Bandas y Cadenas-teoria de Maquinas y Mecanismos

Mantenimiento Industrial Teoría de Máquinas y Mecanismos

TEORIA DE MAQUINAS Y MECANISMOS

MANTENIMIENTO INDUSTRIAL Programa Educativo 2004

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UNIDAD III. SISTEMAS DE TRANSMISIÓN.

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SISTEMAS DE TRANSMISIÓN.

TRANSMISIONES CON BANDASLas transmisiones con bandas son el método más usado para la transmisión de potencia con un medio flexible. Las mejoras en materiales y métodos de manufactura han hecho posible la introducción de nuevas bandas con posibilidades de aplicación mucho más extensas.

Las transmisiones con bandas se clasifican en cuatro tipos: planas, en V, con nervaduras en V y síncronas. Aunque cada uno de estos tipos básicos resulta más adecuado para ciertas áreas de apli-cación, la mayoría de éstas pueden diseñarse bastante bien con más de un tipo de bandas.

En general, las bandas planas, una de las primeras formas empleadas para transmitir potencia con un medio flexible, se adaptan mejor a las aplicaciones que operan con alta velocidad y poco caballaje. Es común que en las aplicaciones con bajas velocidades y cargas altas, las transmisiones con bandas planas lleguen a ser demasiado grandes para resultar económicas.Las bandas en V son las más usadas en la actualidad y son las únicas que pueden usarse en transmisiones que tengan paso variable y un amplio rango de velocidades.Algunos describen las bandas con nervaduras en V como bandas planas guiadas. Su sección transversal más delgada las hace adecuadas para operar con diámetros más pequeños a velocidades más altas.

Las bandas síncronas (sincronización) están diseñadas específicamente como alternativas para las transmisiones de cadenas con rodillos y para los engranes de las transmisiones, lo cual exige relacio-nes de velocidad y sincronización exactas entre las máquinas impulsoras y las impulsadas. Asimismo, estas bandas se usan bastante hoy día en aplicaciones con bajo mantenimiento y con alta eficiencia en el aprovechamiento de la energía.

BANDAS PLANASLas bandas planas se utilizan mucho todavía en las transmisiones de potencia. Su sección transversal delgada y flexible les permite operar con diámetros pequeños y, en algunos casos, a velocidades muy altas. Estas bandas pueden conseguirse en muchos tamaños y construcciones diferentes para una amplia variedad de usos. Las bandas planas pueden ser de construcción completamente moldeada o tejida y pueden contar o no con un elemento tensor.Una desventaja importante de las bandas planas es su absoluta dependencia de la fricción para transmitir potencia. Así, estas bandas necesitan una mayor tensión para realizar el mismo trabajo, lo cual da como resultado mayores cargas sobre la flecha y sobre el cojinete. La necesidad de mayor tensión puede causar que la banda se estire de más y provocar que se deslice con mayor facilidad que las bandas en V.

BANDAS EN VLos problemas de la tensión alta en las bandas planas llevaron a la creación de las bandas en V. A diferencia de las bandas planas, que dependen sólo de la fricción, las bandas en V tienen una sección transversal en forma de V que se introduce como una cuña en el canal de la polea para lograr así una mayor capacidad. Debido a esta acción de cuña, las bandas en V son muy estables y pueden funcionar con tensiones bastante inferiores a las de las bandas planas. Así, las transmisiones con bandas en V pueden ser más compactas y permitir ejes y cojinetes más pequeños.En las bandas en V reforzadas o cubiertas, la carga sé transporta por medio de una sección de ten-sión ubicada cerca de la parte superior de la banda. Esta sección puede contener una o más capas de cuerdas, dependiendo del método de manufactura (Fig. 3-1).

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FIGURA 3-1 Construcción característica de una banda -en V.

FIGURA 3-2 Banda en V con ranuras moldeadas.

En general, la mayoría de las bandas en V actuales emplean cuerdas de tensión de poliéster de módulos más bajos, lo cual mejora de manera significativa su capacidad en comparación con los antiguos tipos de tensión para las bandas en V.

Una variación muy común de la banda en V reforzada es la banda de ranuras moldeadas sin faja o banda dentada moldeada (Fig. 3-2).

Las ranuras moldeadas brindan mayor flexibilidad a estas bandas y les permite funcionar con poleas acanaladas de diámetros más pequeños. Gracias a esto pueden usarse transmisiones más compactas cuando el espacio es limitado.Las bandas en V operan en un extenso rango de velocidades y constituyen una opción muy amplia de distancia entre ejes. Mientras que las bandas en V pueden usarse a velocidades muy altas, las poleas acanaladas estándar suelen limitarse a un máximo de 33 m/s (6500 ft/min) por razones de seguridad. Más allá de esta velocidad, tal vez se precisen materiales y balanceo especiales.Existen cuatro tipos básicos de bandas en V: industriales para trabajo pesado, industriales para trabajo ligero, agrícolas y automotrices. Las primeras dos se describen en los siguientes párrafos;

FIGURA 3-2 Banda en V con ranuras moldeadas.

BANDAS EN V PARA TRABAJO PESADOClásicas

Esta línea de bandas incluye cuatro secciones transversales estándar: A, B, C, D (13C, 16C, 22C, 32C), cuyos anchos varían dentro del rango de 13 mm (Vz in) para la sección A hasta 32 mm (1 1/2 in) para la sección D (Fig. 3-3). Asimismo, pueden conseguirse bandas con secciones trans-versales de ranuras moldeadas: AX, BX, CX (13CX, 16CX, 22CX). Las bandas clásicas pueden usarse en transmisiones de una o de múltiples bandas, pueden transmitir cientos de ca-ballos de potencia en forma continua y absorber cargas intermitentes de impacto razonables. Los límites de temperatura de operación varían de -34 a +60°C (-30 a +140°F). La resistencia al aceite de estas bandas es excelente.

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A

B C DFIGURA 3-3 Secciones transversales de las bandas en V clásicas.

Las bandas de ranuras moldeadas con o sin faja de refuerzo también pueden conseguirse en una configuración unida, donde dos o más tramos de banda se conectan a lo largo de la parte superior por medio de una banda de unión (polibandas) (Fig. 3-4). La banda de unión mejora la estabilidad lateral, gracias a lo cual es casi imposible que alguna de las bandas se gire en la ranura o se salga de la polea acanalada. La banda de unión viaja por encima del diámetro exterior de la polea y no interfiere con la acción normal de cuña de cada una de las bandas. Las bandas de unión no ofrecen un caballaje nominal superior, sino que deben diseñarse por los caballajes nominales publicados para cada banda independiente.

FIGURA 3-4 Configuración de la banda de unión en V reforzada.Otra variante de la banda clásica es la de doble V o la de V hexagonal (Fig. 3-5). Las bandas de doble V se usan cuando se necesita potencia de entrada o salida en ambos lados de la banda. Esto es necesario cuando las poleas impulsoras e impulsadas deben rotar en direcciones opuestas. (Las transmisiones con varias flechas de rotación encontrada se denominan transmisiones de serpentina.) Las bandas de doble V están disponibles en secciones transversales AA, BB, CC, DD (13D, 16D, 22D). AngostasEstas bandas pueden usarse en las mismas aplicaciones que las clásicas, pero permiten una transmi-sión más compacta y ligera. Las tres secciones transversales 3V, 5V, 8V (9N, 15N, 25N) reemplazan a las cuatro secciones clásicas (Fig. 3-6). Asimismo, pueden conseguirse "secciones transversales” de ranuras moldeadas sin refuerzo: 3VX, 5VX (9NX, 15NX). Estas bandas tienen un rango de espesor

que varia desde 9 mm (3/8 in) para la banda de 3V hasta 25 mm (1 in) para la de 8V.Debido a su capacidad de caballaje relativamente superior, las bandas angostas suelen permitir ahorros importantes de espació y peso, a diferencia de las bandas clásicas. Por ejemplo, las bandas angostas pueden transmitir las mismas cargas de caballaje en 1/2 a 2/3 partes del espacio de una transmisión de banda clásica. A menudo, las bandas angostas permiten una mayor relación de velocidad entre el impulsor y la máquina impulsada.Además de su excelente resistencia al calor y al aceite, la mayoría de las bandas en V industriales, clásicas y angostas, cumplen las normas industriales de conductividad estática, lo cual permite que funcionen con seguridad en entornos con un potencial de peligro.

FIGURA 3-5 Banda de doble V. FIGURA 3-6 Sección transversal de la banda en V angosta.

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Banda de unión

Refuerzo de la banda de unión

Elemento en tensión

Subcuerda

Cubierta


Velocidad variableDentro de ciertos límites, las bandas en V son adecuadas para las transmisiones que deban funcionar con velocidades variables de entrada y salida, las cuales son muy comunes en la industria de movi-miento de aire y se conocen como transmisiones de paso variable. Estas transmisiones deben incor-porar poleas acalanadas especiales. La relación de velocidad en estas transmisiones se controla al mover una pared lateral de la polea con respecto a la pared lateral fija de manera que la banda pueda viajar con diámetros de paso diferentes. Las transmisiones de paso variable que usan una sola polea de paso variable y las bandas de sección transversal clásica admitirán sólo un cambio general de velocidad de 1.4:1 aproximadamente.Las transmisiones de velocidad variable de amplio rango admiten con facilidad variaciones de velocidad de hasta 10:1 y transmiten hasta 75 kW (100 HP). En general, entre mayor sea la carga de caballos de potencia, menor será la relación de velocidad. En comparación con las demás bandas en V, las bandas de velocidad variable tienen una sección transversal delgada más amplia (Fig. 3-7).

FIGURA 3-7 Bandas de velocidad variable.

A diferencia de la transmisión con engranes, donde la variación de la velocidad se limita a pasos discretos finitos, las transmisiones con bandas de velocidad variable ofrecen una selección infinita de relaciones de velocidad dentro dé sus límites de diseño. En las aplicaciones sencillas, la velocidad se modifica en forma manual al mover la base deslizante del motor hacia dentro y hacia fuera o al ajustar una polea guía. En otras transmisiones, la pared lateral móvil de la polea acanalada se controla mediante un eslabonamiento mecánico mientras que la distancia entre centros se mantiene fija. La polea acanalada impulsada suele estar cargada con resortes con el fin de que la tensión de la banda sea la adecuada. En aplicaciones como vehículos recreativos, por ejemplo los trineos motorizados, la relación de velocidad se controla mediante la lectura de los requisitos de velocidad y/o par de torsión de la transmisión que, a su vez, controla el mecanismo de cambio.La operación con velocidad variable puede generar una gran acumulación de calor por fricción y esfuerzos en las paredes laterales. Es más fácil que la sección delgada y ancha se colapse cuando las cargas son grandes. Estas bandas tienen muchos usos industriales, agrícolas, automotrices y recreativos en los que se necesita variar la velocidad.

BANDAS EN V PARA TRABAJO LIGEROEstas bandas son similares a las bandas clásicas, excepto porque la sección transversal de las prime-ras es un poco más delgada, por lo que son ideales para las poleas acanaladas más pequeñas que suelen encontrarse en muchas transmisiones de caballaje fracciona!. Debido a que, por lo regular, las bandas para trabajo ligero se destinan a conjuntos individuales y no múltiples o a transmisiones con menos de un caballo de potencia, suelen recibir el nombre de bandas de caballaje fraccional. Las secciones transversales estándar son 2L, 3L, 4L y 5L y su rango de espesor varía desde 6 hasta 16 mm ('/4 a5/» in).

Lo normal es que las transmisiones con bandas para trabajo ligero operen de manera intermitente. Los requisitos de servicio pueden variar desde 1 a 3 h/semana en las podaderas de césped hasta 40 o más h/semana en las máquinas de oficina o en las máquinas herramientas comerciales.

BANDAS CON NERVADURAS EN VLas nervaduras ubicadas en la parte inferior de las bandas con nervaduras en V (Fig. 3-8) se acoplan con los canales correspondientes en la polea acanalada. Este ajuste guía la banda y la hace más estable que las bandas planas. Al igual que las bandas en V, las bandas con nervaduras en V funcionan con poleas acanaladas, pero no tienen toda la capacidad de acuñamiento de las primeras. Como resultado, estas bandas deben operar con tensiones un poco mayores a las de las bandas en V, pero significativamente menores a las tensiones de las bandas planas. La variante que más a menudo se utiliza hoy día es la nervadura truncada (Fig. 3-9) que permite una mayor acción de cuña.

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Gracias a su construcción ligera y delgada, las bandas con nervaduras en V producen menos tensión centrífuga y flexionante a medida que se doblan alrededor de las poleas de diámetro pequeño. En comparación con las bandas en V, las bandas con nervaduras en V tienen una sección de tensión continua a todo lo ancho de la banda, lo que les permite contar con una capacidad adicional de carga. Las bandas con nervaduras en V se usan en aplicaciones donde se precise una relación de velocidad alta, como en las secadoras de ropa o en herramientas eléctricas pequeñas cuyas transmisiones son aún más pequeñas. Asimismo, las bandas con nervaduras en V son muy comunes en aplicaciones al frente de los motores automotrices como transmisiones en serpentina. Las bandas con nervaduras en V necesitan una alineación más precisa que las bandasen V para minimizar el esfuerzo sobre las nervaduras.

BANDAS REDONDASEn la actualidad, el uso de bandas redondas en las transmisiones de potencia está perdiendo terreno en favor de las bandas en V mejoradas. Debido a su diseño, las bandas redondas se usan todavía en transmisiones donde las flechas se encuentran en planos diferentes; por lo tanto, aún se usan con frecuencia en los transportadores de rodillos que deben doblar esquinas curvas. Aunque pueden encontrarse en diferentes construcciones y tamaños, las bandas redondas más comunes son las de 12.7 mm (1/2 in) y 14 mm (9/16 in).

BANDAS SÍNCRONAS.Las bandas síncronas, que en ocasiones reciben el nombre de bandas de sincronización o de trans-misión positiva, son especialmente adecuadas para las aplicaciones que necesiten una velocidad de entrada y salida sincronizada (Fig. 3-10). Las bandas síncronas están diseñadas para superar el "arrastre" o deslizamiento de las transmisiones de bandas en V y planas. Estas bandas eliminan el deslizamiento al transmitir la potencia a través de un acoplamiento positivo de los dientes de la banda contra los dientes de la polea o rueda dentada. De esta manera es posible lograr relaciones de velocidad y sincronización precisas en aplicaciones como en árboles de levas automotrices, en las cabezas de indexación de máquinas herramientas, en impresoras de computadora y en robótica.

FIGURA 3-10 Banda síncrona. FIGURA 3-11 Banda de transmisión de alto par de transmisiónLa ventaja de las transmisiones síncronas sobre los engranes y las cadenas es que pueden transmitir cargas grandes en un amplio rango de velocidades con muy poco ruido y sin lubricación. Las características limitadas de absorción de impacto del diente contra la rueda dentada, pueden resultar

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FIGURA 3-9 Banda con nervaduras en V truncada FIGURA 3-8 Banda con nervaduras en V


útiles en algunas aplicaciones. Las .bandas síncronas, como las bandas con nervaduras en V, necesitan tolerancias de alineación más precisas para evitar las fallas o el desgaste prematuro.

Son varios los casos (donde la sincronización no es importante) en que las bandas síncronas resultan más ventajosas que las bandas en V. Estas bandas utilizan una cuerda de tensión de módulo extremadamente alto y poca elasticidad, como la fibra de vidrio o Aramid, para conservar un espaciamiento uniforme entre los dientes de la banda.

Este pequeño estiramiento bajo carga da como resultado una mínima necesidad de ajustar la distancia entre centros. Por lo tanto, además de ser artículos que necesitan poco mantenimiento, las bandas síncronas se usan con frecuencia en transmisiones que tienen un espacio limitado para ajustar la distancia entre centros. Debido a que estas bandas no patinan, su nivel de eficiencia es bastante alto, en general, cercano torsión, al 98% en la transmisión de potencia.

En las bandas síncronas existen tres configuraciones básicas para los dientes. La forma trapezoidal estándar se introdujo en la década de 1940, mientras que en el decenio de 1970 se empezó a usar la banda para transmisión de alto par de torsión (HTD, high torque drive) con dientes de forma redondeada. En años recientes se ha presentado una serie de bandas dentadas curvilíneas modificadas en las que la forma de sus dientes es similar a los dientes de un engrane (Fig. 3-11). Es muy importante que cada tipo de banda se use con poleas o ruedas dentadas que sean compatibles con ellas.

SELECCIÓN DE BANDASPara ayudar al usuario a elegir la banda adecuada para cada aplicación, los fabricantes imprimen información técnica y de desempeño sobre las bandas. Además, la Rubber Manufacturers Association (RMA) y la Mechanical Power Transmission Association (MPTA) han trabajado en forma conjunta para publicar normas y boletines de ingeniería para la mayoría de los tipos de bandas y equipos de transmisión (véanse las referencias al final de este capítulo). La información de estas publicaciones complementa la de los catálogos de diseño.

Son cuatro las preguntas básicas que deben contestarse al diseñar una transmisión:1. ¿Cuánta potencia en HP debe proporcionar la transmisión?2. ¿Cuál es la velocidad (rpm) de la flecha impulsora?3. ¿Cuál es la velocidad (rpm) de la flecha impulsada?4. ¿Cuál es la distancia aproximada más conveniente entre centros?

Además de los elementos básicos, las transmisiones tienen una serie de características especiales que tal vez sea necesario tomar en consideración, por ejemplo:

• Condiciones ambientales particulares como abrasivos, sustancias químicas, etc.• Consideraciones sobre cargas voladas para motorreductores y reductores de engranes• Requisitos de inercia de la polea impulsada (WR2) para equipos como compresores de pistón, trituradoras, etc.• Características especiales de transmisión como cargas de impacto, desalineación inherente, requisitos de embrague, etc.

Asimismo, al seleccionar y evaluar la transmisión, deberán tomarse en cuenta los siguientes puntos:• Al elegir poleas con un diámetro mayor, el ancho de la cara de la transmisión se mantendrá en el mínimo.• Al elegir poleas con un diámetro mayor, las tensiones de transmisión y la carga de la flecha se mantendrán al mínimo.• Con frecuencia, las poleas con un diámetro mayor hacen que la transmisión sea más económica, sin embargo, no deben ser tan grandes que se sacrifique la capacidad múltiple de la banda en V.• Si el espacio es limitado, puede pensarse en usar la transmisión que tenga el diámetro más pequeño. Sin embargo, el tamaño de las poleas de los motores eléctricos debe corresponder, al menos, a la norma mínima recomendada por la National Electric Manufacturers Association (NEMA).

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• Cuando una transmisión se encuentre entre dos tamaños de sección transversal de la banda, la sección mayor será, por lo general, la más económica. No obstante, siempre es recomendable verificar las transmisiones con ambas secciones transversales.

La elección de la mejor transmisión de banda comprende diversos factores, pero puede efectuarse con facilidad si se utiliza la información de diseño de los fabricantes. Asimismo, muchos fabricantes ofrecen programas de computación para seleccionar el diseño de la transmisión.

MANTENIMIENTO Y SEGURIDADUna vez que se ha elegido una transmisión de bandas, ésta necesitará un mínimo de mantenimiento, pero existen ciertos procesos que pueden ayudar a reducir el tiempo muerto del equipo, alargar la vida útil y aumentar la seguridad del mismo.

Instalación de bandasCuando instale bandas en una transmisión de bandas múltiples, siempre deberán reemplazarse todas las bandas ya que las viejas experimentarán desgaste y estiramiento naturales debido al uso. Si se' combinan bandas viejas y nuevas, las nuevas serán más tensas y transportarán más carga de la que les corresponda y probablemente fallarán antes de tiempo.

Asegúrese de que el juego de bandas que utilice provenga de un mismo fabricante, pues de lo contrario las bandas pueden tener características diferentes y trabajar unas en perjuicio de las otras, lo que puede provocar esfuerzos poco comunes y reducir la vida de las bandas.Dependiendo del método de acoplamiento que utilice el fabricante de las bandas, hay dos formas para asegurarse de que el sistema de transmisión quede bien acoplado.En la actualidad, la mayoría de los fabricantes usan el sistema de no acoplamiento o acoplamiento individual. Debido a las mejoras en los sistemas de manufactura y en los procedimientos de inspec-ción, algunos fabricantes como la Gates Rubber Co. pueden fabricar bandas para todas las tolerancias de longitud total que cumplan con las tolerancias de acoplamiento de la RMA especificadas en la norma apropiada.

Es posible que algunos fabricantes de bandas y algunas bandas especializadas recurran aún al antiguo sistema de acoplamiento convencional. Cada banda se mide bajo la tensión estándar de la industria en poleas acanaladas en V y se marca con una "perforación" o un número de acoplamiento que designa el pequeño incremento de longitud dentro de la tolerancia de longitud total de la banda. Siendo 50 el número ideal, estos números de acoplamiento varían, por lo general, desde el 47 hasta el 53. Las bandas que utilizan los números de acoplamiento se agrupan en juegos dentro de los límites que se indican en la tabla 3-1.

Las bandas diseñadas a funcionar como bandas independientes, como las de trabajo ligero, las bandas con nervaduras en V y las síncronas, no necesitan un sistema de acoplamiento.Una vez que las bandas se han elegido correctamente, es el momento de colocarlas en la transmisión. La regla más importante es nunca hacer palanca ni hacer rodar la banda en la polea. Lo primero puede causar un daño invisible en las cuerdas de tensión y acortar la vida útil de la banda. La forma adecuada de instalar la banda es usar el mecanismo de ajuste de la transmisión, por lo general, en la base del motor, para acercar las poleas y permitir que la banda se coloque con facilidad dentro de éstas. Una buena barra de palanca puede ayudar a mover el motor. Mantenga los rieles libres de suciedad, polvo y herrumbre; lubríquelos con frecuencia pues así el cambio de banda será más sencillo y seguro.

TABLA 3-1 Límites de acoplamiento de las bandas

Longitud de bandaPulgadas MilímetrosHasta 63 Hasta 1 600 Use sólo un número63-150 1 600 - 3 810 Sólo dentro de dos números de acoplamiento consecutivos150-250 3 810 - 6 350 Sólo dentro de tres números de acoplamiento consecutivos250-375 6 350 - 9 525 Sólo dentro de cuatro números de acoplamiento consecutivos

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375-500 9 525 - 12 700 Sólo dentro de cinco números de acoplamiento consecutivosMás de 500 Más de 12 700 Sólo dentro de seis números de acoplamiento consecutivos

Revise que el motor y las poleas impulsadas estén bien alineados. Las transmisiones en V deben alinearse dentro de aproximadamente 4.8 mm/m (1/2° o 1/16 in/ft) de distancia entre centros. Las bandas con nervaduras en V y síncronas para transmisiones deben instalarse y alinearse a 7.7 mm/m (1/3° o 1/10 in/ft) de la distancia entre centros. Las transmisiones desalineadas pueden provocar que la banda en V se tuerza y sufra un desgaste prematuro poco usual, lo cual acorta su vida útil.

El último paso de la instalación comprende el tensado adecuado de las bandas para que presten un servicio prolongado y sin fallas. He aquí algunos consejos prácticos para tensar las bandas:

• La mejor tensión para la banda es la menor tensión en que la banda en V no se patine o que la banda síncrona no se salte ranuras. Demasiada tensión acorta la vida útil de la banda, además de que puede sobrecargar las flechas y los cojinetes.

• Tense la transmisión y permita que ésta funcione durante 15 minutos por lo menos. Mientras más ligera sea la carga de la transmisión, el periodo de marcha deberá ser mayor. Revise y tense de nuevo la transmisión a la tensión recomendada.

• Verifique de manera periódica la tensión de las bandas en V y vuelva a tensarlas según se necesite. Por lo general, las bandas síncronas no deben tensarse de nuevo después del periodo de marcha inicial. La mayoría de los fabricantes publican los procedimientos de tensado en sus catálogos de diseño y algunos, como Gates, también ofrecen programas de tensado y diseño asistidos por computadora.

Seguridad de las bandasLa seguridad es un factor crítico para una operación eficiente de las transmisiones con bandas. El personal de mantenimiento puede realizar varios pasos positivos para garantizar que éstas funcionen con suavidad y con seguridad:

1. Mantenga las transmisiones de bandas bien resguardadas. Los organismos normativos (en particular la Occupational Safety and Health Administration [OSHA]), las compañías de seguros y otras autoridades en materia de seguridad exigen que las transmisiones estén completamente resguardadas. Este resguardo debe permitir una ventilación adecuada, pero no debe dejar espacios que permitan a los obreros alcanzar el interior y ser atrapados por la transmisión. El resguardo también evita que materiales extraños penetren en la transmisión de banda y la dañen.

2. Siempre apague el equipo antes de trabajar en la transmisión. Cierre y etiquete la caja de control para indicar que el personal de mantenimiento se encuentra trabajando en la transmisión.

3. Verifique la posición de todos los componentes. Asegúrese de que los componentes de la máquina, como los volantes, estén en una posición segura y que los embragues se encuentren en posición neutral para evitar movimientos o arranques accidentales.

4. Use ropa adecuada. La ropa suelta o demasiado voluminosa, como las corbatas, las mangas sueltas o las batas de laboratorio pueden enredarse en la transmisión. Cuando revise las poleas use guantes para evitar cortarse con hendiduras o esquirlas en el metal.

5. Mantenga el área limpia. Los materiales extraños y las herramientas sueltas, así como otras obstrucciones que se encuentren cerca de la transmisión pueden provocar que ésta se dispare o falle. Mantenga limpios los pisos.

6. Use las herramientas y procedimientos adecuados. Nunca trate de hacer girar o hacer palanca con las bandas sobre las poleas. Además de provocar daños imperceptibles a las cuerdas de tensión (lo que provoca fallas), usted puede lastimarse los dedos o las manos. Siga los procedimientos de instalación recomendados, tal y como se comentó anteriormente.

Inspección de bandasCuando se siguen los procedimientos de inspección apropiados, es posible eliminar el 90% de todos los problemas de mantenimiento. Las transmisiones con bandas bien instaladas son piezas de equipo notables por su falta de fallas. A pesar de ello, usted debe asegurarse de que las inspecciones perió-dicas, rápidas y el servicio sin fallas se conviertan en parte del programa de mantenimiento preventivo de rutina. El periodo de inspección puede depender de una serie de factores, algunos de los cuales son:

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Condiciones de operación de la transmisión, naturaleza crítica del equipo, temperaturas extremosas en los alrededores de la transmisión, otros factores ambientales y accesibilidad al equipo.

Mire, escuche, sienta y huela. Observe la operación de la banda, de ser necesario, retire temporalmente el resguardo. Esté atento a las vibraciones excesivas o poco usuales. Escuche si hay ruidos extraños. Sienta el impulsor y la máquina impulsada para confirmar que la vibración no sea excesiva. Los olores poco comunes pueden indicar que la banda patina mucho o que los cojinetes están dañados o desgastados. Detenga la transmisión; por seguridad, etiquete la caja de control y, con cuidado, revise los componentes de la transmisión.

Bandas De inmediato, pero con cuidado, tome o toque la banda. La mano puede soportar sin peligro una temperatura superficial de hasta 60°C (140°F). Si la banda en V está tan caliente que molesta la mano, es posible que se patine en exceso debido a una tensión inadecuada. Verifique la tensión de la banda y ténsela de nuevo si es necesario. Nunca use un recubrimiento antiderrapante para controlar las bandas que patinan, pues con esto la banda recoge suciedad y polvo y acaba por dañarse. Revise que la banda no esté deteriorada ni tenga un desgaste poco común. Las grietas, deshilachado, desgaste excesivo o pérdida de los dientes (en las bandas síncronas) pueden indicar la necesidad de reemplazar la banda. Sustituya todas las bandas en V del conjunto con un juego igual de bandas nuevas del mismo fabricante. Poleas Revise que no haya daños extraños en las poleas ni desgaste excesivo en las poleas acana-ladas para las bandas en V. Las pequeñas abolladuras o esquirlas en el metal pueden desvanecerse con una lima o lija. Pueden usarse los calibradores de ranuras de los fabricantes para verificar si las poleas acanaladas de las bandas en V presentan un desgaste excesivo. Si puede observarse un desgaste mayor de 0.8 mm ('/32 in), deberán reemplazarse las poleas acanaladas. Un desgaste visible de las ruedas dentadas síncronas siempre indica la necesidad de reemplazarlas.Resguardos y demás componentes Revise si los resguardos se encuentran dañados y repárelos o reemplácelos según sea necesario. Inspeccione los ejes, escuadras de fijación y cojinetes y corrija lo que sea necesario. Ensamble de nuevo la transmisión, arranquela y, para asegurarse de que no hay signos extraños, vea y escuche de nuevo con atención.

LOCALIZACIÓN DE FALLASEn ocasiones, es posible que las bandas fallen prematuramente o de forma poco común. Haber localizado las fallas en las transmisiones con bandas pide que usted identifique las causas. Los procedimientos adecuados pueden facilitar el proceso de investigación para usted y para su proveedor de bandas.

1. Describa el problema.• ¿Qué está mal?• ¿Cuándo pasó?• ¿Qué tan a menudo sucede?• ¿Para qué se usa la transmisión?• ¿Han cambiado las operaciones o salidas de la máquina?• ¿Qué tipo de banda o bandas están usándose?• ¿Cuáles son sus expectativas respecto al desempeño de la banda en esta aplicación?

2. Identifique los síntomas y registre las observaciones poco comunes. Éstas pueden comprender cualquiera de las siguientes:

• Falla prematura de la banda• Desgaste grave o anormal de la banda

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• Fallas en la banda reforzada (unida)• La banda en V se tuerce o salta fuera de la polea acanalada• La banda se estira más allá del ajuste• Ruido en la banda• Vibración poco común• Problema con las poleas• Problemas con los componentes de la transmisión• Cojinetes calientes• Problemas de desempeño

Falla de la bandaLos síntomas, causas y correcciones más comunes de las fallas de las bandas en V y de las bandas síncronas se muestran en las tablas 3-2 y 3-3.

TABLA 3-2 Por qué fallan las bandas en V

Área del problema y observación

Causa probable Acción correctiva

Patrones de costados desgastados

Resbalamiento constantePoleas acanaladas desalineadas Poleas acanaladas desgastadas Banda incorrecta

Tense de nuevo la transmisión hasta que la banda deje de resbalarAlinee la transmisión Reemplace !a polea acanalada Reemplace las bandas

Agrietamiento de la parte inferior de la banda

La banda resbala y provoca acumulación de calor y endurecimiento gradual de la subcuerdaPolea guía instalada en el lado incorrecto de la banda Almacenamiento inadecuado

Instale una banda nueva y ténsela para evitar que resbaleConsulte el manual de instalación de la banda en VSiga los procedimientos de almacenamiento adecuados

Parte inferior y costados quemados

La banda resbala bajo la carga dearranque o de atascamiento Polea acanalada desgastada

Reemplace la banda y ténsela hasta que deje de resbalar Reemplace la polea acanalada

Tercedura de la banda

Materiales extraños en las ranuras Poleas acanaladas desalineadas Polea acanalada desgastadaElemento de tensión roto debido a una instalación inapropiada Polea loca mal alineada

Retire el material y resguarde la transmisión Alinee la transmisión Reemplace la polea acanaladaReemplace con bandas nuevas y siga los procedi-mientos de instalación adecuados Alinee la polea guía con cuidado y revise que se encuentre alineada con la transmisión con y sin carga

Banda separadaCarga de impacto extremo La banda se salió de la transmisión

Elimine las causas de carga de impacto o diseñe de nuevo la transmisión con una capacidad mayorVerifique la alineación de la transmisión y el material extraño en la misma revise la adecuada tensión y alineación de la transmisión.

TABLA 3-3. Por qué fallan las bandas síncronasÁrea del problema

y observaciónCausa probable Acción correctiva

Desgaste Daño en la brida Repare la brida o cambie la rueda dentada

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excesivo o agrietamiento del borde de la banda

Banda demasiado anchaTransmisión desalineadaSuperficie rugosa de la bridaDirección inadecuadaLa banda golpea contra el resguardo de la transmisión o las escuadras de suspensión

Use la banda y rueda dentada del ancho adecuadoAlinee la transmisiónRepare la bridaCorrija la alineaciónRetire la obstrucción o use el tensor por dentro

Rotura por tensión

Cargas de impacto excesivasDiámetro menor al mínimo Manejo o almacenamiento inapropiado Alcance o carrera extrema de la ruedadentada Transmisión desalineada

Rediseñe la transmisión con mayor capacidad.Rediseñe la transmisión diámetros más grandesSiga los procedimientos indicados para el manejo y el almacenamiento.Reemplace la rueda dentadaAlinee la transmisión

Agrietamiento de la banda

Diámetro submínimo Tensor posterior Temperatura baja extrema en el arranque Exposición prolongada a sustancias químicas

Rediseñe la transmisión usando diámetros más grandes Use un tensor interno o un tensor posterior de diámetro más grande Precaliente el entorno de la transmisión Proteja la transmisión

Desgaste prematuro del diente

Tensión de banda demasiado baja odemasiado alta La banda se sale de la rueda dentada Perfil de banda incorrecto para la rueda dentada (por ejemplo HTD, GT. etc.) Rueda dentada desgastada

Corrija la tensión de la banda Alinee la transmisiónUse la combinación adecuada de banda y rueda dentada

Corte del diente

Cargas de impacto excesivas Menos de 6 dientes en el engrane Rueda dentada desgastadaPerfil de banda incorrecto para la rueda dentadaTransmisión desalineada Banda con baja tensión

Reemplace la rueda dentadaRediseñe la transmisión con mayor capacidadReemplace la rueda dentadaUse la combinación adecuada de banda y rueda dentadaAlinee la transmisión Corrija la tensión de la banda

TRANSMISIONES DE CADENA

INTRODUCCIÓN

Las transmisiones de cadena son uno de los métodos más eficientes que se emplean para transmitir potencia mecánica entre dos o más flechas rotatorias paralelas que no pueden acoplarse de manera directa. Una transmisión de cadena ordinaria consiste en una serie de eslabones ensamblados (a los que normalmente se conoce como la cadena) y dos o más ruedas dentadas (Fig. 3-20). La potencia se transmite a través de la cadena por medio del acoplamiento positivo con una rueda dentada impulsada, a una o más ruedas dentadas de la transmisión que se encuentran acuñadas a las flechas rotatorias. Las cadenas de rodillos, las cadenas diseñadas y las cadenas silenciosas (dientes inverti-dos) son los tres principales tipos de cadena usados en las aplicaciones de transmisiones industriales.

FIGURA 3-20 Una transmisión de cadena de rodillos acciona múltiples rodillos en un homo de tratamiento térmico.

Algunas ventajas de la transmisión de cadena, en comparación con la transmisión de banda son:

1. Las distancias entre centros de las flechas casi no tienen restricciones.2. Las cadenas se instalan y se mantienen con facilidad.3. Las cadenas permiten una transmisión muy eficiente y positiva, así como un medio de relación

fija para el suministro de potencia.

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4. Las transmisiones de cadena funcionan en condiciones ambientales adversas como altas temperaturas, así como en entornos corrosivos, polvosos y, por lo general, sucios.

5. Las transmisiones de cadena no necesitan que las flechas se tensen previamente para transmitir la potencia, con lo que se reducen las cargas sobre los cojinetes.

Algunas ventajas de la transmisión de cadena con respecto a una transmisión de engranes son:

1. En una transmisión de cadena, la carga se distribuye en forma simultánea sobre una serie de dientes de la rueda.

2. Las transmisiones de cadena son, en general, más compactas.3. Todos los componentes giran en la misma dirección, con lo que se elimina la necesidad de

componentes adicionales para mantener tal característica.

En los catálogos de los fabricantes podrá encontrar información adicional sobre este tema y sobre otras aplicaciones de la cadena, así como los procedimientos para seleccionar las ruedas dentadas.Se advierte al lector que todos los cálculos son sólo ejemplos para ayudarlo a comprender los conceptos.

TRANSMISIONES DE CADENA SILENCIOSALa cadena silenciosa (de dientes invertidos) es una cadena de transmisión fabricada con eslabones (uniones), pasadores, espigas y bujes que son exclusivos de cada fabricante (Fig. 3-25). Estas cade-nas no tienen rodillos y, debido a que cada fabricante diseña sus pasadores de unión, las cadenas de otros fabricantes no podrán acoplarse a ésta. Los eslabones están diseñados para entrelazarse con los dientes de la rueda dentada en un acoplamiento de tipo engrane. En general, la transmisión de cadena silenciosa se elige para las aplicaciones de alta velocidad y carga altas y para cuando se

necesite una operación suave y silenciosa de servicio industrial, como en las plantas generadoras de electricidad, bancos de prueba automotriz, máquinas herramientas y sistemas de ventilación.

FIGURA 3-25 Transmisión de cadena silenciosa.

Son varios los fabricantes que ofrecen una amplia gama de configuraciones para los eslabones de las cadenas silenciosas.2 La mayoría de los fabricantes de cadenas silenciosas producen sus propios diseños de cadenas que transmiten más caballos de potencia a velocidades mayores que las cadenas que se ajustan a la norma ANSI. Por esto las cadenas silenciosas no pueden usarse en ruedas dentadas de diferentes fabricantes. No obstante, la serie SC de cadenas silenciosas que se muestra en la norma B29.2 del ANSÍ puede intercambiarse con ruedas dentadas de otros fabricantes.

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TRANSMISIONES DE CADENA DE ACERO PARA INGENIERÍALas transmisiones de cadena de acero para ingeniería son particularmente adecuadas para las apli-caciones de trabajo pesado. Por lo general, las cadenas de eslabón desplazado o en S (Fig. 3-26) puede soportar velocidades de hasta 305 m/min (1000 ft/min) y satisfacer requisitos de potencia de hasta 370 kW (500 hp).Es común que estas cadenas se utilicen en las transmisiones para elevadores, en transmisiones para bandas transportadoras grandes, en transmisiones de tambor y en aplicaciones con malas condiciones de operación.Los ocho tamaños de cadena de acero para ingeniería disponibles se listan en la Norma B29.10 del ANSI. La tabla 3-8 muestra el número de la cadena, el tamaño del paso y la mínima resistencialímite para cada una de las ocho cadenas. Al igual que en las cadenas de rodillos, las especificaciones nominales de velocidad y potencia son las consideraciones principales al momento de elegir una transmisión de cadena. Lo normal es que se listen las especificaciones nominales para la rueda dentada más pequeña, sin considerar si se trata de un elemento impulsor o impulsado. Si en su caso existen condiciones especiales para seleccionar una transmisión, consulte a los fabricantes de la cadena.

FIGURA 3-26 Cadena para transmisión de acero para ingeniería.

PROCEDIMIENTO PARA SELECCIONAR UNA TRANSMISIÓNA continuación se presenta una lista de los pasos adecuados para elegir una transmisión de cadena:

1. Aunque los caballos de potencia y la velocidad son las consideraciones principales para elegir una transmisión, también se necesita la siguiente información:

Fuente de potencia Caballos de potencia que deben transmitirse Tamaño y velocidad de la flecha impulsora Tamaño y velocidad de la flecha impulsada Distancia aproximada entre centros Posición relativa de las flechas Tipo de equipo impulsado Condiciones de operación Limitaciones de espacio

2. Establezca el factor de servicio a partir de las condiciones reales de operación. El factor de servicio es un factor por el que se multiplican los caballos de potencia transmitidos para compensar las condiciones de la transmisión. El factor de servicio compuesto o final, es el producto de los factores de servicio independientes (consulte la tabla 3-6).3. Calcule el valor de potencia corregido multiplicando los caballos de potencia que se transmitirán, por el factor de servicio final.4. Efectúe una prueba de la selección de cadena con base en los caballos de potencia de diseño y las revoluciones por minuto de la rueda dentada pequeña (Fig. 3-31).5. Determine el número de dientes de la rueda pequeña a partir de las tablas de potencia-velocidad.6. Verifique la capacidad del diámetro interior, el número de dientes y la disponibilidad de la rueda dentada pequeña.7. Divida la velocidad de la flecha que gire más rápido entre la velocidad de la que gire más lento para determinar la relación de la transmisión.8. Calcule la longitud de la cadena y los centros exactos de las ruedas dentadas.9. Determine la flecha de la cadena, la cual debe ser aproximadamente el 2% de la distancia entre los

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centros de las flechas en la instalación inicial.10. Determine el método de lubricación.

EJEMPLO DE SELECCIÓN DE UNA TRANSMISIÓNAplicación Elija una transmisión de cadena de rodillos para las siguientes condiciones:

Fuente de potencia Motor de engranajeCaballos de potencia que deben transmitirse 7.5kW(10hp)Tamaño de la flecha impulsora 62 mm (2.438 in) de diámetroVelocidad de la flecha impulsora 100 r/minEquipo impulsado Elevador de carbón de alimentación uniforme para

una planta de energíaTamaño de la flecha impulsada 75 mm (2.938 in) de diámetroVelocidad de la flecha impulsada 42 rev/minDistancia aproximada entre centros 610 mm (24 in)Posición relativa de las flechas En el mismo plano horizontalLimitaciones de espacio Ninguna

LUBRICACIÓN

La lubricación es el factor más importante para mantener la alta eficiencia de la cadena y proporcionar una larga vida de servicio.El objetivo principal de la lubricación de una cadena es suministrar una película de aceite limpia en todos los puntos de carga donde exista un movimiento relativo. Lo más conveniente es utilizar el método de lubricación recomendado en las tablas de selección de potencia-velocidad, de tal forma que en todo momento se garantice una adecuada lubricación de la cadena.

Son varios los métodos de lubricación que se han creado para satisfacer un rango particular de caballos de potencia, velocidad de cadena y posición relativa de las flechas. La lubricación manual o por goteo se usa para las transmisiones abiertas que funcionan en entornos no abrasivos.

Estos métodos deben limitarse a las transmisiones de poca potencia cuya velocidad de cadena sea inferior a 183 m/min (600 ft/min). La lubricación por baño de aceite es el método automático más sencillo para lubricar las transmisiones de cadena encerradas y es muy adecuado para velocidades bajas o moderadas. La lubricación por medio de disco se emplea en configuraciones de transmisión con velocidades moderadamente altas que no son apropiadas para lubricarlas por el método de baño de aceite. La lubricación forzada o con bomba de aceite es recomendable para las transmisiones de gran potencia, con cargas muy pesadas, dé alta velocidad o en los casos donde no pueda recurrirse a la lubricación por baño o por disco (Fig. 3-33).

Las cadenas pueden lubricarse con cualquier aceite mineral puro de grado neutro cuyo rango de viscosidad sea de 20 a 50, dependiendo de la temperatura. Cuando las condiciones de operación sean difícil les, como en el caso de temperaturas altas o entornos abrasivos, pida al fabricante del lubricante que le ayude a seleccionar el más adecuado.

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La inspección de las transmisiones de cadena debe incluir las siguientes revisiones:

Revisión de los componentes de la transmisiónCompruebe que la cadena y las ruedas dentadas no hayan acumulado suciedad ni materias extrañas, pues cuando éstas se empaquetan en la cadena o en las ruedas dentadas pueden provocar fallas prematuras. Asimismo, realice una inspección visual exhaustiva en busca de componente agrietados, rotos, deformados o corroídos y, en caso de haberlos, deberá reemplazar el ensamble completo de la cadena y de las ruedas dentadas, ya que es posible que otras secciones de la cadena también estén a punto de fallar. Si una sección de cadena vieja se conecta con una cadena nueva, la transmisión funcionará sin uniformidad y de manera ruidosa además de que, al final, la transmisión puede resultar dañada.Una lubricación inadecuada es la causa más común de falla en las transmisiones; ésta puede descubrirse gracias a uno o más de los siguientes elementos:

1. Las uniones de la cadena que tengan un color café o herrumbroso indican picaduras o un ataque de corrosión.

2. Las uniones rígidas o inmóviles de la cadena indican que hay componentes rotos y/o una insufi-ciencia significativa de lubricación.

3. Ranuración o raspadura de los pasadores.

4. La coloración azulosa o morada de los pasadores indica calentamiento por fricción. Una cadena bien lubricada no presenta color café en las uniones y sus espigas estarán bien pulidas y lisas.

Revisión de la alineación de la rueda dentadaSi en la superficie interior de los perfiles del eslabón del rodillo y a los lados de los dientes de la rueda dentada apareciera evidencia de desgaste, esto indicaría que las ruedas dentadas y/o los ejes se encuentran desalineados. Esta situación debe corregirse de inmediato para evitar que la cadena y los dientes de la rueda se desgasten innecesariamente.

Precaución: Apriete los tomillos opresores de la maza de las rueda;» dentadas. Si la alineación de éstas es adecuada, verifique los tomillos opresores de las mazas de las mismas y, de ser necesario, vuelva a apretarlos.

Revisión del desgaste de los dientes de la rueda dentadaEl desgaste excesivo de los dientes provocará que éstos tomen una forma de gancho (Fig. 3-36). Cuando las ruedas dentadas se encuentran en este estado deben reemplazarse. Si de momento no cuenta con nuevas ruedas dentadas, de ser físicamente posible, inviértalas. Con esto quedarán ante la cadena las fases de los dientes que no han sido desgastados. Ahora bien, si la rueda dentada desgastada corresponde a una transmisión reversible, las ruedas dentadas deberán reemplazarse.

Una cadena nueva no deberá instalarse sobre ruedas dentadas desgastadas, ya que el paso no desgastado de la cadena no coincidirá con el patrón de paso desgastado de las ruedas dentadas.

Dientes en forma de gancho

FIGURA 3-36 Rueda dentada desgastada.

Si una cadena nueva se instala sobre ruedas dentadas desgastadas, los resultados serán: desgaste excesivo durante el uso inicial, seguido de una vida de desgaste reducida y/o fallas por tensión de la cadena debido a una distribución desequilibrada de la carga sobre las ruedas dentadas.

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Revisión de la tensión de la cadenaAjuste los centros de la rueda dentada con el fin de compensar la holgura excesiva y proporcionar a la cadena la tensión adecuada. Esto es de particular importancia en la verificación inicial a las 100 horas de operación, una segunda inspección a las 500 horas siguientes y, de ahí en adelante, revisiones periódicas.

Las inspecciones periódicas de las transmisiones con centros verticales y de las transmisiones sujetas a cargas de choque, rotación inversa o frenado dinámico, deben realizarse a intervalos más frecuentes. Durante la inspección, la cadena se deberá tensar con sumo cuidado, ya que debido al asentamiento inicial de los componentes de la cadena, en este momento será evidente cierta holgura en la misma. Un incremento repentino de la holgura indica una deformación elástica permanente de los componentes que sería el resultado de sobrecargas o choques excesivos.

Un alargamiento de hasta un 3% de la longitud original de la cadena significa que ha alcanzado el fin de su vida útil y funciona cerca de su límite de altura permisible sobre el diente de la rueda dentada. Otro factor digno de consideración al determinar el desgaste permisible de la cadena es el número de dientes de la rueda dentada grande. Si ésta tiene más de 67, el porcentaje de desgaste permisible será menor al 3% o bien, 200 dividido entre el número de dientes.

Si los centros de las flechas de la cadena son verticales o fijos y no pueden ajustarse, resulta de especial importancia controlar el exceso de cadena para evitar que, por causa del pandeo, la cadena se desvíe de la rueda pequeña y salte los dientes. Esto puede suceder cuando la cadena se alarga

aproximadamente ½ paso. En caso de sobrepasar estos valores, la cadena deberá reemplazarse junto con las ruedas dentadas.

Revisión del nivel de aceiteSi se emplea la lubricación manual, asegúrese de que se siga el programa de mantenimiento y que el aceite se aplique en la forma apropiada. Una buena aplicación de aceite comprende el uso del aceite más grueso que pueda penetrar a través de las placas laterales y alcanzar la superficie del cojinete de espiga y buje.No basta aplicar el aceite al rodillo y no se recomienda, en ningún caso el uso de grasas o aceites pesados ya que éstos no penetran la superficie del cojinete de espiga y buje.

El nivel del aceite deberá revisarse cuando la transmisión no se encuentre en operación y después de esperar el tiempo suficiente para que el lubricante se acumule en el colector de la cubierta. Asimismo, asegúrese de que no haya acumulación de residuos. Siempre que desee agregar aceite, hágalo cuando la transmisión esté fuera de servicio.

Revisión del flujo de aceiteSi el sistema de aceite incluye una bomba, la operación de ésta deberá verificarse observando el flujo de aceite a través de un tubo o medidor de flujo in situ. Si esto no es posible, haga funcionar el siste-ma de lubricación con la transmisión apagada y observe a través de una puerta de inspección con el fin de asegurarse que la(s) boquilla(s) descargue(n) la cantidad adecuada de aceite y que dicha descarga alcance la cadena.

La práctica más común es la de arrancar el sistema de aceite antes de que la transmisión entre en operación para asegurar que el suministro de aceite llegue hasta las superficies antes de que se presente la carga. Con esto, la vida útil de los componentes de la transmisión mejorará aún más.

Cambio de aceiteDespués de 500 horas de operación, drene el lubricante y rellene la cubierta con aceite nuevo. Si el sistema incluye un filtro, retírelo y límpielo o, si se trata de un filtro desechable, cámbielo. El lubricante deberá cambiarse cada 2500 horas de operación, si las condiciones de operación no causan contaminación. Si en algún momento se observa que el lubricante se encuentra contaminado, descar-

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gue la cubierta y el sistema de bombeo y limpie de nuevo la cadena con todo cuidado. Si esta última se encuentra completamente seca, retírela, sumérjala en aceite e instálela de nuevo.

INSTALACIÓN DE LA TRANSMISIÓNUna alineación exacta, una tensión adecuada de la cadena, una buena lubricación y una inspección periódica son elementos indispensables para obtener la máxima vida de la cadena y de la rueda dentada. Para que el lector pueda instalarlas con seguridad, es importante que preste atención a las siguientes instrucciones. .

Precaución!!!! Apague y bloquee todas las fuentes de energía del equipo, de tal forma que éste no pueda encenderse en forma accidental mientras se siguen los pasos de instalación, de lo contrario existe el peligro de provocar lesiones personales graves.

• Alineación de la flecha. Monte las ruedas dentadas en sus respectivas flechas. Tal como se muestra en la figura 3-37, alinee las flechas de manera horizontal con un nivel de maquinista y ajuste la alineación paralela de las flechas con un vernier, cáliper o barra de calibración. La distancia entre las flechas debe ser la misma en ambos lados de las ruedas dentadas. Una vez que las flechas se han alineado con exactitud, el motor, los cojinetes y otras partes se deberán atornillar en su sitio de tal forma que la alineación se conserve durante la operación.

• Alineación de la rueda dentada. Las ruedas dentadas deben tener una alineación axial para que la cadena y los dientes se acoplen de manera correcta. Coloque una varilla recta o cordón pesado sobre las superficies de la rueda dentada, tal como se muestra en la figura 3-38. Cuando una flecha esté sujeta a flotación en un extremo, la rueda dentada deberá alinearse en la posición normal de operación. Apriete los tomillos opresores en la maza de las ruedas dentadas para evitar el movimiento lateral de la misma y para mantener la cuña en su posición.

• Instalación de la cadena. Antes de instalar la cadena revise que se encuentre libre de suciedad o arenilla; ajústela alrededor de ambas ruedas dentadas y una les extremos de la cadena en una de las ruedas, tal como se muestra en la figura 3-39. Inserte el eslabón de conexión y asegúrelo en su lugar.

FIGURA 3-37 Alineación de las flechas. FIGURA 3-38 Alineación de las ruedas dentadas.

Precaución:Debido a su flexibilidad, tal vez sea un poco difícil manipular las cadenas. Al instalar la cadena tómela por los eslabones del extremo para evitar que se lastime los dedos o las manos. El no hacerlo así puede causarle lesiones personales.

• Tensión de la cadena. Ajuste los centros de las flechas de la transmisión de manera que la tensión de la cadena sea adecuada, según se indica más adelante.Lo normal es que las transmisiones inclinadas u horizontales se instalen con una flecha inicial igual al 2%, aproximadamente, de los centros de la rueda dentada. Las transmisiones con ejes verticales y las que se encuentran sujetas a cargas de choque, rotación inversa o frenado dinámico, deberán utilizarse con ambos tramos de la cadena casi tirantes. Este tipo de transmisiones se deberán revisar de manera periódica para evitar que funcionen con un juego excesivo y para mantener la tensión adecuada en la cadena.

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FIGURA 3-39 Inserción del eslabón de conexión. FIGURA 3-40 Determinación de la flecha de la cadena,

Advertencia: La transmisión debe estar contenida en una cubierta o resguardo de seguridad que retenga el aceite. De lo contrario, podría sufrir lesiones personales graves.

FIN

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UNIDAD IV. VIBRACIONES MECÁNICAS.

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VIBRACIONES MECÁNICAS.

Las vibraciones que ocurren en la maquinaria rotatoria y en las estructuras circundantes, es el resultado de defectos mecánicos de la maquinaria o de causas inherentes a la forma en la que dicha maquinaria opera, o de fuentes exteriores. La mayoría de las máquinas vibra como consecuencia de defectos mecánicos y estos defectos se harán sentir en todos los casos ya que aún no existe la máquina perfecta. Una máquina bien diseñada, bien construida y conservada trabajará suavemente, porque sus defectos son pequeños, pero cuando los defectos son grandes se producirán vibraciones excesivas. Consecuentemente las vibraciones representan una medida excelente para evaluar las condiciones mecánicas de una máquina.

1. DESBALANCEO

2. DESALINEACIÓN

3. HOLGURA MECÁNICA

4. PROBLEMAS DE LUBRICACIÓN

5. ROTOR ROZANTE

6. RESONANCIAS

7. PULSACIONES

8. FALLAS EN ENGRANAJES

9. BANDAS

10. CHUMACERAS

11. FLUJO DE LÍQUIDOS

12. FLUJO DE GASES

13. FALLAS EN RODAMIENTOS

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DESBALANCEO

EN UN PLANO: Generalmente producido por desgaste radial superficial no uniforme en rotores en los cuales su largo es despreciable en comparación con el diámetro.El espectro presenta vibración dominante con una frecuencia igual a 1 X RPS del rotor.Se recomienda para corregir la falla balancear el rotor en un sólo plano (en el centro de gravedad del rotor) con la masa adecuada y en la posición angular calculada con un equipo de balanceo. Debe consultar a un experto en balanceo de máquinas.

DINÁMICO: El desbalanceo dinámico ocurre en rotores medianos y largos. Es debido principalmente a desgastes radiales y axiales simultáneos en la superficie del rotor.El espectro presenta vibración dominante y vaivén simultáneo a frecuencia igual a 1 X RPS del rotor.Se recomienda para corregir la falla balancear el rotor en DOS PLANOS con las masas adecuadas y en las posiciones angulares calculadas con un equipo de balanceo dinámico. Consulte a un experto en balanceo de rotores.

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DESALINEACIÓN

ANGULAR: Ocurre cuando el eje del motor y el eje conducido unidos en el acople, no son paralelos. Caracterizado por altas vibraciones axiales. 1 X RPS y 2 X RPS son las más comunes, con desfase de 180 grados a través del acople. También se presenta 3 X RPS. Estos síntomas también indican problemas en el acople. Para corregirlo, el motor y el rotor conducido deben alinearse. Debe emplearse un equipo de alineación adecuado.

PARALELA: Los ejes del motor y del rotor conducido están paralelos, pero no son colineales. Se pueden detectar altas vibraciones radiales a 2 X RPS, predominante, y a 1 X RPS, con desfase de 180 grados a través del acople. Cuando aumenta la severidad, genera picos en armónicos superiores (4X , 8X). El acople debe alinearse para corregir el daño. Debe emplearse un equipo de alineación adecuado.

DE RODAMIENTO: El rodamiento ha sido ensamblado torcido, respecto de su alojamiento y/o de su eje interior. Genera armónicos a 1 X, 2 X y 3X RPS con 2X predominante en dirección axial. Frecuentemente se observa un fenómeno de cambio de fase, en mediciones axiales, a lo largo de la circunferencia del sello. Para corregir el daño se recomienda reinstalar el rodamiento . Debe verificarse con cuidado, si el rodamiento aún se encuentra en buen estado, de lo contrario, debe reemplazarse. (Tratar de alinear el acople no resolverá el problema).

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HOLGURA MECÁNICA

HOLGURA EJE-AGUJERO: Aflojamiento de manguitos, tolerancias de manufactura inadecuadas (con juego), y holgura entre el impulsor y su eje en bombas. Causa un truncamiento en la forma de onda en el dominio del tiempo.La falla genera múltiples armónicos y subarmónicos de 1 X RPS, destacándose los armónicos fraccionarios 1/2 X, 1/3 X, 1.5 X, 2.5 X, ... Frecuentemente la fase es inestable y el nivel máximo tiende a una dirección notable realizando lecturas radiales espaciadas 30 grados entre si. Se recomienda verificar la colocación de los manguitos y los juegos eje-agujero cercanos al punto de medición. Igualmente, los ajustes de rotor-eje.

EN SUJECIÓN: Aflojamiento o pérdida de tuercas o fracturas en la estructura de soporte.Armónicos a 0.5X, 1 X, 2 X, y 3 X con predominante 2 X RPS, en dirección de la falla. Altamente direccional en la dirección de sujeción. Se recomienda para corregir el problema, revisar el estado de desgaste de la estructura de soporte (presencia de fracturas). Luego debe verificarse el torque de apriete de los sujetadores.

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FATIGA ESTRUCTURAL: Ablandamiento o sobredesplazamiento del pié de la máquina, por holgura en los pernos de la base o por deterioro de los componentes de la sujeción.El espectro presenta vibración a 1 X en la base de la máquina con desfase de 180 grados entre los elementos sujetados en el anclaje. Altamente direccional en la dirección de la sujeción.Se recomienda primero revisar el estado de fatiga del pié de máquina (rajaduras, corrosión). Luego debe verificarse el estado de los sujetadores y por último el estado de la cimentación.

PROBLEMAS DE LUBRICACIÓN

DEFECTO DE LUBRICACIÓN: Puede suceder por pérdida de propiedades del lubricante tales como viscosidad debido a temperatura excesiva o por contaminación. También puede ser producido por falta de cumplimiento con el programa de lubricación. El espectro muestra presencia de vibración aleatoria al inicio del espectro en bajas frecuencias o presencia de ruido de piso en frecuencias medias. Revisar el programa de lubricación de la máquina, lubricar y medir de nuevo en dos horas. Se debe hacer un seguimiento en las siguientes mediciones.

CONTACTO METAL-METAL: Se produce por falta de lubricante, por contaminación de agua o polvo que no deja trabajar correctamente el lubricante o por exceso de velocidad.El espectro muestra presencia de vibración aleatoria en rangos específicos del espectro, localizada en altas frecuencias por encima de 1 Khz. Si el contacto es primitivo y alrededor de los 400 a los 900 Hz cuando es avanzado.Se recomienda revisar el número de horas de los rodamientos y el programa de lubricación. Inspeccionar posibles fallas en los rodamientos.

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ROTOR ROZANTE

ROZAMIENTO DE ROTOR: Puede ser muy serio y de poca duración si es causado por el eje en contacto con el metal antifricción del rodamiento; y menos serio cuando el eje está rozando un sello o un acople está presionado contra el eje.El espectro es similar al de holgura mecánica entre eje y agujero. Se genera una serie de frecuencias excitando una o mas resonancias. También excita subarmónicos de fracciones enteras a velocidad nominal (1/2X, 1/3X,..., 1/nX).Para corregirlo, debe procurar que el espacio entre el rotor y el estator siempre sea constante.

RESONANCIAS

RESONANCIA: Ocurre cuando la velocidad de una fuerza conducida iguala la frecuencia natural de una estructura o una parte de ella. Puede causar dramáticas amplificaciones de la amplitud lo que puede terminar en fallas prematuras y posiblemente catastróficas. Presenta un cambio de fase de 90º por resonancia y 180º cuando lo sobrepasa.Se requieren cambios periódicos de localización de la frecuencia natural

PULSACIONES

PULSACIONES: Sucede cuando una fuente de vibración interfiere con otra. Generalmente se produce por dos máquinas cercanas que trabajan casi a la misma velocidad.El espectro muestra dos picos con frecuencias similares. La diferencia de estas da como resultado una pulsación. La ilustración izquierda representa estas frecuencias en el dominio del tiempo y la suma de ambas.Para solucionar el problema se deben aislar estructuralmente las máquinas en conflicto

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FALLAS EN ENGRANAJES

ESTADO NORMAL: Espectro característico de un engranaje en estado normal (esta no es una patología). Espectro característico del engrane: El espectro mostrará armónicos 1 X y 2 X RPS del piñón conductor y de la rueda conducida. Adicionalmente, mostrará bandas laterales alrededor de la Frecuencia de Engrane GMF (Gear Mesh Frecuency). El engranaje se encuentra en buen estado si estos picos de vibración se encuentran en niveles relativamente bajos.

DESGASTE EN DIENTE: Ocurre por operación más allá del tiempo de vida del engranaje, contaminación de la grasa lubricante, elementos extraños circulando en la caja del engrane o montaje erróneo.Su espectro se caracteriza por la aparición de bandeamiento lateral alrededor de la frecuencia natural de vibración (fn) del engrane defectuoso. El espaciamiento de las bandas laterales es 1 X RPS del engrane defectuoso. Si el desgaste es avanzado, hay sobreexcitación de la GMF.Para solucionar el problema debe cambiar o rectificar el engranaje (sólo si este no está sometido a grandes cargas y la urgencia lo amerita). Si el desgaste es prematuro inspeccione desalineación en el eje o excentricidad en el engranaje.

SOBRECARGA EN ENGRANE: Todos los dientes están recibiendo sobrecarga continúa.La amplitud de la GMF es altamente excitada, pero esto no suele representar un problema si las bandas a su alrededor se mantienen bajas. Este análisis es efectivo si se realiza siempre a la máxima carga de operación de la máquina.Debe buscarse algún elemento que esté aumentando el torque transmitido más allá de lo normal (rodamiento o buje defectuoso, fallas en lubricación y anomalías en general en el rotor conducido que

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dificulten el movimiento).

EXCENTRICIDAD Y/O BACKLASH: La excentricidad ocurre cuando el centro de simetría no coincide con el centro de rotación. El backlash se produce cuando, al terminar el contacto entre dos dientes, los dos siguientes no entran inmediatamente en contacto. El espectro muestra aumento considerable de las bandas laterales alrededor del la GMF y fn. El engranaje con problemas es indicado por el espaciado de las bandas laterales. Si el problema es blacklash, la GMF debe disminuir con el aumento de la carga.Para corregir el problema, el engranaje debe ser reensamblado o reemplazado si se encuentran problemas de manufactura.

ENGRANE DESALINEADO: Se presenta cuando las ruedas dentadas fueron ensambladas con errores de alineación o cuando sus ejes no están paralelos.Casi siempre se excitan los armónicos de 2do o mayor orden de la GMF, con bandeamientos laterales a la 1 X RPS del piñón o la rueda. 2 X GMF y 3 X GMF dominan el espectro.El conjunto debe ser realineado para corregir el problema.

PROBLEMAS DE HUNTING: Problemas leves en la manufactura o manipulación indebida producen que, cuando dos dientes específicos del piñón y el engranaje conducido se encuentren, generen vibraciones de choque.Esta falla genera altas vibraciones a bajas frecuencias por debajo de los 10 Hz. La máxima vibración ocurre cada 10 o 20 revoluciones del piñón dependiendo de la fórmula de fHT (y suele escucharse como un gruñido).Si se determina que el problema es severo, deben reemplazarse el par de engranajes y debe tenerse más precaución en la manipulación

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BANDAS

DISTENSIÓN: Ocurre por sobrepaso de la vida útil de la banda, o por desgaste excesivo de la misma. Las frecuencias de bandas siempre están por debajo de la frecuencia del motor o máquina conducida. Normalmente se encuentran cuatro picos y generalmente predomina el de 2x frecuencia de banda. Tienen amplitudes inestables.Para corregir el problema, si la banda no presenta demasiado desgaste intente tensionarla, de lo contrario reemplácela.

DESALINEACIÓN EN POLEAS: Puede ocurrir porque los ejes de las poleas no están alineados o porque las poleas no están paralelas. También pueden ocurrir ambos casos simultáneamente.Produce alta vibración axial a 1x RPS de la conductora o la conducida, generalmente la conducida. La buena medida de las amplitudes de las vibraciones depende de donde sean tomados lo datos.Para solucionar el problema deben alinearse las poleas tanto angular como paralelamente

EXCENTRICIDAD DE POLEAS: Ocurre cuando el centro de rotación no coincide con el centro geométrico en una polea. Produce alta vibración a 1x RPS de la polea excéntrica. Su amplitud está por encima de las amplitudes de las frecuencias de las bandas. Aunque es posible balancear poleas gracias a la adición de pesas, la excentricidad seguirá induciendo vibración y esfuerzos de fatiga reversible. Se recomienda cambiarse la polea excéntrica.

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RESONANCIA BANDA: Sucede si la frecuencia natural de la banda coincide o se aproxima a las RPS del motor o de la máquina conducida. El espectro muestra altas amplitudes de la frecuencia de resonancia y la frecuencia de excitación de banda, siendo la frecuencia de resonancia la predominante.La frecuencia natural puede ser alterada cambiando la tensión de la banda o su longitud

CHUMACERAS

DESGASTE O JUEGO: Producido frecuentemente por desgaste de bujes o aflojamiento de manguitos. El espectro muestra presencia de armónicos a velocidad nominal.Para corregir el problema debe reemplazarse el buje o manguito.

REMOLINO DE ACEITE: Normal en chumaceras y crítico si el desplazamiento supera 0.5 veces la holgura eje-agujero. Ocurre entre 0.40X y 0.48X RPS y es muy grave si supera 0.5 veces la holgura eje-agujero. El fenómeno es excesivo si sobrepasa el 50% del juego.Se recomienda volver a seleccionar el lubricante o modificar las especificaciones de la chumacera para corregir el problema

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LATIGAZO DE ACEITE: Es el remolino de aceite, presente al superar el doble de la velocidad crítica del rotor. El nivel de vibración fatiga y desgasta aceleradamente la película de aceite.Ocurre si una máquina opera a 2X RPS la frecuencia crítica del rotor o superior.En caso de ocurrir esta falla, deben emplearse lubricantes especiales para estas condiciones de carga y velocidad

FLUJO DE LIQUIDOS

FRECUENCIA DE ASPAS (L): Frecuencia a la cual, cada aspa pasa por un punto de la carcaza. Producida por obstrucciones, cambios abruptos de direcciones o desgastes de juntas. La BPF (frecuencia de paso de aspas) es excitada en sus primeros dos armónicos con bandeamientos laterales. La BFP es igual al número de aspas por la frecuencia. La BPF algunas veces coincide con la frecuencia natural lo cual causa altas vibraciones.En caso de aumentos en la BFP deben revisarse cambios abruptos de dirección del fluido y posibles obstrucciones parciales en la descarga de la bomba.

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CAVITACIÓN: Es la entrada de aire o vaporización de un fluido dentro de la bomba. Ocurre cuando la presión de fluido es menor que la presión de vapor a esta temperatura. La cavitación causará erosión a las partes internas de la bomba.El espectro muestra una vibración caótica que se presenta a altas frecuencias (del orden de 2000 Hz).Para solucionar el problema debe controlarse con más rigor la presión de succión y tenerse cuidado con el proceso para cebar la bomba.

FRECUENCIA DE ASPAS (G): Frecuencia a la cual, cada aspa pasa por un punto de la cubierta. Producida por obstrucciones o cambios abruptos de direcciones. La BPF (frecuencia de paso de aspas) es excitada en sus primeros dos armónicos con bandeamientos laterales. La BFP es igual al número de aspas por la frecuencia. La BPF algunas veces coincide con la frecuencia natural lo cual causa altas vibraciones En caso de aumentos en la BFP deben revisarse cambios abruptos de dirección del fluido y posibles obstrucciones parciales cerca del ventilador.

TURBULENCIA ANÓMALA (G): Se crea por las variaciones de velocidad o presión del aire pasando a través de un ventilador o red de ventilación. El espectro muestra una vibración anómala a baja frecuencia que generalmente está entre 0.3 y 30 Hz, siempre por debajo de la velocidad nominal.Debe revisarse la construcción y el ensamble de los ductos. Puede ser necesaria la instalación de rejillas o cambios de área o geometría de sección

FALLAS EN RODAMIENTOS

FALLA EN PISTA INTERNA: Agrietamiento o desastillamiento del material en la pista interna, producido por errores de ensamble, esfuerzos anormales, corrosión, partículas externas o lubricación deficiente.Se produce una serie de armónicos siendo los picos predominantes 1X y 2X RPS la frecuencia de falla

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de la pista interna, en dirección radial. Además el contacto metal - metal entre los elementos rodantes y las pistas producen pulsos en el dominio del tiempo del orden de 1-10 KHz.El rodamiento debe ser reemplazado, debido a que la falla seguirá incrementándose. Antes revise el estado de lubricación del rodamiento.Nota: Generalmente la medida mas confiable es en dirección de la carga.

FALLA EN PISTA EXTERNA: Agrietamiento o desastillamiento del material en la pista externa, producido por errores de ensamble, esfuerzos anormales, corrosión, partículas externas o lubricación deficiente.Se produce una serie de armónicos siendo los picos predominantes 1X y 2X RPS la frecuencia de falla de la pista externa, en dirección radial. Además el contacto metal - metal entre los elementos rodantes y las pistas producen pulsos en el dominio del tiempo del orden de 1-10 KHz.El rodamiento debe ser reemplazado, debido a que la falla seguirá incrementándose. Antes revise el estado de lubricación del rodamiento. Nota: Generalmente la medida mas confiable es en dirección de la carga.

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FALLA EN ELEMENTOS RODANTES: Agrietamiento o desastillamiento del material en los elementos rodantes, producido por errores de ensamble, esfuerzos anormales, corrosión, partículas externas o lubricación deficiente.Se produce una serie de armónicos siendo los picos predominantes 1X y 2X RPS la frecuencia de falla de los elementos rodantes, en dirección radial. Además el contacto metal - metal entre los elementos rodantes y las pistas producen pulsos en el dominio del tiempo del orden de 1-10 KHzEl rodamiento debe ser reemplazado, debido a que la falla seguirá incrementándose. Antes revise el estado de lubricación del rodamiento.

Nota: Generalmente la medida mas confiable es en dirección de la carga.

DETERIORO DE JAULA: Deformación de la jaula, caja o cubierta que mantiene en su posición a los elementos rodantes. Se produce una serie de armónicos de la frecuencia de la jaula siendo los picos predominantes 1X y 2X RPS de la frecuencia de falla en jaula, en dirección radial o axial.El rodamiento debe ser reemplazado, debido a que la falla seguirá incrementándose. Revise la posible causa que está dando origen a la falla.

NIVELES DE ALARMA Y TENDENCIAAntes de entrar a realizar un diagnóstico con la ayuda de las fallas vistas anteriormente, es necesario observar los niveles de vibración que presenta cada uno de los puntos de la máquina. Muchas veces los espectros de vibración pueden tener picos característicos de fallas, pero esto no significa que haya un problema, ya que la máquina puede estar operando a condiciones normales. El problema se presenta cuando estos picos comienzan a aumentar su nivel y de esta manera incrementan el overall del punto. Existen algunas normas internacionales que proponen unos estándares generales para varios tipos de máquinas y niveles de alarma. Estos niveles pueden aplicarse a una gran cantidad de máquinas, pero hay excepciones que exigen estudiar otras herramientas para poder llegar a una conclusión del estado de máquina.

Existe una gráfica logarítmica que encarna valores de aceleración, velocidad y desplazamiento frente a una frecuencia específica. Dicha gráfica contiene unos niveles generalizados de alarma. Para aplicarlos a diferentes máquinas, se hace necesario revisar varias características presentadas en ellas, como son su tamaño y su cimentación y de acuerdo a ello, se escoge un factor de servicio, en la tabla mostrada mas adelante, se presentan unos valores tentativos de los factores de servicio de estas máquinas.

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Nota:FSM: factor de servicio para las clases de máquinas. FSN: factor de servicio para los niveles.

La anterior es una de las clasificaciones recomendadas para la escogencia del factor de servicio de una máquina. Pero como se ha dicho no está dada para todas las aplicaciones y por lo tanto puede sustituirse de acuerdo a situaciones particulares que se presenten. El significado de estas clases se presenta a continuación:CLASE I: Partes individuales que se conectan a una máquina en operación normal. (Los motores eléctricos que no pasan de 15 kW son ejemplos típicos de esta categoría).CLASE II: Máquinas de tamaño medio (generalmente motores de 15 a 75 kW de salida), sin cimientos especiales, o máquinas rígidas (por encima de 300 kW) montadas sobre cimientos especiales.CLASE III: Grandes motores y otras máquinas con grandes masas rotantes montadas sobre cimientos rígidos y pesados, los cuales son relativamente duros en la dirección de medida de vibración.CLASE IV: Grandes motores y otras máquinas con grandes masas rotantes montadas en cimientos relativamente flexibles en la dirección de la medida de vibración (por ejemplo, un turbogenerador, especialmente aquellos con subestructuras ligeras).

Fuera de éstas clases, también existen otras dos que se dan para maquinaria extremadamente robusta

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o especial que necesita factores de servicio aun más grandes.

CLASE V: Máquinas y sistemas de conducción mecánica con esfuerzos de desbalanceo inerciales (debido a partes reciprocantes) montadas sobre cimientos, los cuales son relativamente rígidos en la dirección de la medida de vibración.

CLASE VI: Máquinas y sistemas de conducción mecánica con esfuerzos de desbalanceo inerciales (debido a partes reciprocantes) montadas sobre cimientos, los cuales son relativamente suaves en la dirección de la medida de vibración; también pertenecen máquinas con rotación de masas flojas acopladas, tal como golpeteo de eje en un molino; máquinas centrífugas con desbalanceo variable capaces de operar sin componentes conectados; pantallas de vibración, máquinas de prueba de fatiga dinámica y excitadores de vibración usados en plantas de proceso.

NIVELES DE TENDENCIA:

La tendencia se puede definir como una representación gráfica de alguna variable respecto al tiempo. Para nuestro caso, la variable es el nivel general de vibración de los puntos de una máquina. En esta gráfica puede observarse la pendiente de los puntos a través de su historia. Siempre y cuando la pendiente sea suave, la tendencia permanecerá relativamente constante. Pero si llega a haber un crecimiento grande, acercándose a una elevación exponencial, generalmente es porque se acerca una falla.Los niveles de vibración a través de la historia de la máquina variarán entre períodos. Esto se debe a que el nivel de vibración es inferido a través de promedios. Esto será normal siempre y cuando no haya un cambio abrupto en el nivel de vibración de manera que la pendiente se incremente considerablemente.La figura 10 presenta un ejemplo de una bomba que llevaba una tendencia relativamente constante, pero tuvo un incremento abrupto en la penúltima medición. A través del monitoreo de vibraciones se pudo predecir la falla que hubiera podido causar daños mas graves.

TUTORIAL DE VIBRACIONES PARA MANTENIMIENTO MECÁNICOEste tutorial ha sido creado por A-MAQ S.A. con el propósito de presentar en forma didáctica y sencilla, una introducción al mundo de las vibraciones aplicadas al diagnóstico de fallas. El tutorial va dirigido a personal de mantenimiento y de producción, y en general a toda persona que le interese explorar el amplio campo de las vibraciones.DERECHOS INTERNACIONALES RESERVADOS © TUTORIAL DE VIBRACIONES POR A-MAQ S.A. ANÁLISIS DE MAQUINARIAhttp://www.a-predictor.com/TUTORIAL/FALLAS EN RODAMIENTOS.html

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UNIDAD V. ALINEACIÓN, BALANCEO Y MONTAJE DE

MAQUINARIA.

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ALINEACIÓN, BALANCEO Y MONTAJE DE MAQUINARIA.

Consideraciones prácticas y económicas del Alineamiento de Maquinaria

RESUMENLa carencia de procedimientos actualizados y modernos para el correcto alineamiento de la maquinaria rotativa, y que estos, no se encuentren considerados en los programas de mantenimiento preventivo periódico, es el común denominador de las plantas industriales.El presente trabajo, tiene como finalidad revisar los principales beneficios económicos obtenidos, a través del correcto alineamiento de la maquinaria rotativa, tales como: la disminución de consumo de energía, disminución de consumo de refacciones para mantenimiento preventivo, reducción de tiempos muertos, así como la optimización en costos de mano de obra.

INTRODUCCIONComo definición de Alineamiento de Maquinaria podemos mencionar lo siguiente: los ejes de rotación de las máquinas se deben encontrar colineales (un eje de rotación es la proyección del otro), y lo anterior se considera bajo condiciones de operación o de trabajo normales (entiéndase, temperatura, carga y velocidad).Debido al impacto que tiene el “alineamiento” correcto entre flechas o más comúnmente hablamos del “desalineamiento”, en la vida útil, consumo de energía, consumo de refaccionesy afectación a la operación de las plantas, harem las siguientes consideraciones al respecto.

LA DETECCION DEL PROBLEMA Y LAS DIFICULTADES PARA SU CORRECIONEn diversos estudios realizados por usuarios y fabricantes de maquinaria rotativa acoplada por flechas, se ha demostrado que, el desalineamiento es la principal causa, de por lo menos el 50% de las fallas en maquinaria rotativa (fig. 1).El desalineamiento no es fácil de detectar en la maquinaria que está en operación. Las fuerzas radiales transmitidas de una flecha a la otra son difíciles de medir externamente. No existe instrumentación que pueda ser utilizada para medir directamente la magnitud de las fuerzas aplicadas a los rodamientos, flechas, sellos y coples. Generalmente, lo que observamos son algunas consecuencias que se relacionan desalineamiento de las flechas, y que resultan en algunos efectos que observamos a través de:

• Disminución de vida útil de rodamientos, sellos, flechas y coples• Incremento de temperatura de carcasa• Incremento de la vibración axial y radial en la máquina• Fugas de aceite, grasa y otros fluidos en los sellos• Ruptura de apoyos de las máquinas• Daño en cimentaciones y bases• Daño o aflojamiento de tornillos de fijación• Deformación de carcasas• Incremento en el consumo de energía eléctrica

Fig.1 El desalineamiento es la mayor causa de daños en la maquinaria

Sin embargo, a pesar de conocerse que el desalineamiento es la mayor causa de la falla en la maquinaria, y por consiguiente grandes pérdidas de producción, tiempos muertos, entre otros problemas, en la actualidad se hace muy poco para resolver este problema. Como mencionamos, el grado de desalineamiento ha sido difícil de determinar en operación, así como los procedimientos correctivos son inadecuados, complicados y por lo general consumen mucho tiempo.

En la actualidad, se utiliza el análisis de vibraciones para detectar el desalineamiento con la máquina en operación, aunque como se mencionó, los valores medidos no son directamente proporcionales a las fuerzas a las que los rodamientos se encuentran sometidos. Por otra parte, para la corrección del alineamiento, los métodos antiguos y más utilizados han sido tradicionalmente la regleta o los indicadores de carátula.

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En la actualidad, los sistemas con laser óptico ha demostrado ser un método más fácil, rápido y más preciso. Referente a la detección del desalineamiento, el análisis de vibraciones espectral (FFT) ofrece un diagnóstico detallado de la maquinaria rotativa, pero, no es posible detectar rápidamente y fácilmente, así como evaluar la severidad del problema sin adquirir una gran cantidad de mediciones en cada máquina. Requiere generalmente de personal calificado y algunos instrumentos no son fáciles de operar.

Los valores 1x y 2x de la frecuencia rotacional no son directamente proporcionales a los desplazamientos (offset) en el cople, y por el contrario, en realidad, nos indican la capacidad del sistema de acomodarse al desalineamiento (fig2).

La velocidad, el torque y la condición del cople también afectan los niveles de la señal de vibración. Entonces, el uso del análisis de vibraciones para detectar y cuantificar el grado de desalineamiento es cuestionable y muy costoso.Esta es una de las razones por las que muchos departamentos de mantenimiento han desechado la idea de introducir programas basados en análisis de vibraciones.

Fig. 2 Espectro típico de vibraciones que muestra desalineamiento.

Otro inconveniente para la corrección del alineamiento de una manera sistemática, es que la determinación precisa y regular del desalineamiento de flechas usando indicadores de carátula requiere un un grupo de técnicos de mantenimiento bien motivados y experimentados. Sin embargo, el mayor obstáculo para implementar un programa de correcciones basado en mediciones con indicador de carátulas es, que no existe un método rápido y fácil o para realizar los ajustes en la máquina con indicadores de carátula (fig. 3). Las sistemas de montaje o fijación de los indicadores, generalmente son de fabricación costosa y muchos casos, son específicos para cada tipo de máquina. Además, los métodos de medición utilizados comúnmente; el de las mediciones inversas, medición en cara/borde, cara/cara y los posteriores cálculos requeridos para determinar las posiciones de las máquinas son complicados. Estos tres puntos anteriores hacen que las mediciones con indicadores de carátula sean muy susceptibles a errores.

Cuando los indicadores de carátula son usados apropiadamente, pueden producir excelentes resultados, con una precisión de alineamiento en los coples de hasta 1/100 mm. Desafortunadamente, esos casos son raros, debido a la falta de conocimiento acerca de las limitaciones de estas técnicas. En muchas plantas no se realiza ninguna medición periódica del desalineamiento. Simplemente se utiliza una regleta para determinar el offset de una máquina respecto a la otra, en el cople. Debido a que la resolución del ojo humano está limitada a 1/10 mm, este método completamente insuficiente para lograr un correcto alineamiento.

Un estudio realizado en Escandinavia, donde se uso una muestra de 160 máquinas de una planta industrial, arrojo como resultado que menos de 7% de los trenes de máquinas se encontraban dentro de las tolerancias proporcionadas por el fabricante de la maquinaria. Esto es una prueba más de que los métodos tradicionales para detectar y corregir el desalineamiento usados (si es el caso), son totalmente inadecuados.

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Fig. 3 Problemas de los indicadores de carátula

Con el arribo de los sistemas de alineamiento con rayo laser óptico en los años ochenta, se ha brindado la oportunidad a los técnicos de mantenimiento, de alinear los coples más rápido, más fácilmente y con mayor precisión. De acuerdo al progreso de esta tecnología, la capacidad para hacer frente al problema operativo del desalineamiento se ha incrementado dramáticamente. Como resultado directo de aplicar esta tecnología, algunos aspectos importantes emergido o surgido respecto a la maquinaria rotativa; la eficiencia energética de la maquinaria, la confiabilidad de operación y vida de operación total o vida útil.

FACTORES QUE AFECTAN EL CORRECTO ALINEAMIENTOEs conveniente que mencionemos algunos de los factores relacionados con montaje y movimiento de la máquina, que afectan directamente los resultados finales del trabajo de alineamiento, tanto en tiempo, como en calidad:

1. Pie cojo. También llamado en inglés, soft foot. Se presenta cuando alguno de los apoyos de la máquina no se encuentra en el mismo plano de los otros. Ser puede deber a defectos de la cimentación, de la base, deformaciones térmicas, mal acabado o maquinado. El pie cojo, es entonces, un problema de montaje de la máquina y si no es verificado y corregido antes de realizar el trabajo de alineamiento, afecta a los resultados finales, prolongando el tiempo de alineamiento, si no es que lo hace imposible.

Fig. 4. Diversos tipos de “pie cojo”2. Crecimiento térmico. Se debe a los cambios de temperatura de las máquinas al alcanzar sus condiciones de operación permanentes. Si no se conocen los valores de cambio dimensional en los planos “vertical” y “horizontal” , para cada uno de los apoyos del tren de máquinas, el resultado final del trabajo de alineamiento será pobre, yá que las máquinas al ser alineadas en “frio” y su operación en “caliente” será distinta. Sus flechas o ejes de rotación no serán colineales.

3. Falta de herramientas, adecuadas para el movimiento de las máquinas. La colocación de tornillos de movimiento en cada apoyo de la máquina, así como utilización de lainas pre-cortadas y calibradas, fabricadas con materiales estables a compresión.

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Fig.5 Cambios dimensionales en los planos horizontal y vertical debidos al crecimiento térmico.

REDUCCION DE PÉRDIDA DE ENERGIAHaciendo referencia a un estudio realizado por la empresa ICI Chemicals en Inglaterra, donde se ha logró establecer la relación directa entre el alineamiento de cople/flecha y su consumo de energía. Como ejemplo, en el estudio de una bomba de 3600 rpm, se introdujeron valores conocidos de desalineamiento horizontal angular y desplazamiento (también llamado offset) y simultaneamente, se midió el consumo de corriente eléctrica para cada condición de desalineamiento definida para la prueba. Durante el estudio fueron usados diversos tipor de coples flexibles de tipo “llanta”, y coples con pernos o tornillos de fijación entre “mamelones”. Se detectaron considerables incrementos de consumo de energía en relación a pequeños cambios en el desalineamiento en el cople (offset y angularidad). Los resultados finales del estudio indicaron lo siguiente:1. Se pueden alcanzar grandes ahorros en el consumo de energía eléctrica a través de un correcto alineamiento.2. El desalineamiento por desplazamiento entre flechas (offset o algunos incorrectamente lo conocen como paralelo) impacta más en el consumo de energía que el desalineamiento angular.3. El desalineamiento angular afecta más a los coples con pernos de fijación entre “mamelones” que a los flexibles tipo “llanta”4. Los efectos de los componentes del desalineamiento, el desplazamiento (offset) y hueco al borde de las caras del cople (también llamado gap) en vertical y horizontal) son adicionados entre sí, así como el consumo total de energía.5. El estudio recomienda que las máquinas deben ser alineadas con un offset máximo de 12/100 mm y máxima angularidad de 5/100 mm por 100mm para limitar las pérdidas de energía a menos de 1%.

Este experimento realizado en ICI, coincide con estudios teóricos en relación al consumo de potencia1 y permite hacer ciertas estimaciones de los ahorros de energía alcanzables a través de contar y aplicar un buen programa de corrección de desalineamiento. En esta planta ICI, fabricante a gran escala de químicos, el consumo total anual de energía es de aproximadamente 80 MW y el alineamiento afecta en aproximadamente 50 MW.Mejorando el alineamiento en algunas centésimas de milímetro, lo que es fácilmente alcanzable con los modernos sistemas de alineamiento con rayo laser, se pueden obtener ahorros de energía de hasta un 0.7%.En términos financieros, esto significa (suponiendo que el costo de la energía es de $ 0.08 USD por kWh promedio): Pérdida total de energía = 50,000 kW x 0.7% = 350 kW Costo de energía perdida = 350 Kw x $ .08/kWh = $ 28.00 USD. por hr Ahorros anualizados = $ 28.00 x 24 x 365 = $ 245,280.00 USDEste cálculo, desde luego, depende de los costos actualizados según las tarifas aplicadas por sector de la energía eléctrica, las horas de operación de la planta, diseño de la maquinaria y equipos y la precisión del alineamiento. Otras grandes empresas de clase mundial, han hecho estudios similares y se han alcanzado o demostrado beneficios similares a los presentados. Si le parece poco el ahorro, haga el ejercicio con los datos reales de su empresa.

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REDUCCION DEL TIEMPO DEL TRABAJO DE ALINEAMIENTO.A pesar que $ 245,000 USD es una gran cantidad de dinero, como para desperdicio, no representa un alto porcentaje de los costos totales de operación de la citada planta química. Otros ahorros pueden ser alcanzados simplemente por la reducción del tiempo que se utiliza en el trabajo de alineamiento e incrementando el número total de trabajos de alineamiento.Otro ejemplo, es el proporcionado por la empresa Eastman Chemical en los Estados Unidos, introdujo el método de trabajo de alineamiento con rayo laser óptico en sus instalaciones de Tennessee a principios de la dácada de los 90´s como alternativa al uso de los métodos tradicionales de indicadores de carátula. A partir del año 1994, el número de trabajos de alineamiento fueron de casi 3000 por año, sustituyendo al alineamiento con indicadores de carátula y resultando en ahorros de mano de obra de cerca de $ 400,000 USD.Una tercera fuente de ahorros y argumento de peso para implementar un programa de alineamiento de maquinaria, es el incremento del tiempo promedio entre fallas (MTBF por sus siglas en inglés - mean time between failures)

MAXIMIZANDO EL TIEMPO ENTRE FALLAS (MTBF)Al maximizar el MTBF de toda la maquinaria de la planta, serán alcanzados otros grandes ahorros, y estos también serán adicionados a los mencionados anteriormente. El MTBF actual es típicamente mucho menor que el especificado por los fabricantes de la maquinaria (si es que acaso, se indica alguno), simplemente porque el equipo esta operando por debajo de sus condiciones ideales (trabajan por encima de las cargas especificadas, usando; rodamientos, sellos y otros componentes distintos a los originalmente especificados, desalineamientos pronunciados, desbalanceos, entre otros problemas).

Los ahorros potenciales pueden ser ilustrados con ejemplo:Tamaño de la planta: 50MWNúmero de máquinas: 2,000 (generalmente motor-bomba, motor-ventilador, con potencias entre 15 HP y 75 HP)Costo de reparación: $ 2,000.00 promedio por reparación de máquina (incluye el costo de mano de obra, refacciones, o el reemplazo de la máquinaTiempo actual MTBF: 9 meses promedioMTBF deseado: 12 mesesCostos actuales: = 2,000 x $ 2,000 x 12/9 = $ 5.3 millonesCostos proyectados: = 2,000 x $ 2,000 x 12/12 = $ 4.0 millonesAhorros proyectados: = $ 1,300,000 USD por año

Podemos decir que, para alcanzar tales ahorros, se debe comenzar o incluir un programa estructurado de alineamiento de maquinaria, como parte de los procedimientos de producción y mantenimiento.

AFECTACION A LA ESPERANZA DE VIDA DE LOS RODAMIENTOSComo se podrá ver, según la formula planteda por Ludberg y Palmgren en los años 40´s para el cálculo del probable desgaste y fatiga rodamientos: L10 = 16700/rpm x [(capacidad dinámica x carga) / fuerza]3 = horas de vida

Para rodamientos de bolas: L10 = (C/P)3 x 106

Para rodamientos de rodillos: L10 = (C/P)10/3 x 106

donde:L10 representa el “rating” de fatiga con una confiabilidad del 90%C es la carga dinámica rating. La carga que dará una vida de 1 millón de revoluciones.Valor que es proporcionado por los catálogos de fabricantes de rodamientos.P es la carga dinámica equivalente aplicada al rodamientoLa formula nos indica que, de acuerdo al incremento de la fuerza aplicada al rodamiento, la expectativa o esperanza de vida del rodamiento se reduce al cubo de este cambio.Como ejemplo, si la fuerza resultante por un desalineamiento se incrementa por un factor de tres, laesperanza de vida se reduce 27 veces. De este ejemplo, se concluye el impacto tan drástico que tiene el desalineamiento en la vida útil de los rodamientos.

Ejemplo de un caso exitoso: el Caso John Deere, planta Torreón:Se cuenta con 9 estaciones de prueba de torque de los motores diesel de fabricación en la planta de Torreón, Coah.

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- Total de Máquinas: 9- Frecuencia de alineamiento antes del implementar un programa de alineamiento: 1 cambio de rodamientos y alineamiento cada 2 meses.- Costo aproximado de cada reparación: 2,000 USD (sin considerar pérdidas por el tiempo muerto ocasionado por la reparación)- Frecuencia extendida de alineamiento después de implementar el programa de alineamiento: 9 meses- Costo de cada reparación: 2,000 USD.

Cálculo de Costos anualizados en el área de probadoras de torque antes de la implantación del programa de verificación sistematizada de alineamiento: 9 máquinas x 12/2 meses x 2,000.00 USD = $ 108,000 USDCostos anualizados actuales después de implementado el programa de alineamiento: 9 máquinas x 12/9 meses x 2,000.00 USD = 24,000 USDAhorros alcanzados en el primer año: $ 108,000 - 24,000 USD = $ 84,000 USDCosto de la inversión en capacitación, compra de equipo de laser óptico: aprox. $ 20,000.00 USDRetorno de Inversión (ROI) para el primer año:Retorno de inversión (ROI): $ Ahorros – $ Inversión / $ Inversión ROI = ($108,000 – $20,000)/ $ 20,000 = 4.4 vecesROI para el segundo año y subsecuentes, suponiendo un costo de re-entrenamiento y compra de accesorios, consumibles, etc. de $ 4,000 USD. ROI = ($108,000 – $4,000) / 4,000 = 30.3 veces.Cálculo del Tiempo de Recuperación de la Inversión (Payback) para el primer año: Payback = $ Inversión / $ Ahorros x 12 = ($ 20,000 / $ 108,000) x 12 = 2.2 meses

LOS SISTEMAS DE ALINEAMIENTO CON RAYO LASER OPTICODe manera similar a los indicadores de carátula montados radialmente que permiten determinar el desalineamiento a través de la medición de las diferencias en el offset de las flechas en determinada distancia de separación, los sistemas de laser óptico miden el desplazamiento radial en relación a una distancia axial conocida. Usando brackets de fijación multipropósito, un emisor laser de baja potencia es fijado a una de las flechas y la unidad receptora es montada en la otra flecha (fig. 7). Ambasflechas podrán estar acopladas o desacopladas. El haz de laser brillante y visible viaja a lo largo de las flechas, pasando cerca del cople y llegando al receptor, donde es recibido o detectado por múltiples detectores linealizados.

Aquí es donde el proceso de medición comienza; según se giran las flechas de forma continua o en varias posiciones, cualquier desalineamiento causa que el haz del rayo laser, cambie su posición, respecto al punto de incidencia dentro del sistema detector.

Fig. 6 Factibilidad de uso de un sistema de alineamiento con rayo laser óptico en una máquina probadora de torque.

Fig 7. Sistema de alineamiento con rayo laser óptico que mide los desplazamientos radiales sobre una determinada distancia axial.

La computadora utiliza la medición del desplazamiento de este haz de luz, en relación a la distancia entre el centro del cople al receptor para calcular la condición del alineamiento, que podrá ser expresada en cualquier posición (p.e. en el cople o en alguno de los apoyos de la máquina). El mismoprincipio es aplicado para seguir los movimientos “en vivo” en la pantalla de la computadora durante el proceso de corrección (p.e. durante el proceso de calzado y ajustes horizontales).

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LAS VENTAJAS DEL AHORRO DE TIEMPOUn arreglo detector pentaxial (5 ejes de medición; angularidad y offset vertical, angularidad y offset horizontal, además de la posición angular de los sensores) ofrece una serie de ventajas prácticas para el usuario; también hace posible seleccionar diferentes métodos de medición según la situación. Por ejemplo, para máquinas desacopladas, estas podrán ser fácilmente medidas y sin pérdida de precisión gracias a la función correspondiente que elimina los efectos del juego torsional. Las flechas pueden ser normalmente alineadas con una rotación mínima de 75º, siguiendo los registros continuosindicados en la computadora, a la par del giro de las flechas en cualquier dirección y comenzando desde cualquier posición angular (función del inclinómetro electrónico integrado a las cabezas).

CONCLUSIONES.1. Actualmente, el alineamiento de maquinaria es realizado, en el mejor de los casos de manera

irregular, y en el peor de los casos, ni se lleva a cabo en muchas plantas.2. Los métodos actuales para corregir el desalineamiento, son inadecuados y poco confiables debido

a su complejidad, falta de personal entrenado, poca atención por parte de la dirección de planta o gerencia de mantenimiento.

3. Un programa planeado de corrección del desalineamiento, preferentemente usando tecnología asistida con rayo laser óptico, puede generar ahorros considerables debido a:• Reducción de consumo de energía• Ejecución de los trabajos de alineamiento más rápidos y de mayor calidad

4. Incremento en el tiempo medio entre fallas (MTBF) en componentes tales como rodamientos, coples, flechas y sellos.

Referencias.1 Xu, M., J.Zatelazo y R.D. Marangoni, Reducing Power Loss through Shaft Alignment” P/PM Technology, Octubre 1993.2 Mitchell, John, Introduction to Machinery Analysis and Monitoring3 Pietrowski, John. Shaft Alignment.Handbook4 Edward Dainhith, Paul Glatt, Pruftechnik AG.Reduce Cost with laser alignment, Hidrocarbon Processing, Agosto 19965 Láminas de Curso Entrenamiento Pruftechnik AG, Ismaning, Alemania

Ricardo Santamaría HolekTecnología Avanzada para Mantenimiento S.A. de C.V.Privada de los Misterios no.1 esq. Ave. de los ArcosQuerétaro, Qro. 76020 MéxicoTel. 442-248-1470e-mail: [email protected]

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TRANSMISIONES CON FLECHAS Y ACOPLAMIENTOSACOPLAMIENTOS FLEXIBLES

INTRODUCCIÓNUn acoplamiento flexible puede definirse simplemente como un dispositivo que transmite potencia de una flecha a otra, al mismo tiempo que permite cierto grado de desalineación entre las flechas.Si la alineación entre dos flechas fuera perfecta, éstas podrían conectarse por medio de un casquillo o dos bridas unidas por pernos. En realidad, siempre existe cierta desalineación entre las flechas y, por ello, es preciso usar acoplamientos flexibles. Tal vez sean estos acoplamientos las piezas más maltratadas de cualquier maquinaria, tanto al momento de su elección, como durante su instalación. Sin embargo, si se eligen e instalan bien, pueden evitarse los altos costos de mantenimiento y la pérdida de tiempo de producción.Los acoplamientos flexibles se diferencian de muchos otros tipos de equipo de transmisión de potencia en que hay muchos de donde escoger En comparación con las bandas en V, las transmisiones de cadena, los cojinetes de bolas, etc., donde existe una gran posibilidad de intercambiar de una marca a otra, es raro que haya una posibilidad absoluta de intercambiar las marcas de acoplamientos ya que son muchos los tipos que existen. Asimismo, hay numerosos tipos "especializados".Cada tipo de acoplamiento tiene ventajas y limitaciones en cuanto a desempeño y uso. Antes de elegir una marca o un tamaño de acoplamiento es esencial que se determine cuál es el mejor para la aplicación a la que se vaya a destinar.Un acoplamiento flexible liberará el sistema dejando cierta libertad de movimiento entre las flechas del equipo impulsor y del equipo impulsado. Sin embargo, no hay un solo tipo de acoplamiento que sirva para responder a todos los problemas que puedan presentarse en un sistema de transmisión. Cuando se elija un acoplamiento, el usuario tratará de buscar el mejor para el uso que le vaya a dar. Entre los factores que se toman en cuenta para saber cuál tipo de acoplamiento trabajará mejor están los siguientes:

Capacidad de potencia necesaria Espacio disponible Temperatura ambiente Entorno (exposición a sustancias químicas, condiciones climáticas, etc.) Sobrecargas de par de torsión, reversa, frecuencia de arranque y paro Problemas de alineación Facilidad de instalación Mantenimiento necesario Rigidez de torsión y tolerancia al contragolpe Capacidad de amortiguamiento Libertad axial Capacidad de alta velocidad Tipo de equipo impulsor e impulsado

ALINEACIÓN DE LA FLECHALos catálogos de acoplamientos incluyen listas de las desalineaciones máximas tolerables para éstos en términos de capacidad angular, paralela y, en ocasiones, axial. La alineación inicial puede modi-ficarse por una serie de motivos como asentamiento de la cimentación, desgaste de los cojinetes. aflojamiento de los pernos de montaje, cambios de temperatura, vibración y movimientos de las máquinas conectadas debidos a fuerzas externas inducidas por tuberías, bandas y transmisiones de cadena. En el momento de la instalación, siempre debe procurarse que la alineación de las flechas sea la mejor posible, de manera que el acoplamiento tenga suficiente capacidad de desalineación de reserva para admitir modificaciones futuras del equipo conectado.

Desalineación paralelaEste tipo de desalineación es la más sencilla de medir y corregir (véase Fig. 3-12). Puede corregirse calzando la parte inferior de la máquina o cambiando una u otra de un lado a otro.

La magnitud de la desalineación. E, se obtiene mediante la ecuación: Página 47


Desalineación = E - (D - d /2)

FIGURA 3-12 Desalineación paralela.

Ésta es la cantidad que deberá moverse una u otra máquina. Si las dos flechas tienen el mismo diámetro, entonces la desalineación es simplemente igual a E.Desalineación angular y combinadaEsta desalineación es más difícil de medir y corregir (véase Fig. 3-13). En la mayoría de los casos, la corrección se hará al tanteo con el fin de lograr que el equipo se alinee hasta el punto donde sólo exista la desalineación paralela y ésta se corrija según se describe en el párrafo anterior. Es común encontrar combinaciones de desalineación paralela y angular. Las herramientas que más se usan para corregir las desalineaciones son: regla plana, calibradores de espesores e indicadores de cuadrantes. Las referencias al final del capítulo presentan una lista de algunos artículos sobre ali-neación. Los fabricantes de acoplamientos pueden ayudarlo en la instalación de sus tipos de acoplamientos particulares.

FIGURA 3-13 Desalineación combinada.

TIPOS DE ACOPLAMIENTOS FLEXIBLESLos acoplamientos flexibles pueden clasificarse en diversas formas y no existe una norma industrial de referencia en este ramo y la terminología varía de un fabricante a otro. Sin embargo, hay acuerdo en reconocer dos categorías principales de acoplamientos: elastoméricos y metálicos, Dentro de estas categorías existen las siguientes subcategorías:

Tipo elastoméricoTipo mordaza (elastómero en compresión)Tipo casquillo (elastómero en esfuerzo cortante)Dona, montaje libre (compresión)Chaveta y buje (compresión)Llanta (esfuerzo cortante)Moldeado o vulcanizado (esfuerzo cortante)

Tipo metálicoTipo de membrana metálica

• Disco laminado• Eslabón flexible• Diafragma• Servodisco

Engrane metálico Tipo metálico diversoRejillaResorte envueltoDe compensaciónDe balancín y fuelles formado helicoidalmenteCadena

Éstos son los principales tipos de acoplamientos que se fabrican. Existen algunas variantes y combinaciones en los tipos especializados, pero éstos no se producen en forma masiva.

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TERMINOLOGÍAAlgunos términos usados en este ramo industrial son:1. Rigidez. Torsional.- Medida de la cantidad que una mitad de un acoplamiento se "tuerce" en relación con la otra mitad cuando se aplica un par de torsión. Si una mitad del acoplamiento está bloqueada y se aplica un par de torsión a la otra mitad, habrá cierta cantidad de tercedura que será mayor en los acoplamientos elastoméricos que en los metálicos. En general, la rigidez torsional se expresa en libras pulgada por radián.2. Contragolpe.- Cantidad de movimiento libre entre dos partes rotatorias. Esto ocurre debido a la holgura entre las partes que se conectan en un acoplamiento. En el acoplamiento de disco no hay contragolpe; en el de mordaza puede haber alguno, dependiendo del ajuste de la araña.3. Espaciador.- Porción del acoplamiento que agranda el espacio entre los extremos de las flechas cuando éstas están separadas por una distancia amplia. Este tipo de acoplamiento al que, en ocasiones, se le llama de desprendimiento, es muy usado en las transmisiones de bombas y ventiladores.4. Cargas reaccionarias.- Todos los acoplamientos poseen cierto grado de rigidez radial, es decir, resisten la desalineación paralela. Cuando dos flechas están desalineadas, el acoplamiento resiste dicha desalineación creando una carga lateral, la cual provoca una ligera flexión en la flecha y crea una carga radial sobre los cojinetes que se conoce como carga reaccionaria. Esta carga puede ser muy perjudicial para los cojinetes y convertirse en factor crucial en la selección e instalación del acoplamiento. En el siguiente texto, cuando se use el término carga reaccionaria elevada, significará que el acoplamiento presentará esta condición cuando las flechas estén desalineadas más allá de los límites recomendados por el fabricante.5. Amortiguamiento.- Capacidad del acoplamiento para reducir el nivel de vibración de una flecha a la siguiente. Dependiendo del elemento flexor entre las mitades del acoplamiento, la vibración puede reducirse de manera significativa o no reducirse en lo absoluto. La mayoría de los tipos de acoplamientos de metal no pueden reducir los niveles de vibración, mientras que los acoplamientos elastoméricos pueden reducirlos significativamente, dependiendo del material elastómérico.6. Embrague.- Un embrague simple significa que las mitades del acoplamiento se engranan en un solo plano (por ejemplo, acoplamiento de tipo mordaza). Los acoplamientos de doble embrague que se engranan en dos planos se encuentran separados por algún tipo de espaciador, como un casquillo elastomérico o casquillo de engrane. El embrague doble es necesario para dar a los acoplamientos metálicos una capacidad de desalineación paralela.

ACOPLAMIENTOS ELASTOMÉRICOSLas características de los acoplamientos elastoméricos son las siguientes:• Suavidad torsional• Buen amortiguamiento• No necesitan lubricación ni mantenimiento• El daño o desgaste puede verificarse visualmente• Elementos que pueden reemplazarse in situ• En general, tienen cargas reaccionarias menores sobre los cojinetes• En general, son menos costosos que los acoplamientos metálicos de par de torsión nominal

comparable.

Sus restricciones son: Temperatura de operación limitada a cerca de 93°C (200°F) Mayor sensibilidad a sustancias químicas que los tipos metálicos. No hay rigidez torsional. En general, necesitan más espacio para un par de torsión comparable que los tipos metálicos

Tipos de acoplamientos elastoméricos flexibles• Tipo mordaza.- Acoplamiento de un solo embrague con mordazas interdependientes.• Tipo cosquillo.- Acoplamiento de doble embrague.• Tipo dona.- Los acoplamientos de tipo dona son embragues simples con un juego de pernos de transmisión que encastra en forma alternativa la dona del cubo impulsor al cubo impulsado (véase Fig. 3-14). Página 49


• Tipo chaveta y buje.- Este tipo de acoplamiento transmite el par de torsión a través de pasadores que sobresalen de los dos cubos y engrana los bujes elastoméricos.• Tipo llanta En esta categoría se agrupan tres tipos de acoplamientos:

1. Tipo de mordaza axial, externa.- Este tipo de acoplamiento se distingue por la forma evidente de llanta (véase Fig. 3-15). La llanta está sujeta con placas que tienen pernos en posición axial.2. Tipo de llanta invertida Este diseño con-fina la llanta dentro de un alojamiento, evitando el problema de la fuerza centrífuga que provoca en los cojinetes una carga de empuje.3. Tipo de llanta moldeada de uretano Esta "llanta" se moldea en un casquillo llamado zapata.• Caucho moldeado Esta categoría de acoplamientos suele asociarse con los diseños que tienen un elastómero adherido, moldeado o comprimido dentro de uno o más de los componentes del acoplamiento.

FIGURA 3-14 Acoplamiento de dona de caucho. FIGURA 3-15 Acoplamiento de llanta de caucho. (Reproducido con permiso de Reliance Electric Co.)

ACOPLAMIENTOS METÁLICOSLas características de los acoplamientos metálicos son las siguientes:Rigidez a la torsiónBuena temperatura y resistencia a las sustancias químicas Alto par de torsión en espacios pequeños Disponibilidad en acero inoxidable

Sus limitaciones son:La fatiga juega un papel importante en sus fallas Pueden necesitar lubricación La mayoría no pueden amortiguar la vibración Precisan una instalación muy cuidadosa

Tipos de acoplamientos metálicos• Tipo de disco laminado.- Éstos corresponden al tipo más antiguo de acoplamientos flexibles producidos en masa (véase Hg. 3-16). Constan de dos cubos conectados por medio de un empaque de disco laminado o, en la mayoría de los casos, por dos juegos de empaques de discos con un espaciador entre ellos.• Tipo eslabón flexible.- Construido con dos bridas sobre las que se montan los cubos; la potencia se transmite a través de eslabones flexibles en lugar de discos.• Tipo de diafragma.- Este tipo de acoplamiento se prefiere para las aplicaciones de alto desempeño, como las áreas donde la confiabilidad es muy importante y la accesibilidad muy limitada.• Tipo de servodisco.- Esta clasificación es para los acoplamientos de discos pequeños que se usan en las aplicaciones de servo-movimiento.• Tipo engrane.- Los acoplamientos de engrane constan de dos cubos con dientes de engranaje extemos y un casquillo conector con dientes de engranaje internos (véase Fig. 3-17).• Tipo rejilla.- En este diseño, una rejilla de acero que parece encaje, se entrevera con los ranurados que se proyectan hacia fuera de los dos cubos (véase Fig. 3-18).• Tipo resorte envuelto.- Este acoplamiento consta de tres resortes de alambre cuadrados, entre-tejidos por separado y envueltos con fuerza.• Tipo de compensación.- Este tipo de acoplamiento es único en su capacidad de manejar desa-lineaciones paralelas muy grandes.

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• Tipo de balancín y fuelles.- Los dos tipos de acoplamientos están construidos en esencia de balancines curvos para aplicaciones de servicio ligero.

FIGURA 3-16 Acoplamiento de disco y empaque (Reproducido con permiso de Rexnord Corp.)

FIGURA 3-1.7 Acoplamiento de tipo engrane.

TABLA 3-4 Factores importantes para elegir los acoplamientos

Tipo de

acoplamiento

Rango

de par de

Torsión1

(lb-in)

Desali

neación

Angular2

Desali

neación

paralela

(in)

Capacidad

de

amorti-

guamiento

Carga reaccionaría

cuando

existe des

alineación

Rigidez

torsional

Razón de la Capacidad

del par de

torsión al

diámetro

Requisitos

de man-

tenimiento

Mordaza 170000 1.5 .015 F F F G G

Casquillo 72000 1.5 .020 G G P F G

Dona 22000 3.0 .080 G F P F G

Chaveta y buje 13000 5.0 .050 G G F F G

Llanta extema 453000 4.0 .12 G F F F G

Llanta interna 142000 .2 .042 G F F F G

Llanta adherida 170000 4.0 .18 F F F F G

Moldeada 177000 .5 .02 G F P F G

Disco metálico 1700000 .12 .01 P P G G G

Eslabón flexible 88000 2 .25 P G G F G

Diafragma 6000000 Nota 3 P P G G G

Servodisco 15 3 .02 F G G P G

Engrane 60000000 .5 .15 P P G G F

Rejilla 7500000 .10 .05 F P F G F

Resorte envuelto 2000 4.5 .04 F G F G G

Excéntrico 460000 .5 17 P G F F F

Balancín 230 5 .01 F G F F G

Fuelles 250 17 .07 F G G F G

Cadena 1300000 1.5 .03 P P F G F

G = bueno, F = regular, P = malo. Nota: Las combinaciones de valores de par de torsión y desalineación mostrados no son para cualquier tamaño de acoplamiento.

1. Rango aproximado del par de torsión con un factor de servicio de 1.0. Algunos fabricantes pueden ofrecer acoplamientos con un par de torsión más alto, mientras que es posible que otros no lo sean tanto.2. La instalación inicial debe estar dentro de estos valores, a menos que el fabricante indique lo contrario. En la mayoría de los acoplamientos no pueden coexistir los valores máximos de desalineación angular y paralela. Las RPM son también otro factor que influye sobre la desalineación.3. Solicite a los fabricantes información sobre la desalineación.

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En el proceso de selección del tipo de acoplamiento adecuado deben tomarse en consideración varios factores. La información principal para la selección es:

1. Caballaje y/o par de torsión2. RPM3. Tamaños y cuneros de la flecha4. Motor primario (por ejemplo: motor eléctrico, motor de combustión interna)5. Descripción del equipo impulsado.

Información secundaria (pero puede ser esencial):1. Condiciones ambientales2. Requisitos de arranque/paro/reversa3. Limitaciones de espacio4. Ajustes de las flechas, diámetros interiores especiales5. ¿Es una modificación retroactiva y, de ser así. cuál es el historial de la aplicación?6. Condiciones probables de alineación7. Movimiento axial8. Balanceo especial9. Condiciones o requisitos particulares de ciertas industrias10. En las aplicaciones impulsadas con motor de combustión interna existe la necesidad de una

cantidad de información considerable acerca del motor y, por lo regular, acerca del lado impul-sado. Los datos necesarios incluyen: Fabricante del motor Datos de potencia del motor Datos sobre el volante SAE y su alojamiento Datos del equipo impulsado, incluyendo la inercia Rango de velocidad de operación Rango de temperatura Datos de la ménsula de fijación de la bomba, si la hay Condiciones de alineación.

INTERCAMBIOSCon frecuencia, cuando se trata de elegir el tipo de acoplamiento adecuado, deben realizarse inter-cambios de las características deseables. Por ejemplo, un acoplamiento no puede ser muy rígido a la torsión y, al mismo tiempo, tener características de buen amortiguamiento. En este caso, debe sacri-ficarse un atributo deseable. El usuario puede optar por la rigidez torsional en el acoplamiento y agregar amortiguamiento en algún otro punto del tren de potencia.En las aplicaciones de modificación retroactiva, donde hayan ocurrido varias fallas, habrá que tener cuidado de no intercambiar simplemente las marcas de un mismo tipo de acoplamiento. Es posible que, en primer lugar, se haya utilizado un tipo de acoplamiento inadecuado, por lo que habrá de recurrirse a otro tipo de acoplamiento y no sólo a otra marca para poder evitar que el problema se perpetúe.

FACTORES DE SERVICIOSiempre consulte la página de "Factores de servicio" de los catálogos de acoplamientos, ya que dichos factores se aplican por dos motivos: uno, para lograr que la vida del acoplamiento con partes que se desgastan sea buena; dos, para evitar que el acoplamiento falle debido a fatiga o rotura súbita del elemento transmisor del par de torsión.No use un factor de servicio excesivo para su aplicación. Si a un acoplamiento o componente de transmisión de potencia se le aplica un factor de servicio suficiente, dicho componente durará mucho más que la máquina. No obstante, si el acoplamiento es demasiado grande, es posible que, además de ocupar más espacio y añadir al sistema peso y costo innecesarios, provoque daños en flechas y cojinetes. El hecho de elegir un factor de servicio mayor que el necesario no compensa de ninguna manera el hecho de no elegir el acoplamiento adecuado. Cuando decida el tamaño de acoplamiento,

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trate de determinar la cantidad de par de torsión necesario en el punto de operación, en lugar de tomar decisiones basadas en el caballaje y las rpm del motor.INSTALACIÓNEn realidad, la alineación del equipo puede ser bastante complicada debido a que, en la mayoría de los cases, una vez alineado el equipo, los acoplamientos no pueden instalarse sin mover las máquinas de nuevo. Por lo tanto, resulta esencial planear con antelación... y es aquí donde el tipo de acopla-miento adecuado puede ahorrar tiempo de instalación.

Cuando un acoplamiento tiene un cubo impulsor e impulsado con superficies exteriores maquinadas que son concéntricas con respecto al diámetro interior, estos cubos pueden montarse previamente sobre las flechas. Entonces, son los diámetros interiores maquinados, en lugar de las flechas, los que se usan como puntos de referencia. Es posible que el elemento flexible deba instalarse después de que se alineen las partes de la máquina. En muchos diseños, todo el acoplamiento ya ensamblado puede instalarse usando las superficies maquinadas como punto de referencia.

Algunos diseños de acoplamiento obligan al encargado de la instalación a realizar una buena alineación pues. de lo contrario, el acoplamiento no podrá ensamblarse. El acoplamiento de engrane es un buen ejemplo de esto. Las bridas no pueden atornillarse cuando la alineación no es muy buena, debido a la muy pequeña holgura entre los dientes internos y externos del engrane.

Una buena regla empírica es: si usted debe forzar cualquier pieza del acoplamiento que deba conectarse para ensamblarlo, es posible que haya sobrepasado la capacidad de desalineación del mismo. Por ejemplo, si los pernos que unen las bridas en el acoplamiento de engranes no "caen" en su lugar para que las bridas se deslicen con facilidad sobre los cubos, quiere decir que las flechas están desalineadas.Los tipos de acoplamientos que son más difíciles de ensamblar si están desalineados son los de engrane, mordaza, algunos tipo de dona, chaveta y buje, disco laminado, eslabón flexible, diafragma, servodisco, rejilla y tal vez, de cadena.

A menudo, la desalineación axial se pasa por alto y sin embargo, puede resultar crítica en la instalación de algunos tipos de acoplamientos. Aparentemente, un acoplamiento puede tener una buena cantidad de libertad axial, pero esa “suavidad" puede provocar una falla prematura del acopla-miento. Considere el tipo de disco laminado, el cual toma su capacidad de desalineación de la flexión de los discos, pero sólo dentro de 1°. a lo sumo, por conjunto de discos.

Si las piezas de la máquina se separan o se empujan una vez que se han corregido las desalineaciones angulares y excéntricas, el acoplamiento puede tener una desalineación axial, la cual provoca que los discos se flexionen más allá del límite de 1° y puede causar una falla de los mismos debido a la fatiga de los laminados. Por eso debe tenerse mucho cuidado en el paso final de la instalación. Otros tipos de acoplamientos sensibles a la compresión axial o expansión son los de eslabón flexible, diafragma, servodisco, balancín, fuelles, resorte envuelto, excéntrico, algunos de dona y, tal vez, los de llanta.

Siempre sea cuidadoso al apretar los tomillos opresores y los tomillos con casquete. Los ajustes de interferencia entre los cubos y las flechas, a diferencia de los ajustes de deslizamiento, dependen del juicio y las normas de la planta. Los ajustes de interferencia se recomiendan para instalaciones donde la vibración sea alta o resulte indispensable que el movimiento de acoplamiento sobre la flecha sea igual a cero en todo momento. Los cubos sujetos con abrazaderas o los diámetros interiores cónicos también sirven para que los ajustes queden bien apretados.

MANTENIMIENTOA menudo, el tipo y la frecuencia de mantenimiento para un acoplamiento dependen más de la severidad del uso que del diseño del acoplamiento en sí. El mantenimiento debe basarse en las recomendaciones del fabricante y en el nivel de confiabilidad que se espera de la aplicación.

Los fabricantes no pueden prescribir con exactitud un calendario de mantenimiento, excepto para los acoplamientos que necesitan lubricación. Sin embargo, una norma a seguir en los tipos de aco-plamiento que precisan una alineación exacta y que los tomillos estén bien apretados, es revisar el acoplamiento poco tiempo después de su instalación, tal vez a las 100 horas. Con esto se asegurará

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que no hayan ocurrido cambios importantes durante dicho periodo.

La vibración o el ruido dentro o cerca del acoplamiento, pueden ser signos de falta de alineación o de inminencia de una falla.

En general, los acoplamientos elastoméricos se examinan con facilidad. En los acoplamientos de tipo mordaza habrá que revisar si existe compresión permanente en la araña o en los colchones. En todo elastómero, habrá que buscar los desgarres o grietas, pandeos extraños o residuos elastoméricos por debajo del acoplamiento, superficies extremadamente calientes o aflojamiento entre las conexiones, que no correspondan a la condición original del acoplamiento. Deberá llevar un registro de los reemplazos de elastómeros y planear un calendario de sustituciones.

Además del calendario de lubricación, los acoplamientos de metal pueden precisar inspecciones periódicas (de ser necesario) de las piezas transmisoras del par de torsión. El tipo de acoplamientodeterminará el tipo y la frecuencia de la inspección. Por ejemplo, no es necesario desensamblar los acoplamientos de disco para revisar que no tengan tomillos sueltos ni pequeñas grietas en la super-ficie. Los acoplamientos de rejilla, de engrane y cadena, necesitarán desensamblarse, en cierta me-dida, para verificar que no estén desgastados, lo cual deberá hacerse en el momento de la lubricación.

REFERENCIAS1. Dreymala, J.: *Try Dial Indicators for Cióse Alignment of Coupling Connected Machinery," Power, June 1971. pp. 96-98.2. Jackson, C: "Techniques for Alignment of Rotating Equipment," Hydrocarbon Processing, January 1976, pp. 81-85.3. Campbell, A. J.: "Optical Alignment Saves Equipment Downtime," Oil and Gas Journal, November 1975,pp.54-56.4. Murray, M. G.: "Mínimum Movement Machinery Alignment," Hydrocarbon Processing, January 1979. pp.112-114.5. "Reverse Indicator Method of Alignment," Hughes & Associates, Houston, Texas, 1974.6. Calistrat, M. M.: "Flexible Coupling Installation," Proceedings ofthe National Conference on Power Transmission, 1981, Illinois Institute of Technology, Chicago.Nota: Tenga siempre a mano los catálogos y las notas de aplicación más recientes de los fabricantes importantes.

TRANSMISIONES CON FLECHAS Y ACOPLAMIENTOSCAPITULO 7-3 PARTE 2ACOPLAMIENTOS FLEXIBLESRaymond W. GiegerichDirector of Engineering (Reí.)Lovejoy, Inc., Downer´s Grove, illinois

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UNIDAD VI. LUBRICACIÓN.

LUBRICACIÓN.

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17.5. SISTEMAS DE LUBRICACIÓN17.5.1. IntroducciónExisten diferentes métodos para la aplicación de los lubricantes (sistemas de

lubricación), los cuales dependen de:

Tipo de lubricante (líquido, pastoso o sólido). Órgano a lubricar y tipo de lubricación implicada (hidrodinámica, límite, etc.). Necesidades de extracción de calor. Sistema general de lubricación de la máquina. Uso de la máquina (problemas de contaminación por lubricantes, etc.).

En función de todos los aspectos mencionados, una primera clasificación de los sistemas de lubricación se efectúa atendiendo al tipo de lubricante (excluyendo los sólidos, puesto que ellos no llevan implícito un sistema de lubricación, como aquí se entiende).

Sistemas de lubricación con grasas. Sistemas de lubricación con aceites.

Una segunda clasificación puede hacerse en función del modo de lubricación:

Lubricación a mano. Lubricación automática (por medio de diferentes dispositivos). Lubricación a pérdida total (el lubricante, una vez usado, se tira). Lubricación con recuperación (el lubricante es recirculado continuamente,

mientras mantenga sus propiedades).

Atendiendo a las necesidades de extracción de calor:

Lubricación con refrigeración natural (depósito autosuficiente).Lubricación con refrigeración forzada (por medio de un cambiador de calor agua-lubricante o aire-lubricante).

Aparte de los casos mencionados, también existe un sistema de lubricación particular, aplicada a cojinetes autolubricados, también denominados cojinetes porosos.

17.5.2. Lubricación con aceites

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Lubricación a pérdida totalEn los sistemas a pérdida total, el aceite, una vez que ha pasado por el órgano a lubricar, se pierde o elimina, sin que se vuelva a usar (lubricación a aceite perdido).Este sistema de lubricación puede hacerse a mano o por medio de dispositivos. En el primer caso se emplea una alcusa (depósito de aceite con inyector manual), inyectando varias gotas de aceite en orificios y puntos de los órganos de máquinas previstos de antemano.

Este sistema, que implica una lubricación a película delgada, tiene importantes limitaciones, entre las que cabe destacar la irregularidad en el suministro de aceite (mucha en el momento de la inyección y poca al cabo de un cierto tiempo) y su nula capacidad de extracción de calor.Se aplica a órganos de máquinas con pobres requerimientos de lubricación, y en los cuales la sencillez del sistema sea una característica importante.En este tipo de sistemas es preferible lubricar con pequeñas cantidades de aceite y frecuentemente, que no al revés.

La otra forma de lubricación a pérdida total es por medio de depósitos fijos, como los mostrados en la Figura 17.47En la botella aceitera se origina un goteo constante de aceite, en función de su viscosidad y del calibre del orificio.En el sistema de aguja, ésta se apoya sobre el elemento en movimiento, y debido a su trepidación deja pasar el aceite.

Atendiendo al reuso o no del lubricante, los sistemas de lubricación se clasifican en:

Cuando la aguja no se mueve (máquina parada), la propia untuosidad del aceite impide que se salga del depósito. El sistema de mecha es parecido al anterior, pero la aguja es sustituida por una mecha empapada en el depósito de aceite. Cuando el órgano a lubricar se mueve, el

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aceite de la mecha va siendo recogido por el elemento móvil. La Figura 17.48 muestra varias soluciones de lubricación por mecha.

Una tercera forma de lubricación a pérdida total la constituye la lubricación por niebla (Fig. 17.49).La niebla consiste en una emulsión de aceite en aire, la cual, por medio de un inyector, se dirige hacia el órgano a lubricar.

Se trata de un sistema de lubricación continua, con grandes posibilidades de eliminación del calor producido, aun cuando requiere una mayor complejidad (compresor de aire, bomba de aceite, emulsionador, conductos de transporte, etc.).Finalmente, también pueden englobarse dentro de esta categoría los sistemas de inyección continua de aceite, como el mostrado en la Figura 17.50.

Los sistemas de lubricación a pérdida total pueden estar individualizados (requiriendo del operario que rellene el depósito periódicamente), o centralizados, con una bomba que envíe aceite a los correspondientes depósitos en forma continua (o intermitente) (Fig. 17.51).

FIGURA 17.48

FIGURA 17.49

FIGURA 17.50

FIGURA 17.51

FUNDAMENTOS DE MECANISMOS Y MÁQUINAS PARA INGENIEROS CAPÍTULO 17 - LUBRICACIÓN DE MÁQUINAS. Roque Calero PérezJosé Antonio Carta GonzálezMc Graw Hill

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Bandas y Cadenas-teoria de Maquinas y Mecanismos