LA OPTIMIZACIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE BOMBEO DEPENDE DE LA SELECCIÓN DEL ACOPLAMIENTO DE TRANSMISIÓN IDÓNEO

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María Nieves Santos Valdéz
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LA OPTIMIZACIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE BOMBEO DEPENDE DE LA SELECCIÓN DEL ACOPLAMIENTO DE TRANSMISIÓN IDÓNEO dice David Brooksbank, director de marketing de Altra Industrial Motion.

1 LA OPTIMIZACIÓN DE UNA INSTALACIÓN DE BOMBEO DEPENDE DE LA SELECCIÓN DEL ACOPLAMIENTO DE TRANSMISIÓN IDÓNEO dice David Brooksbank, director de marketing de Altra Industrial Motion. Las empresas que renuevan sus sistemas de bombeo, o instalan sistemas enteramente nuevos, con el objetivo de mejorar el rendimiento realizan inversiones importantes, no sólo en lo que respecta a las bombas mismas, sino también a los nuevos motores de alto rendimiento que las accionan. No obstante, estas inversiones pueden quedar desaprovechadas con demasiada facilidad si el motor y la bomba no se integran de manera no sólo que se maximicen los rendimientos respectivos del motor y de la bomba, sino también que se proteja todo el grupo contra el desgaste que normalmente se produce. Obtener una conexión óptima entre el motor y la bomba no sería un problema si sus ejes estuvieran perfectamente alineados, las máquinas no vibraran y no hubiera juego en los ejes. Sin embargo, estos criterios no se cumplen en la realidad de las transmisiones mecánicas, por lo que es necesario emplear acoplamientos elásticos capaces de compensar las desviaciones geométricas y las cargas dinámicas presentes en la mayoría de estos sistemas. Con la selección del acoplamiento, el usuario de bombas debe cuidarse de no caer en la trampa obvia, la que predica que "más es mejor". Esto, sin embargo, no es cierto. El sobredimensionamiento de un acoplamiento elástico puede resultar en una pérdida de la elasticidad que se requiere para compensar las desviaciones geométricas, y un acoplamiento demasiado grande puede sobrecargar la bomba y el motor a los que está acoplado. Por otro lado, un acoplamiento elástico con demasiada capacidad de compensación puede ser demasiado blando, lo que puede ser causa de vibraciones y de condiciones de desequilibrio en rotación. Teniendo en cuenta estos problemas, el usuario de bombas puede realizar la selección basada esencialmente en cuatro criterios básicos de desviación geométrica y condiciones dinámicas. En primer lugar, el error de concentricidad, que ocurre cuando los dos ejes, aún siendo paralelos, no comparten el mismo eje de rotación. Segundo, la desviación angular, cuando los ejes no son ni concéntricos ni paralelos. En tercer lugar, el juego axial, cuando uno de los ejes o ambos presentan un juego axial. Y en cuarto lugar, la elasticidad torsional, el desplazamiento torsional en un plano perpendicular al eje producido normalmente por choques o vibraciones. Un acoplamiento con elasticidad torsional puede absorber y amortiguar estos desplazamientos. Para que un acoplamiento pueda considerarse elástico, debe ser capaz de compensar errores de concentricidad y angulares. Además, los acoplamientos con los cuatro grados de elasticidad pueden también compensar el juego axial y el desplazamiento torsional. La construcción básica de estos acoplamientos comprende dos platos o cubos, montados en los respectivos ejes a conectar, y un elemento intermedio conector que puede ser metálico, como en los acoplamientos de láminas, un elastómero goma EPDM, neopreno, Hytrel, uretano, etc., o un dispositivo mecánico, como en los acoplamientos tipo cardán o en los acoplamientos dentados. Date: 17/05/2011 ALTRA81 page 1 / 5

2 Cuatro grados de elasticidad Un excelente ejemplo de este tipo de acoplamiento con buena elasticidad torsional es el acoplamiento de elastómero trabajando bajo esfuerzo cortante (no esfuerzo de compresión). La construcción de estos acoplamientos permite la deformación del elastómero por efecto del esfuerzo cortante que actúa. La deformación torsional producida en el elastómero es función del choque que es capaz de absorber, pero puede también comprimirse o alargarse fácilmente para compensar el juego axial. La elasticidad torsional de los acoplamientos de elastómero ofrece un grado de protección para el usuario de bombas: amortigua la amplitud de las vibraciones, y aísla cada eje de los efectos del otro. La energía de las cargas de choque la absorbe el elastómero en su deformación torsional, y dado que la carga de choque del motor se reduce por la cantidad de energía empleada en la deformación del elastómero, el eje de la bomba queda protegido contra este choque. Finalmente, la energía acumulada en la deformación del elastómero se restituye a la transmisión a medida que el elastómero recupera su forma original. Este factor de protección está reforzado por el hecho de que los acoplamientos de elastómero trabajando bajo cargas cortantes están diseñados para cizallarse con cargas de choque excesivas, produciéndose la desconexión entre el motor y la bomba para proteger ésta contra serios daños. A diferencia de los acoplamientos de elastómero trabajando bajo cargas cortantes, los acoplamientos que emplean un elastómero en compresión no tienen la misma capacidad de compensación angular o axial, ni la capacidad de amortiguación torsional. "La estructura molecular de los elastómeros empleados en acoplamientos donde trabajan bajo cargas cortantes está estudiada para poder resistir esfuerzos mucho más elevados", comenta Paul Konkol, responsable de marketing y desarrollo de negocios para acoplamientos industriales de Altra Industrial Motion. "De alguna manera es algo similar a lo que ocurre con metales fundidos y metales forjados; con la forja se puede obtener una estructura molecular que produce una pieza más resistente". Acoplamientos de alto par a alta velocidad Mientras que los acoplamientos de elastómero son populares en muchas aplicaciones generales de bombeo con potencias hasta 85 kw a 100 rev/min, los límites de los elastómeros se exceden en transmisiones con pares y velocidades mayores. Los acoplamientos dentados, de láminas y los de tipo Bibby original son acoplamientos metálicos con mayor rigidez torsional que ofrecen ventajas en estas aplicaciones. "Los acoplamientos dentados y tipo Bibby original son excelentes para pares elevados, pero como ocurre en muchos otros casos, a pesar de lo que se gana en un aspecto del diseño, hay ciertas pérdidas que hay que asumir en otras áreas", admite Paul Konkol. "En este caso, se trata de la amortiguación torsional. Éstos son acoplamientos más rígidos, por lo que se van a transmitir más vibraciones a la bomba". Date: 17/05/2011 ALTRA81 page 2 / 5

3 Los acoplamientos dentados están construidos con un casquillo que tiene un dentado interior que engrana con los dentados exteriores de los cubos del acoplamiento. Muy usados en aplicaciones de alta velocidad y alta potencia, y de alto par y baja velocidad, están indicados para aplicaciones que requieren rigidez torsional. Los acoplamientos dentados permiten desalineaciones entre los ejes, pero la capacidad de desalineación angular depende del perfil del dentado y del juego entre los dientes. Por su naturaleza, estos acoplamientos presentan una rigidez torsional que puede resistir cargas de choque moderadas, pero no elevadas. Los acoplamientos tipo Bibby original constan de dos cubos, cada uno con una trama de ranuras radiales, conectados mediante una lámina elástica de acero de sección cuneiforme que se inserta en dichas ranuras radiales. Al igual que los acoplamientos dentados, estos acoplamientos necesitan lubricación, pero ofrecen elasticidad y eficacia a altas velocidades, o a bajas velocidades con alto par. Los acoplamientos tipo Bibby pueden usarse con potencias de hasta 298 kw a 100 rev/min. Al ser más rígidos, su capacidad para compensar desalineaciones no es tan buena como la de los acoplamientos de elastómero, por lo que la alineación del motor con la bomba es más crítica. Los acoplamientos de láminas son extremadamente regulares en construcción y pueden girar a velocidades muy elevadas, hasta rev/min y más, en sistemas accionados por turbina. Las bombas que funcionan a altas velocidades son las aplicaciones indicadas para estos acoplamientos que ofrecen un buen equilibrado con un funcionamiento suave, y al igual que los acoplamientos de elastómero, no requieren lubricación. Sin embargo, los acoplamientos de láminas son de construcción compleja y son extremadamente sensibles a las desalineaciones y los juegos axiales. La flexión de una de sus láminas o elementos metálicos más allá del límite elástico puede producir fatiga, y los desplazamientos axiales pueden causar la rotura. Om Altra Industrial Motion Corp. Altra es una empresa global líder en el diseño y la fabricación de productos de transmisión mecánica y de control de movimientos de alta calidad empleados en una amplia variedad de aplicaciones industriales. Los embragues, frenos, acoplamientos, reductores y demás productos de transmisión mecánica de la gama Altra se distribuyen bajo 23 marcas de fabricantes bien conocidos, cada uno de ellos con más de 50 años de existencia. Cada uno de estos fabricantes se rige por un compromiso por la excelencia de sus actividades, la mejora constante y la satisfacción del cliente. Las soluciones técnicas de Altra se venden en más de 70 países y se emplean en los principales sectores industriales, entre ellos la producción de alimentos, el movimiento de materiales, la maquinaria de envasado, la minería, la energía, la automoción, la transformación metálica y la agricultura. Para toda información suplementaria, visite Date: 17/05/2011 ALTRA81 page 3 / 5

4 Es propiedad. El uso de las imágenes distribuidas con esta nota de prensa está autorizado exclusivamente cuando acompañan dicha nota de prensa, manteniéndose en todo caso los derechos de autor. Se ruega a los interesados en obtener la debida autorización para otros usos de las imágenes que se dirijan a DMA Europa Ltd. Date: 17/05/2011 ALTRA81 page 4 / 5

5 Editor Contact DMA Europa Ltd. : Carlos Segura Tel: +44 (0) Fax: +44 (0) Web: carlos.segura@dmaeuropa.com Company Contact Altra Industrial Motion : David Brooksbank Tel: Web: david.brooksbank@altramotion.com Date: 17/05/2011 ALTRA81 page 5 / 5

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