Conexión de mordaza: Una guía práctica para bombas, ventiladores y accionamientos de motores

En 2024, una planta de tratamiento de agua en Sudáfrica reemplazó el acoplamiento de engranajes defectuoso de un motor de bomba de 55 kW por un acoplamiento de mordaza porque el equipo de mantenimiento quería algo más sencillo de mantener. El cambio redujo el tiempo de mantenimiento del acoplamiento de cuatro horas a 30 minutos, disminuyó la vibración en un 25% y eliminó por completo la lubricación de esa transmisión. La aplicación no necesitaba la capacidad de torsión de un acoplamiento de engranajes. Necesitaba la confiabilidad y simplicidad de este diseño.

Un acoplamiento de mordaza es uno de los acoplamientos flexibles más utilizados en la maquinaria industrial. Conecta dos ejes a través de mordazas entrelazadas y una araña de elastómero que absorbe vibraciones, amortigua impactos y permite pequeñas desalineaciones. Es simple, rentable y fácil de mantener, lo que lo convierte en una opción popular para motores de bombas, ventiladores, compresores y transportadores.

Esta guía explica qué es este acoplamiento, cómo funciona, cuándo elegirlo y cómo instalarlo y mantenerlo. Al final, sabrás si se adapta a tu aplicación y qué especificar al realizar el pedido.

¿Qué es un acoplamiento de mordaza?

Un acoplamiento de mordaza, también llamado acoplamiento de araña, consta de dos cubos metálicos y un insert de elastómero llamado araña. Cada cubo tiene tres o más mordazas que engranan con los espacios de la araña. La araña transmite el par entre los cubos mientras absorbe vibraciones y permite pequeñas cantidades de desalineación angular, radial y axial.

Los cubos suelen estar hechos de hierro fundido, acero o aluminio. La araña se puede hacer de diferentes materiales de elastómero dependiendo de las condiciones de funcionamiento. Los materiales comunes de la araña incluyen:

• Polietano (PU): Buen equilibrio de resistencia, flexibilidad y resistencia al aceite.

• Caucho nitrilo (NBR): Mejor para temperaturas más altas y exposición a cierto aceite.

• Hytrel: Mayor capacidad de par y resistencia a los productos químicos.

• Bronce: Se utiliza en algunos diseños de alta temperatura o aislantes eléctricamente.

El diseño es compacto y no requiere lubricación. Si la araña se desgasta, generalmente se puede reemplazar sin mover las máquinas conectadas. Esta es una de las principales razones por las que este diseño es popular en aplicaciones sensibles a la mantención.

En Hebei Suju, ofrecemos acoplamientos de mordaza con múltiples opciones de material para la araña en conjuntos motor - bomba, ventiladores, compresores y maquinaria general.

¿Cómo funciona un acoplamiento de mordaza?

El par se transmite desde el buje impulsor a la araña, y luego desde la araña al buje impulsado. La araña de elastómero se deforma ligeramente bajo carga, lo que permite que el acoplamiento:

• Absorba las vibraciones del motor o del equipo impulsado.

• Amortigüe las cargas de choque durante el arranque y el detenimiento.

• Admita un pequeño desalineamiento entre los ejes.

• Proteger los cojinetes reduciendo la transmisión de choques torsionales.

Las mordazas de los bujes son curvas o rectas según el diseño. Las mordazas curvas distribuyen la carga de manera más uniforme en la araña y permiten un par ligeramente más alto. Las mordazas rectas son más simples y menos costosas, pero pueden crear una mayor concentración de esfuerzos.

Dado que la araña es el elemento de desgaste, los acoplamientos de mordaza a veces se llaman "acoplamientos de araña". Los bujes de metal suelen durar toda la vida del equipo. La araña es la única parte que necesita inspección regular.

Tipos de acoplamientos de mordaza y sus diferencias

Los acoplamientos de mordaza vienen en varios diseños. El tipo adecuado depende del par, la velocidad, el desalineamiento y las condiciones ambientales.

Diseño estándar

El diseño más común tiene dos cubos y un insert de araña. Se utiliza en aplicaciones industriales generales donde el par es moderado y el desalineamiento es pequeño. Los diseños estándar son económicos y ampliamente disponibles.

Diseño con espaciador

Un diseño con espaciador incluye un manguito central extendido o una araña de dos piezas que crea espacio entre los cubos. Esto permite el acceso de mantenimiento sin mover el motor o la máquina accionada. Los acoplamientos con espaciador son útiles cuando el equipo está cerca de paredes u otros obstáculos.

Diseño con abertura flexible

Algunos diseños utilizan una abertura cónica o de tipo abrazadera para ajustarse a diferentes diámetros de eje sin ranuras de clave. Estos son útiles para equipos de prototipo o aplicaciones donde los tamaños de eje varían.

Diseño sin juego

Los diseños sin juego utilizan una araña precargada para minimizar el juego de rotación. Son adecuados para sistemas de posicionamiento, codificadores y equipos de automatización ligera donde la precisión es importante.

Diseño de alto par

Los diseños de alto par utilizan arañas más grandes, materiales más resistentes o mandíbulas curvas para manejar más potencia. Estos llenan la brecha entre los acoplamientos estándar de este tipo y los acoplamientos de engranaje.

Cuándo utilizar este acoplamiento

Elija este tipo de acoplamiento cuando la aplicación necesite amortiguación de vibraciones, fácil mantenimiento y solo un par moderado. Los casos de uso comunes incluyen:

• Motores de bombas: Bombas centrífugas y de desplazamiento positivo.

• Ventiladores y sopladores: Sistemas HVAC, ventilación de procesos y sistemas de refrigeración.

• Compresores: Compresores de aire y compresores de refrigeración.

• Transportadores: Transmisiones de manejo de materiales de ligero a mediano.

• Herramientas de máquina: Tornos pequeños, fresadoras y equipos de automatización.

• Alimentos y empaquetado: Diseños compatibles con lavado con arañas de grado alimentario.

Evite este tipo de acoplamiento cuando:

• El par supere la clasificación de la araña.

• El desalineamiento del eje es grande o cambia continuamente.

• El entorno es extremadamente caliente, abrasivo o químicamente agresivo.

• Se requiere un juego cero y alta precisión más allá de la capacidad del acoplamiento.

• La transmisión tiene cargas de choque severas o ciclos de inversión frecuentes.

Un fabricante de plásticos en Tailandia seleccionó este diseño para la transmisión del ventilador de enfriamiento de su extrusor. El motor era de 22 kW, el desalineamiento estaba dentro de 0.5 mm y el equipo quería evitar la lubricación. El acoplamiento funcionó durante tres años con solo un reemplazo de la cruceta. La misma aplicación habría sido sobreespecificada con un acoplamiento de engranajes.

Guía de selección de acoplamientos de mordaza

Seleccionar el acoplamiento adecuado requiere hacer coincidir el producto con la aplicación. Siga estos pasos.

1. Determine los requisitos de torque

Calcule el torque nominal a partir de la potencia y la velocidad del motor. Utilice la fórmula:

T = 9550 × P / n

Donde T es el torque en N·m, P es la potencia en kW y n es la velocidad en RPM.

Aplique un factor de servicio basado en la aplicación. Los factores de servicio típicos van desde 1,0 para cargas suaves y constantes hasta 2,5 para cargas alternativas o de alto impacto. Seleccione un acoplamiento cuyo par nominal supere el par calculado multiplicado por el factor de servicio.

2. Verifique los tamaños de los ejes

El agujero del acoplamiento debe coincidir con los diámetros de los ejes del motor y del equipo accionado. Verifique la capacidad mínima y máxima del agujero del acoplamiento. Si los ejes tienen diferentes tamaños, seleccione un acoplamiento con diferentes opciones de agujero para cada cubo.

3. Estime el desalineamiento

Mida o estime el desalineamiento angular, radial y axial. Los acoplamientos de mordaza toleran un pequeño desalineamiento, típicamente:

• Angular: hasta 1° por cubo.

• Radial: hasta 0,5 - 1,0 mm dependiendo del tamaño.

• Axial: hasta 0,5 - 2,0 mm dependiendo del diseño.

Superar estos límites acorta la vida útil de la araña y aumenta la vibración.

4. Elija el material de la araña

Seleccione el material de la araña en función de la temperatura, la exposición a productos químicos y el par:

5. Tenga en cuenta los factores ambientales

Para aplicaciones de lavado o en el sector alimentario, elija un cubo de acero inoxidable y una araña de grado alimentario. Para uso al aire libre, seleccione un material de araña resistente a los rayos UV. Para equipos eléctricamente sensibles, considere una araña aislante para evitar el paso de corriente entre los ejes.

Procedimiento de instalación del acoplamiento de mordazas

Una instalación adecuada prolonga la vida útil de la araña y reduce las vibraciones. Siga estos pasos.

1. Inspeccione los componentes

Verifique si los bujes y la araña tienen daños antes de la instalación. Asegúrese de que los orificios coincidan con los diámetros del eje y de que las ranuras para la llave estén alineadas si se utilizan.

2. Monte los bujes

Deslice cada buje sobre su eje. Utilice una llave si es necesario. Ajuste los tornillos de fijación o los pernos de sujeción según la especificación de torque del fabricante. No ajuste en exceso, ya que esto puede dañar el orificio o deformar el buje.

3. Alinee los ejes

Alinee los ejes lo más cerca posible dentro de los límites nominales del acoplamiento. Utilice una regla, un indicador de dial o una herramienta de alineación láser. Una mejor alineación significa una mayor vida útil de la araña.

4. Instale la araña

Inserta la araña en un buje. Luego, haga que el segundo buje se engrene. Asegúrese de que las mordazas se asienten completamente en los espacios de la araña. No fuerce la araña si no encaja.

5. Verifique el montaje

Gire el acoplamiento a mano para confirmar un engranaje suave. Verifique el juego axial y asegúrese de que los bujes estén correctamente espaciados. Haga funcionar la transmisión primero a baja velocidad y controle la vibración y la temperatura.

Para requisitos personalizados de acoplamientos de eje, Hebei Suju puede mecanizar los bujes para calibres no estándar o tamaños de ranuras de clave.

Mantenimiento y solución de problemas de los acoplamientos de mordaza

Los acoplamientos de mordaza requieren poco mantenimiento, pero no son libres de mantenimiento. Una inspección regular previene fallas inesperadas.

Lista de verificación de inspección

• Revisión visual de la araña: Busque grietas, trozos o desgaste excesivo.

• Monitoreo de vibración: Un aumento de la vibración a menudo indica degradación de la araña o desalineación.

• Par de los pernos: Verifique que los sujetadores del buje permanezcan apretados.

• Temperatura: Un calor excesivo puede indicar sobrecarga o mala alineación.

• Ruido: Chillidos o golpes pueden significar que la araña está desgastada o mal asentada.

Problemas comunes y causas

Una planta de procesamiento de alimentos en Italia aprendió el valor del material correcto para el spider. Utilizó spiders de poliuretano estándar en un área de lavado con vapor. Los spiders absorbieron humedad y se ablandaron, causando vibración en seis meses. Después de cambiar a spiders de caucho nitrilo diseñados para ese entorno, el acoplamiento funcionó durante dos años sin problemas.

Jaw Coupling vs Other Flexible Couplings

Estos acoplamientos son una opción entre muchos tipos de acoplamientos flexibles. Aquí está cómo se comparan.

Los acoplamientos de mordaza ofrecen el mejor equilibrio entre costo, simplicidad y amortiguación para transmisiones industriales ligeras a medianas. Cuando el par o el desalineamiento superan su rango, otros tipos de acoplamientos se convierten en la mejor opción.

Materiales y calidad de fabricación

La calidad de un acoplamiento de mordaza depende del material del cubo y de la formulación de la araña. Los cubos de hierro fundido son comunes para uso industrial general porque son rentables y proporcionan buena amortiguación. Los cubos de acero se utilizan cuando se necesita mayor resistencia. Los cubos de aluminio reducen el peso y la inercia para transmisiones más pequeñas.

La calidad de la araña es igualmente importante. Una araña mal formulada se endurecerá, se agrietará o se ablandará prematuramente. Los fabricantes de buena reputación prueban las arañas en cuanto a dureza, resistencia a la tracción y resistencia a la temperatura. Cuando busque acoplamientos, pregunte sobre las especificaciones del material de la araña y la vida útil esperada en sus condiciones de funcionamiento.

En Hebei Suju, mecanizamos los bujes a partir de materiales de calidad y suministramos arañas adaptadas a entornos industriales comunes. Para condiciones especiales, podemos recomendar o buscar materiales personalizados para las arañas.

Conclusión

Este acoplamiento es una solución confiable y de bajo mantenimiento para equipos accionados por motores que necesitan amortiguación de vibraciones y tolerancia a pequeños desalineamientos. No es adecuado para todas las aplicaciones, pero es la opción correcta para muchas bombas, ventiladores, compresores y transportadores.

Para seleccionar el acoplamiento adecuado, calcule el par, verifique los tamaños de los ejes, estime el desalineamiento, elija el material adecuado para la araña y considere el entorno. Instale los bujes con el alineamiento y el par correctos, inspeccione la araña regularmente y reemplácela antes de que falle.

En Hebei Suju, suministramos acoplamientos de mandíbula y otros acoplamientos flexibles para aplicaciones industriales en todo el mundo. Si necesita un acoplamiento estándar o un diseño personalizado para un taladro especial o un entorno especial, envíenos su dibujo o solicite una cotización para recibir soporte técnico.