El principio básico de estos limitadores de par es que la
fuerza de fricción que se opone al deslizamiento entre dos superficies en
contacto es proporcional a la fuerza perpendicular que las une. Su construcción
incluye cuando menos un elemento de material de fricción que hace contacto
mediante una fuera controlada con uno o más elementos de transmisión.
Normalmente los elementos de fricción y de transmisión tienen forma de disco y
la fuerza que los une se controla mediante resortes, campos magnéticos o
presión de aire.
Los embragues limitadores de par o limitadores de toque a base
de fricción se fabrican en una amplia gama de dimensiones, que pueden empezar
en ejes de unos 3 mm (0.1181”) de
diámetro con calibraciones menores a 0.1 Nm (0.9 lb-in) y llegan a tener ejes
mayores a 200 mm (7.875”) con calibraciones superiores a 90,000 Nm (66,000
lb-ft). También se fabrican con diferentes niveles de sofisticación, que van
desde muy simples hasta bastante sofisticados.
La selección de estos limitadores debe contemplar:
·
Los diámetros de los ejes sobre los que será
montado;
·
El elemento de transmisión al que será acoplado;
y,
·
El medio ambiente en el que estará operando
MODELO BÁSICO
Quizá el sistema más sencillo sea el que muestra la
ilustración, el par se calibra mediante la tuerca de ajuste con la que se incrementa
o disminuye la presión sobre los discos de fricción. Las paredes de la rueda
dentada deben estar rectificadas en el área de contacto con los discos de
fricción y el barreno debe estar dentro de las tolerancias especificadas para
deslizar sobre el buje de bronce. Puede
ser una solución sencilla y barata para aplicaciones simples y en ambientes
limpios. Su capacidad de disipación de
calor es limitada, ofrece poca flexibilidad respecto a los elementos de
transmisión, puede ser necesario volverlo a calibrar a medida que los discos de
fricción se desgastan y le afectan las condiciones ambientales adversas,
especialmente la corrosión y el desgaste abrasivo.
Como siguiente nivel de sofisticación, algunos fabricantes
ofrecen limitadores de par que al mismo diseño básico le incorporan recubrimientos
y materiales resistentes a la corrosión, o adaptaciones para diferentes
necesidades de trabajo, como acoplamientos elásticos, rodamientos de agujas en
lugar del buje de bronce o anchos diversos para transmisión mediante cadenas
múltiples, poleas o engranes.
OTRAS OPCIONES:
Algunos limitadores de par, ya sean de un solo disco o de discos
múltiples, incluyen cojinetes o adaptadores para montarles un elemento de
transmisión, como una polea o un acoplamiento elástico.
Los sistemas de resortes más sofisticados no pierden la
calibración por desgaste en los discos de fricción.
También hay modelos que emplean controles eléctricos o
neumáticos para cambiar el par de
protección sobre la marcha, brindando
así una protección que se adecúa a necesidades que pueden variar durante
algunos procesos productivos.
TURBINAS EÓLICAS PARA GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA, UNA
APLICACIÓN INTERESANTE
Estudios recientes sugieren que las variaciones abruptas, tanto
en la carga sobre el generador como en la dirección y velocidad del viento, provocan
cambios repentinos en el par al que están sometidos los componentes de la
transmisión. En casos extremos, las ráfagas de viento llegan a provocar una
inversión casi instantánea en el sentido de transmisión del par y se generan vibraciones transitorias que
pueden reducir drásticamente la vida útil de los rodamientos1. Para
mitigar los efectos nocivos de esta condición de trabajo, AreoTorque Corporation ha desarrollado
un limitador de par que se puede calibrar a un nivel para transmitir en el
sentido normal de operación y a un nivel bastante inferior para transmitir en
el sentido opuesto. Dicha empresa reporta que las mediciones recabadas y la
experiencia en el campo indican que en comparación con los sistemas que tienen
la misma calibración en ambos sentidos de giro, la calibración asimétrica
incrementa considerablemente la vida útil de los rodamientos y de otros
componentes del tren de transmisión.
Referencia:
1.- How Turbulent Winds Abuse Wind
Turbine Drivetrains.
Doug Herr y David Heidenreich. Revista Windpower, abril 2015
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