Guía de acoplamiento de disco: tipos, selección e instalación de acoplamientos de diafragma

Pida a tres ingenieros que expliquen la diferencia entre un acoplamiento de diafragma y un acoplamiento de disco y es posible que obtenga tres respuestas diferentes. Algunos tratan los dos nombres como sinónimos exactos. Otros insisten en que un acoplamiento de diafragma utiliza una placa de metal contorneada, mientras que un acoplamiento de disco utiliza una pila de placas laminadas delgadas. Ambos puntos de vista contienen algo de verdad y las consecuencias prácticas suelen ser menores de lo que sugiere el lenguaje de marketing que los rodea.

La versión corta: ambos diseños pertenecen a la misma familia de acoplamientos de elementos metálicos rígidos a la torsión y sin juego. Ambos transmiten torque a través de un metal delgado y flexible que también absorbe la desalineación del eje. La verdadera pregunta no es "diafragma o disco", sino qué detalle de construcción se adapta a su realidad de torque, velocidad, desalineación y mantenimiento.

Acoplamiento de diafragma versus acoplamiento de disco: dos nombres para una familia

Un acoplamiento de diafragma generalmente utiliza uno o dos diafragmas metálicos contorneados, formados de acero inoxidable o de aleación de alta resistencia y conectados a los cubos mediante soldadura, pernos o una junta sujeta con abrazadera. El perfil del diafragma está diseñado de modo que el material delgado se flexione elásticamente y al mismo tiempo transmita un par sustancial desde el borde del cubo hasta el espaciador o el cubo opuesto.

Un acoplamiento de disco utiliza un paquete de discos muy delgados, a menudo de entre 0,2 mm y 1 mm de espesor cada uno, apilados y atornillados o remachados en un patrón alterno para que el torque se comparta entre muchas capas. Agregar discos aumenta la capacidad de torsión sin hacer que el elemento sea inaceptablemente rígido, razón por la cual los paquetes de discos grandes son comunes en los trenes de alta potencia y alta velocidad.

La terminología varía según la región y el catálogo. Lo que los proveedores norteamericanos suelen llamar acoplamiento de disco se vende a menudo en Europa y Asia como acoplamiento de diafragma. Cuando compare cotizaciones, compare dibujos, número de discos, espesor de elementos, patrones de pernos y desalineación nominal, no el nombre del producto.

Cómo el elemento metálico transmite torsión y desalineación

En ambos diseños, el par viaja a través del elemento metálico flexible, que funciona principalmente en tensión y flexión en lugar de cizallamiento. Esta es la razón por la que los acoplamientos son rígidos a la torsión: no hay goma, ni estrías deslizantes ni espacio entre los dientes, por lo que la posición angular en la entrada se reproduce en la salida con un juego prácticamente nulo. Esa calidad es importante en el posicionamiento de transmisiones, maquinaria de impresión y papel, y en cualquier tren donde la pérdida de movimiento crea problemas de calidad.

La desalineación se maneja mediante flexión elástica del mismo elemento. Un paquete de un solo disco o diafragma normalmente acepta entre aproximadamente 0,5 y 1,5 grados de desalineación angular. El desplazamiento paralelo no es absorbido por el propio elemento; requiere un espaciador o un eje intermedio entre dos paquetes. El desplazamiento axial, el crecimiento térmico y las pequeñas tolerancias de ensamblaje se acomodan dentro de límites que dependen del espesor del elemento y la altura de la pila.

La rigidez axial es el factor decisivo silencioso

Debido a que ambos acoplamientos son rígidos en la dirección axial, empujan contra los ejes cuando se estiran o comprimen. En equipos fríos esto rara vez importa. En equipos calientes, o donde un eje largo crece varios milímetros entre condiciones frías y calientes, esa fuerza de restauración carga los rodamientos continuamente. Un paquete de discos con más capas y más delgadas suele ser un poco más tolerante axialmente que un solo diafragma grueso, lo cual es una de las razones por las que los paquetes laminados dominan en las turbomáquinas de alta temperatura.

Comparación cabeza a cabeza

La siguiente tabla resume cómo se comportan habitualmente las dos construcciones. Trátelo como una guía general, porque los límites reales dependen del tamaño, el número de discos, el diseño de los pernos y las pruebas del propio fabricante.

Dónde se manifiesta realmente la diferencia en el servicio

En las condiciones cotidianas de la planta, tres factores separan los dos diseños. La primera es la unión atornillada. Los paquetes de discos atornillados se pueden abrir, inspeccionar y reconstruir, lo que se adapta a las plantas que deben documentar el estado en cada revisión importante. Un diafragma soldado generalmente se reemplaza como un elemento completo, lo cual es más simple pero menos flexible si desea extender la vida útil mediante un nuevo revestimiento.

El segundo es la fatiga bajo par cíclico. Los accionamientos reversibles, los compresores alternativos y los auxiliares del laminador cargan el elemento millones de veces. Los discos laminados delgados distribuyen esa carga en muchas capas, mientras que un solo diafragma concentra la tensión en su perfil. Ambos sobreviven bien cuando tienen el tamaño correcto; ambos fracasan temprano cuando no es así.

El tercero es el medio ambiente. Los elementos inoxidables resisten la mayoría de las atmósferas industriales, pero los cloruros, el vapor ácido y la niebla salina aún los atacan. En esas condiciones, el espesor del disco es importante, porque un disco delgado pierde sección más rápido que un diafragma más grueso.

Luces largas y espaciadores

Siempre que las dos máquinas estén muy separadas, o el acoplamiento deba retirarse sin mover ninguna de las máquinas, en realidad está especificando un acoplamiento espaciador. Dos paquetes de elementos, un tubo rígido y una longitud definida se convierten en los parámetros decisivos. Esta es la configuración que construimos con mayor frecuencia para conjuntos de bombas, bancos de pruebas y accionamientos de molinos donde el acceso para mantenimiento es limitado.

Acoplamiento de diafragma espaciador MPJ con eje intermedio Para una transmisión de potencia de largo alcance, este acoplamiento de diafragma metálico de tipo espaciador compensa la desalineación al tiempo que proporciona una alta rigidez torsional y un funcionamiento sin lubricación. Ver producto →

Si está instalando una de estas unidades, el procedimiento de alineación merece tanta atención como la selección misma. Hemos presentado un recorrido paso a paso de los pasos de instalación del acoplamiento de diafragma que cubre la búsqueda del centro, la secuencia de apriete de los pernos y las comprobaciones que vale la pena repetir después del primer funcionamiento en caliente.

Cuando una pareja diferente le sirve mejor

Los acoplamientos de elementos metálicos no son la respuesta a todos los problemas de accionamiento. Si necesita un par muy alto a baja velocidad, puede tolerar un poco de juego y tiene a alguien disponible para engrasar el acoplamiento, un acoplamiento de engranaje de tambor suele ser la opción más económica y más indulgente. Su perfil de diente coronado maneja desplazamientos angulares y radiales en un paquete compacto y tolera la alineación irregular que viene con equipos de manipulación pesados.

Acoplamiento de engranaje de tambor de servicio pesado serie GA Para transmisiones de alto par y baja velocidad, este robusto acoplamiento de engranajes de tambor compensa la desalineación angular y radial y se adapta a aplicaciones de manipulación pesada, molinos y marinas. Ver producto →

Los acoplamientos de resorte tipo serpiente se adaptan a transmisiones cargadas por impactos donde se agradece cierta resistencia a la torsión. Los acoplamientos de elastómero, como los de tipo neumático, de estrella y de pasador, amortiguan las vibraciones y son económicos de volver a acoplar, pero sus elementos de caucho envejecen, se ablandan con la temperatura y añaden una pequeña cantidad de cuerda que a los sistemas de posicionamiento no les gusta. Los acoplamientos de seguridad pertenecen a una conversación completamente diferente, ya que su trabajo es soltarse o deslizarse cuando el par excede un valor establecido.

Cómo construimos y verificamos estos acoplamientos

Zhongye Heavy Industry Technology fabrica acoplamientos en Zhenjiang, Jiangsu desde 2014, y los acoplamientos con elementos metálicos son una de nuestras principales líneas de productos. La gama cubre diseños de diafragma simple y doble, tipos de espaciadores con ejes intermedios y variantes de mayor torque para servicio pesado. Además del catálogo estándar, diseñamos y fabricamos acoplamientos no estándar, que suele ser la ruta más rápida cuando una máquina tiene un diámetro de eje inusual, un tramo impar o un espacio envolvente al que no se ajusta ningún tamaño del catálogo.

Acoplamiento de diafragma elástico de tipo único DMA Un acoplamiento metálico de diafragma único con llave para una transferencia de torque de precisión, que ofrece juego cero, alta rigidez torsional y operación sin lubricación. Ver producto →

Nuestros talleres incluyen una sala de mecanizado pesado de 5500 metros cuadrados y una sala de precisión de 4600 metros cuadrados, por lo que se pueden producir internamente tanto bridas grandes como pilas de discos finos. El material entrante, el tratamiento térmico y las dimensiones finales se verifican antes del envío, y estaremos encantados de analizar las tolerancias que más importan para su tren en particular. Una descripción más completa de nuestra capacidad de fabricación y pruebas está disponible en la página de capacidad de nuestra empresa.

Una lista de verificación de selección práctica

Antes de decidir entre un acoplamiento de diafragma y de disco, recopile la siguiente información. Acortará considerablemente la conversación con cualquier proveedor.

1. Par nominal y máximo de la transmisión, incluido el par de arranque y cualquier condición de calado.
2. Velocidad continua y máxima, más si el tren pasa por una velocidad crítica de torsión.
3. Se espera una desalineación angular, paralela y axial después de la alineación, no es la figura ideal.
4. Distancia entre los extremos del eje y cuánto espacio hay disponible para retirar y volver a colocar.
5. Temperatura ambiente y de funcionamiento, humedad, polvo y cualquier vapor corrosivo.
6. Diámetros de eje y detalles de chavetero o sujeción en ambos lados.
7. Disposición de los rodamientos y si los rodamientos pueden aceptar la fuerza de recuperación axial del acoplamiento.
8. Política de mantenimiento: reemplazar como unidad, o abrir, inspeccionar y reconstruir en sitio.

La comida para llevar

El acoplamiento de diafragma versus el acoplamiento de disco es a menudo una comparación entre dos ramas de la misma familia en lugar de dos tecnologías rivales. El paquete de discos laminados y el diafragma contorneado se comportan de manera similar: rígidos a la torsión, sin juego, sin lubricación y capaces de ofrecer un servicio prolongado cuando se dimensionan correctamente. Elija el espesor del elemento, el número de discos, la rigidez axial, las uniones atornilladas o soldadas y la práctica de mantenimiento que realmente sigue su planta.

Envíenos los datos de servicio y un boceto simple de la disposición del eje, y le diremos honestamente qué construcción encaja y dónde un engranaje de tambor o un acoplamiento de elastómero le servirían mejor.