Acoplamientos de Disco y Diafragma Ameridrives: Características y Beneficios

En el mundo de la maquinaria de alto rendimiento, los acoplamientos de disco y de diafragma desempeñan un papel crucial en la transmisión de par y la adaptación a la desalineación entre ejes de equipos. Estos acoplamientos no lubricados se basan en la flexión de membranas metálicas para manejar la desalineación angular y axial, garantizando el funcionamiento eficaz y la longevidad de la maquinaria. En este artículo, analizaremos los dos tipos principales de acoplamientos, sus características, ventajas y consideraciones, centrándonos específicamente en el acoplamiento de diafragma Ameriflex.

Acoplamientos de Disco

Los acoplamientos de disco utilizan la flexión de discos metálicos para transmitir el par. Estos acoplamientos constan de anillos metálicos finos apilados, normalmente de forma circular, hexagonal o festoneada. Los pernos motrices tiran de los pernos conducidos, con el material del disco en un círculo de pernos constante, lo que permite la transmisión del par. Para mantener la integridad del acoplamiento, los discos se sujetan entre sí con arandelas mediante pernos fijados alternativamente a las bridas motriz y conducida.

Desalineación de los Acoplamientos de Disco

Aunque los acoplamientos de discos ofrecen una larga vida útil, no son acoplamientos de vida infinita. Durante la desalineación, la flexión de los discos puede provocar el rozamiento de las superficies entre los discos adyacentes, lo que da lugar a rozamientos y desgaste. Este desgaste puede crear un entorno favorable para que la corrosión ataque el material del disco, provocando fatiga por corrosión y posibles fallos por fatiga. Sin embargo, unas consideraciones de diseño adecuadas, como la forma del disco (por ejemplo, festoneado) y el grosor, pueden ayudar a mitigar en cierta medida la corrosión por frotamiento.

Para mejorar la vida útil finita de los acoplamientos de disco, algunos fabricantes aplican recubrimientos a los discos. Sin embargo, los estudios han demostrado que la mayoría de los recubrimientos tienen un impacto negativo en la resistencia del material base. Por lo tanto, resulta crucial evaluar cuidadosamente el impacto de los revestimientos en el rendimiento y la durabilidad generales del acoplamiento.

Instalación y Vida Útil de los Acoplamientos de Disco

Además, la selección e instalación correcta de los pernos de los acoplamientos de disco desempeñan un papel fundamental. El diseño inherente de los acoplamientos de disco requiere que los pernos transfieran el par mediante cizallamiento y flexión. Las mayores tensiones de los pernos se producen en la flexión, lo que diferencia a los acoplamientos de disco de los acoplamientos de diafragma, en los que el par somete a los pernos predominantemente a tensiones de cizallamiento. Garantizando la tensión adecuada de los pernos del acoplamiento de disco, el esfuerzo de flexión puede reducirse a niveles aceptables, influyendo así en las características de fatiga por rozamiento y corrosión en la interfaz de la arandela.

Es importante señalar que la vida útil de diseños idénticos de acoplamientos de disco puede variar entre diferentes aplicaciones y emplazamientos. Factores como la desalineación real, la precarga en los pernos y las condiciones ambientales específicas pueden influir en el rendimiento y la durabilidad de los acoplamientos de disco. Respetar el par de apriete recomendado por el fabricante y minimizar la desalineación puede ayudar a maximizar la vida útil de los acoplamientos de disco.

Acoplamientos de Diafragma

Los acoplamientos de diafragma, el otro tipo principal de acoplamientos no lubricados, transmiten el par radialmente desde el diámetro exterior de una brida de accionamiento a través de una o varias placas metálicas hasta una fijación situada en el diámetro interior. Los diafragmas pueden tener un grosor constante o cónico y pueden ser planos, curvados o de radios. El diámetro exterior del diafragma suele sujetarse mediante pernos, mientras que el diámetro interior se asegura mediante soldaduras por haz de electrones, estrías o pernos.

Los acoplamientos de diafragma ofrecen claras ventajas sobre los acoplamientos de disco en cuanto a su diseño y rendimiento. Los diafragmas de los acoplamientos de diafragma están separados en los diámetros interior y exterior, lo que evita la corrosión por frotamiento resultante de la desalineación angular y axial. Esta separación reduce significativamente la probabilidad de rozamiento superficial entre las zonas de flexión de los acoplamientos de varias membranas.

En cuanto a la selección de materiales, los acoplamientos de membrana suelen emplear aceros inoxidables austeníticos, como el acero inoxidable 301 de dureza total, como materiales estándar de los discos. Sin embargo, en entornos corrosivos en los que pueden producirse grietas por corrosión bajo tensión, a menudo se prefieren materiales alternativos como el Inconel, conocido por su alta resistencia a la corrosión bajo tensión.

Acoplamientos de Diafragma Ameriflex

El diseño de los acoplamientos de diafragma Ameriflex tiene en cuenta los principios del análisis de fatiga de ingeniería de vida infinita. Las múltiples zonas de flexión del diafragma del acoplamiento Ameriflex están separadas, lo que elimina el riesgo de corrosión por rozamiento o desgaste que afecta al límite de resistencia de la materia prima del acoplamiento. Además, cada diafragma se somete a granallado, un proceso que imparte tensión de compresión en ambos lados del diafragma. Este esfuerzo de compresión ayuda a evitar la formación de grietas por corrosión bajo tensión en esas zonas.

El diseño del acoplamiento Ameriflex permite calcular los factores de seguridad utilizando diversas teorías de fallo por fatiga, como los métodos Goodman, Goodman modificado o de vida constante. Al evaluar con precisión las tensiones mediante análisis de elementos finitos y pruebas de galgas extensométricas, Ameridrives puede proporcionar acoplamientos con un diseño de vida infinita real, con paquetes de diafragma que funcionan durante más de veinte años. Esta fiabilidad se traduce en intervalos de mantenimiento e inspección predecibles, independientemente de la desalineación del acoplamiento, las condiciones ambientales o la duración del servicio.

Comparación de Fallas: Acoplamiento de Disco frente al Acoplamiento de Diafragma Ameriflex

En caso de avería, los acoplamientos de disco y los acoplamientos de membrana se diferencian en sus efectos sobre el sistema. Si ocurre una falla en un acoplamiento de disco, ya sea debido a fatiga por corrosión por contacto o falla final resultante de una sobrecarga de torque máxima, los pernos de la brida impulsora continuarán cargando los pernos de la brida impulsada, impulsando el equipo. Esta condición puede causar daños importantes al equipo contiguo y provocar altas vibraciones. Un control adecuado de las vibraciones y dispositivos de disparo por exceso de velocidad son cruciales para evitar daños mayores.

Por el contrario, cuando un acoplamiento de diafragma Ameriflex experimenta una desalineación excesiva que inicia una falla por fatiga, la grieta se propagará gradualmente debido a la separación de las áreas flexibles del diafragma. Con el tiempo, a medida que falla cada diafragma, los diafragmas restantes se cortarán en su diámetro interior debido a un torque excesivo. Es importante destacar que, independientemente de la causa de la falla, ya sea fatiga o falla final, el diámetro interior del diafragma se separará del espaciador o carrete, lo que resultará en una pérdida instantánea de carga y desencadenará un disparo por exceso de velocidad de la turbomáquina estándar. Las protecciones anti-mayales en el acoplamiento Ameriflex contienen la sección central por seguridad y para proteger el equipo contiguo.

Consideraciones sobre la Selección de Acoplamientos

Al seleccionar un acoplamiento, deben tenerse en cuenta varios factores. En el caso de los acoplamientos de disco, la vida útil es finita y se ve afectada significativamente por la desalineación del equipo, la configuración del disco, los revestimientos del disco, la precarga del perno y las condiciones ambientales. Es crucial evaluar cuidadosamente estos factores para garantizar un rendimiento y una durabilidad óptimos del acoplamiento.

Por otro lado, los acoplamientos de diafragma Ameriflex ofrecen un verdadero diseño de vida infinita con numerosas ventajas. La separación de las zonas de flexión del diafragma evita la corrosión por frotamiento, y el límite de resistencia de la materia prima de los diafragmas no se ve afectado por el desgaste, la corrosión ni los revestimientos. Con redundancia incorporada y características a prueba de fallos, los acoplamientos de diafragma Ameriflex proporcionan un alto nivel de fiabilidad y seguridad.

Conclusión

Cuando se trata de acoplamientos de diafragma, el acoplamiento de diafragma Ameriflex de Ameridrives Couplings destaca por su diseño de vida útil infinita, separación de zonas de flexión y características a prueba de fallos. Al seleccionar el acoplamiento adecuado y seguir las prácticas de mantenimiento recomendadas, las industrias que dependen de turbomaquinaria de alto rendimiento pueden garantizar un funcionamiento fiable y eficaz, al tiempo que minimizan los riesgos asociados a la desalineación, la fatiga y los fallos.

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