LIMITADORES DE PAR III.- MECANISMOS QUE DESEMBRAGAN

Este es el tercero y último artículo de una serie dedicada a embragues limitadores de par. El primero trata sobre los conceptos básicos: su razón de ser, criterios de selección, nivel adecuado de protección y el lugar de la transmisión en que conviene colocarlos. El segundo trata sobre los limitadores de par a base de fricción, que siguen transmitiendo un par mientras permiten que haya deslizamiento entre el lado motriz y el conducido. Este tercer artículo trata sobre limitadores de par que desembragan desacoplando el motor del resto de la máquina.  

Los mecanismos más usados en este tipo de limitadores de par son trinquetes, levas con rodillo y bolas en muescas. En todos ellos, el desembragado ocurre cuando el par vence la fuerza que mantiene al mecanismo en su lugar. 

Puede variar el número de trinquetes por embrague. En la posición de embragado, el trinquete, que está fijo a un lado del embrague, se mantiene, mediante la fuerza del resorte, en una hendidura del otro lado del embrague. En cuanto el par vence la fuerza del resorte, el triquete sale de la hendidura y queda desembragado. Para volver a embragar, el trinquete debe volverse a alinear con la hendidura.

 Para transmitir movimiento, el rodillo se atora en una ranura de la leva. Cuando el par vence la fuerza del resorte, el rodillo sale de la ranura y rueda sobre la leva, desacoplando la transmisión. El mecanismo vuelve a embragar cunado el rodillo entra otra vez a la ranura después de un giro completo.

Mediante resortes, se mantiene a un conjunto de bolas dentro de muescas que hay en  los platos de transmisión (un es fijo y el otro puede deslizar). Cuando el par vence la fuerza del resorte, las bolas salen de sus muescas y ruedan libremente en la parte plana de los platos. El re-embragado ocurre cuando las bolas vuelven a quedar alineadas con un las muescas de ambos platos.

                                          Fotografía de Autogard (empresa del grupo Rexnord)

Una vez que el trinquete, el rodillo o las bolas salen de su lugar, la transmisión queda desacoplada hasta que el lado motriz y el conducido vuelven a alinearse para quedar en posición de transmisión, ofreciendo dos opciones básicas:

A.- Embragado automático. El trinquete, el rodillo o las bolas permanecen en contacto con los discos, tambores, o levas de transmisión y vuelven a acomodarse para transmitir movimiento en cuanto quedan alineados nuevamente. El embragado debe hacerse a velocidad baja para permitir que el mecanismo pueda acomodarse en su posición de transmisión, de lo contrario, la inercia lo haga salir de nuevo sin que haya embragado. Esta condición también pone limite a la velocidad de operación porque el mecanismo estará entrando y saliendo de su posición de transmisión mientras el motor no se haya detenido totalmente, y entre más rápido vaya, mas tardará en detenerse, provocando desgaste prematuro en el mecanismo de transmisión; y,

B.- Desembragado que requiere de una acción deliberada para volver a embragar. Esta opción permite mayores velocidades porque el mecanismo de transmisión no trata de acomodarse cada vez que se vuelve a alinear, y también brinda mayor seguridad porque la máquina solamente podrá volver a arrancar si se le da la instrucción de hacerlo.

El par generalmente se controla mediante resortes pero también hay la opción de emplear sistemas neumáticos que permiten ajustarlo sobre la marcha, pudiendo así adaptarse a las necesidades de algún proceso productivo en particular.

Fotografía de Autogard (empresa del grupo Rexnord)

Para cualquiera de estos mecanismos se tiene la opción de que el embragado se dé en una sola posición (giro completo de 360°), permitiendo mantener diferentes partes de la máquina en la misma fase, o en varias posiciones posibles con desplazamiento menor a 360°. 

Debido a que hay muchas variaciones en el diseño y la construcción para cada uno de estos mecanismos, es prácticamente imposible hacer generalizaciones para comparar unos con otros. La selección depende del trabajo a desempeñar y de factores económicos. Los criterios técnicos  a considerar son:

•        El par al que será calibrado;
•          Los requerimientos de la aplicación (velocidad, confiabilidad, frecuencia, etc.);
•          Los diámetros de los ejes sobre los que será montado;
•          El elemento de transmisión al que será acoplado (polea, rueda dentadas, acoplamiento, eje cardán, etc.); y,
•          El medio ambiente en el que estará operando

Estos embragues transmiten el movimiento del motor a la máquina en su totalidad o los desacoplan completamente, y por lo tanto, a diferencia de los limitadores de par a base de fricción, no generan calor durante el tiempo en que hay deslizamiento entre sus partes internas.

Por seguridad, conviene tener interruptores o sensores que permitan cortar automáticamente el suministro de energía a la máquina en cuanto el limitador de par haya desembragado.

OTROS MECANISMOS

Aunque estrictamente hablando no sean embragues, las ruedas dentadas y los acoplamientos adaptados para incorporar pernos de corte representan una protección basada en poner límite al par que se puede transmitir, y por ende, pueden considerarse como mecanismos limitadores de par. Estos dispositivos emplean un perno que se rompe al ser sometido a una determinada fuerza en corte y que al estar colocado a un radio de giro específico, representa un par de ruptura en el que la transmisión quedará totalmente desacoplada. Este sistema tiene algunos inconvenientes: el primero es que es necesario tener en el almacén pernos calibrados; además, toma tiempo reemplazar un perno roto para volver a arrancar la máquina; y, si el perno está expuesto a esfuerzos superiores a su límite de fatiga, puede romperse sin haber alcanzado el par de protección. Cuando esto sucede es común que el personal de Producción o de Mantenimiento llegue a la conclusión de que la calibración es demasiado baja, y decida usar un perno más robusto, eliminando la protección que ofrecía el perno original. Lo mismo puede suceder cuando no se tiene disponible un perno calibrado y hay presión para volver a arrancar la máquina a la brevedad posible.

Otro mecanismo que tampoco es un embrague pero tiene la finalidad de proteger al equipo contra un frenado abrupto de la máquina es el brazo de reacción que se colapsa o se extiende ante una fuerza superior al nivel de protección establecido. Este mecanismo puede emplearse en motor-reductores montados directamente sobre el eje de la máquina. La principal limitación es que la transmisión no se desacopla, de manera que los componentes de la máquina y la transmisión tienen que absorber la torsión que provoca el motor-reductor una vez que el brazo de reacción se ha colapsado o extendido.

Un sistema más son los bujes que se expanden mediante aceite a presión, bloqueando el contacto entre un eje y un  elemento de transmisión, como una polea, rueda dentada, acoplamiento o eje cardán. El  buje tiene un dispositivo que corta el tapón en cuanto hay deslizamiento entre el eje y el elemento de transmisión, y permite la salida de aceite. Al eliminarse la presión en el interior del buje, este se contrae y permite que el eje y el elemento de transmisión deslicen con un mínimo de fricción.

El próximo artículo tratará sobre acoplamientos hidráulicos.