesario el empleo de acoples móviles.

Los acoplamientos móviles se fabrican para hacer diferentes tipos de conexiones entre dos árboles o ejes, y permitir también ciertos desplazamientos de éstos, que pueden ocurrir al ser instalados o durante su funcionamiento.

Los acoplamientos móviles para desplazamientos de los ejes pueden ser de tres clases:

• Desplazamiento axial
• Desplazamiento radial y
• Desplazamiento angular

Dos ejes sufren desplazamiento axial sólo cuando se encuentran alineados y se desplazan a lo largo de su eje geométrico.  Mientras que su desplazamiento es radial si los ejes geométricos permanecen paralelos, aunque separados por una distancia r. Por otro lado, el desplazamiento es angular cuando los ejes forman entre si un determinado ángulo α.  Los tres tipos de desplazamientos se muestran en la Figura. 60.

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FIGURA 60. Desplazamiento de los ejes.

5.  SELECCIÓN DEL ACOPLAMIENTO

El primer paso es hacer una selección basada en el torque a transmitir y en las dimensiones del eje.  Luego verificar que la selección satisface los requerimientos de montaje, grado de desaliniamiento, velocidad de operación, temperatura de operación y la posibilidad de resonancia.

No todos los sistemas requieren de estos pasos. Sistemas que operan uniformemente, como los motores eléctricos transmiten pequeñas cargas y rara vez se presentan vibraciones severas. La frecuencia natural probablemente no requiere ser calculada. Como una simple pauta para determinar los requerimientos del sistema para sistemas uniformes, los fabricantes de acoplamiento han desarrollado el factor de servicio, como una aproximación a los requerimientos de temperatura, torque máximo y frecuencia natural. Para estar seguro que el acoplamiento seleccionado es adecuado, se multiplica el torque nominal requerido por el factor de servicio.

El factor de servicio es adecuado para algunos sistemas. Entre sus desventajas está su imprecisión y en aplicaciones severas no evalúa todas las variables.  Además, cuando se está seleccionando teniendo en cuenta el factor de servicio, se debe ser cauteloso para no sobre especificar el acoplamiento más allá de lo necesario.

La selección de un acoplamiento flexible es más que los requerimientos de torque y tamaño del eje. Es importante entender las funciones del acople flexible en el sistema, los requerimientos de operación del sistema y las características del acople seleccionado. Los acoplamientos flexibles cumplen cuatro funciones principales en el sistema de transmisión:

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