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LIMITACIÓN DEL PAR PARA LA PROTECCIÓN DE LAS MÁQUINAS PESADAS
Proteger máquinas y sistemas contra averías y tiempos de parada costosos es
esencial en el mercado competitivo actual, ¿pero cuáles son las ventajas relativas de
los dispositivos eléctricos frente a los dispositivos mecánicos en las aplicaciones de
alto par?
Andrew Bargh de Bibby Turboflex, una empresa de la división de acoplamientos de
Altra, examina las tecnologías disponibles para la protección de máquinas contra
sobrecargas.
Las máquinas rotativas grandes pueden desarrollar inercias en forma de energía
cinética de rotación capaces de causar daños significativos a equipos en caso de
producirse algún tipo de agarrotamiento, choque o frenado incontrolado producido, por
ejemplo, por un fallo de la alimentación eléctrica. La inercia generada por este tipo de
máquinas es función de la velocidad angular de las masas en rotación del sistema. En
un agarrotamiento o una parada súbita debida a un choque, una gran masa a baja
velocidad puede llegar a causar más daños que una pequeña masa a alta velocidad.
Incluso a velocidades bajas, estos sistemas pueden desarrollar un par muy elevado
capaz de producir daños serios a los elementos de un tren cinemático, entre ellos ejes
de transmisión, reductores, cadenas y acoplamientos.
Dicho esto, ¿qué podríamos entonces emplear para proteger las máquinas contra las
sobrecargas mecánicas que se generan en un agarrotamiento o un choque?
Los pasadores de cizallamiento han protegido máquinas rotativas durante siglos, pero
carecen de exactitud y pueden llegar a exigir mucho tiempo de reparación después de
una sobrecarga. Con frecuencia, las transmisiones con pasadores de cizallamiento se
ven sometidas a condiciones de trabajo indebidas cuando los operadores de las
máquinas montan pasadores de cizallamiento no indicados que no ofrecen el par de
cizallamiento nominal previsto. Con el fin de maximizar la utilización de los equipos y
mejorar la exactitud del par de cizallamiento, los fabricantes han desarrollado una
variedad de dispositivos de desenganche por sobrecarga del par que incorporan
rodamientos y simples mecanismos de reenganche.
Los embragues de fricción son uno de los tipos de embrague más empleados, pero
como dispositivo de seguridad en aplicaciones con cargas elevadas pueden deslizar y
sufrir desgastes que conducen a una falta de exactitud y a un desajuste del par de
desenganche.
Los dispositivos captadores, tales como los captadores de corriente, mantienen el
seguimiento de un parámetro determinado de la transmisión, y generan una señal de
salida o de alarma cuando dicho parámetro se desvía de sus valores normales
predeterminados durante un tiempo también predeterminado.
Los dispositivos electrónicos de control mantienen una monitorización continua de la
máquina, comparando, por ejemplo, la diferencia entre las posiciones reales y teóricas
de diversos elementos.
Las soluciones eléctricas de limitación de par, como los dos últimos ejemplos citados
aquí arriba, son cada vez más populares en muchos sectores industriales, ya que se
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considera que aportan un alto grado de exactitud y permiten unos tiempos de parada
reducidos en el caso de producirse una sobrecarga. Cuando un captador o sistema de
control detecta un problema, la acción correctiva puede suponer la parada e inversión
del accionamiento, el accionamiento de un freno, o simplemente la parada de la
máquina.
Las funciones de protección integradas en los captadores y unidades de control
actuales son un complemento indicado para los embragues limitadores de par
mecánicos, pero no son un sustituto. Así pues, los limitadores de par mecánicos
tienen aún su razón de ser, pero no están indicados para todas las aplicaciones. Y en
lo concerniente al diseño de los sistemas de transmisión, el proyectista debe
considerar numerosos factores en cada caso antes de seleccionar el mejor método de
protección. No obstante, confiar solamente en dispositivos eléctricos o electrónicos
conduce casi con toda seguridad a que las máquinas tengan una protección
inadecuada y sean susceptibles de sufrir daños y paradas producidas por
sobrecargas.
Cuando el par aumenta de manera relativamente lenta, hay tiempo suficiente para que
los dispositivos eléctricos o electrónicos detecten el problema e inicien las acciones
correctivas antes de que se alcance el valor del par de desenganche. En estas
circunstancias, la solución es ideal porque previene daños en el accionamiento y
requiere un reducido, o ningún, tiempo de parada para reenganchar el equipo. Sin
embargo, si el par de choque aumentara rápidamente debido a la velocidad o la masa
de los elementos en rotación, el control electrónico no podrá reaccionar antes de que
se produzcan daños significativos.
Con estos incrementos más rápidos no hay prácticamente tiempo para que los
dispositivos eléctricos o electrónicos puedan reconocer el problema e iniciar la acción
correctiva antes de que el par alcance el valor de desenganche del embrague. En
estas situaciones, sólo los dispositivos de sobrecarga mecánicos pueden reaccionar
con suficiente rapidez para prevenir daños. Por ejemplo, un acoplamiento con
seguridad mecánica puede desconectar completamente el accionamiento de la carga
en un tiempo de 3 a 5 ms, un tercio del tiempo necesario para la desconexión
electrónica.
La complejidad del sistema debe también considerarse, especialmente en las
aplicaciones ubicadas en lugares remotos o con acceso limitado. Los sistemas de
monitorización electrónica necesitan diversos captadores para la obtención de datos;
entre el sistema de monitorización y todos los captadores y demás elementos hay
todo un sistema con múltiples puntos susceptibles de sufrir fallos. En cambio, una vez
instalado, el limitador mecánico exige sólo un mantenimiento mínimo, y aun así ofrece
una total fiabilidad en caso de sobrecarga.
La gama UEP de limitadores de par modulares del fabricante Bibby Turboflex, una
empresa de Altra Industrial Motion, ha sido desarrollada para ofrecer una protección
óptima contra las sobrecargas, evitando al máximo las averías costosas y las paradas
prolongadas de máquinas. Estos limitadores de par ofrecen las ventajas clave de un
montaje simple, una excelente repetibilidad del par de desenganche –sin apenas
variación entre el desenganche estático y el desenganche dinámico–, un reenganche
manual sencillo, y un coste reducido de mantenimiento.
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La gama UEP de limitadores de par modulares fue diseñada específicamente para
ofrecer una alternativa a la protección por pasador de cizallamiento en transmisiones
de alto par en las que la repetibilidad del par de desenganche junto con un
reenganche rápido ofrecen una reducción significativa de los tiempos de parada.
Igualmente, siendo unidades relativamente inviolables, se previene que el personal sin
la debida autorización cambie el ajuste del par de desenganche.
El diseño optimizado de los limitadores de par UEP también hace que la instalación
pueda ser extremadamente flexible, permitiéndose el desmontaje de la sección central
del limitador sin la necesidad de desplazar el motor o el reductor. Una versatilidad
similar de la construcción asegura asimismo que el mantenimiento de los módulos sea
simple, y que la recalibración exija sólo una simple operación de desmontaje que
puede realizarse sin necesidad de sustituir la unidad completa del limitador de par.
Cuando se considera cómo proteger mejor una máquina contra las sobrecargas, es
importante considerar las diferentes situaciones en las que puedan producirse dichas
sobrecargas. Los captadores y equipos de monitorización pueden iniciar las acciones
correctivas antes de producirse la sobrecarga durante un incremento lento del par,
pero hay ocasiones en las que este incremento es demasiado acelerado y los
sistemas eléctricos son demasiado lentos para prevenir daños a otros componentes.
Con un diálogo con un especialista en transmisiones mecánicas completas como Altra
Industrial Motion, es posible informarse acerca de las numerosas y diversas
soluciones de limitación de par disponibles en el mercado y seleccionar la solución
más adecuada a su aplicación.
Acerca de Bibby Turboflex
Desde 1917, con el lanzamiento del acoplamiento elástico que lleva su nombre, Bibby
Turboflex ha sido una empresa de vanguardia en el diseño y la fabricación de
acoplamientos industriales de altas prestaciones técnicas. Bibby desarrolla soluciones
fiables para la transmisión mecánica que eliminan los tiempos de parada y optimizan
el rendimiento.
La gama de productos Bibby Turboflex de alta calidad incluye acoplamientos de banda
elástica tipo Bibby, acoplamientos dentados, acoplamientos de platos con pernos de
unión en casquillos elásticos, acoplamientos de láminas Torsiflex y Transmissions de
altas prestaciones, además de una amplia gama de limitadores de par y de módulos
limitadores de par.
Las soluciones Bibby Turboflex tienen aplicación en una variedad de sectores clave,
entre ellos la generación de energía, la transformación metálica, el petróleo y gas
natural y los alimentos y bebidas, en aplicaciones de bombas, transportadores,
reductores, ventiladores, compresores, imprentas, turbinas de gas y de vapor,
generadores, molinos de bolas, extrusoras y plataformas marinas.
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