Soluciones de acoplamiento elastomérico para aplicaciones de bombas
Si bien se pone mucho énfasis en la selección de motores y bombas, a menudo se subestima la importancia de seleccionar el acoplamiento ideal que conecta estos dos componentes costosos.
Además, con frecuencia se pasa por alto el procedimiento adecuado para la instalación y alineación del acoplamiento seleccionado. La instalación defectuosa y/o la desalineación no controlada pueden provocar un desgaste prematuro y una posible falla del acoplamiento, así como posibles daños a la bomba y/o al motor.
La función básica de un acoplamiento es transmitir potencia, adaptarse a la desalineación y compensar el movimiento axial (movimiento final de los ejes). A veces, se espera que un acoplamiento absorba golpes o vibraciones. La elección del acoplamiento correcto depende de cuatro condiciones básicas de desalineación o movimiento del eje:
La desalineación paralela ocurre cuando los dos ejes no comparten el mismo eje de rotación. Sus caras extremas pueden ser paralelas, pero sus ejes centrales están desplazados lateralmente entre sí.
La desalineación angular se aplica cuando los ejes no son ni coaxiales ni paralelos. El ángulo de desalineación de los ejes puede ser simétrico o asimétrico.
La flotación axial ocurre cuando uno o ambos ejes muestran movimiento axial, moviéndose hacia adentro y hacia afuera. Un motor con cojinete de manguito, por ejemplo, "flota" mientras el rotor busca el centro magnético del devanado. La variación de temperatura también puede causar expansión térmica y variación en la posición de los ejes.
La flexibilidad torsional es el movimiento torsional en planos perpendiculares al eje del eje. Los golpes o las vibraciones generalmente causan esto. Un acoplamiento flexible a la torsión absorbe y amortigua estos movimientos.1
Para ser considerado flexible, un acoplamiento debe manejar la desalineación paralela y angular. Los acoplamientos con flexibilidad en las cuatro direcciones se adaptan tanto al movimiento longitudinal como al de torsión.1 La siguiente descripción general de los diversos tipos de acoplamiento disponibles revela los pros y los contras de cada uno.
Acoplamientos para aplicaciones de alta velocidad y alto par
Si bien los acoplamientos elastoméricos se usan comúnmente para numerosas aplicaciones de bombas industriales generales que funcionan con hasta 115 caballos de fuerza (hp)/100 revoluciones por minuto (rpm), los límites del material elastomérico se superan en aplicaciones que necesitan transmisión de pares y velocidades más altos.
Los acoplamientos de engranajes tienen un excelente desempeño en aplicaciones de mayor torque. Sin embargo, estos acoplamientos más rígidos no proporcionan mucha amortiguación torsional, lo que da como resultado que se transmita más vibración del motor a la bomba (Imagen 2). Los acoplamientos de rejilla son torsionalmente flexibles y proporcionan cierta amortiguación torsional.
Los acoplamientos de disco pueden girar a altas velocidades, lo que los convierte en una buena opción para las bombas que funcionan a altas revoluciones. Sin embargo, estos acoplamientos solo admiten pequeñas cantidades de desalineación axial. La flexión de un disco o componente metálico más allá de su límite elástico puede causar fatiga, y un movimiento axial extenso puede causar fallas.
Opciones de acoplamiento elastomérico
Hay tres tipos básicos de acoplamientos elastoméricos: tipo neumático, tipo manguito y tipo mordaza. Los acoplamientos tipo neumático y tipo manguito funcionan en corte (en lugar de compresión) para absorber impactos y proteger el equipo. El miembro flexible elastomérico en estos acoplamientos puede deformarse por corte, desplazándose bajo una carga. La cantidad de desplazamiento torsional o el arrollamiento del elastómero es una medida del impacto que se puede absorber. El elemento también se comprime fácilmente y puede acomodar el flotador final.
La flexibilidad torsional permite que estos dos acoplamientos de corte elastoméricos amortigüen la amplitud de las vibraciones, aislando un eje de los efectos del otro.
Uno de los mayores beneficios de los acoplamientos de corte elastoméricos tipo neumático y tipo manguito es que están diseñados para fallar bajo cargas de choque excesivas y desconectar la bomba del motor para proteger la bomba en caso de bloqueo o cualquier otra condición que genere un exceso de carga. choque.
El ahorro de costos y la capacidad de analizar mejor las fallas pueden ser invaluables. Según la marca y el entorno, los elastómeros utilizados en los acoplamientos tipo manguito pueden degradarse debido a los cambios excesivos de temperatura y la exposición química.
Los acoplamientos tipo neumático son populares para su uso en bombas del Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) de servicio continuo en diversas aplicaciones que requieren una vibración mínima. Por ejemplo, estos funcionan bien con aplicaciones que requieren caudales variables. A medida que cambia la tasa de flujo, las posibilidades de vibración aumentan en toda la bomba y son más difíciles para los cojinetes. El acoplamiento tipo neumático actúa como un amortiguador y maneja la vibración de manera más consistente. La gran ventaja de los acoplamientos tipo neumático es que se pueden reemplazar fácilmente sin tener que mover la bomba y el motor.
Los acoplamientos tipo manguito son una buena opción para usar con muchas bombas de uso general, incluidas las bombas centrífugas que se usan con variadores de frecuencia. Estos acoplamientos torsionalmente suaves son ideales para aplicaciones de desalineación moderada. Las aplicaciones típicas de acoplamiento de manguito incluyen bombas de pozo, bombas centrífugas de succión de extremo vertical, bombas de turbina verticales y algunas bombas horizontales de carcasa dividida.
Los acoplamientos de manguito de elastómero económicos suelen tener una capacidad de desalineación de 1/4 a 1 grado, mientras que los acoplamientos de neumáticos de elastómero de precio moderado suelen tener una capacidad de desalineación de 2 a 4 grados.
Los acoplamientos tipo mordaza utilizan material elastomérico en compresión y no tienen la misma cantidad de capacidad de desalineación o capacidades de amortiguación axial y torsional que los acoplamientos de corte. En compresión, el elemento de goma se aprieta para transmitir el par, en lugar de torcerse. Estos acoplamientos se utilizan generalmente en aplicaciones de baja potencia donde el costo es un criterio de selección principal. Los acoplamientos de tipo mordaza se pueden encontrar en una amplia gama de aplicaciones de bombeo, incluidas las bombas de desplazamiento positivo de lóbulos, de tornillo, de cavidad progresiva y de engranajes para materiales viscosos.
Una gran ventaja de los acoplamientos de mordazas es su diseño a prueba de fallas. El equipo seguirá funcionando si falla el elastómero.
Con la selección de acoplamiento, los usuarios de bombas deben tener cuidado con la trampa de "más es mejor". El sobredimensionamiento de un acoplamiento puede resultar en una reducción de la flexibilidad o compensación por desalineación, y un acoplamiento que es demasiado grande puede generar tensiones adicionales en la bomba y el motor acoplados.
Por el contrario, un acoplamiento con demasiada capacidad de desalineación puede ser demasiado blando o flexible, lo que puede provocar vibraciones o una condición desequilibrada en la rotación.
Después de instalar una bomba/motor, siempre es una buena regla general volver a verificar la alineación en aproximadamente seis meses. La base de la bomba/motor puede asentarse y podría desalinear la bomba. Al elegir el acoplamiento elastomérico correcto, es importante verificar primero el entorno circundante donde funcionará la bomba/motor. Pregunta si estará expuesto a variaciones extremas de temperatura.
Además, comprenda qué tipo de torsión (factor de servicio) se requiere para bombear el material del punto A al punto B. Por último, es importante considerar si la bomba estará bajo alguna tensión en la tubería que podría causar que se desalinee. tiempo.