Una guía para seleccionar, instalar y mantener acoplamientos de pasador con manguito elástico

Un ingeniero de mantenimiento extrae un acoplamiento defectuoso del accionamiento de una bomba. Los manguitos de elastómero están agrietados, los pernos del pasador están rayados y el orificio del cubo muestra las marcas reveladoras de un mal ajuste. Para la mayoría de los accionamientos industriales de servicio mediano, el reemplazo no es un ejercicio de ingeniería exótico: un acoplamiento de pasador con manguito elástico suele ser la opción más simple y económica. Absorberá vibraciones, tolerará una ligera desalineación y seguirá funcionando durante años si el ajuste y el mantenimiento son correctos.

Esta guía explica qué es un acoplamiento de pasador con manguito elástico, cómo se comporta bajo carga, qué verificar al seleccionar uno y cómo instalarlo y mantenerlo para que el acoplamiento no se convierta en el eslabón débil de la transmisión.

¿Qué es un acoplamiento de pasador de manga elástica?

Un acoplamiento de pasador de manguito elástico es un acoplamiento de eje flexible que transmite torque a través de pasadores cilíndricos insertados en orificios en los dos cubos. El cubo conductor lleva pasadores; alrededor de cada pasador hay un manguito elastomérico. El cubo impulsado tiene orificios o ranuras correspondientes. A medida que el cubo impulsor gira, cada pasador comprime el manguito contra la pared del cubo impulsado, transfiriendo el torque por compresión en lugar de por contacto de metal con metal.

Un conjunto típico consta de:

• Dos cubos con bridas, normalmente mecanizados en acero o hierro fundido.
• Pernos de pasador, generalmente dispuestos en un círculo primitivo.
• Mangas elásticas, de caucho o poliuretano, que se ajustan sobre los pasadores.
• Arandelas de retención, arandelas de seguridad y tuercas que sujetan los pasadores.

El diseño también se denomina "acoplamiento de pasador y casquillo" o "acoplamiento de pasador con casquillo". En la serie LT/TL, el manguito elástico es el elemento portante; el pasador solo empuja el manguito, no el metal coincidente. Ésta es la clave para su absorción de vibraciones y golpes.

Cómo maneja el torque, el impacto y la desalineación

Cuando arranca la transmisión, el par aumenta rápidamente. La funda elástica se deforma al cortante y a la compresión, suavizando la carga repentina. Esa deformación también permite que el acoplamiento absorba las irregularidades cíclicas de un motor diésel, una caja de cambios o un motor eléctrico. El resultado es una menor tensión máxima en el equipo accionado y menos ruido.

El manguito también crea una pequeña cantidad de flexibilidad entre los ejes. Los acoplamientos de pasador de manguito elástico pueden aceptar una desalineación radial de unas pocas décimas de milímetro, una desalineación angular de hasta aproximadamente 1 grado y un desplazamiento axial de unos pocos milímetros en servicio normal. Los valores exactos dependen de la velocidad, el par y el elastómero utilizado. Estos límites no son tan generosos como los de un acoplamiento de engranajes, pero son suficientes para la mayoría de instalaciones alineadas y son mucho más fáciles de alcanzar en la práctica.

Para una transmisión de uso general que no sufre picos de torsión extremos, el acoplamiento de manguito ofrece un excelente equilibrio entre protección y costo.

Selección del acoplamiento de pasador de manguito elástico adecuado

La selección comienza con el par, luego la velocidad, luego las limitaciones físicas y finalmente las condiciones ambientales. El par nominal del acoplamiento debe exceder el par máximo de la máquina accionada, incluido el par de arranque y cualquier sobrecarga ocasional. Para una bomba o ventilador, el par continuo suele ser suficiente; para una trituradora o transportadora, un factor de servicio entre 1,5 y 2,0 es más seguro.

El tamaño del orificio es la siguiente verificación. El cubo del acoplamiento debe ajustarse a los diámetros del eje impulsor y conducido. Un diámetro mayor no siempre significa una mayor capacidad de torsión, porque el círculo del pasador es fijo. La clasificación del catálogo se basa en el orificio más grande permitido; un eje pequeño todavía se puede acomodar con un manguito reductor, pero se debe reducir la clasificación de torque.

La velocidad afecta la desalineación permitida y la calidad del equilibrio. A bajas velocidades, el equilibrio del buje estándar es suficiente. A velocidades más altas, el desequilibrio residual puede provocar vibraciones, por lo que se debe comprobar el acoplamiento y equilibrarlo dinámicamente si es necesario.

La temperatura y la atmósfera son importantes porque la funda de elastómero es el material más débil. El aceite, el ozono y el calor aceleran el endurecimiento del caucho. Para entornos aceitosos o de alta temperatura, seleccione una funda hecha de poliuretano o un caucho especialmente formulado y verifique los límites de temperatura del fabricante.

Si la máquina accionada también necesita frenar, una versión con freno de rueda integrado puede simplificar la instalación. Esta disposición es común en grúas y polipastos, donde el acoplamiento y el freno forman un componente compacto.

Acoplamiento de pasador de manguito elástico LTZ (TLL) con rueda de freno Este acoplamiento integra transmisión de par y frenado en un solo componente, ideal para grúas y polipastos donde se requiere una instalación compacta y una parada confiable. La rueda de freno funciona con un freno externo para garantizar una desaceleración suave y un posicionamiento preciso. Ver producto →

Las configuraciones con rueda de freno utilizan un buje más ancho o un manguito extendido, y deben seleccionarse junto con la holgura de la pinza de freno y el par de frenado requerido. Dicho esto, para un acoplamiento recto sin freno, el diseño estándar LT/TL es una de las opciones flexibles más utilizadas en maquinaria industrial.

Ajuste del eje: conseguir la conexión correcta del cubo

El ajuste entre el cubo del acoplamiento y el eje determina si la conexión desarrolla desgaste por fricción, vibración o holgura. Un ajuste holgado, como H8/h7, puede ser fácil de montar pero puede permitir micromovimientos en la superficie del orificio. Con el tiempo, ese micromovimiento crea corrosión por fricción, que parece polvo de color rojo oscuro o marrón en el eje. En una marcha atrás, el mismo movimiento puede agrandar rápidamente el chavetero y convertir un pequeño problema en un eje destrozado.

Para la mayoría de los acoplamientos rígidos y flexibles, se prefiere un ajuste de transición. En términos ISO, el orificio del cubo suele ser H7, mientras que el eje es k6 o m6. H7/k6 proporciona un ajuste a presión ligero; H7/m6 proporciona un agarre más firme y es común cuando hay inversiones de torque o golpes ligeros. Para trabajos severos, se puede usar un ajuste de interferencia como H7/p6, siempre que el acoplamiento pueda desmontarse con un extractor hidráulico o un calentador de inducción.

El chavetero también necesita atención. Una chaveta cuadrada estándar transmite el par desde el eje al cubo. El encaje de la chaveta en el chavetero debe permitir una pequeña interferencia en los laterales; una llave suelta permite martillazos y un desgaste rápido. Antes de ensamblar, mida el orificio, el eje y la ranura con un micrómetro, no solo con un pie de rey. Si el acoplamiento ha estado en stock durante mucho tiempo, vuelva a medir el orificio en dos posiciones para detectar ovalidad.

El ajuste entre el cubo y el eje es un tema recurrente en la literatura de ingeniería de mantenimiento porque a menudo decide la vida útil del acoplamiento. Un desajuste de sólo unos pocos micrómetros puede hacer que la conexión pase de estar libre de problemas a estar crónicamente floja.

Mejores prácticas de instalación y mantenimiento

Limpie minuciosamente el eje y el orificio antes del montaje. Elimine el óxido, la pintura, las rebabas o el metal elevado alrededor del chavetero. Lubrique el orificio ligeramente con un compuesto antiagarrotamiento, pero no lubrique la superficie de fricción si el ajuste debe ser a presión; seguir la recomendación del proveedor.

Utilice un indicador de cuadrante para verificar la alineación. Establezca la desalineación angular dentro del límite del acoplamiento, generalmente 0,1 mm/100 mm o menos, y el desplazamiento radial entre 0,1 y 0,2 mm. Apretar el acoplamiento para compensar un motor desalineado es una forma rápida de fallar.

Para apretar los pernos, utilice una llave dinamométrica y apriete los pernos progresivamente en forma de estrella. Apretar demasiado colapsa el manguito o distorsiona el pasador. Un ajuste insuficiente permite que el pasador se mueva axialmente y golpee contra la arandela de retención.

Las actividades de mantenimiento son simples pero deben programarse:

1. Compruebe si hay aceite, disolvente o calor excesivo en las mangas de elastómero cada tres a seis meses.
2. Busque grietas, hinchazón o compresión en las mangas.
3. Mida el movimiento axial del cubo sobre el eje; Un movimiento visible significa que el ajuste está fallando.
4. Reemplace todos los manguitos y pasadores como un conjunto, no uno por uno, para mantener la carga compartida de manera uniforme.
5. Vuelva a verificar la alineación después de reemplazar los elastómeros, porque las nuevas mangas son más rígidas y pueden cambiar la posición de funcionamiento.

Cuando es necesario reemplazarlo, un acoplamiento de pasador con manguito elástico suele ser más barato y más rápido de reparar que un acoplamiento de engranaje o de disco, lo que explica su continua popularidad en el mantenimiento de plantas.

Dónde se utilizan estos acoplamientos

Los acoplamientos elásticos con pasador se encuentran en casi todas las industrias de producción continua. Las aplicaciones típicas incluyen bombas, ventiladores, compresores, transportadores, mezcladores, trituradoras, grúas, polipastos y máquinas herramienta. Su capacidad para absorber vibraciones torsionales los hace especialmente útiles en bombas y generadores impulsados ​​por diésel, donde los pulsos de torsión son inevitables.

En las acerías, se utilizan en accionamientos de mesas de rodillos y equipos auxiliares; en minería, en transportadores y bombas de lodo; en entornos marinos y petroquímicos, maquinaria en cubierta y bombas de proceso. Para el servicio de grúa, el acoplamiento suele combinarse con una rueda de freno y todo el conjunto debe cumplir las normas de seguridad de elevación. Nuestra página de industrias cubiertas ofrece una descripción general de las condiciones operativas en las que dichos acoplamientos deben funcionar de manera confiable. Ver el lista de aplicaciones industriales para más.

Consideraciones de personalización y adquisición

La mayoría de los fabricantes están dispuestos a modificar un acoplamiento de pasador de manguito elástico estándar para adaptarlo a una transmisión específica. Las personalizaciones comunes incluyen el diámetro del orificio, el tamaño y la posición del chavetero, la longitud del cubo, el material del manguito y si el acoplamiento debe equilibrarse para una velocidad más alta. Para izar y elevar, se puede forjar o soldar una rueda de freno en el cubo y luego mecanizarla para que funcione correctamente.

El tipo LT/TL estándar es el caballo de batalla de esta familia. Tiene una brida compacta y utiliza una disposición de pasadores de una o dos filas, según el par. Muchas plantas mantienen en stock un acoplamiento LT/TL de repuesto porque se adapta a una amplia gama de ejes de motores y bombas.

Acoplamiento elástico de pasador y casquillo LT(TL) Este acoplamiento flexible estándar se adapta a una amplia gama de ejes de motores y bombas y ofrece amortiguación de vibraciones y compensación de desalineación. Su brida compacta y su fácil mantenimiento lo convierten en un práctico repuesto para muchas plantas industriales. Ver producto →

Cuando envíe una consulta, proporcione la siguiente información: potencia o torque, velocidad de operación, diámetros de eje y dimensiones de chaveteros, espacio disponible entre ejes, temperatura ambiente y si la unidad es interior o exterior. Indique también si la carga es constante o de tipo choque. Esos datos permiten al fabricante calcular el factor de servicio real y recomendar el diámetro correcto y el material de la maza.

Antes de realizar el pedido, también vale la pena revisar los factores de selección críticos que afectan la confiabilidad del acoplamiento; un detalle aparentemente pequeño, como la dureza del elastómero o el acabado de la superficie del pasador, puede cambiar la vida útil en gran medida. El artículo sobre Factores críticos para seleccionar el acoplamiento industrial adecuado explica los problemas que son fáciles de pasar por alto durante la adquisición.

Conclusión

El acoplamiento de pasador elástico sigue siendo una primera opción práctica para muchos accionamientos industriales. Es sencillo de entender, fácil de instalar y tolerante en el servicio. Los principales requisitos son un ajuste correcto del orificio, una alineación razonable y una inspección periódica de los manguitos de elastómero. Cuando se selecciona con el factor de servicio correcto y se personaliza para el eje y el entorno reales, proporciona una vida útil larga y confiable sin las demandas de lubricación y mantenimiento de los acoplamientos de engranajes.

La próxima vez que falle un acoplamiento, no asuma inmediatamente que la solución es un acoplamiento más grande o más caro. En su lugar, verifique el ajuste, la alineación y el estado de las mangas de elastómero. En la mayoría de los casos, un acoplamiento de pasador de manguito elástico correctamente instalado resolverá el problema a un costo menor y con menos tiempo de inactividad.