Un acople es el mecanismo por el cual se unen dos ejes, la función principal es transmitir la potencia mecánica de un eje a otro.

Figura 1. Función de un acople

Existen varios tipos de estos mecanismos, y también existen algunas funciones secundarias que ayudan a determinar qué tipo de acople que se debe utilizar, por ejemplo algunos acoples soportan más des alineamiento que otros, algunos son más densos en potencia es decir en tamaños más pequeños concentran mayor capacidad de transmisión de torque, esto en aplicaciones donde el espacio sea crítico es un  detalle importante a considerar.

¿Cómo se calcula un acople?

Todos los tipos de acople, están hechos por tamaños y cada tamaño tiene una capacidad de transmisión de torque esto es lo primero que se debe conocer. ¿Qué tanto torque se tiene que transmitir? 

Paso 1. Dependiendo del acople que se vaya a elegir, los fabricantes tienen tablas de aplicaciones y con ellos se determina un factor de servicio.

Ejemplo: El caso del Acople Raptor de Dodge, supongamos que debemos elegir un acople para una bomba centrífuga de 20 HP a 3600rpm.

En la tabla el fabricante presenta lo siguiente:

Tabla 1. Factor de Servicio

Como se puede ver, el fabricante recomienda que para una bomba centrífuga el factor de servicio sea igual a 1.

Ahora se procede a calcular la capacidad de torque que se necesita:

Ecuación 1. Cálculo de torque

Sustituyendo:

Para el ejemplo anterior se necesita que el acople tenga la capacidad de transmitir 350.14 Lb*in.

¿Cómo se sabe cuál acople Raptor cumple con esto?

Se debe ir a las tablas del fabricante ejemplo:

Tabla 2. Máximo torque.

Se puede observar que el Acople E3 tiene una capacidad de 371lb*in entonces en este caso ya se cumple el primer requisito.

Con esto se garantiza que al menos por capacidad de torque el acople Raptor no falle, pero como dijimos anteriormente hay algunas condiciones que determinan que acople utilizar, las cuales se enumeran a continuación:

1.  Desalineamiento

El acople Raptor por ejemplo es de los acoples que mayor capacidad de des alineamiento posee. Se puede observar las capacidades según su tamaño en la siguiente tabla:

Tabla 3. Capacidad de desalineamiento de Acople Raptor

Si la aplicación es incómoda para darle servicio no se tiene un alineado ideal, se requiere facilidad en la instalación el acople raptor es una buena alternativa.

Pueden ver más información de este acople en el siguiente link: https://www.baldor.com/brands/baldor-dodge/products/couplings--clutches---brakes/elastomeric-couplings/raptor.

b. Mantenimiento

Hay acoples que requieren mantenimiento y otros que no. Esta variable obviamente incide en el costo inicial del producto.

Por Ejemplo los acoples de rejilla:

Figura 2. Acople de Rejilla

Requieren que el espacio interno donde va alojada la rejilla sea engrasada, pero el acople Raptor mencionado anteriormente es libre de mantenimiento.

c. Densidad de potencia

Esta es una variable que afecta el valor inicial del producto y que es muy importante tomar en cuenta cuando el espacio es limitado.

Por ejemplo Supongamos que se necesita una capacidad de torque de 120 000Lb*in

En un acople Raptor se necesitaría un Acople tamaño 120.

Figura 3. Medidas de Acoples Raptor

Se puede observar que la Dimensión “A” es de 25 in.

Mientras que uno de rejilla:

Figura 4. Medidas de acoples de rejilla

Se necesitaría un acople 1120T de rejilla que tendría una dimensión “A” de solamente 12.13 a 12.56 in. A esto se refiere la densidad de potencia.d. Compatibilidad Química

La mayoría de los Acoples Flexibles, tienen un elemento elastomérico, dependiendo del material que sea no tiene compatibilidad con algunos químicos en el ambiente donde se instalará.

Por ejemplo El acople Raptor presenta las siguientes tablas de compatibilidad:

Tabla 4. Compatibilidad Química del acople Raptor.

Se puede observar que el elemento de hule natural en condiciones donde exista combustible, tendrá un efecto severo en él por lo que este Acople no se recomienda para esas zonas. En estos casos se podría usar un acople metálico sin elementos elástomericos como el acople de engranajes.

Figura 5. Acople de Engranajes

e. Temperaturas ambiente de trabajo

Este es un dato que se debe realizar también en la información del fabricante. Por ejemplo el Acople Raptor de Dodge, presenta las siguientes características:

Tabla 5. Rangos de operación de temperatura del acople Raptor.

En caso de que la temperatura sobrepase cierto nivel se debe adecuar o recalcular el factor de servicio que se usa en la fórmula 1

Tabla 6. Corrección de factor de Servicio por Temperatura del acople Raptor

En el caso del Raptor la corrección se debe hacer de los 82°C en adelante, mientras que algunos de los competidores desde rangos inferiores ya necesitan corregir el factor de servicio por el efecto de la temperatura.

Tabla 7. Corrección de factor de Servicio por Temperatura del acople Competidor

f. Tipos de montaje y espacio entre ejes

Es importante tomar en cuenta la distancia que hay entre dos ejes, por ejemplo el acople Raptor de Dodge se puede montar en diferentes configuraciones.  Por ejemplo un tamaño E30.

Figura 6. Medidas entre ejes

En la configuración Outboard tiene un dimensión “F” de 7.17 in, en Inboard 5.07 in y Híbrido 6.12

Pero si fuera necesario más distancia también se cuenta con accesorios como espaciadores para resolver esto, como se ve a continuación:

Figura 7. Espaciadores de Acople Raptor

Además hay otro detalle que son los medios de ajustes del eje al acople.

Por ejemplo existe el mecanismo más tradicional de prisionero.

Figura 8. Ajuste del eje con prisionero

• Con Buje Taper-LocK

Figura 9. Ajuste del eje con taper-lock

• Con Buje QD

Figura 10. Ajuste del eje con buje QD

g. Diámetros de los ejes para acoplar

Muchas veces puede ser que el torque nos da para un tamaño de acople, pero cada acople tiene un restricción de diámetro máximo al que se le puede poner.

Supongamos que por torque se necesita un Raptor E20.

Tabla 8. Máximo diámetro según tamaño de acople

Se puede observar que el máximo agujero disponible para este tamaño es de 2.38 In, pero resulta que el eje es de 3 pulgadas, ¿Que se hace en este caso?

Se usa el tamaño E40 que ya tienen disposición de manejar un eje de 3.38 in.

Con todos estos detalles se podrían aminorar las fallas imprevistas y tomándolos en cuenta se puede escoger mejor el tipo de acople.

Pueden ver detalles del acople raptor aquí: