Mecánica Básica

Código Manual7-03-1123

DIRECCIÓN RECURSOS HUMANOSPLANIFICACIÓN DE RECURSOS HUMANOSY CENTRO DE FORMACIÓN LA TOBA

Autor: EQUIPO TÉCNICO DEL CENTRO DE FORMACIÓN DE ARCELOR MITTAL ASTURIAS (LA TOBA)

Este manual está depositado en elCentro de Formación de Arcelor Mittal Asturias (La Toba)

Para adquirir ejemplares o solicitar su reproducción, dirigirse a dicho departamento

Avilés, febrero de 2007

D.L.: AS-1063/2007

Compuesto e impreso enGrafinsaÁlvarez Lorenzana, 27. 33006 OVIEDO

INTRODUCCIÓN

5

Estructura delManual

1 MECÁNICA Y MECANISMOS Pág. 1—1

2 ÚTILES DE MEDICIÓN Pág. 2—1

3 LUBRICACIÓN Pág. 3—1

4 ENGRASE CENTRALIZADO Pág. 4—1

5 ACOPLAMIENTOS Pág. 5—1

6 RODAMIENTOS Pág. 6—1

7 FRENOS Pág. 7—1

MECÁNICA YMECANISMOS

1—3

Mecánicay mecanismos

1. Sistema de roscas

2. Órganos de transmisión de movimiento

3. Transmisiones por correas trapeciales

4. Cables de acero

5. Cadenas de transmisión

6. Árboles articulados

7. Reductores de velocidad

8. Muelles

9. Empaquetaduras

10.Cierres mecánicos

1—4

Mecánica y mecanismos1

Sistema de roscas

Tornillos y tuercas

Se llama en mecánica TORNILLOS a cualquier pieza que ten-ga una parte cilíndrica o casi cilíndrica con una canal en for-ma de HÉLICE (1) continua (figura 1).

Si una pieza posee un agujero cilíndrico cuya superficie in-terna esté acanalada en forma de hélice, diremos que esuna TUERCA (figura 1).

Figura 1. Tornillo y tuerca

Los tornillos y las tuercas tienen innumerables aplicaciones:sujetar unas piezas a otras, como los tornillos que unen elmotor del automóvil al bastidor, transmitir y transformar fuer-zas, como el husillo de una prensa, guiar un movimiento,etc.

Roscas

Rosca es la parte acanalada de un tornillo o tuerca. La ros-ca de un tornillo se puede considerar como un cilindro, lla-mado NÚCLEO, sobre el cual se han arrollado uniformementeuno o varios prismas de sección triangular o bien cuadra-da, trapecial, etc. (figura 2). Dichos prismas se llamanHILOS o FILETES de rosca.

Figura 2. Formación del tornillo

(1) La HÉLICE es una curva geométrica que tiene forma deescalera de caracol, llamada muchas veces impropiamen-te espiral.

1—5

Clasificación de roscas

Las roscas pueden clasificarse de diversas maneras.

1 . Según el NÚMERO DE FILETES se clasifican en:

• Roscas de UNA ENTRADA (figura 2), que tienen un solo fi-lete.

• Roscas de VARIAS ENTRADAS (figuras 3 y 4), que tienenvarios filetes.

Figura 3. Tornillo de dos entradas Figura 4. Tornillo de tres entradas

Se llaman entradas a los extremos de las canales que que-dan entre filete y filete.

2. Según la forma del FILETE pueden ser:

• Roscas TRIANGULARES (figura 5a), cuando la sección delfilete tiene aproximadamente la forma de un triángulo.Son las más usadas.

Figura 5. Diversos perfiles del filete: a) triangular; b) trapecial;

c)cuadrado; d) redondo; e) de dientes de sierra

1—6

• Roscas TRAPECIALES (figura 5b), cuando la sección delfilete tiene forma de trapecio isósceles.

• Roscas CUADRADAS (figura 5c).

• Roscas REDONDAS (figura 5d).

• Roscas de DIENTES DE SIERRA (figura 5e), cuya seccióntiene la forma de un trapecio rectángulo.

3. Según su POSICIÓN las roscas se clasifican en:

• Roscas EXTERIORES, si pertenecen al tornillo.

• Roscas INTERIORES, si pertenecen a la tuerca.

4. Según su SENTIDO se dividen en:

• Rosca a DERECHA (o dextrórsum) (figura 6), cuando alavanzar giran en el sentido de las agujas de un reloj.

• Rosca a IZQUIERDA (o sinistrórsum) (figura 7), cuando alavanzar giran en sentido contrario al de las agujas de unreloj.

Figura 6. Rosca a derecha Figura 7. Rosca a izquierda

Elementos fundamentales de una rosca

Los HILOS O FILETES tienen una base sobre la cual se apo-yan, unas caras laterales llamadas FLANCOS, y una super-ficie superior llamada CRESTA O VÉRTICE (figura 8).

1—7

Figura 8. Elementos de una rosca

Tanto la cresta como el fondo no suelen tener forma de án-gulo, sino forma recta o redondeada para mayor resisten-cia y mayor facilidad en la fabricación de la rosca.

Excepto en las roscas cuadradas, la cresta es siempre me-nor que la base, por lo cual la anchura del filete va dismi-nuyendo de abajo arriba, mientras que el vano va aumen-tando. Existe, pues, un punto en el cual la anchura del file-te es igual a la del vano, al cual llamaremos PUNTO MEDIO

DEL FLANCO, aunque no se encuentre casi nunca exacta-mente en el centro del flanco (figura 9).

Figura 9. Dimensiones de una rosca

1—8

Dimensiones fundamentales de una rosca. Símbolos

Cada tipo de rosca tiene forma distinta, pero hay dimen-siones que son fundamentales en todas las roscas y queinteresa conocer. A continuación estudiamos cada una dedichas dimensiones, poniendo entre paréntesis el símbolocon que se las designa.

AVANCE (a): es la distancia que recorre una rosca en la di-rección de su eje al dar una vuelta completa (figura 10).

Figura 10. Avance y paso

PASO (p): es la distancia del centro de un filete al centro delfilete contiguo (figuras 9, 10 y 11).

Es evidente que en las roscas de una sola entrada el avan-ce será igual al paso multiplicado por el número de entra-das (figura 10).

Hasta ahora muchas veces se llamaba PASO a lo que no-sotros llamamos avance, y a lo que nosotros llamamos AVAN-

CE se le llamaba DISTANCIA ENTRE FILETES (véase la hoja denormas UNE 17.002).

DIÁMETRO EXTERIOR (d, d'): es el diámetro mayor de unarosca (figura 9).

El diámetro exterior se mide en el tornillo del vértice al vér-tice. En cambio en la tuerca se mide del fondo al fondo y sele llama DIÁMETRO DEL NÚCLEO (figura 9). En la tuerca semide de cresta a cresta y se le llama DIÁMETRO DEL AGUJE-

RO (figura 9).

DIÁMETRO MEDIO (d2, d'2): el diámetro medio, llamado tam-bién DIÁMETRO DE LOS FLANCOS, es el diámetro de una su-perficie cilíndrica imaginaria que pasa por los puntos me-dios de los flancos (figura 9).

1—9

Figura 11. Dimensiones del filete

Es muy importante observar que, en la práctica, la rosca deltornillo y de la tuerca no tienen exactamente el mismo diá-metro, sino que los diámetros interior y exterior del tornilloson respectivamente menores que los diámetros interior yexterior de la tuerca. Por esto, entre el vértice o cresta delos filetes de la tuerca y el fondo del tornillo queda un es-pacio vacío llamado JUEGO u holgura (figuras 11f y 11g).

Lo mismo sucede con la cresta de los filetes del tornillo y elfondo de la tuerca.

ÁNGULO DE LA ROSCA (a): es el ángulo que forman los dosflancos (figura 11).

El ángulo de la rosca se supone medido en el plano que pa-sa por el eje de la rosca, o sea, en un corte a lo largo deltornillo.

PROFUNDIDAD DE LA ROSCA (h1): la profundidad de la rosca,llamada también ALTURA DEL FILETE, es la distancia que hayentre la cresta y la base del filete

Sistemas de roscas

En el campo de la industria se han empleado numerosísi-mos tipos de roscas. Para disminuir la confusión y ahorrargastos se ha procurado en los diversos países NORMALIZAR

las roscas, o sea, clasificarlas en grupos según su forma y

1—10

aplicaciones; dentro de cada uno de esos grupos estable-cer las proporciones más convenientes y una serie de me-didas normales convenientemente escalonadas para quepuedan cubrir las necesidades comunes.

Se llama SISTEMA DE ROSCAS cada uno de los grupos enque se pueden clasificar las roscas normalizadas con lasespecificaciones o reglas que deben cumplir.

ROSCA MÉTRICA

Los sistemas de rosca que se fundan en el sistema métri-co decimal sólo varían de unos a otros en pequeños deta-lles en la forma del fondo de la rosca, coincidiendo en todolo demás. Nosotros estudiaremos el Sistema Internacionaly daremos después idea de la diferencia que presentan lasotras dos variantes: rosca métrica francesa y rosca métricaDIN.

SISTEMA INTERNACIONAL

PROPORCIONES DEL FILETE. En el Sistema Internacional (S.I.)el ángulo de la rosca vale 60°. La forma del filete es un trián-gulo equilátero con el vértice truncado y el fondo de la ros-ca redondeado (figura 12), siendo el lado del triángulo igualal paso de la rosca. La forma del filete es teóricamente igualen el tornillo que en la tuerca, y existe juego en las puntas.

Figura 12. Rosca Sistema Internacional

EL TRUNCAMIENTO de la cresta mide la OCTAVA PARTE DE LA

ALTURA del triángulo equilátero, y el REDONDEAMIENTO delfondo aproximadamente la DIECISEISAVA parte de dicha al-tura (figura 12). Por esto entre la cresta de un filete y el fon-do de la rosca contraria queda un juego que mide aproxi-madamente la dieciseisava parte de dicha altura (figura 12).

1—11

De lo dicho, y llamando p al paso y aplicando fórmulas yteoremas geométricos, se deducen las siguiente propor-ciones para el filete:

Ángulo de la rosca α = 60°Altura del triángulo h = 0,866 · pProfundidad de la rosca h1 = 0,0703 · pProfundidad superior h2 = 0,325 · pProfundidad de contacto h4 = 3 /4 · h= 0,650 · pJuego en el vértice f = 1/16 · h= 0,054 · p

ROSCA WHITWORTH

PROPORCIONES DEL FILETE. En el sistema Whitworth (S.W.),el ángulo de la rosca vale 55°. La forma del filete es un trián-gulo isósceles con el vértice y la cresta redondeados, sien-do el lado menor de dicho triángulo igual al paso de rosca(figura 13).

Figura 13. Rosca Sistema Whitworth

El redondeamiento de la cresta y el fondo mide cada uno lasexta parte de la altura del triángulo isósceles, con lo cualla altura del filete viene a ser igual a las dos terceras par-tes de la altura de dicho triángulo.

Teóricamente no existe juego en la rosca whitworth. Sin em-bargo, excepto en roscas estancas, la cresta del filete sehace también achaflanada para dejar holgura. En este ca-so el diámetro nominal no es el diámetro exterior del torni-llo, que ha quedado reducido por el truncamiento, sino elexterior de la tuerca.

1—12

Siendo p el paso de la rosca, las dimensiones del filete son:

Ángulo de la rosca α = 55°Altura del triángulo h = 0,960 · pProfundidad de la rosca h1 = 0,640 · pProfundidad superior h2 = 0,320 · pRadio del redondeamiento r = 0,137 · p

ROSCAS FINAS

Las roscas finas son semejantes a las roscas de sujeción,por teniendo igualdad de diámetro poseen un paso más pe-queño y, por tanto, una profundidad de rosca menor (figura 14).

Figura 14. Roscas finas

Se emplean las roscas finas en todos aquellos casos enque las roscas normales de sujeción resultan con un pro-fundidad demasiado grande para el espesor disponible, co-mo en husillos huecos, tubos, etc. (figura 14).

ROSCA GAS

La rosca de gas (Rg) tiene la forma del filete igual que lawhitworth, pero tiene un paso mucho más fino que la roscanormal (figuras 14 y 15) y nunca lleva juego en los vértices.

1—13

Figura 15. Rosca de gas

Se emplea en tubos cuando se necesita un cierre estancosin necesidad de materiales auxiliares.

Otra diferencia importante es que el diámetro nominal noes el diámetro exterior del tornillo, sino el interior del tubo aque corresponde (figura 15).

Así, una rosca de gas 1 1/2 quiere decir una rosca corres-pondiente a un tubo cuyo diámetro interior mide 1 1/2".

DIÁMETRO DE TUBOS MÁS CORRIENTES

NOTA: existen varios espesores para cada diámetro nomi-nal de tubos generalmente el diámetro exterior de los tubosno varía con los espesores.

1—14

Medición y verificación de roscas

La medición de roscas se refiere principalmente a dos casos:

• Averiguar cuál es el sistema a que pertenece un tornilloo tuerca dados y sus dimensiones nominales (identifica-ción de una rosca).

• Verificar la exactitud de las medidas de una rosca cons-truida o en construcción.

En el primer caso se tratará, en general, de una mediciónaproximada, por la cual deberemos hallar el PASO y el DIÁ-

METRO NOMINAL; en el segundo, de una medición de más omenos precisión, que se referirá principalmente al DIÁME-

TRO DE LOS FLANCOS, AL ÁNGULO o a TODO EL PERFIL DE LA

ROSCA.

A) El PASO lo podremos hallar por varios procedimientos:

1. El más rápido y sencillo es hacer uso de la plantilla dePEINES que se ve en la figura 16. Para los casos corrienteshay que disponer por lo menos de dos juegos, uno para ros-ca whitworth y otro para rosca métrica.

Figura 16. Utilización de los PEINES de medir

pasos de rosca

Como el paso de una rosca está generalmente ejecutadocon precisión, será preciso que la plantilla coincida exacta-mente con la rosca. Una pequeña inexactitud nos debe ha-cer sospechar, no un defecto de construcción de la rosca,sino la falsedad de la comprobación. En este caso debere-mos probar otro peine del mismo o de distinto sistema.

1—15

En la figura 17 se indican los errores más corrientes al uti-lizar las plantillas de peines para roscas.

Figura 17. Defectos en la utilización de los peines, (a) el tornillos tiene menor paso; (b) el torni-

llo tiene mayor paso; (c) el tornillo tiene mayor ángulo; d) el tornillo tiene menor ángulo

2. En el caso de no tener a mano los peines se puede me-dir el paso de un tornillo utilizando UN CALIBRADOR o unaREGLA. En este caso no debemos medir nunca un sólo hi-lo sino varios, para conseguir una cierta exactitud en la me-dida.

Si se trata de rosca whitworth tomaremos en el calibradoro en la regla una longitud de 1" y contaremos en número dehilos contenidos en ella (figura 18a).

Figura 18. Medición del paso: (a) en la rosca de paso inglés; (b) en la

rosca de paso métrico

Si se trata de ROSCA MÉTRICA, tomaremos un número de hi-los determinado, por ejemplo, 10, y mediremos la longitudque ocupan (figura 18b); después dividiremos la medida ob-tenida por el número de hilos, y ése será el paso.

1—16

Si no sabemos a qué sistema pertenece el tornillo procede-remos como se ha indicado para la rosca métrica, obteniendode esta manera el paso exacto aproximado en mm; despuésconsultaremos las tablas para ver a qué paso de los nor-males corresponde o se aproxima el resultado obtenido.

Es muy importante en cualquier caso el hacer la mediciónde cresta a cresta, contando en cambio el número de va-nos (figura 19). De lo contrario, llegaremos a un resultadofalso.

Figura 19. Manera de contarlos filetes

En el caso de tratarse de tuercas y no disponer de peinesse puede introducir en el agujero de la tuerca un pedazo depapel algo fuerte, que se oprimirá con el dedo o con un tro-cito de madera contra los filetes, manchados previamentecon grasa o algún colorante. De esta manera las crestasquedarán marcadas sobre el papel y podremos hacer la me-dición con la regla o el calibrador, como se indicó para lostornillos. Únicamente habrá que tener la precaución de ha-cer la medición en la dirección del eje de la tuerca.

3. Cuando dispongamos del TORNILLO Y LA TUERCA, podre-mos medir el PASO dando un número de vueltas al tornilloy midiendo con el calibrador lo que ha avanzado. Despuésdividiremos la longitud por el número de vueltas y tendre-mos el avance por cada una de ellas. Si la rosca es de unaentrada, éste será el paso.

De lo contrario, dividiremos el resultado por el número deentradas.

B) IDENTIFICACIÓN DE LA ROSCA. Una vez hallado el paso,deberemos hallar el DIÁMETRO NOMINAL. Para ello medire-mos con el calibrador el diámetro exterior del tornillo, quecoincidirá aproximadamente con dicho diámetro nominal,exceptuando el caso de rosca de gas (rosca de tubo).

1—17

Si no disponemos más que de la tuerca, mediremos el diá-metro del agujero y calcularemos el diámetro exterior deltornillo, como vimos anteriormente.

Averiguando el paso y el diámetro exterior, deberemos engeneral hacer uso de las tablas, para ver a qué tipo de ros-ca corresponden ambos datos, teniendo en cuenta que lamedida del diámetro, en general, habrá resultado solamenteuna aproximación.

OBSERVACIONES:

1. Los tipos de tornillos más frecuentes terminan apren-diéndose de memoria en la práctica, con lo cual no será ne-cesario consultar la tabla. En la parte posterior de los cali-bradores es frecuente encontrar una pequeña tabla para larosca whitworth.

2. Si no encontramos en las tablas el tipo de rosca que an-damos buscando, o en caso de duda, conviene repetir lamedición.

3. A veces se trata de un tipo especial de rosca no norma-lizado. En este caso deberemos efectuar una medición demás precisión, como se indica en otro capítulo, para averi-guar las dimensiones exactas.

4. Una forma aproximada de identificar una rosca es inten-tar introducir el tornillo o la tuerca desconocidos en otrastuercas o tornillos conocidos, para ver si se acoplan. Sinembargo, este método puede dar lugar a errores, sobre to-do si se trata de pocos filetes.

1—18

1—19

1—20

ROSCADO A MANO

Una rosca exterior (tornillo) o interior (tuerca) se puede ha-cer de dos maneras: a mano o a máquina. Las máquinasque se emplean generalmente son tornos y máquinas es-peciales de roscar. Para el rocado a mano de tuercas se em-plean los MACHOS DE ROSCAR y para hacer tornillos las TE-

RRAJAS DE ROSCAR.

De los tornos, las máquinas de roscar y su funcionamientonos ocuparemos en otro volumen.

MACHOS DE ROSCAR

Los machos son tornillos de acero con canales o ranuraslongitudinales, cuyas dimensiones son las propias para larosca que debe hacerse (figura 20).

Figura 20. Juego de machos de roscar

Se emplean generalmente juegos de tres machos (a vecesdos), repartiéndose el tallado del material como puede ver-se en la figura 21. El primer macho es cónico en casi todala longitud y sirve para abrir paso a los otros. El segundosólo es cónico hasta la mitad, y el tercero es cilíndrico casien toda su longitud.

Las ranuras que llevan los machos en la parte roscada sir-ven para dar al macho los ángulos de corte apropiados ypermitir la salida de la viruta que se corta en la operación.

Las ranuras pueden ser rectas o helicoidales. Éstas tienenla ventaja de dar a los dos flancos o aristas cortantes el mis-mo ángulo de desprendimiento. Se hacen de manera quequeden perpendicularmente a la hélice del tornillo.

1—21

Figura 21. Perfil de los machos de roscar Figura 22. Sección transversal de los machos

de roscar

La sección normal puede verse en la figura 22. Los machosllevan un pequeño destalonado para evitar el roce continuode todo el perfil de la rosca. Por esta razón cuando un ma-cho es reafilado, su diámetro queda algo más pequeño, yserá preciso emplear, al menos. para el tercer macho, unocon las dimensiones originales, para que la tuerca no que-de menor de la medida.

En el mango llevan una mecha cuadrada para ser voltea-dos en la operación de roscado por unos útiles llamadosBANDEADORES (figura 23), los cuales pueden ser de aguje-ro fijo o regulable para diversos tamaños (figura 23b).

Figura 23. Bandeadores: (a) corriente; (b) ajustable

Estos bandeadores regulables deben emplearse con granprecaución con machos pequeños, ya que teniendo muchobrazo de palanca, con facilidad pueden romper los machospor someterlos a un esfuerzo superior al que admiten. Poresta razón son preferibles los fijos, de un tamaños de bra-zos adecuados al macho que deban voltear.

Todos los machos deben llevar marcadas, de manera in-deleble, las medidas nominales.

1—22

En la rosca métrica algunos fabricantes marcan el paso encentésimas de milímetro, y así en vez de M 8 x 1,25 escri-ben M 8 x 125.

COJINETES O TERRAJAS

Son tuercas de acero templado, enteras o en mitades, quesirven para tallar tornillos.

Su forma más corriente puede verse en la figura 24. Lo mis-mo que los machos, están provistos de ranuras, y los dien-tes también son destalonados.

Figura 24. Cojinetes o terrajas de roscar

Con las terrajas EN DOS MITADES se hace el tornillo en va-rias pasadas. Hacen el trabajo más suave y por consiguientefatigan menos el material del tornillo que se rosca y al pro-pio operario. Los cojinetes enteros producen los tornillos deuna sola pasada; hacen, pues, un trabajo más rápido y eco-nómico, pero se deben usar con gran cuidado para que noarranquen porciones de filete.

Estas terrajas o cojinetes pueden regularse entre ciertos lí-mites por medio de uno o varios tornillos.

Igual que los machos, también las terrajas deben llevar mar-cas donde se indiquen sus características de diámetro y paso.

Las terrajas se emplean con unas herramientas llamadasPORTA-TERRAJAS O PORTA-COJINETES (figura 25).

Figura 25. Porta-terrajas

1—23

Deben tenerse en cuenta las mismas consideraciones quehicimos sobre los bandeadores para evitar que se rompanlos tornillos que roscamos o parte de ellos (filetes) o inclu-so la misma terraja.

Para roscas finas y roscas de base se emplean mucho lasTERRAJAS DE PEINES, que pueden regularse para varios diá-metros. LLevan cuatro acanaladuras por donde corren lospeines todos al mismo tiempo, por medio de dos manijas;otra manija sirve para fijar los peines.

La razón por la cual se usan las terrajas de peines para ros-cas de gas y roscas finas, es que los pasos utilizados enestas roscas son poco numerosos (véanse tablas), corres-pondiendo un mismo paso a varios diámetros.

PRÁCTICA DE ROSCADO. ROSCADO DE TUERCAS

Taladrado previo

El agujero que debe abrirse para roscar no debe ser igualal diámetro interior teórico dado por el cálculo y las tablas,sino MAYOR por las siguientes razones:

1. Se facilita grandemente la operación de roscar, sin quepor ello pierda la tuerca gran cosa en eficacia y resistencia.

Cuanto más tenaz y duro es el material o más profundo esel agujero roscado, tanto menor debe ser la profundidad dela rosca. Una buena práctica de taller consiste en utilizardel 62 al 75% de la profundidad de la rosca y nunca másde 83,5%.

2. Los materiales (unos más y otros menos) se deforman ehinchan al roscar, por lo cual hay que tener en cuanta estecrecimiento.

En las tablas se dan los diámetros de las brocas que debenutilizarse para las roscas métricas y whitworth. Se dan dosseries de brocas: la serie I para los materiales que se hin-chan poco al roscar, como la fundición gris, la serie II paralos materiales que se hinchan mucho, como el acero. Cuan-do la longitud de la rosca sea superior al diámetro o en agu-jeros ciegos, se debe emplear también como mínimo la se-rie segunda.

Se pueden taladrar con brocas de la serie I: fundición gris,bronce, latón, aleaciones de cobre quebradizas, algunasaleaciones de aluminio (otras se hinchan más y debe em-plearse la serie II), aleaciones de magnesio.

1—24

Se deben taladrar con brocas de serie I: acero, acero mol-deado, fundición maleable, aleaciones de zinc, materialesprensados, algunas aleaciones de aluminio.

Los valores dados en las tablas son muy justos; así que pa-ra trabajos ordinarios es muy recomendable emplear bro-cas mayores.

Si no se dispone de brocas del tamaño apropiado, se pue-de aumentar algo el diámetro del agujero afilándolas lige-ramente descentradas.

Cuando el filete de la rosca tiene poca altura se ha de te-ner cuidado al aumentar el diámetro de la broca para quela rosca no desaparezca casi del todo.

La precaución de taladrar con brocas algo mayores evita elinconveniente de la rotura de muchos machos y aún del fi-lete de la rosca.

CHAFLANADO O ENTRADA DE ROSCA

Para facilitar la entrada al macho y a la vez evitar que seproduzcan rebabas o crecimientos en el borde del agujeroroscado, es recomendable hacer a ambos lados de la ros-ca un chaflán de unos 120° y con un diámetro máximo li-geramente mayor que el de la rosca.

ROSCADO PROPIAMENTE DICHO

Para empezar a roscar se pone el primer macho, que es elmás cónico en un bandeador apropiado; se introduce en elagujero; y haciendo una ligera presión en sentido del eje,se le hace dar al menos dos vueltas completas hacia ade-lante.

Figura 26. Alineación del macho con el agujero

1—25

Procúrese, al iniciar la operación, que el macho quede bienalienado con el agujero (figura 26); si éste es perfectamen-te perpendicular a la superficie, también el macho debe que-dar exactamente perpendicular (figura 27).

Una vez se ha iniciado la rosca con estas primeras vueltas,se prosigue la operación volteando alternativamente haciauno y otro lado con intervalos de media vuelta (figura 28).Este volver hacia atrás tiene por finalidad hacer que se rom-pan y desprendan las virutas cortadas.

Figura 27. Comprobación de la alineación Figura 28. Utilización del bandeador

del macho

LUBRICANTES

Durante la operación se lubricará el macho abundantemente,según el material que se trabaja, con las sustancias si-guientes:

• El ACERO con aceite mineral, no demasiado fluido.

• El ALUMINIO con petróleo.

• La FUNDICIÓN y las ALEACIONES DE COBRE en seco.

1—26

Mecánica y mecanismos2

Órganos de transmisiónde movimiento

Ruedas dentadas

Son elementos de máquina destinados a transmitir el movi-miento entre dos árboles cercanos con garantía en la rela-ción de transmisión. Para esta transmisión, como mínimo, senecesitan dos ruedas dentadas que engranen entre sí reci-biendo el nombre de ENGRANAJES y si se trata de más de dosruedas, el nombre que adoptan es TREN DE ENGRANAJES.

En cualquiera de los casos el elemento más pequeño reci-be el nombre de PIÑÓN y el mayor el de RUEDA. Sin embar-go, en el lenguaje ordinario, se toma como sinónimo de rue-da dentada el nombre de ENGRANAJE.

Las ruedas dentadas se crearon como sustituto de las rue-das de fricción, puesto que éstas cuando se trataba de trans-mitir esfuerzos considerables, tendían a patinar con lo quese producía su rápido desgaste.

Los engranajes están construidos de tal manera que los dien-tes de unos se introducen, sin choque, en los entrantes delos otros (figura 29), trasmitiendo el movimiento no por ro-zamiento, como en los de fricción, sino por empuje directo.

Figura 29. Representación convencional de un engranaje

1—27

Atendiendo a su forma constructiva, los elementos denta-dos más comúnmente empleados se pueden clasificar dela forma siguiente:

• Engranajes cilíndricos de dientes rectos.

• Engranajes cilíndricos de diente helicoidales.

• Engranajes cilíndricos de dientes en V.

• Engranajes cónicos.

• Engranajes de tornillo sinfín.

• Engranajes de cremallera.

• Engranajes interiores.

Elementos de un engranaje

En un engranaje se puede distinguir las partes siguientes(figura 30):

• Corona: parte del engranaje donde se insertan los dien-tes.

• Cubo: zona donde el engranaje se fija al eje.

• Brazos: son los radios que unen la corona con el cubo.

Figura 30. Partes de una rueda dentada Figura 31. Tipos de ruedas dentadas según

su unión con el eje

1—28

Algunos engranajes que debido a sus pequeñas dimensio-nes no pueden tener brazos se construyen macizos, si sonmuy pequeños y si son algo mayores en forma de plato.

Cremallera: es una barra provista de dientes destinada aengranar con una rueda dentada (figura 32). Se puede con-siderar como un engranaje de radio infinito.

Figura 32. Cremallera y rueda

Parte de un diente

En un diente se pueden distinguir tres partes principales(figura 33).

CABEZA: es la parte del diente comprendida entre la circun-ferencia primitiva y la exterior.

Figura 33. Partes del diente

1—29

PIE: está comprendido entre la circunferencia primitiva y lainterior.

FLANCO: es la zona comprendida entre dos dientes conse-cutivos. En esta zona se producen los empujes para la trans-misión del movimiento.

Dimensiones de engranajesy dientes

Merecen especial consideración las siguientes (figura 34):

PROFUNDIDAD DEL DIENTE. Es la distancia que hay entre lacircunferencia interior y la exterior; o también la suma de laaltura correspondiente a una cabeza y un pie.

LONGITUD DEL DIENTE (B): coincide con el ancho de la co-rona, salvo en casos muy especiales en que los dientes nose hacen pasantes.

ESPESOR DEL DIENTE (e): es la media del arco, correspon-diente a este elemento del engranaje, tomada en la circun-ferencia primitiva.

ANCHO DEL HUECO O VANO: es la medida del arco compren-dida entre dos dientes y tomada también sobre el diámetroprimitivo.

PASO CIRCULAR (p): es la distancia entre los centros de dosdientes consecutivos medida sobre la circunferencia primi-tiva y también se puede considerar a la suma del espesorde un diente más el ancho de un vano.

Es condición totalmente necesaria para que dos ruedas pue-dan engranar correctamente, que ambas tengan el mismopaso circular.

Figura 34. Dimensiones del diente

1—30

MÓDULO (m): es el dato más importante que interviene enla elaboración de todos los cálculos relativos a los engra-najes; al ser un número abstracto se tiende a aceptarlo sinentrar en más detalles, diciendo que es la relación existen-te entre el diámetro primitivo y el número de dientes de unpiñón. Para una mayor aclaración de este dato vamos a daruna explicación que lo clarifique, puesto que como decimosde él se derivan todas las fórmulas prácticas para todo tipode engranajes.

Clasificación de los engranajes

Como ya se apuntó los principales tipos de engranajes em-pleados normalmente son:

• Engranajes cilíndricos de dientes rectos (figura 35).

• Engranajes cilíndricos de dientes helicoidales (figura 36).

• Engranajes de tornillo sinfín o de visinfín (figura 37).

• Engranajes cónicos (figura 38).

• Engranajes hipoides (figura 39).

• Engranajes interiores (figura 40).

• Engranajes en V.

• Engranajes de cremallera.

1—31

Figura 35. Engranaje Figura 36. Engranaje Figura 37. Engranaje de

recto helicoidal visinfín

Figura 38. Engranaje Figura 39. Engranaje Figura 40. Engranaje

cónico hipoide interior

ENGRANAJES HELICOIDALES

Se llaman así porque los dientes están inclinados en formade hélice, como si fuera un tornillo de varias entradas cu-yos hilos forman el engranaje (figura 41).

Estos engranajes pueden transmitir el movimiento entre dosejes que se cruzan en un ángulo cualquiera, aunque losmás empleados son para ejes paralelos y perpendiculares(figura 42).

Figura 41 Figura 421—32

Figura 43

Debido a su característico sistema de deslizamiento de losdientes entre sí, hace que sea un engranaje silencioso, ypor lo tanto, muy empleado para grandes velocidades.

Cuando se trata de transmitir grandes potencias con en-granajes de este tipo, se producen fuertes empujes axialescontra rodamientos u otros elementos del mecanismo, pe-ro se pueden eliminar utilizando ruedas con dientes V o do-ble helicoidal (figura 43).

ENGRANAJES DE TORNILLO SIN FIN (VISINFÍN)

Un sin fín es un tornillo de una o varias entradas, dispues-to de tal modo que pueda engranar con una rueda dentada(figura 44).

Figura 44

La rueda es cóncava y tiene los dientes inclinados en unángulo igual a la inclinación del filete del tornillo sin fin.

Son empleados para la transmisión de movimiento entredos árboles que se cruzan sin cortarse, siendo general-mente, dicho ángulo de 90°.

1—33

Es característica propia de estos engranajes el que el tor-nillo sin fin sea siempre el elemento motor.

Se aplican siempre que se desea obtener una gran reducciónde transmisión, pudiéndose construir el tornillo con varios fi-letes, considerando al tornillo como un piñón de igual núme-ro de dientes. De esta manera, si tenemos una sola entrada,por cada vuelta del tornillo avanzará solamente un diente dela rueda y para que ésta dé una vuelta entera necesitaremosque aquél dé tantas vueltas como dientes tiene la rueda.

Los números de revoluciones de rueda y tornillo están en,razón inversa de los números de dientes y entradas, de unoy otro, respectivamente; de aquí el empleo de estos engra-najes para transmitir directamente el movimiento de árbo-les muy veloces a árboles muy lentos.

Deben estar muy engrasados, pues producen mucho roza-miento. Por este motivo el sin fin se hace de acero y casisiempre cementado templado y rectificado.

La rueda suele ser de bronce aunque algunas veces se ha-ce de fundición.

Los conjuntos de rueda y tornillo sin fin se representan es-quemáticamente, según se ve en la (figura 45). En este di-bujo se ve perfectamente la curvatura de los dientes en larueda con objeto de acoplar perfectamente en el tornillo.

Figura 45

1—34

Engranajes interiores

Son engranajes cuyas circunferencias primitivas son tan-gentes interiormente (figura 46).

Figura 46

En estos engranajes el piñón tiene exactamente la mismaforma que en los engranajes exteriores.

Las dimensiones de la rueda se calculan como en los en-granajes exteriores, menos el diámetro interior cuyo valorlo da la fórmula:

din = (z–2) · m

La distancia entre centros se calcula según los datos si-guientes:

Z2 Z1 d2 d1

2 2

La forma de los dientes interiores es tal que el hueco de unode ellos es igual que el perfil macizo de los dientes de unengranaje exterior del mismo número de dientes.

Normalmente los engranajes interiores se hacen con dien-tes rectos, pero también se fabrican de forma helicoidal aun-que con gran dificultad.

1—35

C= · m o

Cremalleras

Constituyen un caso particular de los engranajes, siendouno de los sistemas de transformación de movimiento cir-cular en rectilíneo.

Pueden tener dientes rectos (figura 47) o bien oblicuos (fi-gura 48), para piñones rectos y helicoidales respectiva-mente.

Figura 47 Figura 48

Teóricamente la cremallera está considerada como una rue-da dentada de infinito número de dientes y de radio primiti-vo también infinito.

La línea primitiva de una cremallera es tangente a la cir-cunferencia primitiva del engranaje (figura 49). A la alturade la línea primitiva, la anchura del vano debe ser igual a ladel diente.

El paso y la altura del diente de la cremallera han de seriguales al del engranaje correspondiente y sus dimensio-nes se calculan igual.

Figura 50

1—36

Engranajes cónicos

Tienen por objeto transmitir movimiento entre árboles quese cortan (figura 51). Lo mismo que los dientes de los en-granajes cilíndricos están construidos sobre un cilindro pri-mitivo, los engranajes cónicos están construidos sobre unimaginario cono. Aunque se fabrican corrientemente paraun ángulo entre árboles de 90°, pueden construirse paracualquier ángulo (figura 52).

Figura 51 Figura 52

Es un engranaje de características muy especiales, debidoa la diversidad de módulos que hay a lo largo del diente,aunque su denominación viene dada siempre por el módu-lo que corresponde a la base mayor.

Dado que los cálculos para estos engranajes son aún máscomplicados que para los engranajes helicoidales, daremossolamente una indicación de las medidas más importantes(figura 53):

Figura 53

1—37

Cono PRIMITIVO en el que se verifican la tangencia teóricade los engranajes.

Cono EXTERIOR que limita periféricamente los dientes.

Cono INTERIOR, aquel en el cual apoyan los dientes.

Engranajes hipoides

Estos engranajes tienen una forma parecida a las cónicas(figura 54), pero los ejes no se cortan, sino que se cruzanimaginariamente. Se suelen emplear en diferenciales de au-tomóviles principalmente.

Figura 54

Debido a la particularidad de que sus ejes se cruzan, éstospueden tener prolongación en sus extremos (figuras 54 y55) para servir de apoyo con cojinetes.

Figura 55

1—38

Ejemplos de aplicación de los engranajes

Además de las aplicaciones simples de dos engranajes decualquier tipo, comentados en todos los apartados, en lasfiguras 56 y 57, se puede ver como se pueden conjuntarruedas de diferentes tipos para conseguir movimientos endiferentes máquinas.

Figura 56 Figura 57

Figura 58

1—39

RELACIÓN DE TRANSMISIÓN

Es la relación de velocidad de rotación entre el último ejeconducido y la del primer eje conductor.

Consideremos un tren simple (figura 59) en el cual la rue-da tiene un diámetro primitivo (dp) un número de dientes (z)y un número de revoluciones por minuto (N), siendo los va-lores respectivos del piñón (dpi zin).

En el punto A los dos engranajes tienen la misma velocidadtangencial (si no fuese así, los dientes de alguno de los dosse romperían), por lo que:

π • dp • N60

π • dp1 • n60

π • dp • N π • dp • n N dp1

60 60 n dp

Es decir: la relación entre el número de vueltas por minutode la rueda conductora y conducida, es inversamente pro-porcional a la relación de sus respectivos diámetros primi-tivos.

Figura 59

1—40

V= m • m/s

V= m • m/s

V = v

= dp • N = dp1 • n =

Así mismo, dos engranajes, para que engranen correcta-

mente, han de tener el mismo paso circunferencial; siendo

el de la rueda P = y el del piñón p = ;

pero como P = p, igualando tendremos:

π • dp π • dp1 dp dp1 Z1 dp1

z z1 z z1 z dp

Es decir: la relación entre el número de dientes de la ruedaconductora y conducida es directamente proporcional a larelación de sus diámetros primitivos.

1—41

π · dpz

π · dp1

z1

= = =

Mecánica y mecanismos3

Transmisiones porcorreas trapeciales

Correas trapeciales

Mientras que las transmisiones por correa plana van ca-yendo en desuso, las transmisiones por correas trapecia-les se van extendiendo rápidamente por las grandes ven-tajas que presentan, bajo todos los puntos de vista, entrelos cuales figuran:

a. LA GRAN ADHERENCIA, debida tanto a los materiales de lacorrea como al efecto de cuña de la misma sobre la gar-ganta de la polea.

b. LA POSIBILIDAD DE ELEVADAS RELACIONES DE TRANSMISIÓN

superiores aun a 1:12, con la consiguiente posibilidad deempleo para motores rápidos, que a igualdad de potencia,tienen un precio mucho más bajo.

c. REDUCCIÓN DE ESPACIO, no teniéndose que preocuparprácticamente por el ángulo abrazado sobre la polea me-nor, por el motivo a., no siendo por lo tanto necesario fijaruna distancia mínima entre los árboles.

d. NECESIDAD DE TENSIONES MUY PEQUEÑAS y por lo tantomenos presión en los soportes.

Tienen además otras ventajas menos fundamentales, pe-ro, en casos particulares, de mucha importancia, como sontransmisión más silenciosa, elasticidad de la transmisiónque atenúa considerablemente los choques por bruscas va-riaciones de carga, mayor rendimiento, a consecuencia delmovimiento más uniforme de la correa, facilidad de monta-je y menores gastos de conservación.

1—42

Nuevas posibilidades de las transmisiones por correas trapezoidales

A pesar de la limitaciones propias de las primeras transmi-siones por correas trapezoidales y de la creencia, genera-lizada en los años 30, de su pronta desaparición y sustitu-ción por nuevos elementos, la realidad es que cada vez seamplía más el campo de su utilización.

Las dificultades iniciales afectaban tanto a la cubierta decaucho (debido a la limitación de este material en cuanto atemperaturas, contacto con aceites, ozono, etc.) como a lasfibras resistentes de algodón, cuya vida se acortaba apre-ciablemente con la humedad.

Figura 60

Fue preciso, por lo tanto, impulsar la búsqueda de nuevosmateriales cuya resistencia a la tracción y a la agresividadde los ambientes de contacto mejorase las limitaciones an-teriores.

1—43

Paralelamente se fueron estableciendo normas para la iden-tificación de los distintos tipos de correas, adoptando unade las primeras letras del alfabeto para cada una de las cin-co secciones iniciales, es decir, desde la A a la E.

Figura 61

Como resultado de estas constantes ,investigaciones sehan conseguido hoy correas trapezoidales con cuerdas devarias fibras artificiales (tales como rayón, terylene, nylón,etc.) y almas de caucho natural cubiertas con neopreno ytela cruzada de algodón. Las correas modernas se fabricanen calidad electróil y son por ello resistentes a los aceitesminerales, al tiempo que disipan las cargas eléctricas deorigen estático producidas en la maquinaria.

La vida de una transmisión bien elegida debe exceder deveinte mil horas de trabajo con el entretenimiento limitadoa un tensado inicial, seguido de otro tensado después deveinticuatro horas de trabajo, para verificar así el tensadode las correas. Ha de tenerse en cuenta la importancia deun tensado correcto para asegurar la vida prevista al esco-ger la transmisión.

La independencia y seguridad de una transmisión de co-rreas trapezoidales conduce a una atención inferior a la queidealmente se debe prestar. Nadie pensaría en dejar un re-ductor durante años sin atenderlo; pero es muy frecuenteacordarse de una transmisión de correas únicamente cuan-do la vida útil de la correa ha terminado, lo que la mayoríade las veces ocurre a causa del envejecimiento.

1—44

Especificación técnica de correas

Clasificación según normas de ARCELOR MITTAL

SERIES: las correas trapeciales, objeto de esta especifica-ción, se clasifican en seis series caracterizadas por las di-mensiones de su sección transversal, que son las indica-das en el cuadro I.

LONGITUDES PRIMITIVAS. Cada serie consta de cierto núme-ro de longitudes primitivas o desarrolladas.

GRUPOS. Las correas de la misma sección e igual valor no-minal de la longitud primitiva, se clasifican en grupos cuyaslongitudes efectivas, se encuentran dentro de ciertos lími-tes, con objeto de que las correas del mismo grupo puedanmontarse juntas en una transmisión.

Condiciones generales

FABRICACIÓN. Las correas estarán constituidas por tejidosimpregnados con goma o por una combinación de ambos,siendo el conjunto moldeado y vulcanizado de manera uni-forme. Serán aptas para trabajar a temperaturas compren-didas entre -18° C y 60° C y su estructura interna no seráafectada desfavorablemente por la humedad del ambienteen condiciones normales de trabajo.

MARCAS DE FABRICACIÓN. Cada correa lleva marcada de for-ma indeleble en la superficie exterior la siguiente informa-ción:

• Marca o contraseña del fabricante.

• Longitud primitiva de la correa.

1—45

CUADRO I

Sección

Ancho primitivo, c

Ancho total aproximado, a

Altura aproximada, h

Ángulo aproximado de los flancos 40°

Z A B C D E

8,5 11 14 19 27 32

10 13 17 22 32 38

6 8 11 14 19 25

• Sección de la correa.

• Grupo a que pertenece.

Se admiten los signos que el fabricante tenga establecidospara indicar las citadas características.

ASPECTO. Las correas tienen las superficies de trabajo per-fectamente lisas.

Montaje y entretenimiento de correas trapeciales

Montaje.

En el montaje de las correas se tendrán en cuenta las pres-cripciones siguientes:

COLOCACIÓN. Se aproximan las poleas deslizando el motorsobre los carriles con el objeto de que las correas puedanmontarse sin esfuerzo en sus gargantas.

TENSADO. Se vuelve a deslizar el motor sobre sus raes has-ta que las correas queden tensas con exactitud, teniendoen cuenta que las gargantas de las poleas deben quedarperfectamente alineadas.

La tensión debida se logra cuando la parte de la correa noabarcada por la polea alcanza la flecha indicada en el cua-dro II.

TRANSMISIONES VERTICALES. Si se trata de transmisionesverticales con centros de poleas muy próximos y carga va-riable, las correas se mantendrán algo más tensas.

1—46

CUADRO II

Longitud decorrea no

abarcada por lapolea medida

entre los puntosde tangencia

Fecha

Hasta250

De 251a 500

De 501a 1.250

De1251

a 2.500

De2.501

a 3.750

De3.751

a 5.000

De5.001

a 6.250

De6.251

a 7.500

0,2 a 0,6 0,7 a 2 5 a 14,5 20 a 57,5 45 a 125 87 a 215125

a312

182a

450

Entretenimiento.

Una vez puestas las correas en funcionamiento, y para subuena conservación deben ser sometidas a la siguiente vi-gilancia:

TENSIÓN. Después de las 100 primeras horas de funciona-miento, se controlan las correas y si es preciso, se ajustala tensión de acuerdo cn lo indicado en el cuadro I.

LIMPIEZA. Las correas deben conservarse siempre limpiasy en particular, ser preservadas contra los aceites y grasas.

ADHESIVOS. Es prohibitivo el empleo de cualquier tipo deadhesivos, puesto que éstos, son totalmente inútiles en es-te tipo de correas.

TEMPERATURA. Durante el funcionamiento, las correas y lasgargantas deben mantenerse a la temperatura normal de15 a 20° C. La temperatura máxima admisible es de 50° C,envejecen las correas disminuyendo de una manera rápi-da y progresiva su tiempo de duración.

1—47

1—48

Mecánica y mecanismos4

Cables de acero

El cable de acero está muy generalizado en nuestra Fac-toría, para infinidad de usos, la mayoría de los cuales afec-ta a todas las grúas, sean del sistema que sean; por estocuanto comentamos es de aplicación general a todos loscables de acero.

Constitución de los cables

Los cables metálicos se componen de varias capas de cor-dones arrollados helicoidalmente alrededor de un núcleocentral o alma del cable.

Los cordones a su vez se componen de una o varias capasconcéntricas de alambres de acero también arrollados he-licoidalmente.

Generalmente los cables tienen seis u ocho cordones arro-llados sobre su alma de fibras textiles o metálicas.

Arrollamiento

Arrollamiento cruzado o corriente, es aquel en que los cor-dones, están arrollados en sentido contrario al de los alam-bres que lo forman (figura 62).

En el arrollamiento Lang, los cordones y alambres estánarrollados en el mismo sentido. En el arrollamiento cruza-

do o en el Lang, pueden estar torcidos a la derecha o iz-quierda por lo que existen cuatro tipos de arrollamientos.

Los arrollamiento Lang, son más resistentes al desgaste ymás flexibles, pero presentan la dificultad de que se des-cablean fácilmente y la carga tiene tendencia a girar, poresto queda limitado su empleo cuando han de suspendercargas. Para evitar los efectos de giro, en los casos que lacarga ha de quedar suspendida por un par de cables, seutiliza uno arrollado a la inversa que el otro.

La ventaja del arrollamiento Lang, consiste en su mayor fle-xibilidad y que los alambres ofrecen mayor superficie al des-gaste en el roce de gargantas, poleas y tambores, en cam-bio resisten mal las compresiones en gargantas en formade cuña.

Figura 62

1—49

Designación de los tiposde arrollamiento

El sentido de los arrollamientos en los cables, se designapor letras Z y S mayúsculas.

Las letras minúsculas (s, z) caracterizan el sentido de arro-llamiento en hélice de los alambre que forman el cabo o cor-dón y las mayúsculas (S, Z) dan carácter al sentido del ca-ble.

Denominación de los cables

Los cables se denominan por la expresión de tres cifras,ejemplo 6 x 9 + 1, la primera cifra indica el número de cor-dones, la segunda el número de hilos por cordón, por esola expresión POR, ya que multiplicando el número de cor-dones por los hilos nos dan el total de hilos del cable, porúltimo la cifra final nos dice el alma o almas que llevan loscabos.

Composición

Con la combinación de alambres y cordones se obtienendiversos tipos de cables, que podemos agrupar según ca-racterísticas como sigue:

1—50

Figura 63

1—51

CORDONES: están formados por un solo cordón que carecede alma textil, se emplean como carriles de teleféricos, vi-viendas o riostras para postes y torres, para suspensión decables conductores, derivados de pararrayos, etc.

CABLES CORRIENTES: están formados por cordones cilíndri-cos y todos los alambres tienen el mismo diámetro. Existeninfinidad de estos tipos de cables.

CABLES DE IGUAL PASO: en estos cables, las distintas capasde alambres que forman los cordones están cableados conel mismo paso; gracias a esta construcción, los alambresse adaptan en toda su longitud a los huecos formados porcada dos alambres contiguos, con ellos se evita el efectode entalladura, que se manifiesta en otros tipos de cables.

El rendimiento de estos cables es mayor, ya que los es-fuerzos de flexión, compresión y cortadura no son tan ele-vados como los cables corrientes.

Debido a su peculiar constitución estos cables tienen ma-yor sección metálica (útil) que otro cable a igualdad de diá-metro.

Los cables de esta forma se construyen en los siguientestipos:

Figura 64

1—52

• CABLE SEALE: los cordones de cable seale tienen dos ca-pas de alambre que rodean un núcleo central de mayordiámetro, la capa intermedia es de alambre más delga-do y la exterior más gruesa de forma que encajan per-fectamente los alambres. Debido a que los alambres ex-teriores tienen mayor diámetro no son muy flexibles, pe-ro resisten muy bien el desgaste por efecto de rozamientoy los efectos de intemperie.

• CABLE WARRINGTON: en los cordones de este tipo de ca-ble, el número que generalmente consta de (1 + 6) alam-bres, está rodeado por una capa de doble número dealambres, siendo el diámetro de éstos alternativamentemayor o menor, de modo que encajan perfectamente enlas depresiones y en los salientes de la capa inferior que-dando una superficie exterior muy uniforme. Según to-das las investigaciones este cable es de superior rendi-miento al cable corriente en todas sus aplicaciones.

• CABLE DE RELLENO: los cordones de los cables de relle-no están formados por un número de cables, arrolladosen dos capas y rellenos los intersticios por alambres másfinos.

• CABLES ANTIGIRATORIOS: en el caso de carga suspendi-da de un solo cable y no guiada, se emplean estos ca-bles que evitan que la carga gire. Los cables antigirato-rios están formados por dos o más capas de cordonesarrollados en sentido contrario, de tal modo que los mo-mentos de giro se contraponen neutralizándose. Los ca-bles antigiratorios son muy flexibles por tener gran nú-mero de alambres, pero al montarlos es preciso que to-dos los cordones queden a igual tensión.

• CABLES GUARDIANES: se fabrican con varios cables y és-tos de varios cabos, por lo que son sensiblemente flexi-bles, pero de aplicación limitada, y sólo cuando se re-quiere esta condición de flexibilidad.

1—53

Alma del cable

El alma de un cable es un soporte de tamaño y densidadadecuadas para ofrecer apoyo a los cordones, de modo queincluso a la mayor carga no llegue a establecerse contactoentre ellos.

El alma del cable es de fibra textil, pero en determinadoscasos es más indicado utilizar alma metálica.

El alma textil ofrece las siguientes ventajas:

1. Proporciona asiento mullido a los cordones impidiendoel roce entre ellos evitando el desgaste por fricción.

2. Embebido en grasa durante el proceso de fabricación delcable, que asegura el engrasamiento del mismo.

El alma metálica está indicada en los casos en que las con-diciones de trabajo son muy duras, como en los cables Se-rapers, en las cucharas de fundición.

Cómo medir un cable

El diámetro de un cable se considera el de la circunferen-cia circunscrita a la sección del mismo. Debe medirse conun pie de rey. Cuando el número de cordones es par, se to-ma la medida por los cordones opuestos y cuando es im-par sobre uno de los cordones y el hueco que forman loscordones opuestos, según figura 6.

1—54

Figura 65

Instrucciones para manipular los cables

El desarrollo de los cables debe hacerse cuidadosamente,y según se indica en las figuras para evitar la formación detorceduras que inutilizan el cable en breve tiempo.

Al instalar un cable en un tambor hay que elegirlo de formaque quede como en el dibujo. Hay tambores que tienen dis-positivo de amarre en los dos laterales, entonces según lacaracterística del cable lo engatillaremos para que respon-da a la figura 66.

Figura 66

Tambor de izquierda a derecha Tambor de izquierda a derechacable trenzado a la derecha cable trenzado a la izquierda

1—55

Formas de desenrollar los cables

Figura 67. Formas de desenrollar los cables

1—56

Retirada de un cable en servicio

El agotamiento está determinado por el número de alam-bres rotos según dibujo y éstos se determinan por la longi-tud o zona de roturas en relación, con el diámetro del ca-ble, así como por su composición.

Figura 68. Número de alambres del cable

1—57

Conservación de los cables

Los cables hay que tratarlos con el cuidado que requiereuna máquina, o sea que hay que prestarles la atención quemerecen, deben ser engrasados para evitar su corrosión ya su vez facilitar el rozamiento entre los alambres que lo for-man.

Debe ser engrasado con grasa ligeramente caliente, de ma-nera que penetre con facilidad y forme una película fina sinque esta grasa escurra.

Cables en grúas y polipastos

En estas máquinas los tambores y poleas no son de tangran tamaño como en las instalaciones fijas, por tal motivose encuentran sometidos a continuos y considerables es-fuerzos de flexión, es por tanto aconsejable el utilizar ca-bles muy flexibles como los tipos 6 x 37 + 1 y 6 x 35 + 1 wa-rrington. En los casos en que los cables estén sometidos afuertes desgastes externos se pueden emplear los 6 x 19 +1 corriente, warrington, relleno y seale.

En las grúas giratorias y en general en todos los casos quela carga queda suspendida por un solo cable, es precisoemplear los antigiratorios. Estos cables requieren más cui-dados en la instalación y deben trabajar con unos coefi-cientes de seguridad más elevados.

1—58

Algunos factores que causan deterioro en los cables

EL DESGASTE, principalmente en los alambres de la perife-ria por el contacto con poleas y tambores.

LA CORROSIÓN, que se observa por el picado y que actúaprincipalmente en los alambres interiores, siendo difícil dedescubrir y muy peligrosa.

LAS COCAS, que se forman cuando se instala defectuosa-mente un cable nuevo, o se elevan cables con cabos suel-tos. Las cocas producen un punto débil que no puede sereliminado.

LA FATIGA, debida a esfuerzos excesivos, se nota por la ro-tura neta de alambres.

LA DESECACIÓN de aceites y grasas, produciéndose un en-durecimiento de los mismos.

LAS SOBRECARGAS, tanto las estáticas como las dinámicasproducidas por las aceleraciones y desaceleraciones.

1—59

Cortado de un cable

Figura 69. Cortado de un cable

1—60

Figura 70. Cortar el cable, con la cizalla si es delgado, con AMOLADORA PORTÁTIL (evitando

la rotura de la muela), o con SOPLETE OXIACETILÉNICO para cables gruesos

Figura 71. Cortado de un cable

Dispositivos para la toma de carga

Cuando tenemos necesidad de mover una carga, no sólodispondremos de la grúa más idónea para el trabajo, sinoademás tenemos que disponer de unos medios o disposi-tivos para la preparación de la carga. Estos dispositivos, tande competencia es su conocimiento del estrobador, comotambién para el propio gruísta.

Las materias que hemos de mover son variadas de tal for-ma que sería extensísimo el tratar de describir todas ellas,pero sí vamos a clasificar en unos grupos como son:

CARGAS VARIAS. Cajas, fardos, máquinas, armaduras es-tructurales, etc. CARGAS SÓLIDAS. Materiales siderúrgicos,semiacabados y acabados.

1—61

DIÁMETRODEL CABLE

NÚMERO DE LIGADURAS (1) LONGITUD

DIÁMETRODEL ALAMBREDE ACERO ( )2

Arrollamientocruzado

alma textil

ArrollamientoLang almametálica

antigiratorios

De ligaduraEntre

ligaduras

Hasta 12

De 13 a 20

De 21 a 30

De 31 a 40

Mayor de 40

(1) Se efectuarán a ambos lados del corte(2) Normalizado en la H A 70 501.1

2 3

3 4

4 5

30

60

90

120

150

25

50

70

90

100

1

1,5

2

CARGAS A GRANEL. Minerales variados, como son: piritas,calizas, carbones, etc.

LÍQUIDOS O EN FUSIÓN. Cucharas de colada, cubilotes, cu-bos, tanques, etc.

En cada uno de estos grupos, se haría interminable la re-lación, pero el mencionarlos es sólo para dar idea de los va-riados medios, que hemos de disponer para la preparaciónde las cargas antes de tomarlas con las grúas, ya sean és-tas móviles, fijas, giratorias o de puente.

Comencemos por el más elemental de los dispositivos: losganchos.

GANCHO SENCILLO. En la figura 72 se representa quizás elmás elemental, ya que la fijación del mismo, se hace sobreel ojal que forma su cabeza.

Figura 72

GANCHO GIRATORIO. Este gancho permite girar librementesobre el cable o cadena de suspensión, pero precisa parasu montaje disponer de una anilla especial en donde vamontado.

1—62

GANCHO CON DESVIADOR. En la figura lo representamos yes adecuado su empleo donde al elevarlo sin carga puedeengancharse en los bastidores o cables, u otros obstácu-los.

GANCHOS DE SEGURIDAD. Este gancho puede ser como elsencillo o giratorio, pero lleva un gatillo que impide se des-monte la carga.

1—63

Manejo de estrobos y eslingas

Peso equivalente soportado por cada ramal de sujeción enfunción del ángulo con el que trabajemos

1—64

Situación de las grapas

Las horquillas de las grapas se colocarán sobre el ramalmuerto del cable y las mordazas en el ramal largo, tal co-mo se indica en la figura 73a; nunca, como indican las fi-gura 73b y 73c).

Figura 73 a). Correcto

Figura 73 b). No correcto

Figura 73 c)

Número y distancia entre grapas

Los cables deben ordenarse antes del uso hasta dejarloslibres de cocas, nudos o torceduras.

1—65

DIÁMETRO DEL CABLE

De 3 a 12

De 13 a 20

De 21 a 25

De 26 a 34

De 35 a 44

De 45 a 50

NÚMERO DE GRAPAS

DISTANCIA LCables de alma textil

Cables antigiratoriosy de alma metálica

De 70 a 85

De 120 a 160

De 150 a 200

De 205 a 270

De 265 a 300

De 300 a 350

3

4

5

6

7

8

4

5

6

7

8

9

Figura 74. Manera de quitar las cocas a los cables

Está prohibido el empalme de cables rotos, con nudos. Encaso de urgencia y como provisionales se podrán hacer em-palmes mediante grilletes preparados al efecto, y siemprecon el conocimiento de su mando.

Tendrá especial cuidado y esmero en que no haya opera-rios al alcance de la carga izada, evitando transportar car-gas por encima de personas.

Prestará especial atención a que el pestillo de seguridaddel gancho quede bien colocado prohibiéndose terminan-temente bloquear o suprimir su funcionamiento.

Conocerá perfectamente las NORMAS DE OPERACIÓN CON

GRÚAS y demás normas de seguridad.

1—66

1—67

Mecánica y mecanismos5

Cadenas de transmisión

El empleo de las cadenasarticuladas de precisión

El empleo de la cadena articulada de precisión como ele-mento de transmisión, viene generalizándose cada día másen el mundo entero por reunir condiciones técnicas que aven-tajan enormemente a los sistemas usados con anterioridad.

Con la aplicación de cadena a la máquina se evitan desliza-mientos frecuentísimos que se producen con el empleo decorreas. Si bien en algunos casos estos deslizamientos sonconvenientes, en otros perjudican el buen funcionamiento yrendimiento de la máquina. Además, con la cadena asegu-ramos el perfecto sincronizado que debe existir en una de-terminada relación o mecanismo automático.

El ahorro de espacio que se consigue es muy importante, yaque puede considerarse que una determinada cadena sus-tituye unos engranajes de difícil utilización debido a la consi-derable distancia que media entre sus ejes.

La cadena ofrece resultados óptimos en ambientes húme-dos. Si cualquier otra forma de accionamiento resulta defi-ciente por su escaso rendimiento debido a las condicionesdifíciles existentes, la puesta en práctica de una transmisiónpor cadena, bien sea protegida por cárter, bien engrasadapor goteo, cumple con el buen funcionamiento que se desealograr a base de un estudio adecuado.

En resumen, el empleo de cadenas articuladas de precisiónen las máquinas, ha dado infinidad de posibilidades a losconstructores facilitándoles solución a innumerables proble-mas. Muchas incógnitas de difícil solución en la moderniza-ción de la transmisión, han podido ser resultas satisfactoria-mente.

Si la aplicación de la cadena como elemento de transmisióne ha generalizado porque reporta una mejora en el acciona-miento, como elemento de transporte resuelve un sinnúme-ro de problemas en la modernización de toda clase de in-dustrias de fabricación en serie y manipulación continua. Enestos casos se emplea para el transporte de piezas en ta-maños y materias diversas, para el envasado de productosalimenticios, montaje de elementos de construcción, tanto entalleres mecánicos como de fundición e instalaciones de ali-mentación de hornos, etc.

Una instalación de transporte por cadena articulada, resuel-ta de forma que una y sincronice perfectamente todas las ma-nipulaciones que deban ser efectuadas sobre un productodeterminado, representa un gran ahorro en el costo de fabri-cación por la consiguiente supresión de transporte manual,trato esmerado con el que se evitan roturas y deterioros y almismo tiempo se logra un acabado del género más perfectoy uniforme, que en algunos casos concretos mejora la cali-dad del producto.

Al referirnos al transporte por cadena, no nos limitamos úni-camente a un movimiento horizontal, sino que podemos re-alizarlo en variadas construcciones que se adapten a dife-rentes exigencias técnicas que precisen indistintamente suposición en situación horizontal, recta, inclinada, vertical, asícomo también horizontal en distintas direcciones y con ala-beos si fuere preciso.

Formación de los distintos tipos de cadenas y elementos

que las constituyen

Cadenas de rodillos y casquillo fijo

Las cadenas de rodillos y de casquillo fijo, son una sucesiónalternativa de eslabones interiores y exteriores. Los eslabo-nes o pasos exteriores, se forman entrando dos mallas a pre-sión en los extremos de dos ejes (figura 75).

Los eslabones o pasos interiores, se forman montando dosmallas a presión en los extremos de dos casquillos (figura76), sobre los que, cuando se trata de cadenas de rodillos,

1—68

giran los rodillos (figura 77), y cuando éstos no existen (figu-ra 78), se forma el eslabón interior de la cadena de casquillofijo, que es de ejecución diferente debido a que, para poderlograr un mejor asiento de la malla en sus extremos, la dife-rencia entre el diámetro central de la espiga y el del cuerpocentral es mayor.

Figura 75 Figura 76

La cadena de casquillo fijo, sirve muchas veces de recursocuando por alguna circunstancia (piñones de difícil ejecución,alta velocidad, ciclo automático múltiplo del paso, etc), nopuede variarse en paso de la cadena y se precisa de un es-fuerzo superior. La cadena de rodillos, por estar formada me-diante tres piezas concéntricas, limita el diámetro del eje, porlo que, suprimiendo el rodillo y transformando así la cadenaen tipo de casquillo fijo, puede aumentarse el diámetro deleje, y se logra así una mayor capacidad de potencia para lacadena.

Figura 77 Figura 78

Debe tenerse en cuenta, sin embargo, que si bien se ha lo-grado una mayor potencia de transmisión en el tipo de ca-dena de casquillo fijo, en cambio en el tipo de cadena de ro-dillos éstos transforman el roce deslizante de los casquillosen los flancos de los dientes en un desplazamiento rodanteque disminuye el desgaste. Por este motivo, la cadena decasquillo fijo es más propensa al desgaste que la de rodillos,

1—69

y deberá tenerse sumo cuidado en lograr un engrase abun-dante y efectivo para disminuirlo.

Las cadenas de rodillo tienen un funcionamiento más suavey silencioso, debido a lo que se podría llamar suspensión, for-mada u originada por la capa de aceite y aire que existe en-tre casquillo y rodillo, lo que amortigua el golpe de entradade la cadena en los dientes del piñón.

Cadena múltiples

Las cadenas múltiples se obtienen montando sobre los mis-mos ejes, dos, tres o cuatro cadenas (doble, triple o cuádru-ple).

Las cadenas múltiples no han sido ideadas caprichosamen-te sino que tienen un derecho de existencia suficientementeimportante para que merezcan atención.

Es mucho más adecuado emplear una cadena múltiple depaso corto, que una cadena simple de paso largo. Con ellose evitan muchas veces, roturas innecesarias de rodillos ymallas, y al mismo tiempo se logra un funcionamiento mássuave.

La cadena múltiple debe ser fabricada con acentuada per-fección, ya que está compuesta de piezas independientesconstruidas con mínimas tolerancias, y debe ser montadacon gran precisión sobre un eje común.

Sólo la larga experiencia de especialistas, puede garantizarla calidad de una cadena múltiple. Idénticos cuidados y pre-cauciones deben tomarse para el montaje de la transmisióna que se destinan, ya que una falta de paralelismo entre losejes o una mala alienación de ruedas en que engranen, po-dría reportar un funcionamiento inadecuado y menor dura-ción que una cadena simple, en el mejor de los casos.

Aunque no es corriente emplear cadenas de más de tres hi-leras, también se han logrado buenos resultados con cade-nas de mayor composición. Pueden emplearse incluso ca-denas de ocho y diez hileras, en cuyo caso es imprescindi-ble un estrecho cambio de impresiones entre el fabricante yel usuario, con el fin de poder seguir de cerca todos los de-talles de su instalación y evitar eventuales defectos que pu-dieran surgir.

1—70

Elementos para unión de cadenas de rodillos y decasquillo fijo

Las cadenas que deban cerrarse pueden ser de un númerode pasos par o impar. Si es de número de pasos par, se cie-rra con una unión recta (figuras 79 y 80) y si es de un núme-ro de pasos impar, debe cerrarse con una unión acodada (fi-gura 81 y 82). Si se desea una desconexión fácil (unión des-montable, figuras 79, 80, 81 y 82) deberán emplearse uniones,pero si se precisa de empalme sin fin se empleará simple-mente un eslabón exterior corriente (figura 75).

Figura 79 Figura 80

Figura 81 Figura 82

En las uniones desmontables con pinza debe tenerse encuenta al efectuar el cierre, que el extremo redondo de la pin-za siga el sentido de marcha de la cadena. La unión acoda-da puede ser sencilla (figuras 81 y 82) en cuyo caso tiene eleje desmontable y sirve de cierre, o puede estar remachadaa un eslabón interior (conjunto acodado, figura 83), en cuyocaso puede unirse a la cadena con dos uniones rectas o bienremachado un extremo a un eslabón exterior (figura 75) y unasola unión recta.

1—71

Figura 83

Ajuste de cadena

Para obtener una máxima duración de vida de la cadena, sedebe proveer alguna forma de ajuste de todas las transmi-siones. Se puede proveer un ajuste tanto manual como au-tomático, pero el ajuste automático por lo general requiereun estudio especial de las condiciones para proporcionar undiseño adecuado.

Ajuste por movimiento de eje

Figura 83. Ajuste por movimiento de eje

1—72

Ajuste por tensor

Figura 84. Ajuste por tensor Figura 85

Un ajuste, según lo indicado en los diagramas, se logra conel movimiento de uno de los ejes, o bien con el uso de un ten-sor. La cuantía de ajuste proporcionado por cualquiera de losmétodos debía ser suficiente para corregir un desgaste decadena de hasta 2 pasos, o 2 por ciento de alargamiento porencima de la longitud nominal de cadena, cualquiera que seala medida más pequeña. Al utilizarse para ajuste, un piñóntensor debe estar en el lado descargado de la cadena, pre-ferentemente cerca de una rueda grande y engranando conla parte exterior de la cadena; debería tener un arco de con-tacto inicial de un mínimo de tres dientes y un trozo libre depor lo menos cuatro pasos entre el tensor y la rueda más cer-cana. Por lo general, el número de dientes en cualquier pi-ñón tensor no debía ser menor que el número de dientes enel piñón más pequeño y se debe cuidar de que la velocidaden r.p.m., no exceda el máximo recomendado. Donde seapreciso, varios piñones tensores pueden ser utilizados en unasola transmisión, satisfaciendo así todas las posibles nece-sidades de ajuste. Todos los montajes de tensores deben serrígidos y cuando se provea un ajuste a mano el elemento mó-vil ha de trabarse firmemente en su posición una vez efec-tuados los ajustes.

1—73

Alineación

Al montar las ruedas, deben comprobarse cuidadosamentelas alineaciones axiales y angular, que deben quedar dentrode límites muy estrechos.

Lubricación

Una eficiente lubricación de los empalmes, en funcionamiento,de una transmisión, es indispensable para evitar desgaste yquiebra prematura. La forma más efectiva de lubricación esencerrar la transmisión en una caja y bombear un flujo con-tinuo de aceite sobre la superficie interior de la cadena des-de un colector, al que el aceite es devuelto a través de un fil-tro. Un método alternativo es hacer correr la cadena a travésde un baño de aceite, pero en los casos en que esto sea im-practicable debido a que el piñón esté situado más bajo y serde diámetro pequeño, se utiliza a veces un disco botador deaceite de mayor diámetro que el piñón, para que encauce elaceite sobre la cadena. El flujo de aceite requerido dependedel tamaño de la transmisión, velocidad, y potencia a trans-mitir, pero en todos los casos debe ser de flujo continuo y su-ficiente para sostener un engrase limpio y completo de la ca-dena. A las potencias y velocidades más altas y con trans-misiones compactas el flujo de aceite debe ser amplio parafacilitar y ayudar al enfriamiento.

Las recomendaciones generales para métodos de lubrica-ción, representando necesidades mínimas y basadas en15.000 horas de vida de transmisión, son como sigue:

Lubricación por goteo

Velocidades de cadena hasta 6 metros por segundo y hasta50 cv.

Baño de aceite

Velocidades de cadena hasta 6 metros por segundo y hasta50 cv.

1—74

Lubricación por bomba de aceite

Para cualquier velocidad y/o condiciones de potencia; im-prescindible para transmisiones de 50 cv y más.

1—75

1—76

Mecánica y mecanismos6

Árboles articulados

Condiciones del árbol articulado

Generalidades

Los árboles articulados constituyen unos elementos proba-dos y de aplicación múltiple en la técnica de la transmisión,que sirven de medio de transmisión del momento de giro apartir del mecanismo de accionamiento y hacia el de salida.Los árboles articulados hacen posible el acoplamiento entresí de dos árboles decalados uno al otro y permiten las des-viaciones angulares en cualquier plano espacial.

Las variaciones longitudinales de los extremos del árbol secompensarán por interposición de piezas de calar perfiladas(figura 86).

Figura 86

El empleo de árboles articulados proporcionará al usuario lassiguientes economías de gastos, a saber:

• Por los trabajos simplificados de montaje: puede prescin-dirse de la alineación de los grupos a acoplar.

• Por resultar más económicos los trabajos de entreteni-miento: los alojamientos de muy alta calidad garantizanunos tiempos muy largos de duración. Gracias a la cons-titución simplificada del conjunto de la instalación que danreducidos a un mínimo los tiempos de parada en la pro-ducción.

Hay a disposición hoy en día árboles articulados en un sin-número de versiones, por ejemplo:

• En ejecución libre de entretenimiento.

• En construcción compacta para su acoplamiento en es-pacios reducidos.

• En ejecución especial con objeto de conseguir mayoresvelocidades, por ejemplo, en vehículos sobre carril.

• En construcción extrapesada para momentos de giro has-ta de 320 Tm en tamaños especiales para mecanismosde propulsión por turbinas de alto número de revolucio-nes.

Los árboles articulados se emplean en automóviles, máqui-nas de movimiento de tierra, instalaciones siderúrgicas y delaminación, accionamientos de grúas, mecanismos propul-sores de barcos y en instalaciones de construcción de ma-quinaria en general.

Trabajos generales a realizar

Los trabajos necesarios de entretenimiento deberán reali-zarse en intervalos regulares y coordinarse convenientementecon los de otras partes de la máquina. Los intervalos de en-tretenimiento señalados a continuación sólo pretenden serdatos de orientación, puesto que el servicio de mantenimientodeberá realizarse en cada caso conforme a las condicionesde servicio reinantes y a un ritmo que aconsejen las expe-riencias adquiridas en la misma planta.

VIGILANCIA DE RUIDOS (PERMANENTES)

Al notarse ruidos distintos de los normales deberá averiguarsesu causa y subsanarse la anomalía.

COMPROBACIÓN DEL JUEGO (MENSUALMENTE)

Aproximadamente cada 500 horas de servicio. Son objeto dedicho control los cojinetes de la articulación (juegos de lascrucetas de toma) así comolas piezas perfiladas para el des-plazamiento, este control se efectuará previo al engrase.

1—77

CONTROL DE LA ATORNILLADURA (MENSUALMENTE)

(MENSUALMENTE) Aproximadamente cada 500 horas de ser-vicio.

Comprobar el asiento firme de la atornilladura y, en caso da-do, volver a apretarla.

Lubrificantes

Los árboles articulados no son engrasados más que con gra-sas saponificadas de litio.

PUNTOS DE ENGRASE

El árbol articulado se ha de engrasar en tres puntos tantotiempo hasta que el lubrificante llegue a salir en las juntas se-ñaladas a continuación:

En la primera articulación (cruceta de toma). En la segundaarticulación (cruceta de toma). En la pieza de arrastre del cubo.

Caso que no salga grasa se aflojará la caperuza para poderlimpiar o, en su caso, recambiar las juntas de fieltro.

1—78

Mecánica y mecanismos7

Reductores develocidad

Definición

Son aparatos compuestos de ruedas dentadas, ejes y roda-mientos, contenidos en una carcasa dividida en dos partespara facilitar el montaje y destinada su parte inferior a conte-ner el elemento de lubrificación. Su objeto es transformar unavelocidad N en una velocidad n, tal que N > n.

Además de los elementos citados, contienen niveles de acei-te, agujeros con tapones de purga, agujeros de inspección yde ventilación.

Los reductores de velocidad empleados son reversibles (ex-cepto los de rueda dentada y tornillo sin fin) por lo cual sepuede obtener N partiendo de n, en cuyo caso el sistema sellama multiplicador. Se considera un conjunto completamen-te montado que se puede acoplar por un lado a un motor ypor el otro a un receptor.

Nivel de aceite

Por la importancia tan enorme que tiene el engrase, necesi-tamos estar seguros de que los niveles del mismo en los cár-teres son los correctos.

Se consigue un buen engrase cuando el nivel de aceite seencuentra por encima del diámetro primitivo de la rueda o sinfin más próximos al fondo y por debajo del fondo del diente.Por lo tanto, la variación es de 1,16 m (m = módulo).

A veces es necesario crear escalones de engrase, en parti-cular cuando hay más de dos ejes.

1—79

En los reductores sin fin se disponen unos salientes en lasparedes de la carcasa, de modo que los vapores de aceitecondensados van a engrasar los rodamientos del eje de larueda dentada.

Los niveles de aceite son de tres tipos:

• De varilla con las muescas de máxima y mínima. De ojode buey para modelos pequeños.

• De mirilla para reductores mayores.

NIVEL DE ACEITE REDONDO ATORNILLABLE

Las dimensiones y demás detalles se dan a continuación.

Figura 87

1—80

DENOMINACIÓN PARA LOS PLANOS NIVEL CIRCULAR R 1/4. LATÓN

Tamaño di

R 1 1/4

R 2

d2 d3 11 12 Pesokg / pieza

48 28 14,5 10 0,10

70 43 16,5 11 0,22

NIVEL DE ACEITE TIPO MIRILLA

Las dimensiones normales, así como la denominación y ma-terial de las piezas componentes se deducen de la figura ad-junta.

Figura 88

1—81

Agujero y tapón de purga

Cuando el aceite se ha utilizado después de un determina-do número de horas, es necesario vaciarlo para reemplazarlopor otro nuevo. Esto se hace sin desatornillar el cárter del lu-gar en que se ha instalado.

Figura 89

El canal o agujero de vaciado debe ser tangente al punto osuperficie interior más bajo de la base del reductor. De es-te modo se vaciará con seguridad todo el aceite sucio y lasimpurezas que se hayan podido acumular durante su fun-cionamiento.

Se pueden emplear tapones roscados normales con cabe-za hexagonal o tapones especiales, según DIN 908, con ani-llo y hexágono embutido. A continuación damos los datosmás importantes de este tipo de tapones.

1—82

Sistemas de lubricación de reductores

Dependiendo de las condiciones de trabajo, y de la propiaconfiguración del reductor, se utilizan diferentes tipos de lu-bricación de forma que se pueda asegurar en todo caso lallegada del lubricante tanto a los puntos de engrane, comoa los rodamientos en los apoyos.

Lubricación por barboteo

Es la más simple, y consiste en disponer un baño de lubri-cante en la parte inferior de la carcasa, que es salpicadopor el engranaje o engranes que están parcialmente su-mergidos en él. El nivel correcto para el salpicado, es queel aceite llegue al diámetro de fondo del engranaje más unmódulo aproximadamente.

En algunas ocasiones, cuando la velocidad de salida del re-ductor es muy lenta, se toma como referencia no el últimoengranaje, sino el penúltimo ya que aquél no producirá elsalpicado deseado. Asimismo dependiendo del diseño delreductor, en algunos casos se combina la lubricación porsalpicado con lubricación por grasa del algún rodamiento alque no llega el aceite.

La lubricación por BARBOTEO es válida para velocidades deengrane inferiores a 10/12 m/s, en velocidades mayores,no es efectiva.

Lubricación por bomba

Cuando la velocidad de engrane es superior a 10/12 m/s ola disposición del reductor (ejes verticales por ejemplo) im-pide la llegada del salpicado a algún punto de engrane, esnecesario utilizar la lubricación por bomba, para impulsar elaceite hasta los puntos difíciles.

La bomba puede estar conectada a uno de los ejes rápidosdel reductor, mediante un acoplamiento sencillo, o puedeser motobomba independiente. Asimismo el depósito de lu-bricante puede estar formado por la parte baja de la carca-sa de la que la bomba toma el lubricante para hacerlo re-tornar a él, o puede ser necesario un depósito adicional con-certado con la carcasa, a fin de conseguir una cantidadmayor de lubricante.

1—83

El caudal de la bomba de engrase, está relacionado con lapotencia del reductor, y partiendo de esta base, la cantidadde aceite en el depósito, se fija teniendo en cuenta el tiem-po de renovación T, que habitualmente se sitúa en valoresentre 7 y 10 de tal modo que:

Q Qe

Siendo:

Q = Cantidad de aceite total Qe = Caudal de la bomba en l/minuto

Puede utilizarse como fórmula de definición de Qe la siguiente:

N2 (CV)At

Siendo:

N2= Potencia pérdida

At= Salto térmico en el lubricante (40° C para temperatura ambiente 20° C)

Como orientación práctica diremos que el total de lubrican-te disponible en el depósito o capacidad de aceite del re-ductor debe pasar por la bomba, como máximo entre 5 y 8veces por hora, lo cual permite calcular el caudal de la mis-ma, partiendo del dato capacidad de aceite.

En todo caso debe tenerse en cuenta que la temperaturadel aceite no debe sobrepasar los 60° C en el caso de lu-bricación por bomba.

El tipo de bomba que se emplea más frecuentemente es elde engranajes.

Lubricación con refrigeración exterior

Como variante del sistema de lubricación por bomba, se in-troduce en determinados casos un sistema de refrigeraciónde lubricante. Este dispositivo no está motivado funda-mentalmente por la necesidad de perfeccionar la lubrica-ción desde el punto de vista de cantidad, etc, sino para es-tabilizar la temperatura de funcionamiento, de una parte evi-tando que un calentamiento excesivo del aceite perjudiquesu efectividad de lubricación, y de otra, consiguiendo au-mentar la capacidad de disipación térmica del reductor aefectos de la potencia límite térmica que luego veremos.

1—84

T=

Qe= 26 = l/min

Como referencia, el aceite lubricante no debe exceder enfuncionamiento la temperatura de 90° C en lubricación porbarboteo y 60/70° C en la lubricación por bomba.

Lubricación múltiple centralizada

Se utiliza en el caso de tener varios reductores próximosentre sí que necesiten circuito de lubricación exterior. Sedispone entonces un depósito exterior común, una bombaúnica, y reguladores de caudal individuales para cada re-ductor, con colector de retorno de aceite al depósito. Es unsistema empleado con frecuencia en mesas de perfilado enfrío, mesas de rodillos, etc, en que existen reductores pró-ximos entre sí.

Elementos básicos de cada tipo de lubricación

LUBRICACIÓN POR BARBOTEO

Debe disponer de un buen tapón de respiración, tapón dellenado de aceite, cala o visor de nivel de aceite, y tapón otapones de purga.

LUBRICACIÓN POR BOMBA

Debe disponer de filtro de aspiración, válvula de retencióne indicador de paso de aceite como mínimo además de loselementos antes mencionados. Dependiendo de la impor-tancia del reductor, puede añadirse presostato, termostato,filtro duplex limpiable en servicio, avisador acústico de fal-ta de engrase, y todas las secuencias eléctricas que sonnecesarias partiendo de los elementos mencionados de con-trol del circuito.

Los elementos mencionados son comunes a los sistemasde lubricación centralizada y con refrigerador incorporado.

1—85

1—86

Mecánica y mecanismos8

Muelles

Los muelles son elementos mecánicos que se emplean, confrecuencia, en las fabricaciones mecánicas. Hay gran va-riedad, según sus formas y dimensiones, de acuerdo conla finalidad a que se destinen. Están fabricados en aceroespecial, cuya propiedad principal es la elasticidad.

Por su construcción son susceptibles de absorber defor-maciones considerables bajo la acción de una fuerza, y devolver a su forma de origen cuando cesa la acción de la mis-ma (UNE 1 042).

Muelles helicoidales

Los muelles helicoidales están formados por alambres desección redonda y también de sección rectangular y cua-drada, arrollados generalmente en hélice a la derecha. Semontan como elementos elásticos entre otras piezas de má-quinas o útiles, haciéndolos trabajar a compresión, torsióny tracción.

Resorte cilíndrico de compresión

Trabaja tratando de extenderse hacia afuera, en el sentidode su eje, oponiéndose a una fuerza externa que lo com-prima. Este tipo de resorte es el de uso más general; se em-plea en válvulas, engrasadores, etc. (figura 90).

Para conseguir un funcionamiento correcto, los extremosde un resorte de compresión han de presentar superficiesde apoyo planas y perpendiculares a su eje (figura 91). Poreste motivo, las dos espiras extremas son más próximas yestán esmeriladas.

Figura 90 Figura 91

MUELLES DE COMPRESIÓN CÓNICOS, DE SECCIÓN RECTAN-GULAR DIN 29

Están formados por una lámina de acero enrollada en for-ma cónica (figura 92A). Sus otras formas de representaciónse ven en las figuras 92B y 3C.

La sección de la lámina que los constituye disminuye conel radio de arroIlamiento del resorte.

Figura 92

Su forma cónica está concebida de manera que, bajo elefecto de una carga dada, la altura del resorte sea mínima.En las figuras 93A y 93B se ve su forma de trabajo.

1—87

ACOTACIÓN DE MUELLES CÓNICOS DE COMPRESIÓN

Los datos para acotar son los siguientes (figura 92C):

dm = Diámetro medio de la base superior.

Dm = Diámetro medio de la base inferior.

b = Anchura de la lámina.

e = Espesor de la lámina.

Lo = Longitud libre del muelle.

Los muelles de sección redonda se acotan de forma simi-lar.

Figura 93. Aplicación de un resorte cónico: A) sin trabajar;

B) bajo la acción de una fuerza

Muelles de platillo

Están formados por arandelas de platillo cónicas que se vaninterponiendo, unas encima de otras, según convenga (fi-guras 94A, 94B, 94C y 94D).

Este tipo de muelle tiene cada día mayor aplicación, dadala simplicidad de su composición y las cualidades que reú-ne. Su cálculo se hace según DIN 2 092.

1—88

1—89

Figura 94

Cuando se representan montados, basta ennegrecer o ra-yar las superficies de la sección.

Muelle cilíndrico de tracción

Se llama así el resorte que ejerce la acción hacia su inte-rior, oponiéndose a una fuerza exterior que trata de estirar-lo (figura 95).

Figura 95 Figura 96

Resortes de espiral DIN 29

Este tipo de resorte se emplea para producir un movimientoy se aplica, principalmente, en mecánica de relojería, enjuguetes mecánicos, metros enrollables, cerraduras, etc.

En las figuras 97 (A), (B), (C) y 98 (A), (B), (C) y (D) se apre-cian las formas de representación, sin tensión y en posiciónde trabajo.

Acotación

Los datos para calcular y acotar el muelleson (figuras 25 (A) y 26 (A)):

D = Diámetro de la caja donde se ajusta elresorte.

d = Diámetro del eje donde se enrolla eleje. b = Espesor del fleje.

n = Número de espiras.

L = Longitud del desarrollo del fleje.

di = Diámetro del fleje enrollado.

Fórmulas:

d1=D - 2 nb = d + 2 nb

Figura 98. Muelle de resorte en espiral con tensión

1—90

Figura 97.

Muelle de

resorte en

espiral sin

tensión

D = d 2 + π

8 bL

Mecánica y mecanismos9

Empaquetaduras

Siempre que un eje atraviesa la pared de un depósito quecontiene un fluido a presión, éste tiende a escapar por lazona en que sobresale el eje.

El problema, por consiguiente, consiste en practicar una ob-turación en el eje, tanto en su condición estática como di-námica con el mismo dispositivo de cierre (figura 99).

Figura 99

El sistema más antiguo que se conoce, pero que aún seemplea, es la empaquetadura, que ya se utilizaba como cie-rre en el suroeste de Asia unos 4.000 años a.C.

La empaquetadura es un sistema de cierre que actúa axial-mente limitando las pérdidas de fluido hacia el exterior.

En la figura 2 se puede ver el esquema de un sistema deempaquetadura en una caja de estopa.

1—91

Las características del funcionamiento de las empaqueta-duras son las siguientes:

• Es un cierre axial.

• Tiene pérdidas controladas.

• Desgasta la camisa o eje donde hace el cierre.

Figura 100. Empaquetadura típica

Inicialmente la empaquetadura, una vez en su alojamiento,es comprimida por medio del prensaestopas y cuando labomba está operando, el fluido bombeado pasará por la to-lerancia entre la empaquetadura y el eje rotativo, actuandocomo lubricante y ayudando a disipar el calor de fricción re-sultante.

Este último punto es muy importante y con frecuencia ig-norado por algunos operadores o mecánicos, que al ob-servar la fuga del producto efectúan ajustes excesivos pa-ra detenerlo, con lo cual la empaquetadura trabaja en secolimitando consecuentemente su vida y ocasionando des-gastes prematuros de la camisa o del eje (figura 101).

Figura 101. Efecto de la presión de apriete de la empaquetadura

1—92

Cuando la empaquetadura se utiliza para altas temperatu-ras o altas presiones, el calor generado por la fricción esnecesario disiparlo por medio de un lubricante. Esta refri-geración se requiere también cuando se opera con fluidoscuyos valores lubricantes no son satisfactorios. La lubrica-ción externa se introduce en la cajaestopa por medio de unanillo linterna que generalmente se localiza en la mitad dela misma; sin embargo, su exacta localización debe ser de-terminada en base a la viscosidad y poder lubricante delfluido introducido, así como las condiciones de operaciónde la bomba contra las cuales actúa la empaquetadura.

Los medios de introducir o inyectar este lubricante varíande acuerdo con los requerimientos y las condiciones de ser-vicio.

Pueden ser tan simples como el uso de un engrasador ocomplicados como la instalación de un sistema indepen-diente de bombeo para suministrar dicho lubricante a la pre-sión y temperatura deseada. El medio más usado es hacerrecircular el mismo fluido bombeado tomándolo de una zo-na muy próxima a la descarga de la bomba o inyectándolodirectamente en la cajaestopa. Con esto se asegura unacirculación continua en la zona de empaquetadura, a pesarde los efectos de vacío o cavitación que pueden existir so-bre la empaquetadura y permitir una más rápida disipacióndel calor (figura 102).

Figura 102. Esquema típico de lubricación

de empaquedatura

La línea de recirculación es indispensable cuando el líqui-do bombeado contiene un cierto porcentaje de sólidos. Siel contenido sólido en un líquido bombeado es irrelevanteno teniendo un porcentaje bien determinado de sólidos, sepuede recircular el mismo líquido bombeado empleandouna tubería de recirculación colocada detrás del impulsor,

1—93

pues éste deja el líquido a sus espaldas relativamente lim-pio. Si el peso específico de los sólidos es elevado respec-to al líquido bombeado, se puede conectar a la tubería derecirculación un separador ciclónico que elimina eficazmentelos sólidos e impide el atascamiento de las tuberías comoocurre frecuentemente con un filtro.

No existe ninguna empaquetadura que pueda resistir la ac-ción abrasiva de los sólidos, debido a esto el límite de la du-ración de la empaquetadura es notablemente reducido y,teniendo en cuenta que la empaquetadura actúa como undispositivo de control de la pérdida, se requiere una másadecuada lubricación para que ésta no se arruine.

Las propiedades deseables y necesarias para que una em-paquetadura pueda funcionar correctamente son las si-guientes:

• La empaquetadura debe ser suficientemente moldeablepara conformarse al eje o camisa bajo la presión del pren-saestopas.

• No debe tener ningún componente que pueda ser di-suelto, atacado o debilitado por el fluido bombeado o porel lubricante.

• Debe ser lo suficientemente elástica para absorber losmovimientos radiales normales del eje a su camisa.

• Bajo efectos de presión debe adaptarse por sí misma sinextruirse ni producir fricción.

• No debe causar abrasión ni corrosión al eje.

• Debe disminuir su volumen lentamente de modo que norequiera frecuentes ajustes o reposiciones.

Clasificación de las empaquetaduras

Independientemente del hecho de que una empaquetadu-ra pueda utilizarse con un eje rotativo, todas las empaque-taduras se clasifican en tres grupos básicos: empaqueta-duras metálicas, empaquetaduras plásticas y empaqueta-duras de fibras trenzadas.

1—94

Bajo el análisis de sus propiedades básicas se puede lle-gar a una correcta selección del estilo de empaquetaduramás adecuado para un determinado servicio, siempre quese consideren además los factores básicos de inatacabili-dad por el fluido bombeado y resistencia a la temperaturay a la presión de servicio.

En el gráfico dibujado se pueden ver los tipos de empa-quetadura y los elementos que las constituyen.

La instalación de la empaquetadura

Independientemente de la correcta selección de una em-paquetadura para un servicio determinado y de los mediosde lubricación escogidos, la empaquetadura continuará dan-do problemas si no se toman medidas adecuadas para suinstalación.

1—95

Ofrecemos aquí las secuencias exactas que cada instala-dor tiene que tener en cuenta al empaquetar una bomba ouna válvula.

1. Extraer la empaquetadura desgastada con unos extrac-tores de tamaño adecuado y limpiar perfectamente el inte-rior de la cajaestopas comprobando las dimensiones de lamisma y el eje (figura 103).

2. Controlar la concentridad del eje en relación al diámetrointerior de la cajaestopas (figura 104).

Figura 103 Figura 104

3. Controlar la excentricidad del eje, la cual no debe exce-der de cinco centésimas en diámetro (figura 105).

4. Limpiar la superficie de eje interesada a la empaqueta-dura y eliminar todas las virutas o rayas formadas por la pre-cedente empaquetadura (figura 106).

Figura 105 Figura 106

5. Examinar detenidamente el anillo prensaestopas y con-trolar que la tolerancia entre el diámetro interior de la caja-estopas y el diámetro exterior del anillo no sea superior acuatro décimas. Al mismo tiempo, la tolerancia entre el ani-llo prensaestopas y el eje no tiene que ser en ningún caso

1—96

superior a 25 centésimas, de manera que la empaqueta-dura no tenga posibilidad de extruirse por debajo del pren-saestopas (figura 107).

6. Medir la profundidad de la cajaestopas para asegurarsedel número de anillos que habrá de introducirse (figura 108).

7. No teniendo aros preformados, cortar de una espiral tan-tos aros corno hagan falta para empaquetar la cajaestopasde la firma indicada en la figura. Hay que tener en cuentaque el corte de la empaquetadura será siempre a 45° (fi-gura 109).

Figura 107 Figura 108

Utilizando empaquetaduras metálicas y plásticas, se debe-rá abrir el aro para su instalación en el sentido de la espiralapartando sus puntas axialmente. Si esta abertura no essuficiente pueden hacerse cortes interiores parciales a ca-da anillo de empaquetadura.

Figura 109 Figura 110

8. Instalar cada anillo individualmente con la ayuda de bu-jes partidos y asentarlos firmemente en su lugar presionandocon la ayuda del prensaestopas. Si se usan empaquetadu-ras de teflón o grafito, hay que deslizarlas sin comprimirlas.

1—97

9. Asegurarse que los cortes de los aros queden a 120° unode otro (figura 111).

10. Si la instalación incluye un anillo linterna éste debe serposicionado directamente debajo del orificio de inyección,considerando la compresión y pérdida de volumen que ab-sorberán los anillos de fondo.

Figura 111

11. Posicionar el prensaestopas contra el último anillo deempaquetadura y comprobar su apriete haciendo girar eleje con la presión de la mano (figuras 112 y 113).

Figura 112 Figura 113

12. Presurizar la cajaestopas con el líquido manipulado yténgase en cuenta que la fuga debe aparecer tan pronto co-mo se establezca la presión. Si esto no ocurre, la caja pue-de sobrecalentarse quemando repentinamente, sea la em-paquetadura sea el eje o camisa donde está instalada és-ta última. En este caso parar inmediatamente la máquina yaflojar las tuercas y arrancar otra vez hasta que la fuga semantenga constante.

Después de haber operado por unos 10 minutos con una fu-ga invariable, se empieza a regular la empaquetadura apre-tando las tuercas del prensaestopas uniformemente. Hay quedar un sexto de vuelta completa a intervalos regulares, cadadiez minutos, hasta reducir la fuga a un nivel aceptable.

1—98

Cualquier ulterior ajuste se hará siempre de la misma for-ma, es decir, dando un sexto de vuelta a cada tuerca porintervalos aproximados de diez minutos y siempre que labomba esté trabajando en sus normales condiciones de pre-sión y temperatura.

Apretado de la empaquetadura

En general el sistema de apretado siempre es manual, bienpor tuerca o con espárragos.

Con la tuerca (figura 114) se consigue que el apretado seaperpendicular al eje, pero puede provocar la rotación de laempaquetadura en el montaje, y además se tiene un difícilcontrol sobre el apretado.

El otro sistema es por espárragos (figura 115) que permiteun mejor control del apretado, sea o no fuerte; y no permi-te la rotación de la empaquetadura, aunque es condiciónindispensable que el prensa se apriete de forma regular pa-ra que entre perpendicular al eje.

Figura 114. Cabezal aceptable para pequeños Figura 115. Cabezal recomendado

diámetros

1—99

Ejemplos de sistemade presa estopas

Figura 116

Figura 117

1—100

Algunas causas de fracaso en la utilización de

empaquetaduras para ejes

Un juego de empaquetadura desgastado puede ser de in-terés para poder saber la causa de un desgaste prematurodespués de un examen cuidadoso.

En la tabla siguiente, se indican algunas ideas para detec-tar dificultades en la empaquetadura.

OBSERVACIÓN SUGERENCIAS

No aparece fuga durante la puesta en Aflojar la tuerca prensaestopas para facili-marcha. tar una fuga abundante. Si la succión es ne

gativa, instalar una linterna y conectarla a la descarga.

Fuga excesiva durante la puesta en marcha. Comprobar si la empaquetadura tiene el ta-maño correcto. Los anillos han sido coloca-dos de acuerdo con las instrucciones con-tenidas en el catálogo. Comprobar la con-centricidad del eje.

Los anillos están aplastados debajo del Comprobar los cojinetes. La empaquetadu-eje. ra está, probablemente, soportando el pe-

so del eje.

Los anillos está aplastados por la parte Comprobar la alineación del eje. Podría pro-superior o por uno de los lados. ducirse una excentricidad por desgaste de

los cojinetes.

Un abultamiento muy notorio en los lados Probablemente una excesiva separación del anillo. con el anillo adyacente. Los anillos corta-

dos demasiado cortos.

Los lados exteriores de los anillos Los anillos podrían estar demasiado flojosbrillantes o desgastados. y girar con el pie.

Los anillos fluyen a través del anillo Demasiado juego entre el diámetro exteriorde fondo. del eje y el diámetro interior del casquillo.

Instalar buje. También podría ser una presión excesiva del prensaestopas.

1—101

OBSERVACIÓN SUGERENCIAS

El primer anillo en malas condiciones. Los Defectuosa colocación del juego de anillos.anillos de fondo correctos. Véanse instrucciones en el catálogo.

Los juegos de anillos desaparecen. La empaquetadura es absorbida. Instalarbuje en la parte interior.

La empaquetadura está desgarrada. Comprobar el casquillo por si existen aspe-rezas. ¿Hay abrasivos? Ver instrucciones en catálogo para efectuar la oportuna co-rrección.

Los anillos están quemados. Las Comprobar el tamaño correcto de las em-superficies secas y chamuscadas. paquetaduras. ¿Se ha seleccionado la em-

paquetadura teniendo en cuenta las limitaciones de temperatura y/o la velocidad pe-riférica? Comprobar la lubricación. ¿Hay abrasivos?

La empaquetadura se endurece. Véase ANILLOS QUEMADOS más arriba. ¿Pueden existir líquidos que se solidifican?

La empaquetadura se reblandece. Comprobar la correcta elección del estilo yasimismo la lubricación.

Pérdida excesiva de lubricante. La tuerca prensaestopas, excesivamente apretada. Comprobar la selección de em-paquetadura, temperatura, excentricidad deleje.

Fugas inexplicables. Puede existir fuga en la camisa. Reempla-zar la junta del casquillo entre éste y el eje.

La empaquetadura se agarra al eje al Líquido saturándose o solidificándose en elparar. juego de empaquetadura. Proporcionar lu

bricante a la empaquetadura antes de la parada.

1—102

1—103

Mecánica y mecanismos10

Cierres mecánicos

Introducción a los cierresmecánicos

El cierre mecánico ha sido concebido como un dispositivo uti-lizado para realizar el sellado de ejes giratorios. Es más efec-tivo que la empaquetadura tradicional, utiliza piezas recam-biables y no desgasta ni origina cualquier otro efecto sobrelos equipos donde se ha instalado.

En general, se puede decir, que los cierres mecánicos se ins-talan hoy en equipos y en condiciones ambientales muy si-milares, en los que las empaquetaduras fueron utilizadas entiempos pasados.

Con gran diferencia, la mayor utilización de los cierres me-cánicos se realiza en las bombas para la industria y los si-guientes comentarios, abiertos a una amplia interpretación,se refieren principalmente a dichos equipos.

El cierre mecánico

Un cierre mecánico consiste esencialmente en dos superfi-cies planas radiales: una montada sobre el eje giratorio y otraestacionaria de tal forma, que el sellado se consigue medianteel contacto de una superficie sobre otra. Una de la superfi-cies, tienen una posición fija; mientras que la contraria estádotada de una cierta flexibilidad radial y axial, a fin de com-pensar los movimientos del eje. Esta flexibilidad axial haceposible el montaje del cierre mecánico dentro de unos lími-tes prácticos sin necesidad de ser demasiado precisos. Laprecisión requerida para el montaje depende del diseño delcierre.

La figura 118 muestra cómo las dos superficies radiales re-tienen el líquido. En la figura 119 se aprecia cómo una de las

superficies radiales —denominada cara— está montada fle-xiblemente, ligeramente apretada contra el asiento median-te un resorte y arrastrada por el eje. La cara está sellada tam-bién con respecto al eje, siendo este rasgo, junto con el di-seño del resorte, lo que determina la variedad de cierresmecánicos.

Figura 118. (A) Montaje interno. (B) Montaje externo

FUNDAMENTOS DEL SELLADO: las fugas de líquido se impidenmediante dos superficie planas —una rotativa y la otra esta-cionaria—, deslizando una sobre otra.

Figura 19

Los elementos principales de un cierre mecánico son: resor-te, sistema de arrastre de la cara, elemento secundario desellado, cara giratoria, asiento y junta del asiento. Su con-cepción e interrelación determinan una amplia variedad dediseños en cierres mecánicos.

1—104

ÚTILES DE MEDICIÓN

2—3

Útiles y medición

1. Instrumentos de medición directa a trazos

2. Instrumentos de medición indirecta

Útiles de medición1

Instrumentos de medición directa

a trazos

Pie de Rey

Es el aparato de medida directa más extendido; se utilizapara pequeñas y medianas precisiones 0,1, 0,05 o 0,02.

En estos instrumentos pueden existir varias causas por lascuales se introducen errores considerables en la medida:presión de apriete en las bocas, variable con el operador ydilatación de la regla (en un pie de rey de 500 mm, con unavariación en la temperatura de 10°, la variación de longitudalcanza 0,05 mm).

Los pie de rey de cierta calidad, son de acero inoxidable ytienen las bocas templadas y rectificadas.

La figura 1 muestra un calibre pie de rey normal (con ca-pacidad hasta 180 mm).

Figura 1

2—4

Como se ve en las figuras, generalmente constan de unaregla graduada y doblada a 90° por un extremo. En esta re-gla se desliza una nueva escuadra, provista también de gra-duación, llamada nonius.

El fundamento del nonius, se puede comprender con el si-guiente ejemplo: Supongamos una longitud de 9 mm segúnfigura 2.

Si la dividimos en 9 partes iguales, cada división vale 1 mm;pero si la dividimos en 10, cada una de ellas vale 9/10 mm.La diferencia, pues, entre una división de 1 - 0,9 = 0,1 mm.

Figura 2 Figura 3

Por lo tanto, si corremos la rejilla inferior 0,1 mm la prime-ra división, a partir del cero, coincidirá con la de arriba fi-gura 4, si medimos 0,2 será la segunda división la que coin-cidirá, figura 5, y así sucesivamente.

Figura 4 Figura 5

En el caso práctico de efectuar una medida cualquiera, elnonius indicará en la escala superior los milímetros ente-ros. Las fracciones de mm (décimas en este caso) nos lasmarca la división del nonius que coincida con una de la re-gla, o esté más próxima a una división de la regla.

En la figura 5 se efectúa una medición de 12 mm y 9 déci-mas (12,9).

2—5

En general, para saber la apreciación de un nonius, basta-rá con dividir la medida de la menor división de la regla porel número de divisiones del nonius. Por ejemplo si un no-nius tiene 20 divisiones, la apreciación será:

1 mm (menor medida de la regla)20 (número de divisiones del nonius)

Los pie de rey suelen tener nonius divididos en 10, 20 y 50partes.

Calibre sonda

Es una variación del calibre pie de rey, utilizado para la me-dición de profundidades de taladros o la separación entredos planos orientados al mismo lado.

Un ejemplo de estos calibres se puede ver en la figura 6.Su construcción y funcionamiento es similar al pie de rey.

Figura 6

La ventaja de utilizar este calibre sonda, a utilizar la varillaposterior del pie de rey, es sobre todo, una mayor precisiónal tener mejor apoyo de la corredera especial y mayor rigidezde la regla, respecto a la varilla de los calibres ordinarios.

2—6

= 0,05 mm

Las figuras 7 y 8 representadas indican dos maneras dife-rentes de hacer mediciones de profundidades o espesores.

Figura 7 Figura 8

Micrómetro

Su diseño primitivo y prototipo fue inventado en 1848, porun francés llamado Palmer. Permite en su ejecución nor-mal, la apreciación de una medida con precisión de 0,005mm.

Figura 9

2—7

La figura 9 muestra una vista del conjunto del aparato.

Básicamente está compuesto de un cuerpo fijo en forma deC, concebido para resistir a la deformación por flexión. Elacero utilizado en su construcción está tratado y estabili-zado.

La punta fija (reglable en algunos aparatos) está templaday lapeada sirviendo de origen de cota; la punta móvil, tam-bién templada y lapeada, está constituida por un tornillo deacero tratado y estabilizado cuya rosca, con un paso de 1mm o 0,5 mm, se rectifica con una tolerancia de 0,001 mmsobre el paso. Estas dos superficies de contacto, en mi-crómetros de calidad, van provistas de plaquetas de car-buro de tungsteno para reducir el desgaste.

La tuerca del tornillo micrométrico tiene un roscado cónicoexterior y está hendida, lo que permite eliminar el huelgo,gracias a una tuerca prevista a tal efecto.

Un botón con trinquete arrastra el tornillo en el giro, lo quepermite limitar la presión de contacto de los palpadores so-bre la pieza a un valor constante del orden de 1 kg.

Todos los tornillos micrométricos disponen de un anillo deblocaje para fijar la punta móvil mediante un freno de ma-nera que evite cualquier desplazamiento axial del tornillo ypor tanto un error de medida.

El funcionamiento, y por tanto la apreciación de un micró-metro, se basa en el paso del tornillo y en las divisiones deltambor giratorio. Normalmente el tambor tiene 50 divisio-nes y la graduación recta es doble, por debajo de la líneadivisoria de referencia; la superior graduada en milímetrosy la inferior también, pero desplazados 0,5 mm respecto ala superior, de manera que indica los medios milímetros.

Al tener el tornillo un paso de 0,5 mm cuando se gire el tam-bor una vuelta completa, coincidirá el cero con la primer di-visión inferior figura 10.

2—8

Figura 10

De esta manera a cada vuelta, el tambor se desplaza axial-mente 0,5 mm Las divisiones superiores medirán milíme-tros enteros y las inferiores medios milímetros.

Como el tambor se puede girar, no sólo a vueltas enteras,sino cualquier fracción de vuelta, sucederá que se podránmedir dimensiones menores de 0,5 mm. Observando quela línea del tambor, que coincide con la línea de referencia,o esté más próxima a ella, la lectura se hace así:

Cada división del tambor equivale a desplazar el tornillo 0,01mm puesto que éste avanza 0,5 mm y aquél tiene 50 divi-siones.

Apreciación = 0,5/50 = 0,01 mm

Según esto, primero se leen los milímetros enteros, indica-dos por la última línea (A): 7 mm. Si aparece alguna divi-sión de medios milímetros la lectura anterior será 7,5 mm.

Finalmente se leen las divisiones del tambor, que en esteejemplo son 39. Sumando todos los apartados tenemos unamedida de: 7,5 + 0,39 = 7,89 mm.

2—9

Si no coincidiese una línea del tambor, por estimación sepuede apreciar aún una tercera cifra decimal.

Hay micrómetros que con auxilio de un nonius o cualquierotro medio, pueden llegar a apreciar milésimas de milíme-tro eliminando la medición por estimación indicada ante-riormente.

Los micrómetros están concebidos para mediciones de co-tas pertenecientes a superficies con pasadas de acabadocon la herramienta, o por rectificado, es decir, teniendo unacabado como mínimo de dos triángulos.

2—10

Normas para la utilización de un micrómetro

Estas herramientas son extremadamente delicadas, por ellohay que tener una serie de precauciones en su manejo, lascuales enunciamos a continuación:

• Al medir, no extremar nunca la presión sobre la pieza,emplear el atracador del trinquete.

• No deslizar las bocas sobre las piezas; si se quiere com-probar el paralelismo o diámetros en varios puntos, sehace lectura individual cada vez, abriendo y cerrando elmicrómetro.

• No medir nunca piezas en movimiento.

• Medir sobre piezas limpias y pulidas.

• Comprobar que al medir interiores se hace según un diá-metro y no según una cuerda (figura 11).

• Al medir redondos hacer al menos dos mediciones.

• Guardarlo siempre en su estuche o encima de una ga-muza, o bayeta limpia.

Figura 11

• Una vez utilizado limpiar con un paño y engrasarlo convaselina blanca pura.

2—11

Puesta a cero y reglaje de un micrómetro

Como ya se vio, con el uso pueden desgastarse los con-tactos o simplemente desajustarse.

Para verificar si el cero es exacto, basta aproximar los pun-tos hasta su contacto, si la capacidad de medida es 0-25.Si es superior, los puntos se ajustarán al PATRÓN previstopara el calibrado, a la capacidad mínima del aparato.

La puesta a cero se efectuará reglando la tuerca de recupe-ración del juego dispuesta en el interior del tambor graduado.

Medición de ángulos

Transportadores de ángulos

Son aparatos para la medición directa de ángulos, tambiénllamados GONIÓMETROS.

La figura 12 muestra el más utilizado en los talleres (GO-

NIÓMETRO UNIVERSAL). Consta de una pieza en forma deescuadra unida a un limbo o círculo graduado (1) y un dis-co (2) que gira concéntricamente al limbo llevando consigoel brazo (3), en el que se fija una regla deslizante (4). El tor-nillo (5) moleteado fija el conjunto y en algunos gonióme-tros también la regla.

Figura 12

2—12

El limbo está dividido en grados y numerado cuatro vecesde 0 a 90 grados, de manera que la línea de ceros u origende medida es paralela a uno de los lados de la escuadra yla línea de 90° paralela al otro lado (figura 13).

Sobre el limbo va montado un nonio que permite la lecturadirecta con precisión de 1/12 de grado o sea 5 minutos.

El fundamento y la lectura del nonio es similar al de los piesde rey; la figura 14 muestra un detalle de uno, indicando lalectura 12° 40' (marcada con un asterisco).

Figura 13 Figura 14

Como se observa, el nonio es doble para poder hacer laslecturas en uno y otro sentido, según el cuadrante del lim-bo en el que se efectúen estas lecturas.

Los extremos de la regla están biselados con ángulos de45 a 60°, variando la longitud de la regla entre 150 y 500mm según los aparatos.

La medición con estos goniómetros se realiza situando elángulo a medir de forma que sus lados coincidan con un la-do de la regla y otro de la escuadra, deslizando la regla auno y otro lado y empleando el lado de la escuadra más có-modo para la medición. En la figura 15 se muestran diver-sos casos de aplicación.

2—13

Figura 15

Cuando el lado de la escuadra empleado es el paralelo a lalínea de 90° del limbo, la medida leída es directamente ladel ángulo, si éste es agudo (figura 16), o la medida suple-mentaria, si es obtuso (figura 17).

Figura 16 Figura 17

Si se emplea el lado de la escuadra paralelo a la línea 0°,la lectura en el limbo es el complemento del valor del án-gulo, cuando éste es agudo. Si por el contrario es obtuso,se sumarán 90° a la medida obtenida (figuras 18 y 19).

Figura 18 Figura 19

2—14

En algunos goniómetros se acopla una pequeña lupa parafacilitar la lectura del nonius, ya que las divisiones estánmuy próximas entre sí.

Niveles de burbuja

Dada su gran sensibilidad, estos aparatos permiten medirpequeños ángulos con una gran precisión, dando el nivel lapendiente del ángulo; se pueden considerar, por tanto, com-paradores de pendiente.

Estos aparatos permiten realizar tres operaciones distintas:

• Medida de ángulos pequeños formados por dos superfi-cies de las cuales una es horizontal.

• Colocar horizontalmente un elemento de referencia o denivelación.

• Medidas de los defectos de una superficie con relacióna un plano horizontal.

En la construcción de máquinas, los niveles lineales (figu-ra 20) sirven ya para verificar la planitud de una superficie,ya para verificar la horizontalidad de un plano o de un eje.El nivel cuadrado (figura 21) permite además verificar la ver-ticalidad de una superficie o un eje.

Figura 20 Figura 21

La concepción de los distintos tipos de niveles varía segúnsu precisión; por lo que trataremos de los empleados en laconstrucción y verificación de las máquinas herramientas.

Básicamente el nivel de aire o burbuja está formado por untubo de vidrio curvado (figura 22), con un radio de curvatu-ra determinado. El tubo está lleno de un líquido muy fluido(éter o alcohol), dejando una burbuja de 20 a 30 mm de lon-

2—15

gitud. Los extremos están cerrados con un soplete o sella-dos con un mástic insoluble en el líquido que lo llena. Estetubo de vidrio, que se llama AMPOLLA O FLOTA DE NIVEL, es-tá provisto de trazos de referencia para medir los despla-zamientos de la misma.

La ampolla va montada rígidamente en un tubo metálicoprovisto de una abertura longitudinal que permite observarlos desplazamientos de la burbuja (figura 23).

Figura 22 Figura 23

Todo este conjunto se monta de forma rígida o ajustable so-bre un soporte a base de distintas formas, dando origen alos distintos niveles como ya se vio en las figuras 19 y 20.

SENSIBILIDAD DE UN NIVEL

Es la variación de pendiente por metro al dar a la burbujaun DESPLAZAMIENTO CORRESPONDIENTE A UNA DIVISIÓN DE

LA GRADUACIÓN DEL TUBO.

Normalmente los niveles de precisión tienen una sensibili-dad de 0,02 mm por metro, teniendo los trazos del tubo dis-tantes 2 mm. Esta sensibilidad depende del radio de cur-vatura del tubo que porta la burbuja.

Un nivel se puede emplear como medida directa de incli-naciones pequeñas (menores de 2°) o bien como medidaindirecta.

Un nivel con una sensibilidad como la indicada anterior-mente con una desviación de una división de la burbuja ycon una base de 200 mm de longitud h será:

h = (0,02 · 200) / 1.000 = 0,004mm

Esta relación permite calcular la desnivelación relativa en-tre los dos extremos del nivel para un desplazamiento da-do de la burbuja.

2—16

2—17

Para la medida directa de inclinaciones pequeñas α < 2 °,colocar el nivel sobre la superficie que se ha de controlar,anotando la separación de la burbuja en + o - con relacióna la graduación cero.

Figura 24

En las medidas indirectas de indicaciones pequeñas, colo-car el nivel sobre la superficie, con lo que la burbuja desa-parece a la izquierda o a la derecha según sea el sentidode la pendiente. En el lado más bajo se colocará una gal-ga o bloque patrón de valor A (figura 25), con lo que se con-sigue que la burbuja vuelva a cero.

El ángulo se deduce por:

sen α = A / L

Figura 25

En ángulos de inclinación α < 2 ° se puede considerar sininconvenientes L = 1, por lo que:

tg α = A / L = inclinación

Para el control del cero de un nivel sobre una superficie máso menos horizontal, se harán dos lecturas a 1800 y la bur-buja deberá quedar en las mismas rayas de referencia.

Manómetros

Son aparatos empleados para medir presiones de fluidoscerrados en recipientes o tuberías. Están basados en laelasticidad de los metales, y solamente se utilizan para me-dir presiones superiores a la atmosférica.

Hay gran variedad de manómetros: de pistón, de membra-na, de fuelle, etc., pero el más utilizado es el manómetrometálico de TUBO BOURDON (figura 26).

Figura 26

Aunque es el más difundido no es muy preciso, puesto quecon el uso hay ciertas piezas que sufren deformaciones per-manentes que afectan a las lecturas.

Básicamente está formado por un tubo de sección elíptica,arrollado en forma de circunferencia con una longitud apro-ximada a los 3/4 del total y cerrado en un extremo.

Debido a la presión ejercida por un fluido sobre las paredesdel tubo, éste tiende a enderezarse, y al estar uno de losextremos fijos (el abierto que se comunica con el fluido), semoverá el otro extremo que, actuando sobre un sistema deengranajes y palancas, producirá desviaciones en la agu-ja-índice.

2—18

Las variaciones de la aguja nos dan la medida de la presiónque hay en el interior del tubo, que prácticamente es la mis-ma que en el resto del sistema hidráulico. De este modo po-demos leer directamente la presión, sin más que colocardetrás de la aguja una escala debidamente graduada.

El material del tubo es diferente según la naturaleza del flui-do que se mida. Así hay tubos de latón, de bronce, de ace-ro, de aleaciones especiales, etc.

Generalmente permiten hacer medidas hasta el orden delos 7.000 kg/cm2, pero siempre teniendo en cuenta que noes muy exacto, como decíamos anteriormente y falsea losresultados. Debido a esto, es conveniente contrastarlos devez en cuando con un manómetro patrón.

La corrección puede hacerse moviendo la aguja sobre sueje o corrigiendo la posición de los piñones, hasta obtenerlecturas coincidentes.

Para presiones superiores a 15 kg/cm2 se utilizan prefe-rentemente tubos BOURDON en forma de espiral (figura 27).

Figura 27

Contraste de manómetros

La graduación o contrastación de un manómetro medianteun BOURBON patrón se puede efectuar con un dispositivosemejante al indicado en la figura 28.

2—19

Una vez conectados los manómetros se abre la llave de Ay se ejerce presión en D para evacuar el aire que pueda ha-ber en las tuberías. A continuación se cierra la llave y seprocede a la comprobación.

Figura 28

Un sistema más perfeccionado es el de la figura 29, dondela comprobación se efectúa mediante aire comprimido abastante presión.

Figura 29

2—20

Lecturas en escalas graduadas

Los manómetros y otros aparatos similares disponen de unagran variedad de escalas para la lectura de medidas direc-tas, pero el principio básico en la interpretación es el mis-mo para todas.

Un ejemplo puede ser el de la figura 30, donde el manó-metro tiene una escala para efectuar mediciones entre 0 y30 kg/cm2.

La escala tiene 30 divisiones, por lo tanto cada una indica-rá 1 kg/cm2. Por indicar la aguja el punto que correspondea la división 12, se leerán 12 kg/cm2.

Si la aguja sobrepasa 4 divisiones se leería 14 kg/cm2.

En la figura 31 tenemos la misma escala del ejemplo ante-rior, pero vemos que la aguja se encuentra entre la división17 y la 18, por lo que la presión será de 17,2 kg/cm2 apro-ximadamente.

Figura 30 Figura 31

Figura 32

2—21

Existen, como dijimos, gran variedad de escalas. Por ejem-plo la de la figura 32, en la cual entre el 0 y el 10 solamen-te hay 5 divisiones, por lo que cada una indica 2 kg/cm2.

En el caso representado se están midiendo 36 kg/cm2.

En la figura 33 cada división nos indica 0,25 kg/cm2 pues-to que entre el 0 y el 1 hay 4 divisiones. La aguja señala,por lo tanto, 2,25 kg/cm2.

En la figura 34 cada división indica 0,1: 5 = 0,2 kg/cm2, puesel número de divisiones que hay entre 1 y 1,1 es de 5.

La aguja señalará 1,32 kg/cm2.

Figura 33 Figura 34

2—22

Útiles de medición2

Instrumentos de medición indirecta

Comparadores

Estos aparatos permiten medir por comparación, es decir,determinan la magnitud de una pieza comparándola con lade un patrón cuyo valor sea aproximadamente igual.

DIMENSIÓN DE LA PIEZA = DIMENSIÓN PATRÓN + DIFERENCIA

Si la diferencia controlada permanece dentro de la toleran-cia fijada, la pieza se considera correcta; en caso contrariose debe rechazar.

La comparación de las diferencias entre pieza y patrón seaplica tanto a las dimensionales como a la forma geométri-ca. Por lo tanto, en un cilindro, se podrán comprobar el diá-metro, longitud, excentricidad, etc.

Los aparatos empleados para la medición se llaman COM-

PARADORES. Su campo de medición es muy limitado, va-riando de 10 a 0,25 mm según los tipos y su precisión de0,01 a 0,001 mm llegando en algunos modelos a precisar0,0001 mm. En este último caso los aparatos están dota-dos de un sistema de amplificación de medida.

Son aparatos utilizados en la verificación bajo muy diver-sas formas, dada la robustez y simplicidad de empleo de lamayor parte de ellos.

Según los modelos de amplificación, se puede hacer la si-guiente clasificación:

• Comparadores de amplificación mecánica.

• Comparadores de amplificación óptica.

2—23

• Comparadores de amplificación neumática.

• Comparadores de amplificación electrónica.

Los comparadores de amplificación mecánica son los másextensamente empleados en el taller. Se conocen tambiéncon la denominación de comparadores de contacto, y el ti-po más corriente es el de amplificación por engranajes.

La figura 35 muestra uno de estos comparadores.

Figura 35

Están formados por un cuerpo dotado de una esfera gra-duada (2); una aguja (3) señala en la esfera los desplaza-mientos longitudinales de la punta del palpador (1). Inte-riormente, dispone de un mecanismo amplificador que trans-forma los movimientos del palpador en desplazamientosmuchísimo mayores de la aguja.

La figura 63 muestra un esquema del amplificador. La vari-lla (1) que soporta el palpador, forma una cremallera queengrana con un piñón (2); éste trasmite su movimiento me-diante un tren de engranajes (3, 4 y 5) que lo amplifica, alpiñón (6) unido a la aguja de la esfera. Los engranajes es-tán calculados para que a cada milímetro de desplazamientodel palpador, la aguja dé una vuelta completa a la esfera.

2—24

Figura 36

A su vez una rueda dentada (7) engrana con el piñón (6) yestá provista de un resorte espiral (8) que tiende a hacer gi-rar la rueda de manera que empuje siempre hacia abajo lavarilla del palpador, con lo cual se logra que el palpador semantenga siempre en contacto con la superficie que se com-prueba. Esto asegura la presión de contacto al palpador so-bre la pieza con una fuerza de 20 a 50 gr.

Una esfera más pequeña (4) (figura 35) con su correspon-diente aguja sirve para apreciar los desplazamientos delpalpador cuando éstos son mayores de 1 mm.

2—25

Utilización general

Para obtener lecturas correctas y evitar impulsos lateralesen las superficies de guiado, se orientará LA VARILLA DEL

PALPADOR PERPENDICULARMENTE A LA SUPERFICIE QUE SE

HA DE VERIFICAR (figura 37).

Figura 37

El palpador se mantiene permanentemente, sobre la pieza,como se vio anteriormente; para separarlo se actúa ligera-mente sobre la cabeza extremo de maniobra, y una vez in-troducido o colocado sobre la pieza, se deja volver (gene-ralmente el movimiento del palpador debe ser inferior a 1mm).

Después de tarar el palpador o después de colocar el pa-trón, se sustituye éste por la pieza, poniéndose de mani-fiesto la diferencia y permitiendo conocer la medida real, co-mo se vio al principio del capítulo:

MEDIDA REAL DE LA PIEZA = PATRÓN ± DIFERENCIA

Para efectuar el tarado se lleva el cuadrante a cero, des-pués de haber colocado el patrón bajo el palpador (figuras37 y 38).

2—26

Figura 38 Figura 39

Cualquier pieza se considerará buena cuando la posiciónde la aguja se encuentra entre los índices que previamen-te se colocaron según la tolerancia de la misma.

En los casos de tolerancias, el tarado se efectuará sobredos patrones, uno que corresponde al valor máximo de latolerancia y otro al mínimo. En estos dos puntos es dondese colocarán los índices que indicarán los valores límites.

Midiendo con un comparador se obtienen resultados muyexactos, puesto que, prácticamente, quedan eliminados loserrores debidos a las imperfecciones de otros aparatos.

2—27

LUBRICACIÓN

3—3

Lubricación

1. Deslizamiento

2. Tipos de lubricantes

3. Propiedades de los lubricantes

4. Funciones de un lubricante

5. Grasas lubricantes

6. Lubricación de cojinetes

7. Lubricación de engranajes

Lubricación1

Deslizamiento

Los deslizamientos de sólidos y líquidos pueden combinarse así:

• Líquido-líquido.

• Sólido-sólido.

• Sólido-líquido.

En todo desplazamiento se engendran resistencias por ro-zamiento que se oponen al movimiento. Las de menor va-lor son las engendradas por la primera combinación (LÍQUI-

DO-LÍQUIDO) y las de valor más elevado las de SÓLIDO-SÓ-

LIDO, siendo un punto intermedio lo últimamente considerado(SÓLIDO-LÍQUIDO).

En las máquinas, mecanismos, motores, etc, la casi totali-dad de los casos pertenecen a la fricción SÓLIDO-SÓLIDO,siendo la finalidad de la lubricación la de transformar estasfricciones en líquido-líquido con la consiguiente disminucióndel rozamiento interponiendo una capa liquida grasa (LU-

BRICANTE) intermedia entre las superficies de deslizamien-to, sustituyéndose de este modo el rozamiento externo delos dos cuerpos por el interno del lubricante (figura 1), evi-tándose también la corrosión y el desgaste al no existir con-tacto metal-metal, principal causa productora del mismo.

La lubricación participa en el equilibrio térmico de las má-quinas, ya que disminuyendo el rozamiento, la elevacióntérmica es mucho más reducida.

Figura 1

3—4

Deslizamiento en seco

Aun las superficies que parecen muy tersas y pulidas, cuan-do se miran a través de un microscopio se nota que estánformadas por pequeñísimos picos y grietas que interfierenentre sí cuando se deslizan una sobre otra, ofreciendo unagran resistencia al movimiento y ocasionando un conside-rable desgaste.

Deslizamiento con lubricante

Pero si las superficies están separadas por una película deaceite los picos o crestas no se tocan entre sí y se evitan,en gran parte, la fricción y el desgaste. Sin embargo, siem-pre existe cierta fricción ocasionada por la resistencia delmismo fluido a ser cortado y que llamamos fricción fluida.

Rodamiento

Cuando una esfera rueda sobre una superficie, tanto la es-fera como la superficie se deforman y ofrecen una superfi-cie de contacto sumamente reducida pero tanto mayor cuan-to así lo sea la carga que actúe sobre la esfera, por lo quela resistencia al movimiento, o sea el rozamiento, se ve afec-tado y así bajo ciertas condiciones, si no existe lubricaciónocurrirá un desgaste apreciable.

¿Cómo se pueden reducir la fricción y el desgaste?:

1. ALISANDO 0 PULIENDO LAS SUPERFICIES: se puede apre-ciar fácilmente que si frotamos dos bloques de madera ás-peros primeramente y bastante lisos después, la diferenciaen la fuerza necesaria para mover uno y otro juego de blo-ques será sumamente notoria, o sea, que la textura de lassuperficies en contacto influye para reducir la fricción y eldesgaste.

3—5

Figura 2

2. SUSTITUYENDO EL DESLIZAMIENTO POR EL RODAMIENTO:

cuando un cuerpo tiene forma cilíndrica resulta mucho másfácil hacerlo rodar que arrastrarlo. Seguramente todos he-mos visto cómo se utilizan rodillos de metal para mover ma-quinaria pesada. Mas no siempre es posible valerse de es-te artificio en todos los mecanismos.

Figura 3

3—6

3. MEDIANTE UN LUBRICANTE: como ya vimos antes, se pue-de también reducir la fricción y el desgaste evitando la fric-ción seca al sustituirla por la fricción fluida, como en el ca-so de mover una lancha empujándola sobre la arena y des-pués sobre el agua; por consiguiente se deduce que la mejorforma de reducir la fricción es mediante el suministro de unapelícula lubricante entre las dos superficies que pretendandeslizarse una respecto de la otra.

3—7

3—8

Lubricación2

Tipos de lubricantes

El lubricante es una sustancia sólida, semisólida o líquidade origen animal, vegetal, mineral o sintética que puede uti-lizarse para producir la fricción o rozamiento entre piezas ymecanismos en movimiento, facilitando éste y reduciendoel desgaste de las superficies.

Existen diferentes tipos, siendo tres los más comúnmenteempleados:

• Aceites

• Grasas.

• Sólidos (lubricantes secos).

Aceites

Los ACEITES son los lubricantes líquidos más utilizados. Porsu origen y/o naturaleza se pueden dividir en aceites mine-rales y aceites sintéticos.

Los aceites lubricantes minerales proceden en su mayoríade la destilación de petróleos brutos o CRUDOS, así se lesdenomina por ser extraídos de las profundidades de la tie-rra, aunque también se consigue aceite mineral por la des-tilación seca de lignitos y exquisitos.

Los lubricantes minerales se pueden presentar en estadosólido, como el molibdeno, el grafito, el talco, las vaselinas,las ceras minerales y un sin fin de metales (sobre todo al-calinos) que, convertidos en jabón y espesados con aceite,forman las grasas consistentes o en estado líquido comolos aceites y valvulinas lubricantes normales.

Los aceites sintéticos son sustancias puras obtenidas por re-acción química de otras sustancias naturales o sintéticas, porvía de síntesis. Como tales sustancias puras serán homo-géneas con propiedades físicas perfectamente definidas.

Las principales diferencias con los aceites minerales son,pues, debidas a su diferente origen y naturaleza, destacandoa modo de ejemplo su comportamiento a temperaturaselevadas. Así, mientras los aceites minerales se descom-ponen a partir de 150° C aproximadamente, los aceites sin-téticos se mantienen estables, sin descomposición hastalos 250°C en cuyo momento se evaporan sin dejar residuos.

Grasas

Las grasas son fluidos lubricantes de naturaleza semisóli-da, consistentes y formadas por un fluido base mezcladocon un agente espesante.

El fluido base es aceite y es el componente principal. El es-pesante es básicamente un soporte para el aceite para ha-cerlo lo suficientemente espeso y que se mantenga mástiempo en ciertas aplicaciones.

Lubricantes sólidos

Los lubricantes sólidos son sustancias sólidas que se ad-hieren a las superficies metálicas, formando una películade bajo coeficiente de fricción y que nos asegura una bue-na lubricación y protección contra el desgaste en condicio-nes límite.

Se utilizan como REFORZANTE de los lubricantes fluidos, pa-ra asegurar una LUBRICACIÓN DE EMERGENCIA en caso derotura de la película lubricante.

Los más conocidos son el grafito, bisulfuro de molibdeno, PTFE,etc.

3—9

Lubricación3

Propiedades de los lubricantes

Habiendo como hay una extensa gama de aceites lubri-cantes tan distintos entre sí, se comprenderá fácilmente quepara unas misiones uno o unos tipos son adecuados, mien-tras que todos los restantes son inadmisibles.

Para poder determinar cuál o cuáles de ellos deben utili-zarse para que en un determinado caso cumplan satisfac-toriamente la misión o misiones encomendadas, es im-prescindible conocer las características y propiedades decada uno, las cuales proceden principalmente de su com-posición y del proceso de elaboración que han sufrido.

Estas características y propiedades vienen determinadaspor unas constantes, siendo las principales:

a) Viscosidad.

b) Índice de viscosidad.

c) Sellado (untuosidad y absorción).

d) Densidad.

e) Punto de fluidez y de congelación.

f) Punto de inflamación.

g) Punto de combustión.

h) Volatilidad.

i) Coloración.

j) Acidez.

k) Porcentaje en cenizas.

l) Porcentaje en carbón.

3—10

Viscosidad

La viscosidad es la característica más importante a teneren cuenta para la elección del aceite lubricante, puesto quelos juicios sobre la bondad del aceite se basan primordial-mente en ella. Con el nombre de viscosidad se designa laconsistencia o frotamiento interno de un liquido.

Cualquier líquido (en nuestro caso, aceite lubricante) estácompuesto por multitud de moléculas entrelazadas y uni-das entre si que oponen una resistencia al desplazamientode las piezas dotadas de movimiento y en contacto con ellíquido. Cuanto mayor sea la viscosidad, la resistencia esmás elevada y soporta presiones más considerables.

La viscosidad depende fundamentalmente de la naturalezao base del lubricante (nafténica, parafínicos, mixta, etc.), dela temperatura y de la presión.

La temperatura y la presión influyen de tal modo en la vis-cosidad de un aceite lubricante que puede afirmarse que latotalidad de ellos se fluidifican ante un ataque térmico y seespesan o solidifican ante un aumento de la presión o undescenso de la temperatura.

La variación de la viscosidad ante un mismo ataque térmi-co depende de la base del crudo del que se ha partido pa-ra la extracción del aceite, así como del proceso de desti-lación y refino que se ha seguido con el mismo. La utiliza-ción de este aceite quedará determinada entre unos límitesmáximo y mínimo de la temperatura.

Los crudos que menos varían con la temperatura son losparafínicos y los que más acusan estos cambios los nafté-nicos. Estos últimos, mediante refinados con solventes, seasemejan mucho a los parafínicos, pero no llegan a igua-larlos.

Puede considerarse la viscosidad atendiendo únicamenteal movimiento o bien a las fuerzas que lo producen, desig-nándose entonces con los nombre de VISCOSIDAD ABSOLU-

TA CINEMÁTICA Y DE VISCOSIDAD ABSOLUTA DINÁMICA.

En la práctica los medidores de la viscosidad que utilizanlos laboratorios de la industria del petróleo, son los visco-símetros cinemáticos, en los cuales se provoca el escurri-

3—11

miento del fluido a través de un tubo capilar o de un orificiocalibrado donde la fuerza que se aprovecha para provocarel descenso del líquido depende de su densidad. Aquí launidad en el sistema CGS es el stoke, pero al ser muy gran-de se emplea un submúltiplo o centiestoke (Cst). Se obtie-ne dividiendo la viscosidad absoluta por la densidad. Se re-presenta por y (gamma).

Los viscosímetros más empleados para medir la viscosidadcinemática son el Saybolt en EE.UU., el Redwood en Ingla-terra, y el Engler en Europa continental.

Las características de los ensayos son:

Índice de viscosidad (I.V.)

La viscosidad de un aceite lubricante está en relación in-versa con la temperatura, disminuyendo rápidamente al au-mentar ésta. Empleando para la medida de la viscosidadcualquiera de las unidades anteriormente señaladas, ten-dríamos que conocer las viscosidades de ese mismo acei-te a una serie de temperaturas distintas, y representar so-bre un par de ejes o coordenadas la gráfica determinadapor aquéllas para, mediante el examen de esta curva, co-nocer el comportamiento del aceite en función de la tem-peratura.

Para valorar la relación que existe entre la viscosidad y latemperatura para distintos aceites, se ha establecido un sis-tema arbitrario de comparación, que se designa índice deviscosidad, y que fue establecido por Dean y Davis en 1929.

A los aceites parafínicos de Pensylvania, cuya viscosidadvaría poco con la temperatura, se les asignó un índice de

3—12

100; y a los nafténicos de la costa del golfo de Méjico, cu-ya viscosidad variaba mucho con la temperatura, el índice 0.

El método consiste en comparar el aceite problema con losaceites de referencia de la misma viscosidad a 210° F.

Los índices elevados de viscosidad (superiores a 85) tie-nen notable influencia, sobre todo en lubricaciones en de-partamentos estancos, como, por ejemplo, en la lubricacióndel cárter de motores de explosión y de combustión inter-na, permitiendo un arranque más fácil, en especial a bajastemperaturas ambientales.

De todo lo expuesto se deduce que, cuando las tempera-turas a que puede estar sujeto un lubricante durante su ser-vicio oscilen en amplios márgenes, el aceite debe poseerun elevado índice de viscosidad.

La siguiente relación puede servir de guía para el estable-cimiento del índice de viscosidad de un aceite, según la pro-cedencia de la base:

• Aceites de crudos nafténicos: superior 50.

• Aceites de crudos nafténicos refinados con solventes: 90.

• Aceites de crudos parafínicos: de 70 a 100.

Untuosidad

Se entiende por untuosidad la adherencia del aceite a lassuperficies metálicas a lubricar, debida, en gran medida, alas moléculas polares que contiene el aceite, las cuales porrazón de su estructura se fijan fuertemente a dichas super-ficies.

Da la coincidencia de que aquellos componentes de la com-posición química y configuración molecular adecuada paradar gran untuosidad a un lubricante, en la inmensa mayo-ría de los casos, son a la vez de bajísima resistencia a laoxidación, por lo que se elimina durante el proceso de refi-no industrial. Por ser la untuosidad de un lubricante una pro-piedad siempre de interés, de cara al desgaste y rendimientoy el refino una exigencia ineludible, se hace indispensable

3—13

volverle a dar al aceite lubricante refinado el poder de un-tuosidad perdido e incluso, si es preciso, aumentarle el queposeía antes del refino.

Esto se logra mediante la adición de compuestos escogi-dos que influyan favorablemente en dicha característica, sinperjudicar a ninguna de las otras que el lubricante debe reunir.

La untuosidad es una propiedad de acción física, la cual,aunque siempre es de interés, tiene su máximo exponenteen la lubricación de motores de vehículos y de cojinetes so-metidos a frecuentes paros.

En el caso de un motor y según opinión unánime de técni-cos e ingenieros, más de un 62% de los desgastes produ-cidos se originan durante el arranque. Las principales cau-sas de que esto ocurra son las siguientes:

a) Cuando en tiempo frío se intenta poner en marcha, pe-queñas gotas de combustible crudo se deslizan por las pa-redes del cilindro arrastrando la reducida cantidad de acei-te que hay en ellas y pasando al cárter, con las graves con-secuencias que ello reporta, tanto en la masa de aceite comoen las paredes, las cuales los han lavado, con lo que lasprimeras siguientes carreras se efectúan sin lubricación.

b) Al pararse el motor tras un rudo trabajo, el aceite calien-te fluidificado tiende a escurrir hasta el carácter, quedandomuy poco o nada en las paredes del cilindro y sobre todoen las partes altas, siendo siempre insuficiente para que,en la próxima puesta en marcha, durante el lapso de tiem-po transcurrido hasta que la bomba suministre aceite conla abundancia y presión necesarias, proteja los órganos vi-tales del motor.

Estos dos defectos que acabamos de señalar y que soncausas de tantas reparaciones, si bien no pueden anularsepor completo, disminuyen con el empleo de aceites de granuntuosidad. En lo que respecta al caso a), estos aceitesefectúan un buen sellado y hermetismo y ofrecen una granresistencia a ser desplazados, impidiendo en gran parte elpaso del aceite al cárter y el lavado de las paredes, causade los perjuicios posteriores.

En cuanto al caso b), si el aceite posee buena oleaginosi-dad quedará adherido a los poros de las superficies, evi-tando el contacto metal-metal durante el período de tiempoinicial.

3—14

Cuando se trata de cojinetes sometidos a frecuentes paros,debe considerarse que, si bien un árbol que gira en su co-jinete trabaja normalmente en régimen de lubricación hi-drodinámica, durante el arranque hay un brevísimo perío-do de tiempo en el cual el eje se apoya en el cojinete. Entales condiciones, la película lubricante debe ofrecer unagran resistencia a ser rechazada por la gran presión a laque es sometida, misión que es encomendada en gran par-te a las moléculas de elevada polaridad (valor untuoso).

La untuosidad es, juntamente con la viscosidad, la propie-dad que más directamente expresa el valor lubricante deun aceite mineral.

Densidad

Densidad es la relación existente entre el peso de un volu-men determinado de una sustancia y el del agua destiladaa 4° C. La densidad así definida coincide en valor numéri-co con el peso específico. En los aceites lubricantes, estarelación es inferior a la unidad (0,855 a 0,934) lo cual nosindica que son menos pesados que el agua, razón por laque flotan en ella. La densidad de los aceites se da a la tem-peratura de 15,6° C y en casos excepcionales a 20° C.

Para determinar la densidad sin recurrir al pesado, cosa mu-chas veces muy engorrosa, se utilizan los densímetros (fi-gura 19). Estos instrumentos no son más que unos tubosgraduados y lastrados en su parte inferior, con perdigoneso mercurio. Colocados en el líquido, penetran más o menossegún su densidad y es el nivel superior del mismo el quesobre la escala graduada del aparato indica directamentela densidad.

3—15

Diferenciación entre lubricantes

En la actualidad se fabrican cientos de aceites y grasas pa-ra la lubricación de máquinas industriales. Todos estos pro-ductos son diferentes, puesto que cada uno tiene una apli-cación determinada.

Una de las características que diferencian a unos lubrican-tes de otros es la VISCOSIDAD.

Aunque se hablará más extensamente sobre esta caracte-rística, podemos decir que la viscosidad es la mayor o me-nor resistencia que ofrece un aceite a fluir. Los lubricantesde poca viscosidad fluyen rápidamente; por el contrario, loslubricantes de elevada viscosidad fluyen lentamente.

Normas básicas para la selección de la viscosidad

PARA USE

Alta velocidad Aceite ligero

Baja velocidad Aceite pesado

Carga ligera Aceite ligero

Cargas pesadas Aceite pesado

PARA USE

Bajas temperaturas Aceite ligero

Altas temperaturas Aceite pesado

Resulta lógico ver que cuando existen cargas pesadas quetienden a juntar dos superficies en movimiento, una mayorviscosidad del lubricante soportará mejor la acción de ex-primido que esa carga ejerce. Por el contrario, si se trata deun cojinete muy pequeño con una carga muy pequeña (porejemplo el eje de un reloj), será indispensable un aceite muyligero para permitir el libre movimiento de las partes.

3—16

También la temperatura influye mucho modificando la vis-cosidad. Todo lubricante al ser calentado sufre un adelga-zamiento o disminución de viscosidad; el enfriamiento ob-viamente produce el efecto contrario.

De acuerdo con esto, al seleccionar un lubricante, deberátenerse en cuenta la temperatura ambiente o la de opera-ción del lugar en que se va a trabajar y así, si el ambientees caliente (por ejemplo, un extractor de gases de un hor-no), se deberá emplear un aceite muy viscoso, aunque lavelocidad sea alta y la carga ligera, pues la temperatura seencargará de dar al aceite la fluidez necesaria. Inversa-mente, en el caso de una parte que va a trabajar en fríosexcesivos, deberá lubricarse con aceites de muy baja vis-cosidad aunque la velocidad sea relativamente baja y la car-ga algo pesada, pues la temperatura se encargará de au-mentar la viscosidad del lubricante y hacerlo capaz de so-portar las otras condiciones de trabajo.

3—17

Lubricación4

Funciones de un lubricante

Generalidades

Cuando un cuerpo sólido se desliza sobre otro se produceuna resistencia al movimiento denominada rozamiento. Es-te rozamiento debe reducirse o eliminarse, ya que derivande él dos efectos nos deseables: a) el trabajo que se debeaplicar para vencerlo (en el motor de un automóvil, el 20%de su potencia se pierde en vencer rozamientos); b) el des-gaste de los mecanismos de la máquina con la consiguientereducción de su vida útil.

Si cubrimos con una capa de aceite las superficies en con-tacto, se produce una situación muy distinta. Podemos con-siderar la película de aceite sobre la que descansa la su-perficie deslizante como constituida por un gran número decapas como escamas, muy finas. La capa de aceite en con-tacto con la superficie en movimiento se mueve con ella, yla capa en contacto con la superficie fija no se mueve; lascapas de aceite intermedias se moverán a velocidades in-termedias, de modo que cada capa se deslizará sucesiva-mente sobre su capa adyacente. Ahora la resistencia al mo-vimiento será únicamente la que ofrecen unas capas deaceite al deslizarse sobre otras, resistencia muy inferior ala del caso de deslizamiento en seco y que depende úni-camente de la viscosidad del aceite.

La lubricación puede ser sólida o fluida. El lubricante sóli-do puede actuar de dos maneras; una, adhiriéndose a lassuperficies, rellenando valles y crestas para suministrar unasuperficie regular; otra, reaccionando químicamente con lassuperficies metálicas produciendo un recubrimiento; entrelos lubricantes sólidos tenemos el grafito, mica, talco, este-atita, sulfuro de molibdeno, etc.

3—18

En la lubricación fluida el aceite se adhiere a las superficiesmetálicas y se constituye en capas paralelas que se desli-zan unas sobre otras. Si la película de aceite es delgada,puede darse el caso de que las crestas de las superficiesde los cojinetes rocen unas con otras, dando lugar a un au-mento considerable de frotamiento y desprendimiento decalor; entre los lubricantes líquidos tenemos como más im-portantes los aceites de petróleo de origen mineral. Hayaceites de origen animal (sebo, lanolina), de origen vegetal(aceites de algodón, de ricino, de palma) y aceites sintéti-cos como la silicona.

Otro tipo de lubricante fluido son las grasas, compuestossemisólidos a temperatura ambiente y que están compuestaspor un aceite mineral y un jabón. Su composición oscila en-tre el 65 y el 90% de aceite mineral y el 35 y 10% de jabón.

Servicios que efectúan los lubricantes

A los lubricantes se les puede exigir muy diversas funcio-nes; normalmente un lubricante cumple un mínimo de dosde entre las que se señalan a continuación:

• Control de rozamiento.

• Control de desgaste.

• Control de temperatura.

• Control de la corrosión.

• Aislamiento eléctrico.

• Transmisión de potencia. Amortiguación.

• Eliminación de contaminantes.

• Formación de sello o cierres.

3—19

CONTROL DE ROZAMIENTO: se realiza, como ya se ha indi-cado, interponiendo una película del lubricante entre las dossuperficies en contacto, evitándose rozamiento por efectode la película del aceite, que será más o menos gruesa se-gún la viscosidad del mismo; si la viscosidad es demasia-do baja la capa de aceite puede ser peligrosamente fina; sila viscosidad es demasiado alta aumentará el rozamientoo fricción.

CONTROL DEL DESGASTE: en los mecanismos de movimien-to se puede producir el desgaste por tres causas, que son:abrasión, corrosión y contacto metal-metal. El desgasteabrasivo lo producen partículas sólidas que llegan a inter-ponerse entre las superficies lubricadas rozándolas o ara-ñándolas; la acción de lavado del lubricante elimina dichaspartículas que quedan detenidas en los filtros. El desgastecorrosivo es el causado por los productos de descomposi-ción del propio lubricante y los productos ácidos de la com-bustión en el caso de los motores de combustión interna.Esta descomposición se evita o retarda utilizando lubrican-tes bien refinados y con aditivos especiales que contra-rrestan la acción de los productos ácidos que se forman.

El desgaste ocasionado por el contacto metal-metal se pro-duce cuando se rompe la película lubricante. Esto puedeproducirse cuando la viscosidad es baja, la velocidad pe-queña o la carga muy alta; también puede suceder si la su-perficie rozante es muy rugosa o por falta de lubricante. Es-te tipo de desgaste trae serias consecuencias y puede so-lucionarse utilizando un lubricante de viscosidad adecuada;en casos de muy altas cargas se emplean lubricantes conaditivos de EXTREMA PRESIÓN.

Se suelen definir tres diferentes regímenes de lubricación:lubricación total, lubricación parcial y lubricación límite (fi-gura 4).

Figura 4

3—20

En la lubricación total, las superficies an suficientementeseparadas por la película de aceite y el rozamiento quedalimitado al producido por el deslizamiento de las capas delubricante.

En la lubricación parcial aparecen contactos metálicos porun espesor insuficiente de la película de lubricante.

Si se llega a la lubricación límite, en algunas zonas la pelí-cula estará interrumpida; pero en estos casos puede con-seguirse un servicio con poco desgaste si se utilizan aditi-vos que originen reacciones químicas entre éstos y las su-perficies metálicas, formándose productos con capacidadlubricante que se adhieren a las superficies a lubricar.

CONTROL DE LA TEMPERATURA: los lubricantes absorben yeliminan el calor que se genera por efecto del rozamientoy el que pueda llegar al mecanismo por cualquier contacto(vapor, gases de combustión, a través de las piezas queconstituyen la maquinaria, etc.). El lubricante, por consi-guiente, reduce la temperatura de dos formas, evitando ro-zamientos que siempre generan calor y transfiriendo el ca-lor al exterior, en ocasiones por medio de un circuito de re-frigeración.

CONTROL DE LA CORROSIÓN: el lubricante cumple también lafunción de proteger las superficies metálicas de la accióncorrosiva de la humedad y de sustancias químicas presen-tes en muchos procesos de fabricación; en protección de-be actuar no sólo cuando la máquina está en marcha, sinotambién cuando está parada. Se suelen agregar compues-tos antiherrumbre a los lubricantes para mejorar su com-portamiento en este aspecto.

AISLAMIENTO ELÉCTRICO: en algunos casos, como en losaceites para transformadores e interruptores, el lubricanteactúa como aislante eléctrico, debido a sus buenas propie-dades dieléctricas, para lo cual es preciso que esté total-mente exento de humedad y de partículas extrañas.

TRANSMISIÓN DE POTENCIA: gran parte de la moderna ma-quinaria utiliza lubricantes como fluidos hidráulicos para latransmisión de fuerza, siendo los más usados los aceitesdel petróleo. En un sistema hidráulico el aceite además detransmitir potencia, lubrica y protege las partes metálicasde la corrosión.

AMORTIGUACIÓN: esta función la cumplen los aceites que seutilizan en los amortiguadores hidráulicos.

3—21

ELIMINACIÓN DE CONTAMINANTES: en muchos sistemas, elaceite debe eliminar los cuerpos extraños cuya existenciaes nociva (por ejemplo, en motores de combustión interna,en algunos tipos de engranajes y cojinetes); dichas partí-culas quedan retenidas en los filtros o centrifugadores deque está provisto el sistema de lubricación.

FORMACIÓN DE SELLO O CIERRES: esta función es la que re-alizan las grasas en los cojinetes, impidiendo la entrada decontaminantes exteriores; y los aceites, que en los motoresde combustión interna colaboran en la acción de cierre delos segmentos del pistón, impidiendo el acceso de los ga-ses de combustión al cárter.

Almacenamiento y manipulación

Para evitar la confusión de tipos, contaminaciones, exposi-ción a temperaturas extremas, derrames, etc., los lubrican-tes se deberán conservar en almacenes bien ventilados,que reúnan condiciones de seguridad. Se debe cuidar el es-tado de limpieza, adoptando el uso de bandejas colectoresde derrames o evitando la acumulación de trapos y algo-dones impregnados en aceites. Si es forzoso almacenar bi-dones a la intemperie, éstos se mantendrán tumbados. Losrecipientes se conservarán bien tapados y debidamenteidentificados, mediante rótulos o colores. Conviene guardarlas bombas de engrase, boquillas, embudo, latas, etc, enarmarios metálicos. Según los casos, es interesante dispo-ner de carretillas para el transporte de latas, pistolas de en-grase y elementos que es necesario desplazar hasta la má-quina a engrasar. Hay que ir consumiendo, en primer lugar,los lubricantes que más tiempo lleven almacenados.

3—22

Normas de engrase

En las unidades de proceso debe colocarse en sitio visibleuna tabla con los distintos tipos de aceites y grasas a utili-zar en las distintas máquinas o elementos de las mismas.Cuando la aplicación es periódica se indicará la frecuenciadel engrase. Deberá utilizarse una libreta en donde se ano-tan las fechas y/o turnos en que se efectúan los engrasesy los cambios de aceite usado por nuevo. Estos datos de-ben registrarse no solamente para comprobar si se realizael programa de lubricación, sino también para estudiar y re-solver las causas de una posible anomalía.

Normalmente cada operario tendrá asignada la lubricaciónespecífica de un grupo de máquinas, siendo responsablede la reposición de niveles y cambios de aceite señalados,así como de efectuar las anotaciones que correspondan enla libreta de lubricación.

3—23

3—24

Lubricación5

Grasas lubricantes

Definición

Una grasa lubricante es una mezcla sólida o semisólida deun lubricante líquido y de un agente espesante. Con el finde proporcionar algunas propiedades especiales se le pue-den incorporar multitud de tipos de aditivos.

El componente líquido puede ser un aceite mineral o un flui-do sintético (ésteres, éteres, siliconas, polímeros fluorados, etc.).

El espesante puede ser un jabón o jabones metálicos o unasustancia no jabonosa, tal como la arcilla, bentonita, talco, etc.

Los jabones corrientemente utilizados son los de calcio, so-dio, litio, aluminio, bario y plomo o combinaciones de losmismos, tales como calcio-plomo, litio-calcio, aluminio-cal-cio, etc.

Independientemente de los ingredientes de una grasa, laspropiedades del producto terminado están muy influencia-das por el proceso de fabricación, así como por la purezay calidad de los materiales utilizados.

Clasificación

Las grasas pueden clasificarse atendiendo al tipo de fluidoempleado, al jabón, o a la aplicación típica, aunque última-mente cada vez más se intenta conseguir grasas multifun-cionales con muy amplias posibilidades de utilización.

A continuación se establece una clasificación de las grasas,atendiendo al tipo de jabón empleado en su fabricación:

Ventajas e inconvenientesde las grasas

Los requerimientos básicos de las grasas están perfecta-mente definidos por el Report SAE J 310a que plasmamosliteralmente a continuación:

«Las grasas se emplean la mayor parte de las veces en lu-gar de los fluidos cuando lo que se pide al lubricante esmantener su posición original en un mecanismo, especial-mente cuando las oportunidades de relubricación frecuen-

3—25

temente pueden estar muy limitadas o injustificadas desdeel punto de vista económico. Este requerimiento puede es-tar causado por la configuración física del mecanismo, el ti-po de movimiento, el tipo de sellado o por la necesidad porparte del lubricante de contribuir total o parcialmente a laprevención de pérdidas del lubricante o entrada de conta-minantes. A causa de su naturaleza esencialmente sólida,las grasas no pueden satisfacer los requerimientos de re-frigeración y limpieza asociados al empleo de un lubrican-te fluido. Con estas excepciones citadas se supone que lasgrasas pueden satisfacer las mismas funciones que los lu-bricantes fluidos».

Siempre se espera de una grasa adecuada para una de-terminada aplicación que:

• Proporcione adecuada lubricación para reducir la friccióny prevenga el desgaste peligroso de los componentesdel cojinete.

• Proteja contra la corrosión.

• Actúe como un sello para prevenir la entrada de sucie-dad y agua. Resista el escape y el goteo de las superfi-cies lubricadas.

• Resista los cambios objecionables en su estructura o con-sistencia producidos por el trabajo mecánico (en el inte-rior del cojinete) durante un prolongado tiempo de servi-cio.

• No se endurezca excesivamente hasta ocasionar impor-tantes resistencias al movimiento en tiempo frío.

• Tenga características físicas adecuadas al método deaplicación.

• Sea compatible con elastómeros y otros materiales em-pleados en la fabricación del mecanismo a lubricar.

• Tolere algún grado de contaminación sin pérdida signifi-cativa de sus características.

3—26

Empleo de las grasas

El uso de una grasa es determinado principalmente en aque-llos casos que por exigencias del trabajo no pueden em-plearse lubricantes líquidos, ya sea porque se desprendande las partes a lubricar o por centrifugación o por ausenciade receptáculos apropiados, o bien si además de lubricares preciso formar un sello o hermetismo para evitar en laspartes delicadas del mecanismo la entrada de polvo, con-taminaciones, partículas abrasivas, humedad o agua. Estaúltima condición es sumamente interesante en aquellas má-quinas o mecanismos que deben trabajar en ambientes pol-vorientos, húmedos o en contacto con agua.

Uno de los empleos clásicos de las grasas es la lubricaciónde rodamientos montados fuera de departamentos estan-cos, lo que es frecuentísimo. En estos casos, el lubricantedebe permanecer en las zonas de trabajo sin más receptá-culo que lo aguante que las pequeñas concavidades for-madas por la jaula y los caminos de rodadura.

Nunca es interesante ni recomendable poner un exceso decantidad de grasa en rodamientos, ya que el sobrante se-rá despedido por centrifugación u originará un aumento dela temperatura por el trabajo absorbido al dificultar el movi-miento.

D · B200

En esta fórmula, G es la cantidad de grasa en gramos, D eldiámetro exterior del rodamiento y B la anchura en milíme-tros del rodamiento.

La fórmula no es exacta y, naturalmente, varia con el esta-do del rodamiento, el tipo de grasa utilizado y el trabajo arealizar.

Las grandes empresas dedicadas a la construcción de ro-damientos, percatadas también de la notable influencia quepara el buen funcionamiento de sus fabricados, así comopara su duración tenía el producto con el que habían de serlubricados, han dictado normas sobre las grasas a emple-ar e incluso las han fabricado, poniéndoles las mismas mar-cas que a sus rodamientos.

3—27

G =

3—28

Lubricación6

Lubricación de cojinetes

Para escoger el lubricante correcto para un cojinete, se ne-cesita tomar en consideración los factores siguientes:

• Diámetro del cojinete.

• Velocidad del eje.

• Presión en el cojinete.

• Temperatura del cojinete durante el funcionamiento y lascondiciones para la formación de película de aceite, ta-les como el espacio de juego del cojinete y el sistema dealimentación del aceite. Otro factor influyente es la pre-sencia o ausencia de impurezas tales como el agua, pol-vo, etc.

Tamaño del cojinete

Cuanto mayor es, más grande es la superficie sobre la cualdebe estar esparcida la película de aceite, necesitando, porlo tanto, más atención a la distribución del mismo.

Velocidad de los ejes

Se divide en pequeña, 50 r.p.m.; media desde 50 a 500r.p.m. y alta > 500 r.p.m.

Las altas velocidades producen una fuerza impulsiva con-siderable para llevar el aceite a la zona de mayor presión ymantienen la película de aceite, que sirve para soportar lacarga. Las pequeñas velocidades no desarrollan la presiónnecesaria en la película de aceite, a menos que sea esco-gido un aceite de cuerpo y adherencia suficiente.

Para velocidades iguales, a mayor diámetro es más alta lavelocidad periférica y por lo tanto mayor es la tendencia aformar una película de aceite.

Presión en el cojinete

Las presiones en los cojinetes en la práctica pueden sermoderadas o excesivas. Los cojinetes bien proyectados pa-ra la carga existente serán designados como sujetos a pre-siones moderadas.

Las presiones excesivas son el resultado de un proyectodefectuoso o de una carga excesiva.

Temperatura del cojinete

El problema de la formación de la película en los cojinetes,tal como es influido por la temperatura de funcionamientopuede ser dividido en cuatro clases: baja, moderada, alta yexcesiva.

La temperatura influye sobre el cuerpo del aceite y por lotanto hay que tener mucho cuidado para determinar el acei-te apropiado a las temperaturas de funcionamiento. A tem-peraturas más bajas o más altas hay que escoger el acei-te más fluido o más espeso. Además de esto debe tenerseen cuenta la baja temperatura que puede causar la conge-lación del aceite.

LAS TEMPERATURAS bajas del cojinete hacen necesaria laselección de un aceite de cuerpo adecuado que mantenga

3—29

su fluidez a la temperatura deseada. Las temperaturas ba-jas son, generalmente, el resultado de condiciones clima-tológicas o de refrigeración.

LAS TEMPERATURAS moderadas de los cojinetes más co-rrientes en la práctica son hasta 50° C, poco más o menos(temperatura que puede ser soportada por la mano), y noimplican los problemas especiales de la clasificación de tem-peraturas más bajas o más altas.

LAS ALTAS temperaturas resultan del calor friccional en el co-jinete, de una radiación defectuosa, del calor de altas tem-peraturas ambiente o del calor circulando a lo largo del eje(calor inducido). Las temperaturas en los cojinetes a 500°C requieren pronta atención si son el resultado del calor fric-cional y de insuficiente radiación, puesto que la reduccióndel cuerpo del aceite puede causar la falta de la película deaceite, aumentando el rozamiento y, por lo tanto, produ-ciendo mayor calor friccional que puede destruir el cojine-te. Cuando una alta temperatura es originada por el calorinducido, tal como la proximidad del vapor u otra fuente decalor, no hay ninguna dificultad en mantener la lubricaciónsi se escoge un aceite apropiado suficientemente espeso.

LAS TEMPERATURAS excesivas, es decir, superiores a 82° Crequieren generalmente consideraciones especiales en lascaracterísticas del aceite para evitar la vaporación y carbo-nización. El carácter del aceite debe ser tal que asegureconsistencia a la película de aceite a altas temperaturas.Cuando tales temperaturas resultan del calor del ambien-te, la lubricación es siempre posible si la velocidad es bas-tante alta para que la cuña de aceite tenga bastante efica-cia para formar la película. Las temperaturas excesivas conalta presión y pequeña velocidad requieren, algunas veces,el empleo de una grasa apropiada.

Condiciones para la formación de la película

Bajo el término de condiciones para la formación de la pe-lícula, podemos incluir algunos factores influyentes como laforma del espacio de juego en el cojinete, como todos loschaflanes o ranuras que puedan existir, y el sistema de ali-

3—30

mentación del aceite al cojinete. La combinación de estosfactores determinará si la formación de la película de acei-te tendrá lugar con la ayuda de una cuña de aceite efecti-va y bien alimentada, o si la película debe ser formada apesar de una cuña de aceite ineficaz y de un suministro irre-gular de aceite y por lo tanto deficiente. Donde las condi-ciones para la formación de la película son malas y la pér-dida por fricción no se toma en consideración, la gran ad-herencia de los aceites muy espesos puede ser aprovechada.

Causas de los problemas en los cojinetes

Se ha demostrado que una película completa de aceite eslo más esencial para la lubricación correcta.

La lubricación incorrecta que origina molestias es por lo tan-to debida a condiciones que intervienen en la formación ymantenimiento de una película de aceite eficaz. Las cau-sas de las dificultades pueden clasificarse bajo los seis tí-tulos siguientes:

• Estructura incorrecta del cojinete influida por materiales,mano de obra, ajuste y desgaste.

• Presiones excesivas, resultado de una mala alineación,fuerte tirantez de la correa o sobrecarga de la máquina.

• Temperaturas extremas, resultado de las condiciones am-bientales calientes o frías, o del calor friccional o de ra-diación deficiente.

• Contaminación del lubricante, antes o durante el uso enel cojinete. Métodos incorrectos de lubricación. Lubri-cantes inadecuados en las condiciones de funciona-miento.

Lubricantes inadecuados

Las condiciones mecánicas y de funcionamiento y el lubri-cante empleado deben corresponder el uno con el otro, pa-ra conseguir una lubricación correcta.

3—31

El uso de un aceite demasiado fluido o demasiado espesopara las condiciones mecánicas y de funcionamiento exis-tentes es una de las causas más comunes de dificultadesen los cojinetes que pueden ser atribuidas al lubricante.

Para pequeñas velocidades, fuertes presiones y condicio-nes poco favorables a la formación de la película se nece-sitan aceites de cuerpo espeso, puesto que un aceite flui-do sería expulsado de la zona de presión y no llegaría amantener una película completa de aceite.

Altas velocidades, presiones ligeras, buenas condicionesde formación de película, aconsejan aceites más fluidos. Eluso de un aceite demasiado espeso originaría una fricciónmolecular excesiva y recalentamiento del cojinete.

Una calidad de aceite no adecuada al servicio es tambiénfrecuentemente una causa de dificultad.

El descuido de no emplear los tipos especiales en un sis-tema por circulación o salpicado causaría la destrucción dela película lubricante y concluiría con la falta completa de lalubricación. En casos donde existen condiciones especia-les de temperaturas altas o bajas, el aceite escogido debeposeer las cualidades específicas requeridas para el servi-cio.

El uso de un aceite mineral puro para la lubricación de co-jinetes mojados, puede dar lugar a la falta de la película lu-bricante, porque el aceite mineral no se adhiere a una su-perficie húmeda. Se deben usar por este motivo aceitesapropiadamente compuestos. Los aceites compuestos es-pesos son a menudo ventajosos en cojinetes sujetos a car-gas excesivas, por sus grandes propiedades adhesivas.

El uso de la grasa en cojinetes sujetos a altas velocidadesy cargas moderadas conduce, frecuentemente, a una fric-ción excesiva en la película y altas temperaturas del coji-nete. El efecto que se produce viene a ser el mismo quecuando se emplea un aceite demasiado espeso.

Cuidado de cojinetes calientes

El cuidado de los cojinetes calientes y forma de operar mien-tras se toman las medidas para quitar la verdadera causade los mismos.

Esto son medidas de emergencia y no se deben contar pa-ra un servicio continuo.

3—32

Cuando un cojinete pequeño se calienta no es difícil en-friarlo, porque la cantidad de calor en éste es pequeña; porlo regular, una mayor alimentación de aceite es todo lo quenecesita para que vuelva a su estado normal.

Cuando un cojinete de gran tamaño se calienta es mayorla cantidad de calor a dispersar. El espacio de juego relati-vamente pequeño de un cojinete grande tiende a hacerlemás expuesto a las averías debidas al recalentamiento. Laprimera cosa que se debe hacer es aumentar el juego delcojinete aflojando los metales. Si el cojinete no se ha aga-rrotado pero está excesivamente caliente, es por lo regularsuficiente alimentar una cantidad de valvolina (la cual tienebuenas propiedades a altas temperaturas) hasta que el co-jinete se enfríe; entonces es cuando se puede volver a re-anudar la lubricación normal.

Si un cojinete ha empezado a agarrotarse, un poco de gra-fito o azufre mezclado con valvolina da buenos resultados.Algunas veces se emplea aceite de ricino o de colza paraenfriar los cojinetes. El empleo de valvolina u otros lubri-cantes debe evitarse en un sistema por circulación. Cuan-do se emplea este sistema y ocurre el recalentamiento deun cojinete, es necesario parar la máquina y abrir el coji-nete para buscar y quitar la causa, que puede ser algunamateria extraña en el cojinete o la interrupción de la circu-lación de aceite por obstrucción.

En los grandes sistemas de circulación se coloca general-mente un refrigerador para el aceite por medio del cual latemperatura del aceite es reducida antes de que vuelva alos cojinetes. En este caso un cojinete que tienda a calen-tarse puede ser enfriado, aumentando la circulación del acei-te por este cojinete. El aceite circulando en mayor cantidadviene entonces a ser medio lubrificante y refrigerante.

Cojinetes lisos en general

La selección de un lubricante para cojinetes se define pri-mordialmente por dos factores: por su viscosidad y por sucalidad. Esta última en función del sistema de lubricación yservicio.

3—33

Factores que influyen en la selección de la viscosidad.Diámetro del cojinete.

• Velocidad del eje.

• Temperatura del cojinete en servicio.

• Presión en el cojinete.

POR EL DIÁMETRO. Cuanto mayor es, más grande es la su-perficie sobre la cual debe estar esparcida la película deaceite, necesitando normalmente mayor viscosidad a másdiámetro.

LAS VELOCIDADES. Se pueden clasificar en pequeña <50r.p.m.; media de 50 a 500 r.p.m. y alta >500.

Las altas velocidades producen una cuña mayor de aceiteque la hace actuar en la zona de mayor presión soportan-do perfectamente la carga.

Las pequeñas velocidades no desarrollan la presión nece-saria en la cuña de aceite, por lo que se requerirá uno demayor cuerpo o adherencia.

LAS TEMPERATURAS de funcionamiento podemos dividirlasen bajas, moderadas, altas y excesivas.

Bajas. Son generalmente el resultado de condiciones cli-matológicas o de refrigeración. Aquí hay que seleccionar unaceite que mantenga su fluidez a la temperatura deseada.

Moderadas. Lo más corriente en la práctica es hasta 50° C(poco más o menos la temperatura que puede soportar lamano); no implica ningún problema especial.

Altas. Estas se pueden producir por tres causas:

• Por calor friccional, o sea, la producida por la fricción pro-pia del cojinete.

• Por radiación del calor ambiente, por su situación o em-plazamiento. Por el calor inducido, o sea, cuando se trans-mite a través del eje.

• Cuando la temperatura sobrepasa los 50° C, que es lamarcada como moderada, debido a su calor friccional re-quiere inmediata atención, ya que esta temperatura pue-de reducir la película de aceite y aumentar más el roza-miento y producir más calor friccional que puede destruirel cojinete. (Comprobar la viscosidad del aceite utiliza-

3—34

do). Si por el contrario el aumento de la temperatura esproducido bien por el calor de radiación o inducido, nohay dificultad en mantener el cojinete en servicio pero se-leccionando el aceite de la viscosidad apropiada.

• Excesivas. Puede considerarse excesiva cuando sobre-pasa los 80° C. Cuando estas temperaturas resultan delcalor ambiente, la lubricación es posible si la velocidades bastante alta, con el fin de que la cuña de aceite seasuficientemente eficaz para mantener una buena pelícu-la de lubricante. Por el contrario, si la velocidad fuera pe-queña requeriría normalmente el empleo de una grasaapropiada.

LAS PRESIONES. Estas en la práctica pueden ser modera-das o excesivas. Los cojinetes bien proyectados para lascargas existentes pueden designarse como moderadas. Laspresiones excesivas son el resultado de un proyecto de-fectuoso o de una carga excesiva fuera de los límites deldiseño.

Una vez expuestos los factores que intervienen para la se-lección de la viscosidad apropiada en la lubricación de co-jinetes, los resumiremos indicándoles que la viscosidad quedebe utilizarse en cualquier equipo o máquina de cierta im-portancia viene especificada por el fabricante de la misma,la cual la ha tenido que manejar de antemano para el dise-ño del mismo, juntamente con las cargas, para calcular sudiámetro y el grado de ajuste o apriete del cojinete.

En aquellos casos que sean cojinetes de poca importanciao desconozcamos las recomendaciones del fabricante, exis-ten tablas preparadas por los distintos fabricantes de acei-tes donde, en función de la temperatura, su diámetro y susrevoluciones indican las viscosidades que deben utilizarse.

En cuanto a la calidad del aceite que debe elegirse, o sea,minerales puros o aceites inhibidos contra oxidación, he-rrumbre, etc., depende del sistema de engrase del cojinetesi es centralizado o a presión, o es por el contrario engra-se manual, también hay que tener en cuenta su servicio olocalización si está expuesta a contaminaciones de agua,polvo, etc.

3—35

Lubricación7

Lubricación deengranajes

Todos sabemos que cualquiera de los tipos de engranajes,sin una correcta lubricación, prestarían servicio durante uncorto período de tiempo, dando lugar a un elevado costo demantenimiento.

Una lubricación efectiva sólo se puede mantener cuandoexiste aceite suficiente en el punto de contacto entre en-granajes, y ello siempre y cuando la presión entre los dien-tes no sea demasiado elevada para las propiedades delaceite que se está utilizando. Las presiones que se ejerceny la acción del diente tienden, por tanto, a romper la pelí-cula de aceite y LIMPIAR su superficie dejándola en seco, amenos que se utilice el lubricante adecuado para cada caso.

La linea que va a través del centro de la película de aceitees la llamada LÍNEA DE CONTACTO entre los dos dientes (fi-gura 5). Precisamente, a lo largo de esta línea es donde lapelícula de aceite se hace más delgada. La línea de con-tacto siempre se desplaza de la raíz hacia la cabeza parael diente motriz y de la cabeza hacia la raíz para el dienteconducido. Este movimiento es el que contribuye a formarla cuña de aceite y, por tanto, 1 película apropiada que im-pida el contacto metal-metal entre los dientes de los en-granajes.

A lo largo de lo dicho hasta ahora, habremos podido damoscuenta de que la lubricación fluida de engranajes tiene mu-cho en común con la lubricación de cojinetes. En la lubri-cación de un cojinete el movimiento giratorio del eje llevaaceite a un huelgo decreciente en la parte inferior del coji-nete. La velocidad de giro del eje y la viscosidad del aceiteson dos de los factores importantes que determinan la can-tidad de aceite que será arrastrada bajo el eje o será ex-pulsada por los extremos del cojinete. De tal forma que siel aceite penetra bajo el eje, éste se verá levantado y flota-rá sobre la película fluida.

3—36

Figura 5. Engranajes rectos, helicoidales, bihelicoidales,

cónicos, cónico-helicoidales

Desde el punto de vista de la formación de la película, la ro-tación del eje en su cojinete se puede comparar con la ac-ción de deslizamiento entre las superficies de los dientesengranando. Sin embargo, hay que considerar otros facto-res adicionales. Por ejemplo, durante la acción de desliza-miento entre los dientes de los engranajes, ambas superfi-cies están en movimiento.

Todo esto es parecido a lo que ocurriría si el cojinete quesoporta el eje giratorio también girara en la misma direcciónpero a una velocidad diferente, aunque, además, en los en-granajes existe el factor de rodamiento que se debe teneren cuanta en todo momento.

No hay, por tanto, inversión en la dirección de la cuña deaceite y durante todo el período del contacto las condicio-nes son favorables para la formación de una correcta pelí-cula de aceite, no obstante, para que se pueda formar unapelícula fluida es imprescindible que se les suministre a losdientes una cantidad adecuada de aceite antes de que em-piecen a trabajar dentro del arco de contacto.

3—37

Factores que influyen en la lubricación de los engranajes

Como ya hemos dicho, para evitar el contacto metal-metalentre los dientes al engranar, se requiere una película grue-sa de aceite lubricante. Las características propias del acei-te empleado ejercen un marcado efecto en el estableci-miento y la conservación de la película. Por tanto, al selec-cionar un aceite para lubricar engranajes cerrados, se debentener en cuenta una serie de factores de diseño y opera-ciones propias para cada caso, tales como:

• Tipo de engranajes.

• Velocidad del piñón.

• Relación de transmisión.

• Temperatura de funcionamiento.

• Potencia transmitida.

Tipo de engranajes

Con los engranajes rectos, helicoidales, doble helicoidalesy cónicos, la línea de contacto entre dientes engranando sedesplaza rápidamente sin que tenga lugar deslizamiento la-teral sobre la superficie total de trabajo de cada diente, portanto, el contacto en cualquier punto específico dura sola-mente unos instantes. La presión en este punto se aplica yse releva tan rápidamente que, comparativamente, hay po-co tiempo para desplazar la película fluida de aceite.

Es más, la dirección de desplazamiento en relación con lalínea de contacto tiende a formar una película fluida. Sinembargo, si se requiere la formación de una película efec-tiva de aceite, es importante que éste tenga la viscosidadadecuada, ya que un aceite poco viscoso seria desplazadodel área de contacto por la presión, dando lugar a un fuer-te desgaste del engranaje y si, por el contrario, el aceite fue-ra demasiado viscoso ocurriría una innecesaria fricción flui-da, mayores temperaturas de operación y mayor tendenciaa la oxidación del aceite.

Con los engranajes de tornillo sin fin (figura 6) hay que aso-ciar, usualmente, unidades de presión más elevadas en la

3—38

línea de contacto y mayor fricción. Estos factores, en con-secuencia, fijan que para estos engranajes deban usarselubricantes más viscosos que para los otros tipos.

Los engranajes hipoides se encuentran, bajo el punto devista de la lubricación, en una posición intermedia entre losdos tipos arriba citados. Sin embargo, hay que tener encuenta que en este tipo de engranajes el contacto sería deltipo acero-acero y que las superficies son tratadas térmi-camente porque las potencias a transmitir son, general-mente, altas. Bajo estas condiciones está claro que la lu-bricación se realizará en régimen mixto o límite y, por tan-to, será preciso emplear lubricantes con características deextrema presión (EP) y antidesgaste.

Figura 6. Engranajes de tornillo sin fin hipoides

Velocidad del piñón

Sea cual fuere el tipo de los engranajes, a una velocidad al-ta del piñón o del tornillo sin fin, corresponderán, gradual-mente, viscosidades del aceite relativamente más fluidas.

Relación de transmisión

Cuando la relación de transmisión es superior a 1011 seusan, generalmente, reductores de etapas múltiples, en don-de el piñón de la primera reducción trabaja a la velocidadmás alta, precisando un aceite de baja viscosidad. Sin em-bargo, las parejas de las etapas sucesivas trabajan a velo-cidades más bajas y, por tanto, requerirán viscosidades pro-gresivamente más elevadas. El problema se soluciona deacuerdo con los criterios siguientes:

• Tomar la viscosidad del aceite sobre la base del piñón dela última etapa o pareja de engranajes.

3—39

• Usar un aceite que, a la temperatura de salida de los re-frigerantes, tenga una viscosidad correcta para los en-granajes más lentos y arreglar la distribución del aceitede forma que llegue primero a estos engranajes, para ira lubricar posteriormente las parejas de mayor velocidad,después de haberse calentado y haber disminuido su vis-cosidad.

• Dividir la caja de engranajes en varios compartimentosindependientes y poner en cada uno de ellos el aceitecon la viscosidad adecuada a la velocidad de los engra-najes que se encuentren en cada compartimento.

Temperatura de funcionamiento

La temperatura de funcionamiento depende de la tempera-tura ambiente y de la pérdida total de energía por rozamientoen el engranaje. Está claro que la viscosidad óptima delaceite a emplear debe, siempre, referirse a la temperaturaefectiva de trabajo.

Hay que tener en cuenta que uno de los factores más im-portantes para establecer la periodicidad de control y cam-bio de la carga de aceite es, precisamente, la temperaturade funcionamiento, acortándose estos períodos a medidaque las temperaturas sean más altas.

Potencia transmitida

A mayor potencia transmitida corresponderán valores másaltos de la carga y mayores presiones sobre los dientes.

Sabemos que cuando la presión entre dos superficies esalta, existe la tendencia a que el lubricante sea comprimi-do y expulsado, rompiéndose la película de aceite. Por tan-to, para un engranaje bajo carga elevada, se debe usar unaceite de más viscosidad que el que usaríamos para el mis-mo engranaje trabajando con una carga baja.

3—40

Sistemas de aplicación del lubricante

Para realizar la lubricación correcta de los engranajes fun-cionando en caja cerrada es imprescindible que un caudalsuficiente de aceite lubricante llegue con continuidad a loscojinetes y a los dientes de contacto. Esto se puede con-seguir mediante sistemas de lubricación a baño (salpique)o por circulación (inyección).

A baño

Este es el sistema más conveniente usado para reductoresde potencia y tamaño relativamente pequeños, aunque sepueda encontrar también para reductores de potencia y ta-maño bastante grandes pero sólo cuando funcionen a ve-locidad baja.

En este sistema la caja del reductor se rellena parcialmen-te de aceite, en el cual una o más ruedas están parcialmentesumergidas. Durante el movimiento, los dientes de la rue-da arrastran y salpican el aceite sobre las demás ruedas ylos cojinetes.

El enfriamiento se consigue simplemente por irradiación delas paredes externas de las cajas que, en algunos casos,llevan aletas. Se encuentran también ventiladores monta-dos sobre el eje de entrada (más veloz) y serpentines a cir-culación de agua fría sumergidos en el baño de aceite.

La lubricación por salpique es, generalmente, lo suficiente-mente efectiva cuando la velocidad periférica (medida so-bre las circunferencias primitivas) de las ruedas no superalos 15 m/s, teniendo, sin embargo, en cuenta que este va-lor puede resultar excesivo para reductores de sin fin cuan-do éste se encuentra por encima de la rueda helicoidal. Lalubricación por salpique se puede aplicar en el caso de ve-locidades periféricas mayores (entre los 15 y los 25 m/s)pero sólo si se prevé un adecuado sistema de enfriamien-to y defectores y/o canales que enderecen el aceite a loscojinetes y a las zonas de contacto de los dientes.

Con este sistema de lubricación, que tiene la ventaja de unarealización sencilla, es imprescindible el estudio preventivoy el control en servicio del nivel de aceite. Un nivel dema-siado bajo puede dar lugar a insuficiente lubricación y des-

3—41

gaste de dientes y cojinetes. Un nivel demasiado alto, porel contrario, produce excesiva agitación, consumo de ener-gía y generación de calor: el resultado puede ser un au-mento de la temperatura del aceite y, en consecuencia, surápida oxidación y, además, una disminución de la viscosi-dad por debajo del valor mínimo necesario para asegurarla protección de los conjuntos cinemáticos. Además, no sedebe olvidar que un nivel de aceite demasiado bajo o de-masiado alto puede contribuir a la formación de espuma; laespuma no sólo acelera la oxidación del aceite, sino tam-bién (lo que es aún más peligroso) reduce la capacidad desoportar la carga de la película de aceite, que pierde su con-tinuidad.

A circulación forzada

Cuando las velocidades periféricas superan los valores an-tes citados, el caudal de aceite que circula por salpique noes suficiente para asegurar el enfriamiento de las superfi-cies en contacto. Es preciso, en tal caso, prever una circu-lación rápida y abundante.

El sistema más sencillo consiste en montar una bomba queempuje el aceite del fondo de la caja del reductor hasta laparte superior de éste. Así, el aceite fluye libremente de arri-ba hacia abajo, lubricando y enfriando engranajes y cojine-tes.

Cuando las velocidades periféricas se acercan al valor de35 m/s, se puede usar un sistema mixto en donde los en-granajes son lubricados por circulación forzada y los coji-netes por salpique, pero asegurándoles un buen flujo deaceite por medio de deflectores adecuados.

Con velocidades mayores de 35 m/s la lubricación por cir-culación forzada de las ruedas, así como de los cojinetes,es imprescindible.

La circulación forzada se puede realizar bien sea utilizan-do la parte baja de la caja del reductor como depósito deaceite, así como mediante un depósito de aceite indepen-diente. Este segundo sistema (sistema central) puede apli-carse para una sola caja reductora o puede suministrar acei-te a un número de ellas (como en el caso de los trenes delaminación).

En cualquier caso, hay que prever medios adecuados pa-ra purificar el aceite (filtros en serie y/o paralelo, depurado-res, etcétera), para enfriarlo (refrigerantes) y también, enalgunos casos, para calentarlo durante el arranque.

3—42

Los sistemas centrales contienen grandes cantidades deaceite, el caudal de las bombas de circulación es, general-mente, una fracción (1120 + 1150) de la capacidad del de-pósito, así que al aceite le queda bastante tiempo para quelas impurezas se separen, la espuma se elimine y la tem-peratura baje.

Está claro que para conseguir estos resultados, es precisoque el depósito se diseñe cuidadosamente, con tabiquespara evitar la turbulencia y crear adecuadas zonas de cal-ma y con respiraderos o incluso extractores para facilitar laeliminación de espuma.

Normas para el cambio de un aceite de engranaje

El método ideal para lubrificar un engranaje sería el de po-ner la cantidad y calidad de aceite lubrificante para engra-najes que fueran más adecuados dentro del cárter y no vol-ver a renovar el aceite durante toda la vida del mecanismo.Los fabricantes de automóviles tienen esta idea en la ima-ginación y se aproximan a esta solución en la lubricaciónde los engranajes al recomendar el uso prolongado de es-tos aceites sin período de drenaje.

Los fabricantes de otros equipos tienen la misma idea en lamente y esta tendencia no cabe duda de que irá en au-mento.

Algunos fabricantes de vehículos extranjeros ya indican ensu libro de mantenimiento: «El lubricante va encerrado enla caja de cambio, operación que se efectúa en fábrica y hade durar cinco años».

Naturalmente, cualquier regla que se dé con relación a lavida del lubrificante de engranajes, deberá modificarse deacuerdo con las condiciones de funcionamiento, ambiente,etc.

Por tanto, desde un punto de vista de servicio y de econo-mía, los aceites usados deben sacarse de las cajas de cam-bio (o engranajes) y reemplazarse por lubrificantes nuevoscuando el aceite se ha estropeado o contaminado, o a in-tervalos preestablecidos.

3—43

AGMA, que está interesado en asegurar un largo e ininte-rrumpido servicio de los engranajes, recomienda lo siguiente:

«El aceite, en una maquinaria nueva, debe cambiarse al fi-nal de un funcionamiento de dos semanas, lavando per-fectamente el cárter con aceite ligero de lavado. Despuésde esto, se recomienda un cambio de aceite cada 2.500 ho-ras de funcionamiento o cada seis meses (lo que antes secumpla) en aquellas maquinarias que funcionen en condi-ciones favorables. Cuando las condiciones son severas, ta-les como con rápidas subidas o bajadas de la temperaturade la caja de engranajes, con el consiguiente exudado delas paredes interiores produciendo la formación de Iodos,o cuando la operación en atmósferas húmedas o polvo-rientas, o en presencia de vapores químicos, puede ser pre-ciso cambiar el aceite a intervalos de uno a tres meses».

Nuestra experiencia, debida a los innumerables análisisefectuados en la gama de aceites REPSOL TAURO en servi-cio, viene demostrando en la mayoría de los casos que pue-den utilizarse como mínimo entre 8-9.000 horas o 1 año deservicio en el reductor de pequeña capacidad y sobrepa-sando las 14-15.000 horas en grandes reductores, dondela contaminación por partículas exteriores sea mínima y sucontrol se verifique periódicamente.

Recientemente, hemos lanzado el nuevo lubricante REPSOL

SUPER TAURO, el cual posee unas características y exigen-cias en EP más severas que los TAUROS normales.

Los engranajes suelen estar tratados por el fabricante an-tes de suministrarlos con preventivos contra la oxidación.Estos materiales pueden tener efectos adversos contra ellubrificante de los engranajes, y por lo tanto, deben supri-mirse antes de poner el aceite.

Los disolventes de petróleo son los mejores para estos me-nesteres, ayudando al mismo tiempo a suprimir contami-nantes, tales como limaduras de metal. Inmediatamentedespués de haber suprimido esos disolventes, se deben hu-medecer los engranajes con aceite de lavado de baja vis-cosidad; de lo contrario, las superficies metálicas se podrí-an oxidar en unos minutos. Tampoco se deben poner enfuncionamiento los engranajes, ni siquiera por corto tiem-po, cuando éstos están secos.

3—44

ENGRASECENTRALIZADO

4—3

Engrase centralizado

1. Objetivo de la lubricación

2. Descripción de un sistema de engrase

3. Equipo manual

4. Tipos de bombas manuales y su funcionamiento

5. Puesta en servicio de un equipo manual

6. Dosificadores para línea doble

7. Sistemas de línea doble manual

8. Averías, causas y reparaciones

9. Reparación de averías, en sistemas de línea simple

Engrase centralizado1

Objetivo dela lubricación

En nuestra civilización, la lubricación adquiere cada día unpapel más importante. Basta recordar que todos los meca-nismos en movimiento están sujetos a frotamiento y en de-finitiva a desgaste, si no se toman las medidas oportunaspara evitarlo. Otro factor de coste importante, es la pérdidade energía por frotamiento, que se calcula en un tercio a lamitad del total producido en el mundo.

La denominación tradicional de los tipos de lubricación, ysu resumida descripción, nos puede ayudar a recordar có-mo se producen estos efectos no deseables.

Lubricación hidrodinámica

Se verifica cuando las superficies que soportan la carga es-tán separadas por una película de lubricante suficientementegruesa que impida el contacto metal con metal. El suminis-tro de lubricante debe realizarse en la dosificación y perio-dicidad necesaria, en forma que evite la rotura de la citadapelícula.

4—4

La presión de la película, creada por la propia superficie mó-vil, a una velocidad suficientemente alta, crea una presiónnecesaria y en forma de cuña, para separar las superficiesque soportan la carga.

Figura 1. Lubricación hidrodinámica o de película gruesa,

fluida completa o perfecta

Lubricación límite

Se produce cuando la película del lubricante resulta tan fi-na, que la carga rompe la misma y permite el contacto me-tal con metal, como consecuencia de una superficie de tra-bajo insuficiente, caída de velocidad, o disminución de lacantidad de lubricante.

4—5

Muchos mecanismos lubricados hidrodinámicamente fun-cionan con lubricación límite cuando se pone en marcha lamáquina, porque no hay suficiente lubricante o la velocidades pequeña para obtener la película gruesa. Incluso los me-canismos engrasados manualmente y con todo esmero,pueden llegar a trabajar con la película imperfecta.

Figura 2. Lubricación límite, de película delgada imperfecta o parcial

Lubricación hidrostática

Se obtiene introduciendo lubricante, que puede ser aire oagua, a presión suficiente para elevar y separar las super-ficies de trabajo.

El objetivo deberá ser pues, evitar la lubricación límite, alahorro sustancial en la mano de obra, reposición de mate-riales y economía de lubricante por medio de ENGRASE CEN-

TRALIZADO que responda a la seguridad requerida, para con-seguir la LUBRICACIÓN HIDRODINÁMICA.

4—6

LUBRICACIÓN LÍMITE,DE PELÍCULA DELGADAIMPERFECTA O PARCIAL

Lubricación centralizada

En los últimos tiempos se ha ido manifestando una especí-fica exigencia de montaje de lubricación centralizada en elsector de la industria siderometalúrgica. Tal campo es par-ticularmente sensible a la necesidad de asegurar un fun-cionamiento regular de la maquinaria, evitando paradas eintervalos, cuyos perjuicios son fáciles de intuir. El mejora-miento cualificativo del personal así como el control conti-nuo para el mantenimiento, han determinado notables difi-cultades para hallar personal apto para la realización de lalubricación manual.

Como ejemplo podemos remitirnos a la observación de lafigura 3 representativa del engrase centralizado de una tur-bina de una central eléctrica.

Figura 3

4—7

Se ve al instante, tanto desde el punto de vista humano co-mo desde el punto de vista ambiental, que la lubricaciónejecutada con medios tradicionales o manuales resulta muydifícil y complicada.

El mantenimiento preventivo del cual se conoce su induda-ble validez, está íntimamente relacionado con la organiza-ción del servicio de lubricación apto para garantizar el fun-cionamiento, seguridad y constancia del trabajo.

Los sistemas empleados para asegurar un buen engraseestán en continua evolución, especialmente en lo referen-te a automatismos y control al objeto de hacer totalmenteautónomo el montaje y asegurar su eficacia.

Los sistemas de engrase centralizado pueden instalarse enmáquinas ya en servicio o aplicarse ventajosamente a equi-pos nuevos.

Se efectúa un estudio, haciendo una lista de los cojinetes,tamaños de los mismos, velocidades, número de entradaspor cojinete y grado de movimiento de cada uno y estable-ciendo una correlación entre estos datos y un croquis o pla-no que contenga las dimensiones totales del equipo.

Para seleccionar el tamaño de las válvulas existen gráficosbasados en experiencias de los fabricantes de los equipos,dando por sentado que para las aplicaciones en maquina-ria general las tolerancias para cojinetes son del orden deH7/g6 o G7/n6, que la rapidez de escape de la grasa de loscojinetes es proporcional a la velocidad de giro del mismo,que el cojinete jamás puede funcionar satisfactoriamentesin lubricante y que la cantidad mayor que debe suministrarla válvula será menor que el volumen de espacio libre delcojinete.

Partiendo de experiencias de muchos años y de los cálcu-los matemáticos que resultan de hipótesis anteriores, se ha-cen diagramas para renovar cantidades de lubricante apro-ximadamente iguales a la mitad del volumen de espacio li-bre del cojinete, en cojinetes con velocidades que alcancende 200 a 300 rpm. Para velocidades mayores se indicanválvulas de mayor capacidad.

4—8

Engrase centralizado2

Descripción de un sistema de engrase

Básicamente un sistema de engrase centralizado consta detres elementos: un depósito para el lubricante (aceite o gra-sa), un cuerpo bombante y válvulas dosificadoras, con locual todo el esfuerzo mecánico necesario para el ciclo delubricación es hecho por un único elemento bombante (fi-gura 4).

Figura 4

Desde la bomba de lubricación va una tubería general has-ta cerca de los puntos a engrasar y en dicha tubería o ensus ramificaciones se colocan distribuidores, que están co-nectados con los puntos de engrase por tuberías que enví-an en cada ciclo una cantidad de lubricante dosificado. Ca-da ciclo de engrase está compuesto de un intervalo de pre-sión y un intervalo de descarga.

Existen dos sistemas de engrase centralizado: LÍNEA SIM-

PLE O ÚNICA Y LÍNEA DOBLE.

4—9

Descripción de unsistema de engrase

2.1Línea simple

La ventaja de este sistema es su menor costo de instala-ción al presentar solamente una línea, pero tiene inconve-nientes al trabajar los alimentadores con resortes, siendolos cierres de goma y bola.

Figura 5

Otro inconveniente importante se presenta en líneas largas,ya que la descompresión no se logra rápido a no ser quese utilicen grasas muy blandas y el ciclo de engrase se re-pita en un lapso importante de tiempo.

En la figura 5 se pueden observar todos los elementos queintervienen en un sistema de línea única accionado ma-nualmente y con dispositivo al final de la línea para com-probar la reducción de la presión.

4—10

Si el sistema es por presostato una lámpara de control oalarma indicará cuando la presión está suficientemente re-ducida para efectuar nuevamente la relubricación.

En la figura 5 se representa esquemáticamente un equipode línea única o simple con equipo bombante manual, pe-ro también es frecuente la utilización de una bomba accio-nada por motor eléctrico y reloj temporizador o presostatopara funcionamiento por tiempo o por pérdida de presiónen el circuito.

4—11

Descripción de unsistema de engrase

2.2Línea doble

Los sistemas de lubricación centralizada de línea doble pro-veen un método mecánico positivo de distribución de acei-te o grasa bajo presión, a un grupo de cojinetes desde unaposición central, en cantidades medidas con exactitud; es-to, tan frecuentemente como se desee.

Cada sistema incluye una unidad de bombeo central, si-tuada en sitio seguro y de fácil acceso; dos líneas princi-pales de abastecimiento; válvulas de medición de la líneay líneas de descarga que conectan las válvulas a los coji-netes.

Las unidades centrales de bombeo pueden ser operadas amano y eléctrica o neumáticamente, dependiendo del tipode aplicación y la frecuencia necesaria de lubricación.

Este sistema, por sus características y sencillez, es el utili-zado normalmente en instalaciones siderúrgicas.

4—12

Los elementos básicos que componen este sistema son:

• Bomba.

• Inversor.

• Distribuidores (válvulas de medición).

• Aparatos de mando y control.

• Racores y tuberías para acoplamientos.

Figura 6

Desde la bomba de engrase van dos tuberías generaleshasta cerca de los puntos a engrasar.

En la tubería general o sus ramificaciones se encuentrandistribuidores, que están conectados con los puntos de en-grase por tuberías que envían en cada proceso de engra-se una cantidad de lubricante dosificada.

El ciclo de trabajo está compuesto de dos intervalos de en-grase, en cada uno de los cuales se suministra lubricantea la mitad de los puntos. A continuación hay una pausa deengrase.

4—13

Las ventajas del sistema de línea doble sobre otros siste-mas de lubricación centralizada son las siguientes:

• Su funcionamiento es totalmente hidráulico, carece demuelles, que con el trabajo podrían adquirir fatiga.

• Control visual exterior de funcionamiento, punto a punto,mediante la varilla indicadora, lo que permite revisionesperiódicas sin ser preciso el desmontar para averiguar sisu funcionamiento es correcto.

• Regulación de capacidad de inyección, punto a punto, in-dependientemente, según las necesidades del lubricantede cada rodamiento.

• El número de puntos de cada instalación puede ser ilimi-tado.

• Puede, en caso de ser preciso con la misma bomba, am-pliarse o reducirse una instalación ya efectuada, ya quesolamente consiste en acoplarle o sacarle los dosificado-res que falten o sobren.

• Pueden bombearse indistintamente aceites minerales ograsas.

• Evita la contaminación del lubricante.

• Ahorra lubricante.

4—14

Equipos de engrase con línea doble

3Equipo manual

El sistema manual de Engrase Centralizado LÍNEA DOBLE

consiste en un compresor que sirve de depósito al lubricanteutilizado y, simultáneamente, de bomba que impulsa estelubricante a través de una de las dos líneas principales desuministro, mientras la otra línea queda libre de presión; yuna serie de válvulas de alimentación, ajustables y autoin-dicadoras, que están colocadas a lo largo de las líneas prin-cipales, y se accionan mediante presión diferencial de di-chas líneas para descargar una cantidad medida y ajusta-da de lubricante en los cojinetes a ellas conectados.

Este sistema permite situar las válvulas de alimentación (obloques formados por varias válvulas) sobre la máquina, enpuntos próximos a los cojinetes que hay que engrasar; y alrealizarse la conexión entre el compresor y las válvulas pormedio de las dos tuberías o líneas principales, es posiblecolocar el compresor en el lugar más conveniente para sumanejo.

4—15

Así resulta que el accionamiento periódico del compresorse traduce en una descarga, desde cada válvula a su coji-nete conectado, de una cantidad dosificada y fácilmenteajustable de lubricante bajo presión. De este modo, el en-grase de todos los cojinetes se efectúa en un corto espaciode tiempo, sin riesgo de lubricación defectuosa o excesiva,y sin el peligro que para el engrasador suele presentar lalubricación individual de cada cojinete.

Figura 7. Equipo manual

Este sistema de engrase centralizado consigue, pues, unaeconomía en la mano de obra y en la cantidad de lubrican-te consumida. Pero quizás su mayor importancia, ademásde reducir el riesgo de accidentes, resida en el hecho deque impide la negligencia en el engrase de algún cojineteaislado o inaccesible, y de que, por engrase adecuado yuniforme de todos los cojinetes, reduce el consumo de ener-gía de la máquina y hace mínimo su desgaste, logrando asíconsiderables ahorros en los costos de mantenimiento.

4—16

Bomba

Válvula de inversión

Tuberías principales

Válvulas distribuidorassalida simple

Líneas de descarga

Válvulas distribuidorassalida doble

Equipos de engrase con línea doble

3.1Equipo automático

Son los sistemas de mayor envergadura; como los demássistemas automáticos se componen de un reloj, contactory bomba accionada por motor eléctrico.

En este caso las salidas de la bomba van a una red de do-ble línea principal, la cual, no tiene retorno, con lo cual lainstalación de la red de tuberías es similar a la de una ins-talación manual, si bien en estos casos las tuberías son demayores dimensiones.

Figura 8. Equipo automático

4—17

Bombas manuales4

Tipos de bombasmanuales y

su funcionamiento

En general y al márgen de marcas comerciales, podemosclasificar las bombas manuales en dos grandes grupos: unopara presiones máximas de hasta 150 bar y otro para pre-siones de hasta 400 bar.

Uno y otro grupo pueden suministrarse con inversor de lí-nea manual o automático.

Figura 9

4—18

Bombas FARVAL

Un ejemplo de esquema y funcionamiento de una bombamanual se puede observar en la figura 10. Se trata de unabomba de la firma FARVAL.

Figura 10

Este compresor se pone en funcionamiento moviendo lamanivela en un recorrido alternativo de aproximadamente40 grados, lo que origina el movimiento interno de un seg-mento de engranaje E que engrana con una cremallera in-tegrada en el pistón D de la bomba. Esta acción hace queel pistón se mueva hacia la derecha o la izquierda igual quela manivela con la limitación en el extremo del recorrido delos tapones C.

4—19

Engrase centralizado5

Puesta en servicio de un equipo manual

1. Llenado del depósito.

2. Puesta en servicio.

3. Trabajos de entretenimiento en bombas manuales.

4. Eliminación de averías en equipos de bomba manual.

Llenado del depósito

Para el primer llenado del depósito, CONSIDERANDO GRASA

COMO LUBRICANTE, se debe quitar la tapa y sacar el émbo-lo seguidor. Después se debe llenar el depósito por mediode un dispositivo de rellenado adecuado a través de unaválvula de rellenado hasta que el lubricante alcance el re-bosadero del depósito. Una vez hecho esto, se coloca elémbolo sobre la superficie de la grasa y se cierra el depó-sito con la tapa.

El depósito puede ser llenado, llegado el caso, también sinutilización de ningún dispositivo de rellenado, con lo que,una vez quitada la tapa y sacado el seguidor se introducirála grasa en el depósito hasta aproximadamente el rebosa-dero, sin embargo, se deberá prestar la máxima atención aque no se originen inclusiones de aire.

Para facilitar la purga de aire, se puede llenar primeramen-te con aceite el cuerpo de bomba, siempre que los puntosa lubricar lo admitan, hasta el borde inferior del depósito.

Una vez realizado esto, se coloca el émbolo seguidor en eldepósito y se pone la tapa.

4—20

El rellenado del depósito durante el servicio se debe reali-zar adecuadamente, es decir, antes de que la muesca delindicador de contenido esté junto a la tapa, ya que en casocontrario existe el peligro de que penetre aire en las tube-rías de alimentación. Para el rellenado se conectará el dis-positivo empleado a la válvula de rellenado que lleva la bom-ba y se accionará, como ya se ha indicado, hasta que el lu-bricante salga por los dos rebosaderos o hasta las marcasque tenga para ese fin cada una de las distintas bombas.

Caso de instalaciones que se utilicen para aceite, la bom-ba no lleva el émbolo seguidor, por lo que el llenado y re-llenado se realiza únicamente quitando la tapa.

Sólo debe ser utilizado en la instalación lubricante limpio.Los ensuciamientos se deben evitar meticulosamente, yaque los cuerpos extraños y suciedad producen la mayoríade las averías.

Puesta en servicio

Después de llenado el depósito se deberá aflojar el tornillode purga y accionar la palanca manualmente hasta que pordicho tornillo salga el lubricante uniformemente y sin inclu-siones de aire. Una vez esto, se aprieta el tornillo de purgafuertemente, soltándose los racores de la válvula inverso-ra y se acciona la palanca de la bomba hasta que el lubri-cante salga por uno de los citados racores sin aire. Des-pués de esto se cambia a la salida correspondiente a la otralínea de alimentación y se acciona de nuevo la palanca has-ta que asimismo por el otro racor de salida salga lubrican-te sin aire y una vez realizadas estas operaciones se co-nectarán las dos tuberías de alimentación que han queda-do purgadas a los racores de la bomba. Si la bomba es deinversión automática el procedimiento es el mismo con ladiferencia de que una vez que sale el lubricante sin aire, sedebe taponar esa salida para crear presión y que se pro-duzca la inversión.

Después se deberán soltar las conexiones de las líneas dealimentación a los distribuidores o puntos de engrase has-ta que por cada una de ellas salga lubricante sin aire, vol-viéndose, una vez esto, a conectar. Cuando todas las co-

4—21

nexiones de una de las tuberías de alimentación han que-dado perfectamente conectadas, se invierte el ciclo a la otratubería de alimentación, repitiéndose el mismo proceso. Lainstalación queda de esta forma puesta a punto para su fun-cionamiento, suponiendo que las tuberías de los distribui-dores a los puntos a lubricar han sido previamente llenadasde lubricante (grasa). En caso de no haberse realizado es-to, se deberá accionar la bomba tantas veces como sea ne-cesario para que el lubricante salga por todos los puntos.

Trabajos de entretenimiento en bombas manuales

Según el grado de suciedad y por lo menos una vez cadaseis meses se debe limpiar el filtro, el cual puede ser sa-cado después de soltar el tornillo de purga.

La válvula de retención, situada detrás del tornillo de pur-ga, se debe periódicamente lavar y soplar antes de colo-carla de nuevo. Asimismo, la bomba de lubricación debe serlimpiada escrupulosamente aproximadamente una vez alaño con gasolina o aceite especial y después de soplarladebe ser colocada de nuevo rellenada de lubricante.

4—22

Puesta en servicio de un equipo manual

5.1Eliminación de averías

en equipos de bomba manual

Cuando al oscilar la palanca no se aprecia resistencia al ac-cionamiento, la instalación no recibe presión.

Causa

• No hay lubricante en el depósito.

• Existen fugas en el sistema de tuberías principales.

• Existen inclusiones de aire en la bomba.

• La válvula de retención de la bomba es permeable.

Solución

• Rellenar de lubricante.

• Localizar las fugas y corregirlas.

• Purgar la bomba tal como se ha descrito anteriormente.

• Desmontar la válvula y limpiarla.

4—23

Prácticamente estas son las principales averías en equiposmanuales fáciles de detectar. Si hay algún problema des-pués de los alimentadores, es decir, si no llega grasa a lospuntos de engrase por roturas o aplastamientos de tuberí-as entre el alimentador y el punto, no se detecta la averíaa menos que exista un detector en esos puntos.

Equipos de engrase con línea doble

En los sistemas de engrase automáticos, la operación serealiza sin necesidad de ningún trabajo manual, es decir,los puntos se engrasan automáticamente con una cantidadprefijada en cada salida. El funcionamiento básico de éstossistemas es el siguiente:

Un reloj eléctrico pone en marcha el motor de la bomba, ca-da vez que los puntos necesitan ser engrasados; ésta fre-cuencia se fija previamente en un equipo de maniobra eléc-trica. Una vez en marcha la bomba, suministra lubricante apresión por una de las líneas; cuando todas las válvulas hanfuncionado, la presión del lubricante actúa sobre el extre-mo más alejado de las líneas principales y mediante un me-canismo apropiado realiza la inversión, repitiéndose el ci-clo a continuación en la otra línea. Dependiendo del fabri-cante de los equipos hay varios sistemas para realizar lainversión de líneas, con actuaciones eléctricas o hidráuli-cas que se analizarán en otro capítulo.

Generalmente se utilizan dos tipos de sistemas de engra-se automático: tipo fin de línea y tipo lazo.

4—24

El sistema tipo fin de línea es el más utilizado y su repre-sentación es la de la figura 11, la misma utilizada para laexplicación de un equipo automático, figura 6. También haydiferencias entre equipos de diferentes fabricantes sobretodo en lo relativo a válvulas inversoras y situación de pre-sostatos fin de línea que se analizará más adelante.

Figura 11

Con estos equipos se pueden engrasar más de 1.000 pun-tos de fricción.

En los sistemas de lazo, el lubricante a presión sale de labomba y una vez que ha recorrido todas las válvulas vuelvea ella, donde la presión desarrollada actúa sobre la válvulade inversión, desplazando un pistón, el cual lleva una vari-lla exterior que actúa sobre un interruptor eléctrico que pa-ra el sistema a la vez que cambia la salida a la otra línea.

4—25

Engrase centralizado6

Dosificadores para línea doble

Los dosificadores para línea doble son completamente hi-dráulicos en operación; entregan grasa o aceite y son totale individualmente regulables en lo que se refiere a la canti-dad descargada. Están equipados con indicadores (figura 12).

Figura 12

Cada válvula proporciona servicio a dos cojinetes; sin em-bargo, por un simple método de entrada cruzada, podrá darservicio a uno solamente. Por lo tanto, un bloque de cuatroválvulas, por ejemplo, puede realmente servir entre uno yocho cojinetes; aunque lo normal en la utilización del bloquedel ejemplo sería utilizarlo entre cuatro y ocho cojinetes.

Los dosificadores son suministrados en varias capacidadesde descarga y están disponibles en bloques de una o va-rias válvulas.

4—26

Cantidad y periodicidad de lubricante

Sin entrar en definiciones teóricas, apuntamos un sistemapráctico para determinar la cantidad y periodicidad de lu-bricante necesaria para cada mecanismo facilitado por lafirma Polidropsa.

COEFICIENTE VOLUMÉTRICO CV

Se deberá calcular el CV para cada mecanismo por sepa-rado, y una vez obtenido, darle los valores equivalentes encm

3

, según la tabla a continuación detallada:

VOLUMEN DE LUBRICANTE REQUERIDO

VD = VALOR DIMENSIONAL

COJINETES PLANOS Y RODAMIENTOS

D = Ø eje expresado en mm.

ENGRANAJES Y CADENAS

S = superficie de trabajo en cm2

(D × Π × L)

GUÍAS Y DESLIZADERAS

S = superficie de contacto en cm2

4—27

cm3CV

0,050-3 0,209-12 0,4018-24 0,9042-54 2,0090-120 4,00180-240

0,103-6 0,2512-15 0,5024-30 1,0054-60 2,50120-150 5,00240-300

0,156-9 0,3015-18 0,7030-42 1,5060-90 3,00150-180 6,00300-360

cm3CV cm

3CV cm3CV cm

3CV cm3CV

CV = VD × CS × LR

VD = D 25

VD = S 200

VD = S 500

CS = COEFICIENTE DE SERVICIO

ROTACIÓN O MOVIMIENTO OSCILANTE

INTERMITENTE CS = 0,5

CONTINUO CS = 1

ELEMENTOS SOMETIDOS A TRABAJO PESADO CON CUALQUIER

TIPO DE MOVIMIENTO, EXPUESTOS A TEMPERATURAS ELEVA-

DAS O AMBIENTES POLVORIENTOS

GUÍAS VERTICALES O GUÍAS SIN JUNTAS CS = 2

LR = LUBRICACIÓN REQUERIDA

Débil LR = 0,5

Normal LR = 1

Abundante LR = 2

Muy abundante LR = 3

CL = COEFICIENTE LUBRICACIÓN

Aceite ligero 5 a 10

Aceite medio 3 a 5

Aceite pesado 1

Aceite semifluido 0,5

Grasa blanda 0,30

Grasa media 0,25

4—28

Intervalo inicial de lubricación

El intervalo inicial de lubricación para una máquina, no pue-de ser determinado con exactitud por medio de fórmulas otablas; por tanto, inicialmente los intervalos serán reduci-dos, al objeto de poder suministrar una cantidad de lubri-cante superior a la necesaria. Observando el comporta-miento de los mecanismos vitales de la máquina se podráaumentar el tiempo de pausa entre una lubricación y otra,hasta obtener el consumo apropiado.

En forma aproximada, suponiendo una película de lubri-cante de 0,05 mm. y cambio total de lubricante cada ochohoras, en un mecanismo crítico podemos establecer:

donde,

I = intervalo inicial de lubricación en horas

V = volumen de lubricante requerido (*)

D = diámetro del soporte en cm

L = longitud del soporte en cm

S = 0,005 cm (espesor película)

CL = coeficiente de lubricación

4—29

I = V × 8 D × L × π × S × CL

Llenado del depósito

Si se emplea grasa en el Sistema, échense aproximada-mente unos 3 l. de aceite en el depósito antes de llenarlode grasa. Esto asegurará el cebado en la primera embola-da y evitará averías en el cilindro y el pistón. El aceite tam-bién ayudará a evacuar el aire que pudiera quedar apresa-do en el cuello de la bomba al llenar el depósito con grasa.

NO PERMITIR QUE EL DEPÓSITO QUEDE VACÍO ya que el airese introducirá en el circuito y producirá deterioro en los pis-tones de la bomba.

Observaciones

Los equipos funcionan con aceite o grasa, pero si se deseacambiar de uno a otro, pueden ser necesarias ciertas mo-dificaciones que afectan al depósito y a la válvula inverso-ra.

Se deberá consultar con los suministradores de los equiposrespecto al mejor procedimiento de adaptación del grupo allubricante deseado, y también para obtener recomendaciónsobre la conveniencia de adaptar el sistema de tuberíasexistente.

4—30

Mantenimiento de equipos y líneas

7Sistemas de línea

doble manual

La simplicidad del sistema manual de línea doble, hace bas-tante remota la posibilidad de avería; no obstante, existenciertas posibilidades de esta naturaleza que deben evitar-se. La fuga en las líneas de suministro hará difícil, sino im-posible, crear la presión requerida en el compresor. El fun-cionamiento del compresor con el depósito vacío, puedeforzar aire en el circuito, produciendo un efecto similar, oevitando que la bomba se cebe debidamente.

Para llenar el depósito, debe usarse sólo un lubricante lim-pio, ya que las materias extrañas pueden atascar la mallade la conexión de trasiego en el compresor. A este respec-to, la malla debe limpiarse de vez en cuando. Un aparatoportátil para llenar el depósito de grasa, como los que se in-dican en las hojas de listas de piezas, será muy útil paramantener el lubricante limpio y libre de aire. Si alguna ma-teria extraña pasara la malla de trasiego podría impedir elfuncionamiento correcto de las válvulas de retención de des-carga y la bomba no crearía presión tan pronto como de-biera. En tal caso, las válvulas de retención deben extraer-se y limpiarse.

4—31

Mantenimiento de equipos y líneas

7.1 Para impedir averías

• Mantener el depósito de la bomba lleno de lubricantelimpio.

• Revisar los cojinetes a intervalos regulares para ver quepresenten en los bordes una pequeña cantidad delubricante.

• Revisar las tuberías por si hubiese deterioros y sustituircualquier tubería dañada rápidamente.

• Ver que todos los empalmes están cerrados hermé-ticamente.

• Revisar las conexiones de manguera flexible a interva-los regulares y sustituir la que esté estropeada.

4—32

Mantenimiento de equipos y líneas

7.2Para localizar

y corregir averías

1. Aire en el depósito.

Si el mango de la bomba no ofrece la resistencia normal enla embolada y la bomba no crea presión, es normalmenteuna indicación de que existe aire en el depósito producien-do la pérdida consiguiente en el cebado de la bomba.

Limpiar el depósito, poner una pequeña cantidad de aceiteen el fondo y llenarlo con grasa limpia. El aceite ayudará ala bomba en el cebado y en la expulsión del aire.

2. Bloqueo de las retenciones de descarga.

Si el mango de la bomba se bloquea en una posición o tie-ne tendencia a saltar hacia atrás en el extremo de la em-bolada, se debe a las retenciones de descarga de la bom-ba, que se han obstruido debido al uso de lubricante sucio.Limpiar bien el depósito y volverlo a llenar, y revisar las vál-vulas de retención.

4—33

3. Hay pocas piezas en las válvulas de alimentación y porconsiguiente poco riesgo de que surjan dificultades con ellas,aparte de la obstrucción por suciedad. Si un cojinete pare-ce que recibe grasa insuficiente, desconéctese la línea dedescarga del mismo y póngase en funcionamiento el cir-cuito. Véase si la válvula descarga lubricante. Si no, dejarde conectar el conducto de descarga al cojinete y lubricar-lo a mano hasta que venga un periodo de paralización enque pueda limpiarse la válvula del distribuidor.

Si no se consigue que la válvula funcione después de sulimpieza, se recomienda sustituirla.

Dado que cada válvula funciona independientemente de lasdemás del circuito, no es preciso parar la máquina si se obs-truye una de las válvulas debido al uso de lubricante sucio.Desconéctese la línea de descarga de dicha válvula y lu-bríquese el cojinete a mano hasta que se encuentre opor-tuno hacer las reparaciones. Hágase funcionar el circuitoen la forma normal y todos los cojinetes, excepto los queestán desconectados, recibirán la cantidad correcta del lu-bricante.

4—34

Mantenimiento de sistemas automáticos

8Averías, causasy reparaciones

Aunque normalmente no se producen averías en estos sis-temas, a continuación se señalan cuatro anomalías que pue-den impedir a un sistema funcionar correctamente; junto alas averías se detallan posibles causas y el modo de repa-rarlas.

Anomalía La bomba no desarrolla presión

1. CAUSA. Sentido de rotación del motor de la bomba in-vertido.

1. REPARACIÓN. Cambiar el sentido de rotación, el motor de-berá girar en el sentido de las agujas del reloj visto desdela dirección del vástago de accionamiento.

2. CAUSA. Aire en el sistema.

2. REPARACIÓN. Se comprobará el lubricante suministradoal depósito y se purgarán las líneas principales. Esto se rea-lizará desconectando los puntos más alejados del sistemahasta que salga lubricante limpio y compacto. Una vez re-alizada ésta operación en los puntos más alejados, se pro-cederá a efectuarla en el punto de retorno de la bomba.

4—35

3. CAUSA. Rotura línea principal.

3. REPARACIÓN. Se recorrerá el tendido de tuberías princi-pales hasta localizar el escape de grasa que indicará el lu-gar de la rotura procediendo a repararlo.

4. CAUSA. Deterioro en la válvula de seguridad.

4. REPARACIÓN. Se comprobará la válvula de seguridad re-emplazándola si es necesario. Para comprobar si ésta vál-vula está estropeada se soltará la conexión que va al de-pósito.

Normalmente la válvula está dispuesta para abrir a una pre-sión de 110 a 130 kg/cm

2

, la comprobación se efectuará uti-lizando una bomba de mano provista de manómetro e in-troduciendo grasa por el orificio de entrada de la válvula.

5. CAUSA. Posición incorrecta del pistón en la bomba.

5. REPARACIÓN. Se seguirán las instrucciones de montajedel grupo pistón-cilindro.

4—36

AnomalíaNo se invierte el ciclo

en el sistema

1. CAUSA. Aire en el sistema.

1. REPARACIÓN. Se purgarán las líneas principales y se com-probará el nivel del lubricante en el depósito.

2. CAUSA. Excesivo escape de grasa por los accesorios.

2. REPARACIÓN. Se apretarán los accesorios por los que exis-ten fugas.

3. CAUSA. Escape de grasa por la válvula de seguridad.

3. REPARACIÓN. Se limpiará reemplazándola por otra nue-va si es necesario.

4. CAUSA. Conjunto pistón-cilindro desgastado.

4. REPARACIÓN. Se reemplazará el conjunto pistón-cilindro.

5. CAUSA. El control fin de línea puede tener las conexioneseléctricas mal colocadas o sueltas.

5. REPARACIÓN. Se comprobarán las conexiones eléctricasmediante el diagrama existente en la parte inferior de la ta-pa del temporizador y se efectuarán las correcciones ne-cesarias.

4—37

AnomalíaEl sistema no arranca

1. CAUSA. Temporizador estropeado.

1. REPARACIÓN. Véase instrucciones de mantenimiento pa-ra el mecanismo del temporizador.

2. CAUSA. El control de fin de línea puede tener las cone-xiones eléctricas mal colocadas o sueltas.

2. REPARACIÓN. Se comprobarán las conexiones eléctricasmediante el diagrama existente en la parte interior de la ta-pa del temporizador y se efectuarán las correcciones ne-cesarias.

3. CAUSA. Sistema con las conexiones eléctricas incorrec-tas.

3. REPARACIÓN. Se comprobará el tendido eléctrico con eldiagrama existente en la parte interior de la tapa del tem-porizador.

AnomalíaLa bomba desarrolla

excesiva presión

1. CAUSA. Aire en la válvula de inversión.

1. REPARACIÓN. Se aflojará la tuerca y se purgará el aireexistente.

2. CAUSA. Lubricante demasiado consistente (véase lubri-cante que se ha especificado para el sistema).

2. REPARACIÓN. Se cambiará al lubricante adecuado.

3. CAUSA. Diámetro de tuberías muy pequeño.

3. REPARACIÓN. Avisar Servicio Técnico para revisar elsistema.

4—38

Instrucciones de mantenimiento línea simple

9Reparación de averías,

en sistemas de líneasimple

4—39

AVERÍA: EL SISTEMA TRABAJA PERO DESARROLLA UNA PRESIÓN DEMASIADO ALTA

CAUSA REPARACIÓN

Cojinete tapado Localice el cojinete y limpie o sustituya

Línea tapada o machacada Sustituya

Válvula bloqueada Limpie o sustituya

Válvula mal montadaCompruebe el diagrama esquemático delsistema para la apropiada localización

Varillas de ensamblaje demasiadoapretadas

Aflójelas ligeramente

Conexión en válvula mal efectuadaCompruebe el diagrama esquemático delsistema, para la apropiada localización

Lubricante demasiado denso Cambio de lubricante

Descarga defectuosa de la bomba Limpie o sustituya

Líneas principales de descargas dema-siado pequeñas o demasiado largas

Compruebe el diagrama esquemáticodel sistema

Emboladas de la bomba demasiado rápi-das

Disminuya el poder de accionamiento dela bomba

Orificio de descarga de válvula tapadoinadvertidamente

Nunca tapone una salida dispuesta paraservir a un cojinete. Quite el tapón

AVERÍA: LA BOMBA TRABAJA, PERO NO PUEDE OPERAR EL SISTEMA O CONSEGUIR PRESIÓN

CAUSA REPARACIÓN

Poco lubricante Añada lubricante al depósito

Aire en la bomba o línea de suministroPurgue el aire en la bomba y válvulasprimaria y secundaria

Línea de suministro desde el depósito deinadecuado diámetro

Quite y sustituya

Bomba situada a mayor altura que el dedepósito.

Sitúe la bomba adecuadamente

Filtro del depósito obturado Limpie o sustituya

Descarga defectuosa en la bomba Limpie o sustituya

ACOPLAMIENTOS

5—3

Acoplamientos

1. Acoplamientos

2. Tipos, características y mantenimiento de acopla-mientos

Acoplamientos1

Acoplamientos

Generalidades

Frecuentemente en la industria mecánica se presenta el ca-so de transmitir movimiento desde un mecanismo a otro si-tuado coaxialmente con él. Los extremos de los árboles delos mecanismos, alineados o casi alineados, se unen entresí mediante platos de acoplamiento.

Una vez realizada la unión de los platos de acoplamientose está en disposición de poder transmitir movimiento al pla-to arrastrado con garantías de no introducir en el funciona-miento perturbaciones que causen la prematura destruc-ción del acoplamiento, cojinetes, obturaciones y otros com-ponentes críticos de la maquinaria. En consecuencia, esprecisa una buena alineación para aumentar la fiabilidad dela máquina.

De lo expuesto, podemos decir que alineación es conseguiracoplar árboles de dos o más mecanismos, de manera quesus ejes geométricos estén en prolongación y que los pla-tos no impidan el juego axial normal de los elementos.

Si una alineación no se realiza con total exactitud, somete-mos los mecanismos a esfuerzos anormales para los queno están preparados, lo que acarrea desgastes prematurosde cojinetes, deterioro de rodamientos, vibraciones, roturasde pernos de anclaje y, en algunos casos, rotura de los pro-pios ejes.

5—4

K: acoplamiento entre motor y bomba.W1: árbol de accionamiento de la máquina (motor).W2: árbol movido (bomba).S1: plato acoplamiento del árbol W1.S2: plato acoplamiento del árbol W2.z: forros de alineación.

Figura 1. Mecanismo de acoplamiento entre un motor

y una bomba centrífuga

En algunas máquinas que en su funcionamiento normal hande compensar dilataciones térmicas o centrar sus ejes for-mando cuñas hidrodinámicas, se han de aplicar desalinea-ciones intencionadas para las cuales se han de facilitar es-pecificaciones precisas a fin de una buena alineación quepermita un funcionamiento de los mecanismos sin producirvibraciones que disminuyan la vida útil de los mecanismos.

Aunque lo que se trata de unir y alinear son ejes geométri-cos, no cabe duda de que el movimiento se transmite gra-cias a elementos que facilitan la conexión y desconexión delas máquinas consiguiendo suavizar, al mismo tiempo, losarranques y limitando las sobrecargas que actúan sobremotor y mecanismo a mover.

5—5

TIPOS DE ACOPLAMIENTOS

Los elementos que realmente transmiten los giros son losacoplamientos, que, en principio, podemos considerarfijos, cuando no es posible interrumpir la transmisión delmovimiento y de conexión cuando se puede efectuar la se-paración de la unión de ejes en cualquier momento (tipoembrague).

Los acoplamientos de uso más generalizados son los fijos,a los que se puede subdividir en:

• RÍGIDOS, cuando la transmisión del movimiento es direc-ta sin flexibilidad.

• ELÁSTICOS, cuando pueden amortiguar las oscilacionesy las sacudidas en el momento del arranque.

• ARTICULADOS, cuando pueden compensar el desalinea-miento de los ejes englobando al mismo tiempo desliza-mientos paralelos y desplazamientos de los ejes.

Como acoplamientos especiales, por tener una aplicaciónmuy específica, podemos enumerar los acoplamientos hi-dráulicos, que transmiten el momento de giro por la accióndinámica de un fluido en movimiento; los hidrostáticos porla presión de un fluido y los electromagnéticos por el efec-to magnético de la corriente eléctrica.

En las tablas expuestas a continuación se pueden ver al-gunos ejemplos de los acoplamientos citados con una so-mera descripción de los elementos transmisores del giro.

5—6

ACOPLAMIENTOS RÍGIDOS

ACOPLAMIENTOS ARTICULADOS

5—7

DESIGNACIÓN TIPOS DE PLATOSELEMENTOS

TRANSMISORES

Acoplamiento de barriletes

Entre los platos deacoplamiento se in-tercalan rodillos deacero que dan gransuperficie de apoyoa la transmisión.

Rodillos o barriletesde acero templado.

Acoplamiento dedientes arqueados

En los extremos delos árboles hayunos manguitos deacoplamiento condientes arqueados.Estos dientes en-granan en el denta-do interior de loscasquillos de aco-plamiento firme-mente unidos.

Dientes exterioresen formas de arco.Semitapas exterio-res de unión en ace-ro con dentado rec-to interior.

Dientes exterioresen forma de arco.Carcasa exterior depoliamida y dentadorecto interior.

Acoplamiento de carcasa ode envoltura DIN 115.

Acoplamiento de discos oplatos DIN 116 (con en-

trante y saliente)

Acoplamiento de discos oplatos DIN 116

ACOPLAMIENTOS ELÁSTICOS

ACOPLAMIENTOS ELÁSTICOS DE CONEXIÓN

5—8

DESIGNACIÓN TIPOS DE PLATOSELEMENTOS

TRANSMISORES

Acoplamientoelástico.

Sistema TSCHAN

Dos platos iguales in-tercalan entre sí unacorona dentada de ma-terial plástico.

Corona dentada de ma-terial elástico.

Acoplamientoelástico de pernos

RECORD

Pernos de acero concasquillos de goma en-cajan en taladros delcontradisco.

Pernos de acero concasquillos de goma.

Acoplamientoelástico.

Sistema ROTEX

Dos platos iguales in-tercalan una coronadentada de materialplástico.

Corona dentada condientes de forma abom-bada, de material elás-tico.

AcoplamientoPERIFLEX

Los discos de acopla-miento van unidos cir-cunferencialmente pormedio de un bandajede goma.

El bandaje de goma su-jetado mediante anillosde presión.

Acoplamientoelástico de resortesRECORD y BIBBY

Los discos de acopla-miento van unidos porla periferia mediante unmuelle en espiral.

El muelle va encajadoen ranuras periféricas ycerrado con dos tapas.

Acoplamientoelástico. Sistema

SAMIFLEX

Dos platillos con aletasfrontales en fundición.

La unión de los platosse hace con una guar-nición elástica de po-liuretano cerrada conun anillo metálico.

Teoría de la alineación

Preparación

Toda operación de alineado, efectuado racionalmente, su-pone varios pasos a seguir:

• Evaluación de las direcciones y magnitudes de las de sa-lineaciones.

• Cálculo de las correcciones necesarias.

• Realización de un proceso correcto de movimiento demáquinas.

Independientemente del tipo de acoplamiento que se utili-ce en las máquinas, la alineación aquí considerada sim-plemente es el método mediante el cual la línea del eje deun elemento, como por ejemplo un motor, se hace coincidircon la prolongación de la línea del eje de otra máquina, porejemplo una bomba.

Las posibles desviaciones de la condición ideal de ejes enprolongación pueden ser horizontales y verticales (figuras2 y 3).

Figura 2

Por lo tanto tenemos que medir, y si es necesario corregir,cuatro diferentes parámetros de alineación.

Al comenzar la alineación, se efectúan mediciones que de-terminan la posición relativa de un eje con respecto al otro.Estas mediciones se convierten entonces en valores de co-

5—9

Platos alineados Desplazamiento paralelo Desplazamiento angular

rrección para las patas de las máquinas, que definen la can-tidad en que deben desplazarse verticalmente y horizon-talmente.

Al realizar prácticamente los desplazamientos de la máqui-na, es de importancia crítica observar precisamente estosvalores de corrección.

Es de tener en cuenta que no es raro encontrarse con quela máquina que debe ser movida queda demasiado alta, si-tuación que a menudo requiere un complejo mecanizadode las patas o de la base.

Figura 3. Desplazamientos combinados

Un juego de torsión del acoplamiento puede producir erro-res de medición. Por ello, este juego debe ser eliminado an-tes de tomar valores de medición.

Con objeto de asegurar la precisión de las mediciones, de-be determinarse el juego radial del eje, antes de procedera la alineación. Las mediciones pueden resultar faltas deprecisión, si algunos elementos de la máquina (cojinetes,apoyos de cojinetes...) están ya averiados.

Tolerancias

Para una alineación fiable como regla general deben utili-zarse las tolerancias facilitadas por el fabricante de los aco-plamientos, pero en los casos en que no se disponga de in-formación al respecto, pueden utilizarse valores orientati-vos como los indicados en la siguiente tabla:

5—10

CONDICIÓN VUELTAS EXCELENTE ACEPTABLE1/100 mm 1/100 mm

Falta de contacto en una pata 5,1 7,6ACOPLAMIENTO DIRECTODesplazamiento paralelo 1.200 r.p.m. 7,6 10,2

1.800 r.p.m. 5,1 7,63.600 r.p.m. 2,5 5,1

Angularidad por cm de diámetro 1.200 r.p.m. 0,05 0,101.800 r.p.m. 0,03 0,053.600 r.p.m. 0,025 0,03

Acoplamiento con espaciadorDesplazamiento paralelo 1.200 r.p.m. 0,10 0,15

1.800 r.p.m. 0,05 0,103.600 r.p.m. 0,025 0,05

Estas tolerancias deben ser usadas únicamente en el caso en que no se tenga tolerancia del fabricante dela máquina.

Análisis de los alineamientos

Para realizar correctamente la valoración del tipo y gradode desalineación de dos ejes que se van a acoplar es pre-ciso seguir los siguientes pasos:

1. Comprobación del estado de las bases de los mecanis-mos.

2. Comprobar si alguna de las patas no asienta correcta-mente (soft foot).

3. Comprobar calado de platos y su concentricidad.

4. Reducir alturas de más de 2 o 3 m entre platos.

5. Alinear lateralmente (3-9) los dos platos con una regla bi-selada.

6. Comprobar si existe ángulo (12-6).

7. Eliminar ángulo (12-6) para conseguir platos paralelos.

8. Determinar forros para igualar altura de centros.

9. Alineación lateral (3-9) para comprobación final de valo-res.

10. Fijación definitiva de mecanismo.

5—11

Finalmente se recomienda un análisis de vibración para co-rroborar la buena alineación realizada.

Comprobación del estado de las bases del mecanismo

Es esencial para la óptima alineación, el perfecto estado delas superficies de contacto entre la máquina y su base ofundación.

La falta de planitud y de paralelismo entre estas caras escausa de tensiones de montaje en las patas de la máquinacuando se aprietan los tornillos de anclaje. Desigualdadesen altura en la superficie de la base, caras inferiores de laspatas con suciedad o corrosión, u otras irregularidades, ha-cen que la máquina se apoye únicamente sobre tres patas,condición denominada SOFT FOOT (falta de contacto de unapata).

Es fácil de ver que en estas condiciones es casi imposiblealcanzar la alienación deseada, a parte de una posible ave-ría en la máquina.

Comprobación de asiento de patas

Determinación de patas cojas soft foot (las patas de la má-quina no asientan por igual).

Es esencial para la óptima alineación el perfecto estado dela superficies de contacto entre la máquina y su base o fun-dación.

La falta de planitud y de paralelismo entre estas caras escausa de tensiones de montaje en las patas de la máquina,cuando se aprietan los tornillos de anclaje. Desigualdadesen altura en la superficie de la base, caras inferiores de laspatas con suciedad o corrosión, u otras irregularidades, ha-cen que la máquina se apoye únicamente sobre tres patas,condición denominada aquí soft foot (falta de contacto deuna pata).

Es fácil de ver que en estas condiciones es casi imposiblealcanzar la alineación deseada a parte de una posible ave-ría en la máquina.

Se pueden presentar dos casos: que los defectos en las pa-tas que no asientan bien sean de forma paralela (figura 4)o de forma angular (figura 5).

5—12

Figura 4 Figura 5

La solución a este fenómeno se debe dar antes de la tomade valores para realizar la alineación, colocando los co-rrespondientes forros para no tener que planificar toda labase.

Esta operación se debe realizar apretando todos los torni-llos de anclaje y colocando un comparador, alternativamente,sobre cada una de las patas al tiempo que se afloja una deellas (la que tenga situado el comparador).

Si una pata no asienta bien, al aflojar el tornillo de anclajese producirá una reacción hacia arriba contra el reloj com-parador que nos indicará la medida del forro que necesitaesa pata. Se debe repetir el proceso para cada uno de lospies de la máquina que se está alineando, teniendo en cuen-ta que el tornillo de anclaje del pie que acaba de ensayar-se debe ser reapretado antes de comprobar el siguiente.

Después de comprobados todos los pies, se decide la for-ma de corregir el estado de la máquina. Si sólo existe unpie COJO, por ejemplo de 0,055 mm, se colocarán calas enla cantidad indicada.

En defectos de SOFT FOOT muy complicados, puede re-querirse el mecanizado de superficies y para determinarlocon exactitud lo que debe hacerse es sacar la máquina desu emplazamiento y tomar medidas de sus superficies deapoyo mediante reglas de precisión, calas o aparatos ópti-cos.

5—13

Comprobación de calado de platos y su concentricidad

En algunas ocasiones debido a la realización de un mal tor-neado o un mal calado de platos, éstos no están totalmen-te simétricos en sus respectivos ejes.

Normalmente, salvo pedido especial, los platos vienen conun agujero previo de menos medida que la que se necesi-tará en su utilización debido a que un mismo plato sirve pa-ra un amplio abanico de medidas de ejes. Si en el tornea-do no se pone especial atención, se pueden producir erro-res que dificultarán la alineación radial y axial.

Estos defectos, aunque en menor medida también se pre-sentan al calar mal los platos o sus moyús.

Reducción de altura excesiva de platos

Cuando se enfrentan los platos o moyús para comenzar laalineación pude ocurrir que entre los dos ejes haya una me-dia excesiva en altura, más de 3 mm aproximadamente, quehace que los útiles a emplear (comparador o láser) se sal-gan del campo de medición. Para evitar este importante in-conveniente se colocarán previamente calas o forros quesitúen la desviación a menos de 3 mm aunque no tenga-mos eliminada la posible desviación angular de platos.

Sistema general para alineaciones

En los casos en que los mecanismos no necesitan gran pre-cisión en la alineación se puede proceder como indicamosa continuación una vez verificados los puntos del 1 al 4 in-dicados en el análisis de los alineamientos.

Para efectuar una alineación se parte de que los dos ejestienen calados sus respectivos platos de acoplamiento, conlo que se procederá a la aproximación de éstos hasta queentre ellos tengamos la medida que cada fabricante indicapara sus productos.

Con una regla de acero colocada lateralmente en las ge-neratrices de los platos, en puntos que podamos conside-rar ESTE y OESTE en un símil con los puntos cardinales, o

5—14

3-9 tal como un sistema horario cada 180°; se irá compro-bando hasta que queden perfectamente alineados.

Generalizando y simplificando las dificultades debidas a ta-maños o situaciones de los mecanismos en las plantas, po-demos decir que esta alineación lateral se puede conseguircon relativa facilidad.

En esta situación, conseguida después de alinear lateral-mente, se comprobará con galgas en cuatro puntos y a 90°,el paralelismo de los platos. Si lateralmente no está con lamisma separación se corrige moviendo el mecanismo, pe-ro si en la situación, que podemos considerar NORTE-SUR,no tenemos la misma medida, quiere decir que el meca-nismo a alinear está CAÍDO o LEVANTADO y habrá que colo-car forros previamente donde interese para que los dos pla-tos queden paralelos.

Cuando se tengan los dos platos totalmente paralelos (ca-da fabricante indica pequeñas tolerancias para facilitar laalineación) se comprobará cuál de los dos es el que estáMÁS ALTO, según las figuras 6 y 7.

Figura 6

5—15

5—16

Figura 7

Evidentemente es lógico pensar que el más bajo es en elque hay que colocar forros iguales, en cada una de las cua-tro patas. El espesor será el que podamos medir desde laregla al plato (espesor «e»).

Puede ocurrir que los platos de acoplamiento no tengan elmismo diámetro, por lo que habrá que tenerlo en cuentatanto en la verificación 3-9 como en la 12-6, a efectos de lamedición de diferencias de altura.

Solamente se deben tomar las mediciones si la máquinaestá fijamente atornillada a su fundamento o bastidor de ba-se. Cada desplazamiento modifica el ajuste anteriormenteefectuado; por esta razón, hay que repetir varias veces lasmediciones.

Alineaciones con equipos de rayos láser

Los rápidos avances dentro de la tecnología de los orde-nadores y la electrónica han hecho posible el desarrollo denuevos métodos para medir las desalineaciones.

Los equipos láser utilizan la gran precisión de un haz lumi-noso como punto de referencia desde donde efectuar lasmediciones. Con este método, además de facilitar las ali-neaciones, se evita totalmente el error apuntado de falta derigidez de los útiles de verificación.

Figura 8

La unidad láser, unida a la óptica de los espejos, permiteformar un sistema de medida de los desalineamientos quetransmite las desviaciones a una computadora que nos pro-porciona la medida del desalineamiento y sus correcciones.

5—17

FORROS DE ASIENTO

La preparación de unos forros adecuados es fundamentalen toda alineación. Los forros deben recortarse de láminasrectificadas expresamente preparadas para este fin.

Aunque algunas firmas comerciales fabrican forros con laforma del asiento de sus mecanismos, lo más normal es nodisponer de éstos, por lo que las láminas apuntadas son lasmás indicadas puesto que se fabrican en varios espesorescon el objeto de utilizar las más adecuadas en cada caso.

Los forros construidos para conseguir un buen asiento de-ben tener la forma del asiento del mecanismo que se estáalineando, de tal manera que deben llevar, por lo tanto, elcorrespondiente agujero para que pase el tornillo de fija-ción.

Se debe evitar que los agujeros para los pernos de fijaciónse rasguen, aunque en algunos casos de mecanismos muypesados o cuando se han de colocar varios forros en unmismo asiento, se pueden rasgar para encajarlos sin tenerque quitar repetidamente los tornillos o los mecanismos.

Cuando se finaliza la operación de alineado, y siempre quesea posible, se sustituirán todos los forros de cada asientopor uno solo, que sea la medida de los quitados, ya que conlas vibraciones de los mecanismos se pueden aflojar tuer-cas y tornillos más fácilmente.

Figura 9. Forma de confeccionar un forro, siempre que sea posible

5—18

Los forros, como ya apuntamos, son elementos muy im-portantes en las alineaciones, por lo que se han de cons-truir con sumo cuidado para evitar los defectos clásicos dealineaciones debidos a forros mal construidos y que pue-den ser básicamente de tres tipos:

• Forros muy pequeños: el mecanismo hace demasiadapresión sobre ellos al ser menor la superficie de contac-to.

• Forros demasiado grandes: tienen inconvenientes de se-guridad y estética.

• Forros con agujero muy grande: es fácil que no quedeasentado perfectamente, que se mueva o, inclusive, quesalga de su asiento, sobre todo en mecanismos de fun-dición con patas huecas.

Se debe tener en cuenta que cuando se utilizan muchos fo-rros delgados en cada asiento, el mecanismo baja aún másal fijar fuertemente los tornillos.

5—19

Acoplamientos2

Tipos, característicasy mantenimientode acoplamientos

Normalmente no se suele prestar gran atención al proble-ma de la unión de árboles giratorios. Con frecuencia se es-coge el elemento de unión más simple y, por tanto, menoscostoso, se considera suficiente para cumplir la función deacoplar, y nadie piensa en las nefastas consecuencias queesta elección puede acarrear a la calidad y duración de fun-cionamiento de las máquinas acopladas. Frecuentementetambién, la elección está orientada según el principio sim-plista que admite que el órgano de unión debe presentaruna elasticidad torsional así como una gran flexibilidad.

Los acoplamientos de dientes, por ejemplo, son flexibles,pero carecen de esa elasticidad torsional. Por concepciónpropia, no poseen los inconvenientes que presentan los aco-plamientos de diseño diferente.

Actualmente existen múltiples aplicaciones en las que, poruna parte, los pares de torsión a transmitir, las altas veloci-dades de rotación y los valores de desalineación, y, por otraparte, los costos de mantenimiento exigen el empleo de dis-tintos acoplamientos.

Acoplamientos rígidos

Acoplamientos rígidos de manguito partido

Se utilizan principalmente para la unión de ejes extraordi-nariamente alineados, puesto que las más pequeñas de-salineaciones originan grandes e incontrolables cargas adi-

5—20

cionales en el acoplamiento, en las zonas próximas de losejes y en los cojinetes.

En los ejes de transmisión de los mecanismos de traslaciónde grúas y puentes, etc., se colocan los apoyos de los ejestan distanciados de los acoplamientos que las posibles irre-gularidades de asiento son absorbidas por la deformaciónelástica del eje.

Los acoplamientos de MANGUITO PARTIDO (figura 10) tienencomo característica más importante la facilidad de des-montaje. Su principal empleo es en la unión de ejes de trans-misión en grúas y máquinas similares.

El cierre de fuerza sobre el eje se hace mediante tornillosque aprietan las dos mitades del acoplamiento, aunque enocasiones una de ellas puede tener chavetero.

La posición de los tornillos deberá ser la de la figura 11, conobjeto de evitar desequilibrios y vibraciones en el giro deleje, sobre todo en los casos en que se trate de altas velo-cidades.

Figura 10

Figura 11

Este tipo de acoplamiento es muy raro verlo en instalacio-nes modernas, pero en los casos en que todavía se utiliza,su alineación se efectuará según el tipo de montaje que seesté realizando.

5—21

Si se cambia un tramo de eje no hay demasiados proble-mas, puesto que los apoyos quedan en su sitio, pero en elcaso de un movimiento de estos apoyos o un cambio, sepueden hacer dos operaciones:

1. Alinear los ejes con una regla en dos puntos E-0 a 180°.

2. Terminar la operación con reloj palpador para saber cuáles el forro exacto que se debe colocar para una total alinea-ción.

Figura 12

Figura 13. Acoplamiento rígido de manguito partido

5—22

Acoplamientos rígidos de discos

Los dos discos, calados previamente en sus ejes en calienteo hidráulicamente, se comprimen conjuntamente mediantetornillos ajustados, de tal forma que el momento de giro lotransmiten las fuerzas de rozamiento, y solamente en casode sobrecarga trabajan los tornillos.

Para centrar los ejes se encaja una mitad del acoplamien-to con un resalte en la ranura de la otra mitad, según se veen la figura 14.

Figura 14

Los acoplamientos de discos producen una de las unionesmás seguras de ejes. Son apropiadas para ejes sometidosa sacudidas, fuerzas axiales, etc.

Entre los extremos de los ejes debe existir una distanciaaproximada de 1 mm una vez que el acoplamiento esté en-cajado.

Este acoplamiento tiene un ajuste bastante preciso en lazona de resalte, aunque sea deslizante, pero para cada ca-so particular y dado que no abunda su utilización, se pue-de consultar la norma DIN 759.

Debido a la rigidez del montaje cualquier pequeña desali-neación se transformaría en esfuerzos no deseables sobrerodamientos, deteriorándolos con rapidez.

5—23

Acoplamientos articulados (flexibles)

Acoplamientos dentados

Los acoplamientos flexibles dentados tienen la propiedadde poder transmitir altas potencias sin variación de la velo-cidad del eje conductor respecto al eje conducido.

Como otros acoplamientos flexibles, también compensa to-do género de desalineaciones de ejes sin provocar esfuer-zos anormales sobre las máquinas acopladas. Los movi-mientos axiales de los ejes están compensados desde elmomento en que los ejes se pueden desplazar libremente.La figura 15 muestra una sección de un acoplamiento den-tado, donde se ven perfectamente todos sus elementos.

Es un acoplamiento de doble articulación y rígido a la tor-sión. Se compone de dos cubos con dentado exterior abom-bado que engrana perfectamente (figura 16) con las cami-sas 2 y 3 con dentado interior recto y paralelo.

Figura 15

La camisas 2 y 3 están unidas por medio de tornillos deajuste 6, permitiendo un fácil montaje y desmontaje sin quesea preciso desplazar los mecanismos. Para evitar la fric-ción en los dientes y, en consecuencia, el desgaste, se lu-brifica con una grasa de extrema presión o aceite según loscasos, que se distribuye por la acción de la fuerza centrífu-ga. Por mediación de los retenes especiales 5 y las juntastóricas 9 y 11 se consigue una estanqueidad perfecta.

5—24

Debido a la forma abombada de los dientes en el caso deuna desalineación de ejes se produce una oscilación de loscubos en el interior de las camisas, de tal forma que el aco-plamiento constituye una doble articulación, no producién-dose jamás por muy grande que sea dicha desalineaciónun agarrotamiento de las piezas que lo componen, ni pre-sentarse presiones en las aristas de los dientes.

Figura 16

5—25

1. Cubo.2. Camisa.3. Camisa porta junta.4. Camisa macho.5. Camisa hembra.6. Junta tórica.7. Retén especial.8. Junta metaloplástica.9. Tapón de engrase.

10. Junta tórica.11. Tornillo de unión.12. Tuerca autoblocante.13. Arandela grower.14. Tuerca.15. Tornillo.16. Arandela grower.17. Junta tórica.18. Tapa.

Figura 17

Este acoplamiento admite las tres típicas características dedesalineación de ejes: la capacidad angular admisible de±1° por cada mitad del acoplamiento y la radial y axial, queviene determinada según el tamaño, en tablas, más ade-lante.

Funciones del acoplamiento

Los acoplamientos flexibles transmiten el par de torsión delárbol conductor al conducido, y al mismo tiempo compen-san la desalineación y absorben los movimientos axiales delos árboles acoplados.

Es un hecho conocido que una alineación perfecta, difícilde obtener en el montaje de las máquinas, es aún más di-fícil de conservar durante el funcionamiento. Los riesgos demodificación normal o accidental de la alineación de los ejesprovienen frecuentemente de:

• La dilatación térmica (turbinas de vapor, industrias me-talúrgicas y siderúrgicas, industrias químicas, etc.).

• El asentamiento de suelos (minas, cimentaciones, etc.).

• La deformación de los bastidores (grúas puente, navíos, etc.).

• El desplazamiento del árbol receptor (cilindros de lami-nación, rodillos de planeadoras, bobinadoras, etc.).

• Las vibraciones, desgaste de rodamientos y cojinetes,etc.

Un acoplamiento flexible debe, pues, tener tres funcionesprincipales:

5—26

a) Transmitir el par entre dos árboles sin variación de la ve-locidad del árbol conducido con relación al árbol conductor.

b) Compensar toda clase de alineaciones entre los árbolessin provocar reacciones o esfuerzos anormales en los apa-ratos acoplados, y sin pérdida de potencia apreciable.

c) Compensar los movimientos axiales de los árboles aco-plados evitando que uno de los árboles ejerza un empujesobre el otro, y siempre permitiendo a cada uno girar en suposición axial normal.

De la misma forma que el acoplamiento articulado debe res-ponder a las tres funciones, bases esenciales ya reseña-das, debe también compensar tres tipos característicos dedesalineación:

• Defecto angular puro de alineación, de uno u otro de losárboles, o de los dos.

• Defecto radial puro de alineación de los dos árboles.

• Defecto radial y angular combinados entre los dos árbo-les.

En estos acoplamientos de dientes, con dentado curvo, lacarga se reparte sobre una superficie del lado del diente le-jos de las extremidades del dentado.

Un dentado exterior curvo se comporta como un patín os-cilante, y puede deslizarse libremente sin marcar huellas oempotrarse en el dentado interior.

De esta forma el lubricante puede cumplir sus funciones yla parte superior del dentado esférico de los moyús permi-te el centrado en el fondo de las ranuras del dentado inte-rior de la carcasa.

Los acoplamientos de dientes curvos permiten transmitirpares de torsión muy importantes, su duración de vida esgrande y no provocan esfuerzos anormales sobre las má-quinas acopladas.

Los acoplamientos articulados de dientes presentan estasventajas: robustos, totalmente construidos en acero, no lle-van elementos elásticos susceptibles de desgaste, permi-ten con pequeñas dimensiones transmitir fuertes potenciasy grandes velocidades de rotación.

5—27

Son utilizados en la actualidad en las más diversas ramasde la industria, donde confirman su superioridad al cumplircon las exigencias deseadas de:

• Potencias: servicios continuos y fuertes en minas, side-rurgia, petroleros y demás navíos de gran tonelaje, etc.

• Velocidades: bombas de alimentación de centrales tér-micas, compresores centrífugos y turbinas, bancos deensayo de aviación, etc.

• Grúas puente de siderurgia, montacargas o ascensoresde minas y portaaviones, material rodante de transpor-te, etc.

Capacidad de par de los acoplamientos de dientes cur-vos o abombados

Cuando el acoplamiento está perfectamente alineado, esdecir, cuando los dos dentados son coaxiales, todos losdientes contribuyen por igual a transmitir la carga, y el parque es susceptible de transmitir es superior al que puedetransmitir el árbol.

Con una cierta desalineación angular, todos los dientes nocontribuyen por igual a transmitir la carga, y algunos de elloslo hace en condiciones tanto más desfavorables cuanto ma-yor es la desalineación.

La capacidad del par disminuye así rápidamente cuando ladesalineación aumenta.

EL PAR DE LOS ACOPLAMIENTOS HA SIDO CALCULADO PARA UN

ÁNGULO DE DESALINEACIÓN INFERIOR A 0° 30’

Se ha estimado que las deformaciones accidentales o fun-cionales de las estructuras y fundaciones, asentamiento deterrenos, etc., pueden a la larga ocasionar un defecto dealienación del orden de 0° 30’ (sobre todo si se descuida elmantenimiento de la instalación).

5—28

Acoplamientos de dientes abombados Bowex

Estos acoplamientos son uniones flexibles de ejes, diseña-dos para compensar las desalineaciones axiales, radialesy angulares de los ejes. Conforme al principio del conocidoacoplamiento de dientes abombados, al producirse movi-mientos relativos dentro de los límites de los valores admi-sibles de las desalineaciones, son evitadas las presionesen los bordes, consiguiéndose con ello que los acopla-mientos trabajen sin sufrir apenas desgaste. La combina-ción de los materiales acero/poliamida hace factible el fun-cionamiento en régimen continuo sin entretenimiento y co-eficientes de fricción muy favorables. Añadido esto a unreducido momento de inercia, resulta un elevado rendimientoy unas reducidas fuerzas de retroceso en el campo de lasdesalineaciones axiales.

En función de la forma de trabajo de efecto doble cardánpueden quedar desatendidas las fuerzas de retroceso quese producen con las desalineaciones angulares y radiales,no originándose oscilaciones periódicas de la velocidad an-gular. Su reducido peso y sus pequeñas dimensiones res-ponden a las exigencias de la construcción compacta de lasmáquinas. El montaje —vertical y horizontal— es fácil y eco-nómico. Los materiales empleados son resistentes a losefectos de todos los lubricantes y líquidos hidráulicos habi-tuales en el mercado.

Figura 18

5—29

Figura 19

Son admisibles temperaturas de servicio continuo de +80°C con temperaturas punta de +120° C.

Acoplamiento de barriletes

Normalmente se instalan en los mecanismos de elevaciónde grúas para unir el tambor del cable con el eje de salidadel reductor.

Cuando un eje de este tipo está unido rígidamente al tam-bor de un mecanismo de elevación, se puede considerarcomo un conjunto apoyado en tres puntos, según se ve enla figura 20, y se origina un caso estáticamente indetermi-nado. Como consecuencia se requiere un especial cuida-do en la alineación, difícil de conseguir en la práctica.

Figura 20. Montaje rígido unión reductor-tambor.

Apoyo en tres puntos

5—30

Las inexactitudes de montaje, las deformaciones de las es-tructuras, desgaste de rodamientos, etc., originan fuerzasadicionales, sobre todo en el eje de salida del reductor, que,debido a las fuerzas alternativas de flexión, producen rotu-ra por fatiga y averías en rodamientos y dentados.

Los acoplamientos de barriletes colocados entre el reduc-tor y el tambor compensan los defectos de alineación con-siguiendo un asiento estáticamente determinando y evitan-do con ello que se presenten elevados momentos flectores(figura 21).

El esquema que representa la figura 22 muestra un mon-taje típico de un acoplamiento de barriletes. Como detallecurioso se puede comprobar que en el extremo del eje deltambor está colocado un rodamiento oscilante, puesto queeste acoplamiento absorbe desplazamientos axiales.

Figura 21. Montaje con acoplamiento de barriletes

El acoplamiento de barriletes (figura 23) se compone de unacamisa dotada con dentados semicirculares en su diáme-tro interior y un núcleo con dentado exterior de igual forma.Como elementos de transmisión de fuerza, se intercalanuna serie de barriletes cilíndricos de acero templado en losalojamientos formados por los citados dentados. Unas ta-pas, con sus correspondientes retenes especiales, sirvenpara conseguir una estanqueidad perfecta, evitando la pe-netración del polvo y garantizando la continuidad de la lu-bricación necesaria. Dos anillos elásticos de doble láminaguían los barriletes.

5—31

Figura 22. Montaje del acoplamiento de barriletes

en un mecanismo de elevación

Por la disposición abombada de los barriletes permite unaoscilación del cubo con respecto a la camisa, compensan-do desalineaciones angulares de ±1° 30’. Puede tambiénabsorber desplazamientos axiales de ±3 mm hasta ±8 mm,según tamaño de acoplamiento.

El momento de torsión del acoplamiento se transmite pormedio de dos caras de arrastre de la camisa, que van alo-jadas en el tambor, y una serie de tornillos, que sirven almismo tiempo de unión al tambor.

Un indicador situado en la tapa exterior permite controlar eldesgaste y el posicionamiento axial de la camisa con res-pecto al cubo, sin desmontar el acoplamiento. Los barrile-tes, debido a su gran superficie de apoyo, absorben las ten-siones originadas por el momento torsor y la carga radial.

5—32

Figura 23

Figura 24

1. Cubo.2. Camisa.3. Tapa interior.4. Tapa exterior.5. Barrilete.6. Tornillo allen.7. Indicador de desgaste y reglajeaxial.8. Retén especial.

9. Tornillo allen.10. Agujeros roscados de desmon-taje.11. Señales límites desgaste.12. Agujero para tubo de engrase.13. Orificio de rebose de grasa.14. Referencia de montaje.15. Anillo guía de los barriletes.16. Arandela grower.

5—33

Acoplamientos elásticos

Tienen la misión de suavizar los impulsos de los momentosde giro, acumulando durante unos instantes la energía dedichos impulsos y evitando también perjudiciales vibracio-nes o al menos amortiguándolas. Para ello se disponen, porlo general, elementos de goma, resortes de acero u otrosmateriales elásticos, entre las dos mitades del acoplamiento.

Estos sistemas también compensan pequeñas diferenciasde alineamiento, alargamiento de los ejes y desplazamien-tos axiales; su mantenimiento es nulo y tienen gran elasti-cidad de torsión, pudiendo alcanzar en los arranques de 10°a 15°.

En el mercado hay una gran variedad de acoplamientos fle-xibles en cuanto a forma, elementos intermedios, etc., pe-ro en todos los casos un acoplamiento elástico no puedeser excusa para no hacer un alineamiento perfecto. Al con-trario, la alineación tiene que tender a una perfecta exacti-tud como si se tratase de un acoplamiento rígido. Solamenteen este caso el acoplamiento elástico cumple a la perfec-ción su cometido.

Acoplamiento de tacos

El acoplamiento más característico de la familia de los elás-ticos es el de la figura 25.

Figura 25

5—34

El caso más característico, al margen de marcas comer-ciales, es el de la figura 25.

Estos acoplamientos transmiten el momento de giro me-diante bulones o tornillos recubiertos con casquillos de go-ma o caucho que, dada su gran elasticidad, tienen un efec-to amortiguador de los golpes, tanto del arranque o duran-te el trabajo, habiéndolos indicados en aquellas máquinassusceptibles a vibraciones.

Como se indica repetidamente, aunque en la alineación setenderá a la mayor perfección, se pueden admitir en casode difícil alineación, desplazamientos angulares de ejes dehasta 2° aproximadamente y desvíos entre centros de has-ta 1 mm, según las figuras 26 y 27.

Figura 26

Figura 27

Normalmente, este acoplamiento se construye con tetoneso manguitos móviles para facilitar la alineación, pudiendomontarse terminada ésta.

Es muy importante que los platos se dejen, al situar lo dosmecanismos, a la separación que indican las tablas segúnlos diámetros correspondientes, casilla S de la tabla siguientecorrespondiente al acoplamiento de la figura 28.

5—35

Figura 28

5—36

A B C

AGUJERO

de

MÁXIMO

E F L M S

7894104114

8090100112

20253035

20253035

13212631

24242424

37455055

52525252

4444

124144

125140

6580

4045

3242

2828

6070

6060

44

164184

160180

85104

5060

4555

3535

8090

7474

44

207227

200225

110128

6575

5868

4242

100110

9191

77

247267

250280

140158

8290

6676

5454

120130

115115

77

290330

320360

172210

100120

7494

6666

140160

142142

1010

370410450

400450500

225265280

125150160

100120140

808080

180200220

170170170

101010

490570610

570650775

320400448

200250300

140180200

100100100

240280300

210210210

101010

Acoplamiento elástico

Este acoplamiento emplea un elemento elástico, que pro-porciona la flexibilidad torsional requerida y suavidad en latransmisión del par. A través de la selección adecuada delelemento elástico así como del tamaño, se pueden evitarchoques y vibraciones torsionales en el eje conducido.

Figura 29

La concepción del acoplamiento permite absorber las de-salineaciones radiales y angulares entre ejes, así como lamayoría de los desplazamientos axiales producidos por di-lataciones de ejes o por pequeños movimientos en cimen-taciones y apoyos.

Aunque el acoplamiento Jauflex pueda tolerar algunos pe-queños errores en la alineación de las máquinas, siemprees mejor obtener una buena alineación para que el acopla-miento pueda acomodar posteriores movimientos entre ejes.

Los mangones del acoplamiento Jauflex tienen forma de te-tón, fabricados enteramente en acero (los alojamientos delelemento flexible están totalmente mecanizados).

El elemento elástico es una corona a modo de barril, inter-conectada por un anillo, por lo que es una pieza única fácilde montar y desmontar. Existen tres tipos de elastómeros,de diferentes durezas. Se puede seleccionar ya sea un ele-mento con mayor dureza y, por consiguiente, una mayor ca-pacidad de transmisión de par o un elemento blando parauna transmisión suave. Los elementos elásticos eliminan la

5—37

transmisión de vibraciones torsionales a través de su elas-ticidad y su alto coeficiente de amortiguamiento.

Del mismo modo, el aire circula a ambos lados del elementoelástico, obteniéndose una buena evacuación del calor ge-nerado.

Como se indicó, existen tres tipos de elastómeros para lafabricación de la corona elástica. La elección se deberá ha-cer en base a las exigencias indicadas en la tabla siguiente:

Las principales características son:

• Capacidad de absorber desalineaciones radiales, angu-lares y axiales.

• Es comparativamente pequeño en tamaño y ligero en peso.

• Tiene un desequilibrio residual pequeño, como conse-cuencia de que va mecanizado y el elemento elástico li-gero está fabricado con precisión. Así mismo se puedeproceder al equilibrado si se estima oportuno.

• La larga duración del elemento elástico está aseguradapor el buen acabado en las superficies de apoyo.

• No requiere lubricación y es necesario un mantenimien-to mínimo.

5—38

DESIGNACIÓN

MATERIAL

PB 80

Acrilonitrilobutadieno

Goma (NBR)

VkR

Elastómero Poliuretano

(PUR)

Vk60D

Elastómero Poliuretano

(PUR)

COLOR Negro Rojo Blanco

DUREZA (SHORE A) 80° 93° 96°

TEMPERATURA DE FUN-CIONAMIENTOEn continuo:Pequeña duración:

-25° C hasta 85° C-50° C hasta 120° C

-35° C hasta 80°C-40° C hasta 100°C

-35°C hasta 85°C-40° C hasta 100°C

DURACIÓN DE SERVICIO Muy buena Muy buena Muy buena

RESISTENCIA ALDESGASTE Muy buena Muy buena Muy buena

RIGIDEZ TORSIONAL Baja Media Alta

RESISTENCIA A:• Gasolina• Benzol• Aceites• Álcalis y ácidos

BuenaBaja

Muy buenaBuena

BuenaBuena

Muy buenaBaja

Muy buenaBuena

Muy buenaBaja

• Aislante eléctricamente de por sí, no existiendo contac-to metal-metal entre los dos mangones.

Figura 30. Tipo SDD con disco de freno SIME

Acoplamiento elástico Samiflex

El montaje de este acoplamiento entre motor y máquina per-mite asegurar un aislamiento antivibratorio, absorber las sa-cudidas y los choques y admitir ciertas tolerancias de ali-neamiento de los ejes.

Este acoplamiento se compone solamente de cuatro pie-zas (figura 31):

• Dos platillos idénticos (1) y (2) de fundición perlítica dealta resistencia, llevando cada uno 8 aletas (salvo paralos 0 y 00, que son de aleación ligera y tienen 6 y 4 ale-tas respectivamente).

• Una guarnición elástica dentada y abierta (3), de elastó-mero de poliuretano.

• Un aro de sujeción (4) de acero, con tetones interiores,destinados a ajustar dicho aro sobre la guarnición elás-tica, la cual tiene unas ranuras a este efecto.

5—39

El aro de fijación dispone de dos agujeros roscados, simé-tricos entre sí, a través de los cuales podemos fijar opcio-nalmente dos espárragos allen coincidentes con los alar-gamientos de guarnición elástica, todo ello destinado a evi-tar el posible desplazamiento axial de dicho aro.

Figura 31

La guarnición elástica está hecha de una mezcla especialde elastómero de poliuretano del que más adelante se am-pliarán especificaciones.

Figura 32

5—40

Montaje-desmontaje

Después del ranurado, los platillos (1) y (2) se montan so-bre los ejes a acoplar.

Posteriormente se habrá colocado el aro a caballo, sobreuno de estos platillos. Las aletas de los platillos se encaransin rozarse ni estar superpuestas (respetar la cota E, ver ta-bla) y, entonces, la guarnición elástica ya puede ser enro-llada introduciendo los dientes entre las aletas (figura 33).

Figura 33

5—41

CARACTERÍSTICAS Y DIMENSIONES (cotas en mm)

Tipos

*Parnomi-

naldaNm

*Parmáx.

daMm

Veloci.máx.r.p.m.

Diámet.máxi-mod1

Prediámet.

D1 G L d2 D2 D3 K J

A00A0A1

0,6525

259

9.0009.0008.000

162338

4814

436683

507392

192835

212539

355265

355265

121622

———

A2A3

A3B

102020

255050

6.5004.8004.800

425055

171919

111144144

127154154

465656

445151

8085105

86116116

324242

364545

A4A4BA45

404070

100100175

3.5003.5003.100

657075

242425

182182202

179179176

636370

666690

110135125

150150170

515155

474752

A5AA55

A6

100150200

250300400

2.9002.6002.500

8595110

293039

225250265

215244259

769094

90115119

140155180

190215234

596367

576871

A7A8A9

400750

1.250

8001.5002.500

2.2001.8501.600

130150180

486373

306363425

309379418

115146162

131157182

205240280

267326385

758592

88114129

A10A11

2.5003.500

4.0005.600

1.2501.250

210210

9696

523503

479510

188190

212212

330350

484458

102128

145148

H

———

556464

858592

101108117

133151160

189214

E

1,51,51,5

2,52,52,5

3,53,53,5

3,53,53,5

455

66

Rigideztorsional

103

Nm.rad-1

0,210,320,95

2,14,24,2

9,59,511,2

164265

112200214

460580

Amorti-gua-

mientoy

0,650,650,65

0,650,650,65

0,650,650,65

0,650,650,65

0,650,650,65

0,650,65

Momentoinercia

Jkg/m2

——

0,0012

0,0050,0120,02

0,050,0750,102

0,1550,2750,437

0,8252,3254,95

1216

Pesokg

0,30,81,7

3,96,88,5

131619

263650

70140215

350410

Luego, solamente con la ayuda de un mazo, puede hacer-se deslizar el aro (4), haciendo coincidir los pernos de esteúltimo con los huecos previstos en la guarnición: el apara-to ya está a punto de marcha (figura 34).

Figura 34

En marcha, bajo el influjo de la fuerza centrífuga que hacehinchar elásticamente la guarnición, ésta queda fuertementepegada al interior del aro, de forma que este último y la guar-nición quedan rigurosamente solidarios.

Para el desmontaje, basta con expulsar el aro con un ma-zo y desenrollar la guarnición. De lo que antecede se des-prenden dos destacadas ventajas de este acoplamiento:

• La guarnición elástica puede colocarse o quitarse ins-tantáneamente, sin tornillo ni tuerca y sin retroceso delos platillos; se evitan problemas de tornillos oxidados.

• Quitar la guarnición permite el desacoplamiento de losejes sin desplazar las máquinas.

5—42

Disposición de las partes del acoplamiento

Las partes del acoplamiento se pueden disponer indiferen-temente sobre uno u otro eje. Recomendamos colocar, enlos acoplamientos con espaciador, el magón brida sobre eleje motriz. En los acoplamiento con polea a disco freno, re-comendamos colocar el mangón que aloja la polea o el dis-co, sobre el eje de la máquina accionada.

Los mangones de los acoplamientos se suministran con pre-taladro. Bajo pedido, se suministran los mangones con agu-jeros mecanizados según tolerancias ISO y chaveteros se-gún DIN 6885.

El equilibrado dinámico de los acoplamientos se realiza endos planos, calidad Q 76,3 según VDI 2060. El equilibradose realiza en acoplamientos con agujeros definitivos, indi-cando al suministrador si el mismo se debe efectuar con osin chaveteros.

Fijación opcional del aro de sujeción

En el supuesto de que no podamos mantener la alineacióndentro de las tolerancias máximas admisibles, y con obje-to de evitar que el aro se desplace axialmente, es posiblemantener la fijación del mismo al elemento elástico, intro-duciendo dos espárragos allen a través de los alojamientosroscados para tal fin, los cuales son coincidentes con losdel elemento elástico.

Montaje y puesta en marcha.

Para el montaje y la puesta en marcha de los acoplamien-tos Samiflex deberán tenerse en cuenta las instruccionesdel fabricante.

Disposiciones de seguridad.

No se debe poner el equipo (motor) en marcha, sin anteshaber asegurado (montado) el aro de sujeción al elementoelástico.

5—43

Tipo A00 A0 A1 A2 A3 A4 A45 A5 A55 A6 A7

DIN 913 — — M5 M6 M8 M8 M10 M10 M10 M10 M10

Longitud — — 8 12 12 14 14 14 14 14 16

A8

M12

16

A9

M12

16

A10

M12

18

A11

M12

18

El elemento elástico es proyectado hacia el exterior de losmangones, si el equipo (motor) se pone en marcha sin an-tes haber asegurado (montado) el aro de sujeción.

Antes de iniciar la puesta en marcha del acoplamiento, de-ben instalar la cubierta de protección.

Los equipos rotativos son potencialmente peligrosos y pue-den causar serios accidentes.

Todos los equipos rotativos deben usar cubiertas de pro-tección para los acoplamientos, los cuales varían según apli-caciones y velocidades.

Colocación en posición horizontal o vertical

En las figuras siguientes se ve la disposición de montaje deacoplamientos en posición horizontal y vertical.

Figura 35

Figura 36

5—44

Desalineaciones admisibles

Guarniciones elásticas

Están hechas de una mezcla especial de elastómero de po-liuretano y presentan, en un grado excepcional, todas lascaracterísticas requeridas:

• Alta resistencia a la rotura, al cizallamiento, a la torsión.

• Gran capacidad de amortiguamiento, resistencia establey constante.

• Excelente comportamiento a la abrasión, a la humedad,a los aceites, a los vapores corrosivos y a los numero-sos productos químicos.

• Estabilidad de las principales características entre -40°y 80° C para las guarniciones de fabricación estándar.Se fabrican guarniciones elásticas para aplicaciones en-tre -40 y 140° C, referencia HT.

• Ausencia de envejecimiento.

• Excelente comportamiento y larga duración de la guar-nición elástica, en los medios abrasivos, corrosivos, hú-medo y todo sin engrase ni mantenimiento.

• La vida media de las guarniciones se estima en 25.000horas.

5—45

Tipo A00 A0 A1 A2 A3 A4 A45 A5 A55 A6 A7

EMontaje

1,5 1,5 1,5 2,5 2,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 4

AxialX

+0,3 +0,3 +0,5 +0,5 +0,7 +0,8 +1,0 +1,0 +1,0 +1,0 +1,0

A8

5

+1,5

A9

5

+1,5

A10

6

+2

A11

6

+2

RadialY

0,1 0,1 0,1 0,1 0,15 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,30 0,30 0,30 0,40 0,40

AngularZ

0,10 0,10 0,20 0,20 0,30 0,40 0,40 0,50 0,50 0,60 0,90 1,10 1,30 1,70 1,70

Cotas de montaje (E) y tolerancias en mm

Las guarniciones elásticas samiflex se fabrican en tres ca-lidades y cinco durezas, según aplicaciones.

Si no se especifica previamente la calidad, el suministro serealiza con guarnición elástica estándar 95 Shore A, coloramarillo.

Las guarniciones de alta prestación, referencia HD y HDT,color ocre y rojo respectivamente, permiten incrementar elpar nominal un 40%. Consultar.

La guarnición elástica dispone de tres tipos de alojamien-tos simétricos.

Alojamientos 1, para introducir los tetones del aro de su-jeción en montaje horizontal.

Alojamientos 2, para introducir los tetones del aro de su-jeción en montaje vertical.

Alojamientos 3, de utilización opcional, el cual permite in-troducir, a través de los dos agujeros roscados del aro desujeción, dos espárragos allen, con objeto de evitar el des-plazamiento axial de dicho aro.

5—46

CALIDAD REFERENCIA DUREZA COLORTEMPERATURA

TRABAJO

ESTÁNDAR STD

80 Shore A Claro

-40/80ϒ C90 Shore A Azul

95 Shore A Amarillo

ALTA TEMPERATURA HT 95 Shore A Naranja -40/140ϒ C

ALTA PRESTACIÓN

HD 97 Shore A Ocre -40/80ϒ C

HDT 97 Shore A Rojo -40/140ϒ C

HR 65 Shore D Verde -40/140ϒ C

Figura 37

Acoplamiento elástico de resortes tipo Record o Bibby

Éste es un acoplamiento totalmente metálico. Está consti-tuido por dos discos, cuyas periferias presentan cierto nú-mero de ranuras talladas, que van ensanchándose hacia elcentro del acoplamiento

Figura 38

5—47

Un resorte en zigzag colocado en las citadas ranuras cons-tituye el elemento flexible. Este muelle está mantenido yprotegido por un cárter metálico lleno de grasa especial.

Bajo cargas débiles las espiras del resorte no sufren ape-nas deformación y los puntos de contacto entre ellas y losdientes están en su valor máximo, de esta manera se pro-duce la transmisión elástica entre el elemento conductor yel conducido.

Figura 39

A medida que la carga aumenta, se deforma aún más el re-sorte, mientras que la distancia entre los puntos de apoyode las espiras disminuye. En este momento el acoplamien-to se vuelve más rígido.

Bajo el efecto de una sobrecarga, la deformación del re-sorte es máxima llegando a unirse las láminas con los flan-cos de los dientes, prácticamente en la periferia de los pla-tos.

Estos acoplamientos poseen la capacidad de absorber de-salineaciones en todos los sentidos: axiales, radiales y an-gulares. Al corregir estas desalineaciones no crea reaccio-nes de ningún tipo.

Los diámetros exteriores de estos acoplamientos llegan has-ta cuatro metros y se pueden permitir juegos axiales, entrelas dos mitades, de 4 a 20 mm, según dimensiones, un án-gulo de hasta 1° 15' de desviación entre ejes y un despla-zamiento radial de hasta 3 mm.

5—48

Figura 40

Para el montaje o desmontaje del resorte no hay necesidadde mover ni el motor ni el elemento accionado.

Tiene gran duración, debido a que la presión unitaria sobrecada diente es mínima por el gran número de ranuras.

Los gráficos que figuran a continuación dan idea de las me-didas a tener en cuenta al efectuar las nivelaciones.

Se debe considerar que la distancia a es la medida mínimade separación de discos. Se deberá sumar el posible jue-go axial de los discos con el eje a dicha medida, durante elmontaje, para que siempre se mantengan a una distanciamínima correcta.

La separación A y el juego axial «a» se indican en las ta-blas de características de los acoplamientos.

Figura 41

A modo de ejemplo se incluye una tabla de uno de los aco-plamientos que actualmente utiliza Arcelor Mittal en sus ins-talaciones. Éstas y otras tablas se deben completar con latotal información sobre todos los mecanismos que han demanipular los equipos de mantenimiento.

5—49

Montaje e instrucciones de mantenimiento

La alineación de estos acoplamientos es exactamente igualque en otros tipos anteriores. Se seguirán las toleranciasde las tablas.

Para alineaciones más precisas será imprescindible hacer-lo con reloj comparador como en casos anteriores.

Antes de colocar el muelle se limpiarán perfectamente y lu-bricarán las ranuras para una mejor colocación y con el mue-lle ya colocado se golpeará éste con martillo de plástico,suavemente para asentarlo perfectamente. Seguidamentese rellenarán los espacios entre y alrededor del muelle contanta cantidad de grasa como sea posible.

5—50

TAMAÑO

VELOCIDADMÁX. DIMENSIONES PESO

r.p.m.d

máx.d

mín. D D1 D2 l1 = l2a

min. b(3) S(4) kg

A 88 4.800 25 10 88 66 38 40 1 3 63 2

A 120 3.650 30 15 120 90 56 45 1 3 65 5

A 125 3.650 38 15 120 90 56 45 1 3 65 5

A 155 3.100 50 20 155 120 75 55 1 5 85 8,5

A 175 2.750 60 20 175 142 95 60 1 5 85 12,5

A 195 2.450 70 20 195 162 115 70 1 5 85 17,5

A 230 2.150 75 30 230 195 125 75 1 5 85 25,5

B 280 1.850 80 30 265 211 150 80 1 5 90 37

B 285 1.850 85 40 265 208 135 90 1,5 6,5 130 39

B 310 1.650 90 40 295 233 150 95 1,5 6,5 130 47

B 350 1.450 100 40 335 266 170 100 1,5 6,5 130 68

B 385 1.300 110 50 370 307 190 115 1,5 6,5 130 102

B 430 1.200 125 50 410 344 220 130 1,5 6,5 130 130

C 395 1.100 130 60 395 230 210 135 1,5 6,5 140 126

C 425 1.000 140 70 425 265 230 140 1,5 6,5 140 145

C 480 950 155 80 480 265 260 150 2 8 180 220

C 528 850 170 90 528 295 280 160 2 8 180 275

C 600 800 190 100 600 340 310 180 2 8 180 340

C 705 650 220 110 705 445 360 200 2 8 180 410

D 784 550 260 130 784 500 420 250 2 10 230 590

D 935 500 290 150 935 635 480 270 2 10 230 840

NOTA: los acoplamientos tipo A y B únicamente son aconsejables para transmisiones con un solo sentido de giro.(3) b = Máximo desplazamiaento axial.(4) S = Espacio necesario para el cambio de muelles.

Figura 42

Figura 43

Estos acoplamientos pueden tener una o dos filas de mue-lles superpuestos, y éstos, divididos hasta en seis segmentoscada fila.

Figura 44

5—51

Figura 45

Antes de colocar las tapas se quitarán los tapones de engra-se para facilitar su montaje. Las tapas se deslizarán con los re-tenes encajados y se posicionarán los agujeros de engraseuno a 180° del otro, en los casos en que se disponga de dos.

Los tornillos de las tapas se apretarán de acuerdo al par re-comendado por la casa y seguidamente se procede a re-llenar de grasa todo el conjunto hasta que salga por el agu-jero de engrase que está libre. Colocar todos los taponesantes de poner en funcionamiento el sistema.

Después de la primera hora de funcionamiento a plena velo-cidad se debe aplicar una capa extra de relleno a los acopla-mientos, sobre todo a los que no se revisan más que de 12 a15 meses.

Periódicamente se deben rellenar con grasa a través de los en-grasadores, y en paradas programadas es conveniente abrir lastapas, y además de comprobar la alineación de cubos observarque los muelles reciben un buen engrase contra el desgaste.

Cada 12 o 15 meses se debería renovar la grasa, limpian-do totalmente la anterior.

Como lubricante es recomendable utilizar grasa del tipo EP2.

Para el montaje de los cubos del acoplamiento en los res-pectivos ejes, se puede utilizar prensa, calentar ligeramen-te con soplete, en baño de aceite o en horno. En el monta-je en caliente se hará a una temperatura que oscile entre100° y 150° C, pero sin sobrepasar nunca los 200°, aunquesea localmente, y, además, se procurará que las juntas dela camisa no apoyen sobre el cubo hasta que se haya en-friado.

5—52

Acoplamiento de banda reforzada de goma

Su característica más diferenciable es la banda de goma,reforzada con lona de forma anular, la cual tiene gran elas-ticidad en la periferia y gran flexibilidad contra los despla-zamientos de los ejes.

La banda reforzada interiormente se sujeta mediante arosde apriete a las bridas de los cubos de acoplamiento. Se-gún las dimensiones del acoplamiento, se pueden admitirdesplazamientos de hasta 4°, traslaciones radiales de losejes hasta 4 mm, axiales de 8 mm y un ángulo máximo detorsión de unos 28° en grandes acoplamientos, puesto queel acoplamiento se adapta automáticamente por sí solo acualquier situación de los ejes.

Figura 46

5—53

Figura 47

El número de elementos del acoplamiento es muy reduci-do y su montaje extremadamente fácil. El bandaje de cau-cho está partido radialmente en un punto de la periferia pa-ra permitir reemplazarlo sin necesidad de desacoplar lasmáquinas, solamente soltando los tornillos de las dos co-ronas de fijación.

Al alinear los ejes con los cubos montados, es de muchaimportancia la separación D entre cubos.

Los flectores cortados se colocan de manera que las su-perficies de corte formen una ranura de 2 a 10 mm, segúnel tamaño del acoplamiento.

Al atornillar los aros de presión se hará en tornillos opues-tos diametralmente, presionando la llanta ajustada en unos2/3 aproximadamente del espesor no sujeto.

5—54

Figura 48

Figura 49

Un caso típico de estos acoplamientos es el de la figura 65,el cual se completa con el cuadro siguiente en cuanto a me-didas que pueden servir de referencia si no se tienen lasdel catálogo dado por el fabricante.

Este acoplamiento no necesita más mantenimiento que mi-rar si la banda de goma está agrietada y comprobar en re-visiones programadas el apriete de los tornillos.

Acoplamientos hidráulicos

El uso del acoplador hidráulico permite al motor eléctricoarrancar en vacío y alcanzar rápidamente su velocidad derégimen, por lo que puede aprovecharse su inherente ca-pacidad de sobrecarga para acelerar la máquina acciona-da. Esto permite, con frecuencia, la utilización de un motormás pequeño.

5—55

Proporciona una aceleración suave y asegura una protec-ción efectiva contra las sobrecargas que actúan sobre elmotor y la máquina.

El par de arranque, o el de calado, puede ajustarse con granprecisión seleccionando inicialmente el llenado de aceitedel acoplador. Posteriores ajustes, de acuerdo con los re-querimientos de grupo motriz, pueden realizarse fácilmen-te in situ.

El acoplador hidráulico consta de dos elementos de trans-misión de potencia —impulsor y rotor— que tienen un grannúmero de paletas radiales rectas y una carcasa conte-niendo una cantidad medida de aceite. La potencia se trans-mite del impulsor. Éste actúa como una bomba centrífugacreando una corriente de aceite cuyo caudal pasa al rotor,que funciona como una turbina, formando entre ellos el cir-cuito de trabajo. La corriente de aceite cede la potencia amedida que fluye entre las paletas del rotor y cuando re-torna al impulsor se repite el ciclo de nuevo (figura 50).

Figura 50

5—56

Inicialmente, estando en reposo el acoplador, se llena conaceite hasta un determinado nivel. Dependiendo del llena-do inicial de aceite, el par de arranque disponible, con elmotor a velocidad de régimen, puede regularse entre el150% y el 250% del par nominal del motor.

Debido a esto, los acopladores hidráulicos pueden usarsecon grandes ventajas en los grupos motrices de máquinassujetas a grandes esfuerzos de arranque y aquellas que tie-nen una gran inercia rotacional. Dado que el par transmiti-do puede ajustarse con precisión variando el llenado inicialde aceite, los acopladores hidráulicos sirven también paralimitar el par máximo aplicado a todas aquellas máquinasque estén expuestas a calados bruscos. Una vez resueltala condición de sobrecarga, el acoplador restablecerá la ve-locidad normal de funcionamiento de la máquina acciona-da. No existe conexión mecánica entre los ejes de entraday salida.

El deslizamiento del acoplador es pequeño, dependiendode la potencia realmente absorbida por la máquina, osci-lando entre el 2% el 4%.

Tipos de acopladores hidráulicos de llenado constanteTJ y HJ

Los acopladores hidráulicos de llenado constante tipo TJ yHJ (figura 51) son adecuados para montajes en grupos mo-trices dispuestos en línea, en los cuales, el peso del aco-plador está soportado entre el motor y la máquina acciona-da. Para facilitar la alineación entre los ejes de ambos, es-tos tipos de acoplador disponen de un acoplamiento elástico.Se fabrican en 12 tamaños en potencias desde 0,1 a 370 kw

Figura 51

5—57

Montaje y alineación del tipo TJ

El acoplador hidráulico FLUIDRIVE ESPAÑOL, modelo TJ, cons-ta de las siguientes piezas:

• Acoplador hidráulico tipo tracción.

• Plato rígido de arrastre.

• Acoplamiento elástico.

Instalación

La forma de instalar el acoplador hidráulico puede verse enla figura 52.

Su peso está soportado totalmente por el eje del motor através del plato rígido de arrastre.

En el eje de salida va colocado un acoplamiento elásticoque admite una cierta flexibilidad radial y angular.

A pesar de este sistema de unión, que permite una ligeradesalineación para compensar en parte pequeños defectosde montaje, desgaste de rodamientos, etc., es necesariorealizar un montaje y alineamiento cuidadosos, siguiendolas instrucciones que se dan en el apartado correspondiente.

También es importante que la bancada soporte del reduc-tor y motor sea de construcción rígida, para evitar defor-maciones excesivas al ser fijada sobre una fundación desi-gual.

Figura 52

5—58

El acoplador hidráulico es del tipo TRACCIÓN cuando el cir-cuito de trabajo está constantemente lleno con la cantidadde aceite inicialmente colocada en su interior.

Sus principales componentes son:

• Entrada: plato rígido de arrastre, impulsor y carcasa.

• Salida: rotor, eje y acoplamiento elástico.

El impulsor, rotor y carcasa son de aluminio aleado. El ejedel rotor está soportado con cojinetes de bolas y rodillos enla carcasa e impulsor, respectivamente. Como ya se indicóno existe conexión mecánica entre impulsor y rotor.

El acoplamiento hidráulico se llena con un aceite mineralfluido, actuando el impulsor durante el funcionamiento co-mo una bomba centrífuga, transmitiendo potencia por me-dio de la energía cinética del aceite al rotor, que actúa co-mo turbina.

Mantenimiento

Llenado de aceite.

El acoplador hidráulico debe llenarse con aceite mineral flui-do de baja viscosidad, recomendándose el uso del HIDRAULIC

150.

Debe tenerse especial cuidado en no añadir aceite de dife-rente calidad al que contiene el acoplador, es decir, no usarnunca una mezcla de aceites.

Para llenar el acoplador, se quita uno de los tapones de lle-nado y el orificio de llenado se coloca formando un ángulocon la vertical, tal como se indica en la figura 75. Se intro-duce el aceite frío hasta que su nivel alcance el agujero dellenado. Colocando el acoplador en posición angular se com-prueba que se ha introducido la cantidad de aceite correc-ta. Colocar el tapón con su arandela y apretarlo modera-damente.

5—59

Las cantidades aproximadas de aceite de los diferentes ta-maños de acoplador son las siguientes:

La cantidad precisa de aceite depende del ángulo colocado.

Se recomienda cambiar totalmente el aceite cada 8.000 ho-ras de funcionamiento aproximadamente.

Las características par/velocidad y calado pueden ajustar-se entre amplios límites, aumentando o disminuyendo lacantidad de aceite inicial colocado en el acoplador; no obs-tante, debe consultarse al fabricante, antes de adoptar al-gún cambio considerable en el llenado.

También puede modificarse el par variando el tamaño deldefector (ver figura 50).

Figura 53

Mantenimiento periódico

Tapón fusible.

El impulsor lleva incorporado un tapón fusible, según se veen la figura 54. La finalidad de este tapón es salvaguardaradicionalmente el motor y prevenir un sobrecalentamientoen el caso de un calado muy prolongado y fallo del relé desobrecarga del motor.

5—60

Figura 54

El tapón contiene una aleación fusible que funde a una tem-peratura establecida y permite el escape del aceite del aco-plador, eliminando la carga del motor y permitiendo a éstegirar en vacío (generalmente 182° C).

Es necesario diseñar la protección colocada sobre el aco-plador de forma que el escape de aceite sea dirigido haciaabajo.

Una vez eliminada la causa de la obstrucción y comproba-da la razón del fallo del relé de sobrecarga del motor, es ne-cesario colocar un nuevo tapón fusible y rellenar el acopla-dor con aceite limpio, poniendo el ángulo recomendado dellenado antes de arrancar de nuevo.

Se suministra un tapón fusible de repuesto, que va atorni-llado en el cubo de arrastre para su fácil reemplazamientoen el impulsor.

Comprobación del grado de apriete de los tornillos.

El grado de apriete de los tornillos de arrastre debe com-probarse después de unas semanas de funcionamiento delacoplador.

Al mismo tiempo debe comprobarse también el alineamiento.

Comprobación del grado de apriete de los tornillos.

Una vez al año, estando el acoplador frío, se quita un tapónde llenado y se coloca el orificio formando el ángulo ade-cuado para comprobar que el nivel de aceite es correcto.En caso necesario, añádale aceite hasta alcanzar el nivel.

5—61

RODAMIENTOS

6—3

Rodamientos

1. Tipos y características de los rodamientos

2. Datos generales de los rodamientos

3. Aplicación general de los rodamientos

4. Lubricación y mantenimiento

5. Soportes

6. Averías de rodamientos y sus causas

Rodamientos1

Tipos y característicasde los rodamientos

Generalidades

La mayoría de las máquinas y mecanismos utilizan, en susgiros y movimientos, elementos que reduzcan rozamientosy faciliten el deslizamiento de las piezas que se han de mo-ver.

Aunque en algunos casos se utilizan cojinetes de fricción,está más generalizado el uso de los rodamientos por lasventajas que sobre aquéllos tienen.

El rodillo de la figura 1 tiene dos manguetas sobre bloquesde madera. Cada mangueta está apoyada en una ranurasemicilíndrica. Las manguetas se deslizan en las ranuras,que se designan cojinetes lisos. El rodillos está soportadopor lo tanto, por dos cojinetes lisos.

Figura 1

Si los bloques de madera son diseñados en la forma quemuestra la figura 2, con bolas o rodillos interpuestos entrela mangueta y el bloque, la mangueta rodará sobre las bo-las o rodillos. Evidentemente el deslizamiento es reempla-

6—4

zado por rodadura, y se puede decir que se ha llegado alcojinete de rodadura o rodamiento.

Un posterior desarrollo del rodamiento sería la inserción dearos de acero al exterior y en el interior del conjunto de lasbolas o rodillos (figura 3). Los elementos rodantes, como sedenomina las bolas o rodillos rodarán entre los aros interiory exterior.

Figura 2 Figura 3

El rodamiento consta de un aro EXTERIOR, ELEMENTOS RO-

DANTES Y ARO INTERIOR. Las superficies de los aros sobrelas que ruedan los elementos rodantes se denominan ca-minos de rodadura.

Al rodamiento que se está formando solamente nos faltacolocarle la jaula, figura 4, que mantiene los elementos ro-dantes en el rodamiento y los separa para que no deslicenuno contra otro.

Figura 4

Las figuras representadas han servido para mostrar que haydos tipos principales de cojinetes: los cojinetes lisos y losrodamientos.

6—5

Los rodamientos se clasifican como rodamientos de bolaso de rodillos dependiendo del tipo de elemento rodante quesoporte la carga. Como las bolas en los rodamientos de bo-las soportan la carga a través de un área de contacto muypequeña (contacto puntual), estos rodamientos no puedenser sometidos a cargas tan pesadas como los rodamientosde rodillos (contacto lineal). En contrapartida la fricción enlos rodamientos de bolas es menor que en los de rodillos(figura 5).

Figura 5. La presión que resulta al aplicar una misma carga sobre los elementos rodantes es

menor sobre la pista donde rueda el rodillo al ser mayor la superficie de contacto

En los rodamientos de rodillos se utilizan rodillos cilíndricos,esféricos o cónicos, de los cuales toman los rodamientossu denominación, si bien en el caso de rodillo esféricos pre-ferimos utilizar la denominación de rodamientos de rodillosa rótula (figura 6).

La cuestión de cuándo utilizar rodamientos de bolas y cuán-do de rodillos no es fácil de contestar.

Figura 6

6—6

Generalmente los rodamientos de bolas se emplean cuan-do han de estar sometidos a cargas ligeras o medias y losrodamientos de rodillos cuando las cargas son medias o pe-sadas. Citaremos algunos ejemplos: los rodamientos de bo-las se utilizan en cubos de ruedas de bicicletas y motoci-cletas —cargas ligeras— mientras en los cubos de ruedade camiones —cargas pesadas— se montan rodamientosde rodillos. En los cubos de ruedas de turismos, por estarsometidos a cargas medias, se utilizan indistintamente ro-damientos de bolas o de rodillos.

Clasificación de rodamientos según las cargas que soportan

Los tipos de rodamientos diseñados para soportar cargasque actúan transversalmente sobre el eje tales como los ro-damientos de cubos de ruedas, se denominan RODAMIEN-

TOS RADIALES (figura 7). Los rodamientos diseñados parasoportar cargas que actúan en la dirección del eje se de-nominan RODAMIENTOS AXIALES (figura 8).

Figura 7 Figura 8

Un rodamiento axial se puede utilizar para transmitir el em-puje de la hélice que impulsa un barco. Los principales ti-pos de rodamientos radiales permiten la actuación de car-gas combinadas, es decir, con componentes radial y axial.

6—7

Los diez tipos básicos de rodamientos de bolas y de rodi-llos que se fabrican en la actualidad fueron desarrolladoshacia 1930. Desde entonces no ha habido cambios funda-mentales en el diseño, aunque si numerosas mejoras decaracterísticas internas, sobre todo en los últimos años, en-caminadas a optimizar las dimensiones de elementos ro-dantes y caminos de rodaduras, para obtener la máxima ca-pacidad de carga posible.

Rodamientos radiales:

• Rígidos de bolas.

• De bolas contacto angular.

• De bolas a rótula.

• De rodillos cilíndricos.

• De agujas.

• De rodillos cónicos.

• De rodillos a rótula.

Rodamientos axiales:

• De bolas.

• De bolas de contacto angular.

• De rodillos a rótula.

Tipos de rodamientos y características

Rodamiento rígido de bolas

Es, indudablemente, el tipo más común. Las bolas son re-lativamente grandes y los caminos de rodadura en los arosson ranuras de sección circular. Esto permite al rodamien-to soportar cargas radiales y axiales. Pueden funcionar aalta velocidad y requieren muy poca lubricación y supervi-sión (figura 9).

6—8

Los rodamientos rígidos de bolas se fabrican también conplacas de obturación o de protección sobre uno o amboslados (figura 10). La placa de obturación/protección estáasegurada en una ranura en el aro exterior y evita la entra-da de materia extraña en el rodamiento. Los rodamientoscon dos obturaciones/protecciones llevan incorporada unacantidad de grasa y no requieren relubricación, por lo quefrecuentemente se les denomina RODAMIENTOS LUBRICA-

DOS POR VIDA. Las grasas utilizadas son diferentes, depen-diendo del intervalo de temperatura a que ha de funcionarel rodamiento.

Figura 9 Figura 10

Según la fabricación y las denominaciones SFK, se usan va-rios tipos de obturación/protección (figura 11). La más sim-ple es la protección Z, que se engarza dentro de la ranuradel aro exterior y forma un intersticio estrecho con un re-baje en la cara lateral del aro interior. Una variante más re-ciente es la protección LZ, con la cual el intersticio estrechoestá formado entre la protección y el diámetro exterior delaro interior. La protección Z será sustituida por la LZ perolos rodamientos se continuarán marcando con la letra Z.

Figura 11

6—9

La obturación tipo RS consiste en una chapa de acero conun tejido vulcanizado que roza en una ranura del aro inte-rior, por lo que también se la denomina obturación de con-tacto. La obturación RS protege el rodamiento mejor que laplaca Z, pero la fricción del labio de la obturación con el arointerior disminuye el límite de velocidad en 113. El tejido vul-canizado utilizado en las obturaciones RS permite tempe-raturas de hasta 80° C (figura 12).

La obturación RS1 es una mejora de la obturación RS y cons-ta de un soporte de chapa con caucho-nitrilo moldeado so-bre ella. Esta obturación permite un funcionamiento conti-nuo a temperaturas de -20°C a 100°C.

La obturación RS2 consta de un soporte de chapa con cau-cho fluorado moldeado sobre ella. Las obturaciones RS2

permiten un funcionamiento continuo a temperaturas de -30°C a 180°C.

Figura 12 Figura 13

También se dispone de rodamientos rígidos de bolas conranura para anillo elástico de fijación, con el cual se simpli-fica la fijación axial del rodamiento (figura 14).

Figura 14

6—10

El ventilador de la figura 15 está montado sobre dos roda-mientos rígidos de bolas en ejecución z. En esta aplicaciónlas protecciones z cumplen la función de evitar que la gra-sa, introducida por las boquillas de lubricación, se acumu-le entre los dos rodamientos, donde no seria de ninguna uti-lidad.

Figura 15

Los rodamientos tipo magneto difieren de los rígidos de bo-las en que el aro exterior solamente tiene un respaldo. Conesta ejecución pueden disponerse los rodamientos de ma-nera que el eje tenga un pequeño juego axial. El aro exte-rior es desmontable, por lo que puede calarse en su aloja-miento independientemente del resto de los componentesaro interior, bolas y jaula) (figura 16).

Figura 16

6—11

Los rodamientos v son rodamientos rígidos de bolas de di-seño especial (figura 16). La forma esférica de la superficiedel aro exterior permite, en combinación con un alojamien-to adecuado, la compensación de desalineaciones inicialesdel eje, que pueden tener lugar en el montaje. Los roda-mientos v generalmente tienen el aro interior alargado condispositivos de fijación sobre el eje. Las tolerancias del agu-jero del aro interior se han elegido de forma que permitenel montaje de los rodamientos sobre ejes fabricados con to-lerancias de relativa amplitud. Se aplican estos rodamien-tos en maquinaria en la que los requerimientos de precisiónde rotación no son muy estrictos (transportadores, maqui-naria agrícola, etc.). Los rodamientos están fabricados conla misma precisión que los rígidos de bolas, siendo el sis-tema de fijación sobre el eje el que no permite la misma pre-cisión de funcionamiento.

Rodamientos rígidos de dos hileras de bolas

Tienen un gran número de bolas por hilera (figura 17). Es-to es posible gracias a la escotadura para inserción de lasbolas. Su gran número de bolas da a estos rodamientos unaalta capacidad radial de carga, pero en contrapartida su ca-pacidad axial es baja a consecuencia de la escotadura dellenado. Los rodamientos rígidos de dos hileras de bolas noson tan versátiles como los de una hilera, por lo que su fa-bricación es más reducida.

Figura 17

6—12

Rodamientos de una hilera de bolas con contactoangular

Tienen gran semejanza con los rígidos de bolas (figura 18).La diferencia estriba en que los centros de los caminos derodadura de cada aro no se encuentran sobre un mismoplano. Estos rodamientos pueden soportar en un sentidocargas axiales mayores que las que podrían soportar los rí-gidos de bolas, sin embargo no pueden ser cargados en elsentido axial contrario por carecer de respaldos en una delas caras de cada aro.

Figura 18

Los rodamientos de una hilera de bolas de contacto angu-lar se montan frecuentemente emparejados. Pueden em-parejarse espalda contra espalda, cara contra cara o en tán-dem. Para poder realizar estos montajes las caras latera-les de los aros se rectifican de una forma especial, quepermite obtener un juego interno y una distribución de car-gas correctas (figura 19).

Figura 19 Figura 20

6—13

La designación de los rodamientos que pueden montarseemparejados lleva un sufijo especial de identificación.

Los rodamientos de bolas de contacto angular con el sufi-jo a tienen un ángulo de contacto de 40°. El sufijo C indicaun ángulo de contacto de 15°.

Rodamientos de bolas de cuatro puntos de contacto

Son rodamientos de una hilera de bolas con contacto an-gular cuyos caminos de rodadura se han dispuesto para so-portar cargas axiales en ambos sentidos. Tienen el aro in-terior en dos piezas, figura 21, lo que permite montarlos congran número de bolas. Su capacidad de carga es alta y fun-cionan mejor bajo carga axial predominante. Por su diseñodesmontable, el aro exterior y su conjunto de bolas puedenser montados en la aplicación independientemente del arointerior.

Figura 21

Rodamiento de dos hileras de bolas con contacto an-gular

Tiene características similares a dos rodamientos de unahilera de bolas con contacto angular dispuestos espaldacontra espalda. Algunas aplicaciones montan solamente unrodamiento de dos hileras de bolas con contacto angular.El cubo de rueda de algunos automóviles puede ser citadocomo ejemplo de tal aplicación con rodamiento único. El ro-damiento de dos hileras de bolas con contacto angular tam-bién se fabrica con el aro interior en dos piezas.

6—14

Rodamiento de bolas a rótula

Fue diseñado por el fundador de SKF, Sven Wingquist, y fueel primer tipo de rodamiento producido por la compañía. Enaquel tiempo había una gran necesidad de rodamientos quepermitieran desalineaciones entre eje y alojamiento. El ro-damiento de bolas a rótula resolvió este problema y fue elmedio por el que SKF obtuvo rápidamente renombre mun-dial.

El rodamiento tiene dos hileras de bolas que ruedan en elaro exterior sobre un camino de rodadura esférico comúna ambas hilera,.figura 22. Esto es lo que da al rodamientosu propiedad de autoalineación, lo cual significa que el ro-damiento compensa los desplazamientos angulares del ejerespecto del alojamiento, tanto si proceden de flexiones deleje, como asentamiento de soportes, o errores de montaje.El desplazamiento angular permisible varia de 1,5° a 3°,según el tamaño y serie de los rodamientos. Los rodamientospueden soportar cargas radiales y ligeras cargas axiales.

Figura 22 Figura 23

Los rodamientos de bolas a rótula son muy adecuados pa-ra aplicaciones donde el eje está sustentado por dos roda-mientos montados en soportes independientes, pues no esposible alinear los dos soportes con la precisión suficientepara evitar la sobrecarga de los rodamientos a causa de losmomentos flectores, que aparecerían como consecuenciade la desalineación, si se utilizaran rodamientos rígidos debolas (figura 23).

Anteriormente se ha establecido que en aplicaciones concargas pesadas deben utilizarse rodamientos de rodillos.Para los casos en que, en estas aplicaciones, se necesita-

6—15

ban rodamientos autolineables, se diseñaron los rodamientosde rodillos a rótula.

Rodamiento de rodillos a rótula

Tienen dos hileras de rodillos, que ruedan sobre un cami-no de rodadura común y esférico en el aro exterior (figura 24).

Figura 24 Figura 25

Estos rodamientos se hacen según dos diseños principa-les: el diseño original utiliza rodillos asimétricos guiados poruna pestaña central integrada en el aro interior. El diseñomás reciente lleva rodillos simétricos y la pestaña guía noestá integrada al aro interior. Este último se conoce comodiseño C. Pueden soportar cargas radiales y axiales.

La propiedad de autoalineación de los rodillos a rótula seaprovecha para compensar errores de alineación y flexio-nes del eje. En algunos casos también se utiliza para per-mitir movimientos predeterminados del eje.

Ejemplos de esto último son algunas disposiciones de ro-damientos en ejes de ferrocarril, en los que los alojamien-tos se inclinan como consecuencia del sistema de suspen-sión empleado, cuando el vagón entra en las curvas. La de-salineación angular permisible con rodamientos de rodillosa rótula varía de 1 ° a 2,5°, dependiendo de la serie de ro-damiento utilizada.

6—16

Muchos rodamientos de rodillos a rótula se fabrican conagujero cónico, lo cual facilita su montaje y desmontaje enla aplicación. Se montan sobre manguitos de fijación, man-guitos de desmontaje, o directamente sobre asientos cóni-cos realizados en el eje. La caja de engrase de esta figura,correspondiente a un vagón de ferrocarril, lleva un roda-miento de rodillos a rótula con agujero cónico aplicado so-bre un manguito de montaje (figura 26).

Figura 26 Figura 27

Rodamientos de rodillos cilíndricos

Los rodillos son guiados entre dos pestañas integradas enuno de los dos aros figura 27). El aro con pestaña y los ro-dillos son mantenidos juntos por la jaula, formando un con-junto sobre el que puede montarse y desmontarse el otroaro. Esta característica facilita en ciertos casos el montajeo desmontaje de los rodamientos de rodillos cilíndricos enla aplicación. Son adecuados para soportar cargas radialespesadas y tienen una limitada capacidad para soportar car-gas axiales, debido a que las cabezas de los rodillos desli-zan contra las pestañas bajo la acción de los esfuerzos axia-les.

Los rodamientos de una hilera de rodillos cilíndricos se fa-brican en diversas ejecuciones, que difieren en la disposi-ción de las pestañas (figura 28).

6—17

Si las cargas axiales actúan en un solo sentido se utiliza laejecución con tres pestañas (Ni); si actúan en los dos sen-tidos se añade un aro angular HJ (NJ+HJ) o se emplea un ro-damiento con pestaña postiza (NUP).

Figura 28

Rodamientos de dos hileras de rodillos cilíndricos

Se emplean en husillo de máquinas herramientas y en la-minadores. Los rodamientos para husillos de máquinas he-rramientas son de precisión superior a los rodamientos nor-males (figura 29).

Figura 29 Figura 30

Rodamiento de cuatro hileras de rodillos cilíndricos

Son utilizados en aplicaciones con fuertes cargas, tales co-mo laminadores y locomotoras (figura 30).

6—18

Rodamientos de agujas

Son, desde el punto de vista del diseño, muy semejantes alos rodamientos de rodillo cilíndricos (figura 31). Las di-mensiones de los rodillos y el sistema de su guiado son lascaracterísticas que diferencian a estos tipos de rodamien-tos. El diámetro de las agujas es pequeño, generalmentede 1,5 a 5 mm y su longitud es normalmente 2,5 veces sudiámetro. El diámetro de los rodillos cilíndricos es conside-rablemente mayor y la relación longitud/diámetro varia en-tre 1 y 1,6.

Figura 31

Los rodamientos de agujas son particularmente adecuadospara aplicaciones con escaso espacio radial. Si dicho es-pacio es muy pequeño pueden aplicarse sin aro interior osolamente el conjunto de jaula y agujas, sin aros, que ro-darán sobre las superficies endurecidas del propio aloja-miento y del eje.

6—19

Casquillos de agujas

Son la combinación de un conjunto de jaula de agujas conun aro exterior de chapa embutida (figura 32). La jaula estambién, frecuentemente, de chapa embutida, o de plásti-co reforzado con fibra de vidrio. Los casquillos de agujastienen la mayoría de las ventajas de las jaulas de agujas y,por su escasa sección radial, son adecuados para las apli-caciones donde los conjuntos de jaulas con agujas no pue-den utilizarse por dificultades de endurecimiento del cami-no de rodadura en el alojamiento.

Figura 32

Rodamientos de rodillos cónicos

Son utilizados en gran número de aplicaciones y, en parti-cular, en la industria del automóvil (figura 33). En los roda-mientos de rodillos cónicos la resultante de la carga sobrelos rodillos forma un ángulo con el eje del rodamiento. Porello son particularmente adecuados para soportar cargascombinadas (radial y axial). Son rodamientos desmonta-bles, es decir, el aro exterior (copa) y el aro interior con lajaula y los rodillos (cono) pueden ser montados en la apli-cación por separado. Los rodamientos de rodillos cónicosse aplican siempre por parejas, debido a que sólo puedensoportar carga axial en un sentido. A consecuencia de la su-perficie cónica de sus caminos de rodadura aparecen siem-pre cargas axiales inducidas cuando actúa sobre el roda-miento una carga radial.

6—20

Figura 33

Rodamientos axiales de una hilera de bolas

Constan de tres partes separables: las bolas mantenidasen posición por la jaula y dos arandelas con ranuras de es-casa profundidad, que constituyen los caminos de rodadu-ra (figura 34). La arandela de eje tiene un agujero algo me-nor que el de la arandela de alojamiento y ésta un diáme-tro exterior algo mayor que el correspondiente a la arandelade eje. Pueden soportar cargas axiales en un solo sentidoy no pueden soportar cargas radiales. Los rodamientos axia-les de bolas no deben utilizarse en combinación con coji-netes lisos, pues el funcionamiento aumenta la holgura deestos últimos y aparecerían cargas radiales sobre el roda-miento axial de bolas, lo que provocaría su avería prema-tura.

Figura 34

6—21

Rodamientos axiales de bolas de contacto angular

Tienen dos hileras de bolas y pueden soportar cargas axia-les en ambos sentidos.

Pueden funcionar a velocidades más altas que los roda-mientos axiales de una hilera de bolas (figura 35).

Figura 35

Los rodamientos axiales de dos hileras de bolas se usan,principalmente, combinados con rodamientos de dos hile-ras de rodillos cilíndricos, sobre husillos de máquinas he-rramientas.

Rodamientos axiales de rodillos a rótula

Se utilizan para soportar fuertes cargas axiales (figura 36).El camino de rodadura esférico del aro exterior da a esterodamiento su propiedad de autoalineación. Estos roda-mientos también pueden soportar fuertes cargas radiales.Se fabrican en dos ejecuciones, con jaula mecanizada ocon jaula de chapa embutida. Esta última ejecución se iden-tifica mediante el sufijo B.

Figura 36

6—22

Los rodamientos axiales de rodillos a rótula se utilizan enmuchas aplicaciones como puentes giratorios, grúas, ejesde propulsión de barcos y turbinas. El eje del generador ver-tical de la figura está soportado por un rodamiento de rodi-llos a rótula y un rodamiento axial de rodillos a rótula. Eneste caso el rodamiento axial de rodillos a rótula tambiénsoporta cargas radiales.

Rodamientos con agujero cónico

Algunos tipos de rodamientos, como los de bolas y rodillosa rótula, se hacen en una variante con agujero cónico (fi-gura 37).

Figura 37

En los casos de rodamientos de pequeño y mediano tama-ño el cono es de 1 a 12. En los grandes rodamientos, de 1a 30. Los rodamientos con agujero cónico pueden montar-se sobre manguitos de fijación, sobre manguitos de des-montaje o directamente sobre un asiento cónico en el eje.

6—23

Manguitos de fijación

El manguito de fijación es un casquillo hendido que se co-loca sobre el eje. El manguito tiene una superficie exteriorcónica para asiento del rodamiento y un extremo roscadopara recibir la tuerca de fijación (figura 38).

Figura 38

La tuerca se utiliza para calar el rodamiento sobre la su-perficie cónica del manguito con lo que este último se aprie-ta firmemente sobre el eje. La tuerca se mantiene en posi-ción mediante una arandela de retención. Cuando la tuer-ca ha sido apretada, una de las patillas exteriores de laarandela se dobla dentro de una de las ranuras de la tuer-ca. La patilla interior de la arandela se acopla en la ranuradel manguito impidiendo el giro de la arandela de retencióny de la tuerca.

6—24

El manguito de fijación se emplea, generalmente, cuandolos rodamientos se montan sobre ejes macizos. Facilitan elmontaje y desmontaje de los rodamientos, por lo que seusan con frecuencia en disposiciones simples de roda-mientos en soportes normalizados (figura 39).

Figura 39

Los tipos de rodamientos usados más frecuentemente so-bre manguitos de fijación son los de bolas a rótula y los derodillo a rótula, pero otros tipos de rodamientos, como losrígidos de bolas, se pueden montar también sobre man-guitos de fijación. Los manguitos, además de facilitar el mon-taje y desmontaje, también hacen posible el uso de ejes fa-bricados con tolerancias relativamente amplias, pero los ro-damientos montados sobre manguitos de fijación no puedenemplearse para aplicaciones de precisión.

6—25

Rodamientos2

Datos generalesde los rodamientos

Dimensiones ydesignaciones básicas

Con el fin de reducir costos y aumentar la calidad e inter-cambiabilidad de los rodamientos la Organización Interna-cional de Normalización (ISO) ha establecido planes de di-mensiones para rodamientos.

El plan de dimensiones ISO incluye, para cada diámetro nor-malizado del agujero, varias series de diámetros exterioresy distintas series de anchuras.

Salvo excepciones de poca importancia, los rodamientosnormalizados que se relacionan en los catálogos de los fa-bricantes pueden resolver, en su gran mayoría, todos losproblemas que se presenten en mantenimiento.

Cada rodamiento estándar tiene una designación básica,que normalmente se compone de tres, cuatro o cinco cifraso de una combinación de letras y cifras. El gráfico que si-gue ilustra el sistema de designación básica para la mayo-ría de los tipos comunes de rodamientos.

6—26

Las tres dimensiones principales de un rodamiento se indi-can en la figura 40.

Figura 40

6—27

6—28

Las cifras (o letras y cifras) identifican, en orden, lo siguiente:

• La primera cifra en la designación básica o, alternativa-mente la primera letra o combinación de letras, indica eltipo de rodamiento; esta cifra puede ser reemplazada poruna letra o combinación de letras. En el diagrama de lapágina anterior y en el texto que le acompaña se puedenver los tipos de rodamientos identificados por estas de-signaciones.

• Las cifras segunda y tercera indican la serie de dimen-siones (según ISO); la primera indica la anchura o altura(a o r para ancho, y H para alto), y la otra la serie de diá-metro (D).

• Las dos últimas cifras de la designación básica indicanal multiplicar por cinco, el diámetro del agujero d en mm.

• Algunas veces se omite la cifra que indica el tipo de ro-damiento y/o la primera cifra de la serie de dimensiones.Las cifras omitidas se indican entre paréntesis en la ilus-tración.

Para los rodamientos con un diámetro menor de 10 mm, oigual o mayor de 500 mm, el diámetro del agujero se indi-ca en milímetros y está separado del resto de la designa-ción básica por una barra inclinada; por ejemplo, 61818 (d= 8 mm) o 5111530 (d = 530 mm). El mismo sistema tam-bién se aplica a rodamientos de las series de dimensionesiso con un diámetro de agujero de 22, 28 o 32 mm; por ejem-plo, 322128 (d = 28 mm). Los rodamientos con agujeros de10, 12, 15 ó 17 mm se identifican así:

00 = 10 mm

01 = 12 mm

02 = 15mm

03 = 17mm

En el caso de ciertos rodamientos rígidos de bolas, de bo-las a rótula y de bolas con contacto angular con diámetrosde agujero menores de 10 mm, el diámetro interior está da-do también en milímetros, pero directamente después delas dos primeras cifras; por ejemplo, 629 o 129 (d = 9 mm).

6—29

Un diámetro de agujero no estándar se expresa siempre enmilímetros y con un máximo de tres cifras decimales. Estaidentificación pertenece a la designación básica y está se-parada de la designación normal por una barra inclinada;por ejemplo 6.202115,875 (d = 15,875) mm en lugar de los15 mm normalizados).

Juego interno de rodamientos

Generalmente uno de los dos aros del rodamiento tiene queser montado con aprieto en su asiento y algunas veces losdos aros. Esto se consigue haciendo que el diámetro delasiento en el eje sea ligeramente mayor que el diámetro delagujero del aro interior y/o el alojamiento ligeramente me-nor que el diámetro exterior del aro exterior. En una ciertaextensión, el aro interior se dilata y/o el exterior se compri-me por el calado en sus respectivos asientos (figura 41).

Consecuentemente, cuando el rodamiento esté montadoen su aplicación, disminuirá el espacio disponible para loselementos rodantes y esto tiene que tenerse en cuenta enla fabricación del rodamiento.

Figura 41 Figura 42

6—30

El rodamiento tiene que tener cierto juego interno que evi-ta que los elementos rodantes queden comprimidos entrelos caminos de rodadura cuando el rodamiento se montaen su aplicación (figura 42).

El juego interno de un rodamiento se define como la ampli-tud total, medida sin carga, del movimiento de un aro conrelación al otro en dirección radial (juego radial interno) oen dirección axial (juego axial interno). El juego radial in-terno es un factor muy importante para obtener prestacio-nes satisfactorias de un rodamiento (figura 43).

Es necesario distinguir entre el juego interno de un roda-miento antes del montaje y el juego en funcionamiento, osea, el juego radial de un rodamiento montado y sometidoa las condiciones reales de trabajo. El juego radial de un ro-damiento antes del montaje es, en general, superior al quetendrá en servicio. Esta disminución del juego se debe prin-cipalmente a la expansión del aro interior o a la contraccióndel aro exterior cuando se montan con ajuste de apriete, ytambién a la diferente dilatación térmica del rodamiento ylos componentes asociados.

Figura 43

El juego radial es un factor de gran importancia para el com-portamiento satisfactorio de un rodamiento. El juego de unrodamiento de bolas deberá ser casi nulo, como regla ge-neral, cuando el mismo está montado; incluso puede serconveniente una ligera precarga. No obstante, para los ro-

6—31

damientos de rodillos cilíndricos y de rodillos a rótula, de-berá conservarse generalmente cierto juego radial, aunquepequeño, en condiciones normales de funcionamiento. Es-to es también válido para los rodamientos de rodillos cóni-cos, excepto en el caso en que la disposición requiera granrigidez; por ejemplo, en un piñón de diferencial, los roda-mientos de rodillos cónicos se montan con una cierta pre-carga.

Figura 44

El juego normal de un rodamiento es tal que, con los ajus-tes generalmente aplicados, y en condiciones normales defuncionamiento, queda un juego adecuado cuando el roda-miento está en servicio. Para otras condiciones, por ejem-plo cuando se montan ambos aros con ajuste fuerte, o cuan-do las temperaturas son excepcionales deberán seleccio-narse rodamientos con juego radial mayor o menor que elnormal. Entonces conviene verificar el juego que queda des-pués del montaje.

Los rodamientos con juego interno diferente al normal seidentifican por los sufijos C1 a C5.

C1 Juego menor que C2

C2 Juego menor que normal

C3 Juego mayor que normal

C4 Juego mayor que C3

C5 Juego mayor que C4

6—32

Rodamientos3

Aplicación generalde los rodamientos

La aplicación de rodamientos en componentes de máqui-nas se puede resolver de diversas formas. Es práctica nor-mal utilizar un par de rodamientos, separados una ciertadistancia, que pueden ser montados en un soporte comúno en soportes independientes (figura 45).

Figura 45

La elección se hace en base al diseño de la máquina y po-sibilidad de empleo de soportes normalizados. La mayoríade los soportes normalizados están preparados para mon-tar un solo rodamiento, aunque también se fabrican sopor-tes normalizados para dos rodamientos, pero son menosfrecuentes. Si se pueden utilizar soportes normalizados elcliente queda libre de los problemas que representa el di-seño de los componentes asociados al rodamiento.

6—33

En cierta maquinaria, como las cajas de engranajes, los ro-damientos se montan directamente en el bastidor. En talescasos el fabricante de la máquina tiene que diseñar y fa-bricar las tapas, tuercas, retenes y dispositivos de lubrica-ción (figura 46).

En la mayoría de las aplicaciones los ejes giran, pero a ve-ces otros componentes de la máquina giran alrededor deun eje estacionario. Este es, frecuentemente, el caso de ro-dillos y ruedas locas (figura 47).

Figura 46 Figura 47

Fijación axial de losrodamientos en el eje

Hay diferentes formas defijar el rodamiento al eje (fi-gura 48). Los rodamientoscon agujero cilíndrico nor-malmente se montan con-tra el respaldo y se man-tienen en posición median-te una tuerca o un anilloelástico de fijación introdu-cido en una ranura realiza-da en el eje, junto al roda-miento. Para montar y des-montar los anillos elásticosse utilizan alicates espe-ciales. Si el eje carece derespaldo, pueden utilizarsedos anillos elásticos paramantener el rodamiento enposición.

6—34

Figura 48

Los rodamientos con agujero cónico se mantienen en po-sición por el aprieto del manguito contra el eje a conse-cuencia del calado del rodamiento sobre el asiento cónicodel manguito de fijación. Los manguitos de fijación se usan,generalmente, sobre ejes macizos (figura 49).

Al realizar el calado del rodamiento se provoca una dilata-ción del aro interior y como consecuencia una reducción deljuego interno y esta reducción es un índice que nos permi-te conocer si el rodamiento está firmemente asegurado ensu posición (figura 50).

Figura 49 Figura 50

Los rodamientos sobre manguitos de desmontaje siempredeben montarse contra un respaldo del eje. El manguito secala entre el aro interior y el eje impulsado mediante unatuerca roscada al propio eje, y que después de realizar elcalado se deja montada para mantener el manguito en po-sición correcta (figura 51).

Los rodamientos con agujero cónico también pueden mon-tarse directamente sobre un asiento cónico del eje y en-tonces no es necesario el respaldo (figura 52).

Figura 51 Figura 52

6—35

Fijación del aro exterior

Los aros exteriores pueden ser axialmente mantenidos enposición por medio de pestañas de respaldo, frentes de ta-pas, tuerca o anillos elásticos de retención, figura 53.

Figura 53

Ajustes y tolerancias

Como ya se indicó, el eje debe ser ligeramente más gran-de que el agujero del rodamiento, si se quiere asegurar fir-memente el rodamiento en su asiento. Análogamente, eldiámetro del alojamiento debe ser algo menor que el diá-metro exterior del rodamiento si se desea una buena fija-ción de su aro exterior (figura 54).

Figura 54

6—36

Estos ajustes se conocen como AJUSTES DE INTERFEREN-

CIA O DE APRIETO. Por el contrario, el montaje de los arossin aprieto en sus asientos se denomina ajuste libre o flojo.

El montaje de rodamientos seria más fácil con ajuste flojosobre ambos aros, pero generalmente uno u otro aro tienenque ser montados con aprieto. Si el grado de aprieto es in-suficiente el aro correspondiente deslizará en su asientoprovocando daños por arrastre de material a causa de lafricción.

Obturaciones

Los rodamientos deben estar protegidos mediante obtura-ciones adecuadas, para evitar la entrada de humedad y deotros contaminantes, y la pérdida de lubricante. La eficaciade una obturación puede tener una influencia decisiva enla duración del rodamiento.

La decisión sobre la mejor obturación para una aplicacióndeterminada ha de tomarse considerando muchos factores,por ejemplo, el tipo de lubricante (aceite o grasa), la velo-cidad periférica en la superficie de obturación, la posible de-salineación del eje, el espacio disponible, el rozamiento dela obturación y el consiguiente aumento de su temperatu-ra, el coste, etc.

Refiriéndose a obturaciones de rodamientos, hay que dis-tinguir entre obturaciones integradas en el rodamiento y lasque se colocan en su exterior sin formar parte del mismo.

Normalmente se usan dos tipos básicos de obturación pa-ra rodamientos: las obturaciones no rozantes (sin contac-to) y las rozantes (con contacto).

6—37

Obturaciones no rozantes

Las obturaciones no rozantes (figura 55) están basadas enlas posibilidades de obturación de los espacios estrechos,que pueden estar dispuestos axialmente, radialmente o com-binados para formar un laberinto. Este tipo de obturacióntiene un rozamiento y desgaste insignificantes. Además noes fácil que llegue a dañarse. Resultan particularmente ade-cuadas para altas velocidades y elevadas temperaturas.

Figura 55

6—38

La obturación de tipo más sencillo, que es suficiente paramáquinas en una atmósfera seca y exenta de polvo, com-prende un estrecho espacio radial formado entre el eje y elalojamiento (figura 55a). Puede mejorarse su eficacia dis-poniendo una o más ranuras en el agujero de la tapa delalojamiento (figura 55b). La grasa que sale por el espaciollena las ranuras y contribuye a evitar la entrada de conta-minantes. Si se emplea lubricación por aceite en un eje ho-rizontal, pueden disponerse ranuras helicoidales en senti-do a derechas o a izquierdas, en el eje o en el agujero (fi-gura 55c). Estas ranuras sirven para hacer retornar el aceiteque tienda a escaparse. Con esta disposición es esencialque no varíe el sentido de rotación.

Los laberintos simples o múltiples proporcionan una obtu-ración sensiblemente más eficaz que el dispositivo arribacitado; sin embargo, son de fabricación más costosa. Seusan principalmente cuando la lubricación es con grasa. Sepuede mejorar su eficacia todavía más, disponiendo un con-ducto de grasa que comunique con el laberinto, e introdu-ciendo a presión por el mismo, periódicamente, cierta can-tidad de grasa insoluble en agua, por ejemplo, una grasade base cálcica. En los alojamientos enterizos se usan la-berintos axiales (figura 55d), y en los partidos laberintos ra-diales (figura 55e). La holgura radial en los laberintos no esafectada por el desplazamiento axial del eje durante el fun-cionamiento, por lo cual puede ser muy pequeña. Cuandopueda presentarse desalineación angular del eje con rela-ción al alojamiento, se usan normalmente laberintos de laforma representada en figura 55.

Puede obtenerse un laberinto económico y eficaz usandoarandelas obturadoras de chapa de acero embutida del ti-po Z (figura 55g). La eficacia de este tipo de obturación au-menta proporcionalmente al número de arandelas que usen.

Para aumentar la eficacia de las obturaciones no rozantes,se pueden montar en el eje discos giratorios (figura 55h), yen el caso de que se emplee lubricación con aceite, se sue-len usar aros deflectores (figura 55i). El aceite proyectadopor el aro deflector es recogido en un canal en la pared delalojamiento y devuelto al colector de lubricante a través deconductos adecuados.

6—39

Obturaciones rozantes

La eficacia de estas obturaciones depende de la presiónentre el labio de la obturación con una superficie de con-tacto, que es relativamente estrecha. Esto impide el acce-so a los contaminantes sólidos y a la humedad, y evita laspérdidas de lubricante. La presión se puede producir me-diante la deformación elástica del material del retén y el con-siguiente apriete entre éste y la superficie de obturación pre-visto en el diseño (56a) o bien mediante la fuerza ejercidapor un muelle toroidal incorporado a la obturación figura56b).

Figura 56

Las obturaciones rozantes proporcionan, en general, unaobturación muy fiable, particularmente si su desgaste se re-duce al mínimo por medio de una superficie de obturaciónadecuada y mediante la lubricación del labio de obturación.El rozamiento de la obturación en la superficie de obtura-ción y el aumento de temperatura que el mismo genera su-ponen una desventaja y, por tanto, este tipo de obturaciónsólo resulta útil hasta ciertas velocidades periféricas. Pue-den también sufrir daños mecánicos como resultado de unmontaje incorrecto o por la acción de contaminantes sóli-dos. Para evitar que los contaminantes dañen las obtura-ciones rozantes, se acostumbra poner una obturación norozante delante de la rozante para protegerla.

6—40

La selección de la obturación adecuada es de vital impor-tancia para que el rodamiento pueda funcionar correcta-mente. Por consiguiente, los requisitos de obturación se de-ben especificar y las condiciones externas definir con la ma-yor precisión posible.

Figura 57

Las tiras de fieltro (figura 57a) se usan sobre todo cuandose emplea lubricación con grasa, por ejemplo, en soportes,constituyendo una obturación sencilla y adecuada para ve-locidades periféricas de hasta 4 m/s y temperaturas no su-periores a 100° C. Se mejora considerablemente la efica-cia de la obturación si se pone además del fieltro un aro delaberinto simple (figura 57b). Las tiras de fieltro deberán em-paparse en aceite calentado hasta unos 80° C, antes demontarlas.

Cuando se desea mayor eficacia de la obturación rozante,en particular para rodamientos lubricados con aceite, sesuelen usar retenes de labio con preferencia a las tiras defieltro. Se puede encontrar una amplia gama de retenes enforma de unidades listas para instalar, que comprenden unaobturación de caucho sintético o de material plástico, ad-herida a una armadura de chapa metálica. Son adecuadospara velocidades periféricas más altas que las tiras de fiel-tro.

6—41

Como orientación general, para velocidades periféricas su-periores a 4 m/s la superficie de obturación deberá estarrectificada, y por encima de 8 m/s, esa superficie deberáestar templada o cromada dura y con un rectificado fino opulimentada, si es posible. Si el requisito principal es evitarlas fugas de lubricante, el labio deberá mirar hacia adentro(figura 29c); si el fin principal es evitar la entrada de sucie-dad, entonces el labio deberá mirar hacia afuera (figura 57d).

La obturación de anillo en V (figura 57e) se emplea para ro-damientos lubricados con grasa de aceite. Este tipo de ob-turación consiste en un anillo de caucho con un labio quepresiona axialmente contra la superficie de obturación. Esfácil de montar y puede absorber desalineaciones angula-res bastante grandes del eje, con relación al alojamiento avelocidades lentas, y en ciertas circunstancias es adecua-da también para grandes velocidades. La eficacia de estaobturación se debe, en gran parte, al hecho de que la su-ciedad y los líquidos tienden a ser proyectados radialmen-te por la obturación giratoria. La obturación del anillo en Vse monta generalmente en el exterior del alojamiento cuan-do se usa lubricación con grasa, y en el interior del mismocuando se usa lubricación con aceite.

Las arandelas obturadoras elásticas de acero proporcionanuna obturación sencilla, barata y que permite economizarespacio, en especial para rodamientos rígidos de bolas lu-bricados con grasa. Pueden sujetarse contra el aro exteriorfigura 57 o contra el aro interior, y se disponen de modo quela cara de obturación quede obligada a rozar contra la ca-ra del otro aro.

Obturaciones combinadas

Cuando las condiciones de funcionamiento son difíciles yse imponen severas exigencias de obturación, por ejemplocon grandes cantidades de suciedad o de agua, se suelencombinar obturaciones de los tipos rozantes y no rozantes.En estos casos se disponen las obturaciones no rozantes(laberintos, aros deflectores, etc.) para suplementar a lasrozantes y protegerlas contra el desgaste.

Rodamientos obturados y protegidos

Pueden conseguirse disposiciones sencillas para econo-mizar espacio usando rodamientos que llevan incorporadasplacas de obturación o de protección, por una o por las doscaras. Los rodamientos obturados o protegidos por ambascaras se suministran lubricados con la cantidad apropiadade grasa.

6—42

Normalmente no es necesario relubricarlos, y se destinanprincipalmente para usos en los que otra clase de obtura-ción es inadecuada, o en los que no se pueda lograr tal ob-turación por razones de espacio.

6—43

Rodamientos4

Lubricación ymantenimiento

Los rodamientos deben lubricarse para evitar que se pro-duzca contacto metálico entre los elementos rodantes, loscaminos de rodadura y las jaulas y para protegerlos contrala corrosión y el desgaste.

De los tres tipos diferentes de lubricación, capa-limite, lu-bricación hidrodinámica y lubricación elasto-hidrodinámica,es esta última la que se obtiene en los rodamientos, pues-to que las superficies en contacto están fuertemente car-gadas.

Los rodamientos de bolas son un buen ejemplo. Cuandouna bola bajo carga rueda por el camino de rodadura de unrodamiento montado, se alcanzan presiones muy altas enel punto de contacto. Las superficies que flexan están pre-sionadas juntas y se aplastan ligeramente por un momen-to (deformación elástica).

Cuando la bola rueda, las superficies en contacto vuelvena su forma original. Podría ser que el lubricante se lanzasehacia afuera del punto de contacto, quedando las superfi-cies en contacto directo una contra otra, pero éste no es elcaso: la viscosidad del lubricante aumenta enormemente.Cuando la bola ha pasado, la viscosidad del lubricante sereduce de nuevo.

La temperatura de funcionamiento más favorable para unrodamiento se obtiene cuando se usa el mínimo de lubri-cante necesario para garantizar una lubricación fiable. Noobstante, la cantidad usada depende también de las fun-ciones adicionales que se exijan, por ejemplo: obturación,refrigeración, etc.

Las propiedades del lubricante se deterioran como resulta-do del envejecimiento y de las solicitaciones mecánicas yademás todos los lubricantes llegan a contaminarse en ser-

6—44

vicio y deben reponerse o cambiarse de vez en cuando (verINTERVALO DE RELUBRICACIÓN Y CAMBIO DE ACEITE).

Los rodamientos pueden lubricarse con grasa o con aceitey, en casos especiales, con un lubricante sólido. Los roda-mientos axiales de rodillo a rótula deberán lubricarse conaceite, debido a su diseño, aunque para velocidades lentasy en ciertos casos especiales se puede usar grasa.

La elección del lubricante depende principalmente de lasvelocidades y del campo de temperatura a que vaya a tra-bajar el rodamiento, es decir, de las condiciones de funcio-namiento.

Lubricación con grasa

En los rodamientos de bolas y de rodillos se usa general-mente lubricación con grasa cuando trabajan a velocida-des, temperatura y condiciones de carga normales. La gra-sa tiene ciertas ventajas en comparación con el aceite: esmás fácil de retener en el alojamiento del rodamiento, par-ticularmente cuando el eje está vertical o inclinado, y con-tribuye a la obturación para evitar la entrada de humedad yde otras impurezas.

El espesante, el jabón metálico de la grasa, actúa comocontenedor para el aceite lubricante.

El jabón forma como una malla de fibras jabonosas.

Las cavidades de la malla están llenas de aceite, algo pa-recido a lo que sucede con los poros de una esponja llenade agua (figura 58).

Figura 58

6—45

Si una esponja mojada se exprime, el agua sale de ella; po-dríamos decir que la esponja SANGRA. Nosotros tambiéndecimos que el aceite SANGRA de la grasa, pero en estaoperación la temperatura juega el principal papel. La grasaen un rodamiento es a veces expuesta a un trabajo de AMA-

SADO, que podría dar lugar a que SANGRE. Durante el asen-tamiento de un rodamiento lubricado de nuevo, la grasa tra-baja por sí misma en las cavidades alrededor del rodamientoy permanece allí durante un largo período de funcionamiento.

Por ello, más que el trabajo mecánico, es el aumento detemperatura en la masa de la grasa alrededor del rodamientolo que causa el sangrado y el suministro de aceite a las su-perficies de contacto y de deslizamiento del rodamiento. Allídebe llegar una gran cantidad de aceite. Por lo tanto, se de-be elegir el tipo de grasa que tenga propiedades adecua-das a los requerimientos del tipo de rodamiento y las con-diciones de funcionamiento.

Por ejemplo, se precisan especiales requerimientos en ro-damientos sometidos a fuertes vibraciones, en los que unagrasa que no sea mecánicamente estable es expulsada fue-ra del rodamiento en un continuo proceso de circulación quecausa una rotura mecánica de la base de jabón metálico,destruyéndose la grasa.

En general, el espacio que queda libre en el rodamiento yen el alojamiento deberá llenarse sólo parcialmente con gra-sa (del 30 al 50%). Un exceso de grasa producirá un rápi-do aumento de la temperatura a velocidades elevadas. Elpeso de la carga inicial de grasa para los soportes de ro-damientos se da en las tablas de soportes.

Cuando los rodamientos han de funcionar a velocidadeslentas, puede obtenerse una buena protección contra la co-rrosión llenando completamente el soporte con grasa.

En las tablas de rodamientos se dan los valores límite delas velocidades para rodamientos lubricados con grasa.

Grasas

Las grasas para lubricación de rodamientos son fluidos sin-téticos o aceites minerales espesados. La consistencia deuna grasa depende principalmente del tipo y de la cantidaddel agente espesante usado. Al efectuar la selección de unagrasa, los factores más importantes a tener en cuenta sonsu consistencia, el campo de temperatura y sus propieda-des anticorrosivas.

6—46

Los tipos de grasa más comunes emplean como espesan-te un jabón de calcio, sodio o litio. Las grasas líticas sonparticularmente adecuadas para lubricar rodamientos (véa-se Manual de lubricación).

CONSISTENCIA

La consistencia de una grasa se expresa usualmente en va-lores de la escala del National Lubricating Grease Institute,o escala NLGI.

Las grasas espesadas con jabones metálicos de consis-tencia 1, 2 ó 3 son las normalmente usadas para roda-mientos. La consistencia no deberá experimentar cambiosexcesivos ni con la temperatura ni con las solicitaciones me-cánicas. Las grasas que se reblandecen a elevadas tem-peraturas pueden escapar del rodamiento o del alojamien-to, y las que se endurecen a bajas temperaturas puedenfrenar la rotación del rodamiento. En aplicaciones someti-das a vibraciones, la grasa soporta un duro trabajo, ya quecontinuamente viene devuelta al rodamiento por la vibra-ción. Para tales aplicaciones deberán usarse grasas me-cánicamente estables.

CAMPO DE TEMPERATURAS

La mayoría de las grasas de base cálcica son estables concontenido de agua de 1 a 3%. Al aumentar la temperatura,se evapora el agua y se produce la descomposición de lagrasa en jabón y aceite mineral.

Por eso, el limite superior de temperatura para estas gra-sas es de +60° C, aproximadamente. Existen grasas de ba-se cálcica estables al calor que permiten temperaturas defuncionamiento de hasta 120° C.

Las grasas de base sódica pueden usarse a temperaturascomprendidas entre -30 y +80° C, si bien algunas grasasespeciales pueden usarse a temperaturas de hasta +120° C.

Las grasas de base lítica son generalmente adecuadas pa-ra temperaturas entre -30 y +110° C, aunque existen algu-nas grasas de este tipo que son aptas para temperaturasde trabajo de hasta +150° C.

Las grasas que contienen espesantes inorgánicos en vezde jabones metálicos, por ejemplo arcilla o sílice, puedenusarse durante breves periodos de tiempo a temperaturasmás elevadas que las grasas de base lítica.

6—47

Las grasas sintéticas (por ejemplo, las hechas a partir dediésteres o de siliconas) pueden usarse a temperaturas másaltas y más bajas que las hechas de aceites minerales.

PROPIEDADES ANTICORROSIVAS

Las grasas de base sódica son solubles en agua, es decir,que absorben agua en cierto grado y forman una emulsiónanticorrosiva, sin perjuicio de sus propiedades lubricantes.Con esta grasa, los rodamientos quedarán protegidos sufi-cientemente contra la corrosión, siempre que se impida queentre agua en el rodamiento. Cuando entra agua, arrastrafácilmente a tales grasas fuera del alojamiento del roda-miento.

Las grasas de base lítica y cálcica son prácticamente inso-lubles en agua, y, por consiguiente, no ofrecen proteccióncontra la corrosión. Jamás deberán usarse, por tanto, esasgrasas, a menos que obtengan un componente anticorro-sivo. Estas grasas, con aditivos 9: (compuestos de plomoprincipalmente) tienen buenas propiedades anticorrosivas.Estas grasas, insolubles en agua, se adhieren bien a las su-perficies de los rodamientos, por lo que resultan especial-mente adecuadas para los casos en que el agua puede pe-netrar en el rodamiento, por ejemplo en las máquinas parafabricación de papel o en los trenes de laminación.

CAPACIDAD DE CARGA

Para rodamientos muy cargados, por ejemplo, en trenes delaminación, se usan grasas con aditivos EP, ya que éstosaumentan la capacidad de carga de la película de lubricante.Estas grasas también se recomiendan para la lubricaciónde rodamientos medianos y grandes.

MISCIBILIDAD

Se ha de prestar especial atención a la miscibilidad de lasgrasas cuando, por alguna razón, se hace necesario usaruna grasa diferente para relubricar. La mezcla de grasas in-compatibles conduce normalmente a una disminución de laconsistencia y de la temperatura de trabajo máxima admi-sible, en comparación con las grasas componentes de lamezcla, lo que puede ser causa de que se produzcan da-ños en el rodamiento.

Las grasas que tienen el mismo agente espesante y un acei-te similar son compatibles; por ejemplo, una grasa de basesódica puede mezclarse con otra grasa de base sódica. Lasgrasas de base cálcica y de base lítica pueden mezclarse

6—48

en algunos casos entre pero no con una grasa de base só-dica. No obstante, es posible que una mezcla de grasascompatibles tenga una consistencia más blanda que la decualquiera de las grasas componentes, sin que por eso ha-yan de resultar necesariamente perjudicadas las propieda-des lubricantes. En aquellos casos en los que una menorconsistencia de la grasa vaya a dar lugar, probablemente,a problemas de fugas, los intervalos recomendados entreengrases deberán acortarse, hasta que la grasa nueva ha-ya reemplazado por completo a la antigua.

Intervalo de relubricación

El periodo de tiempo durante el cual un rodamiento lubri-cado con grasa funciona satisfactoriamente sin necesidadde relubricación depende del tipo de rodamiento, tamaño,velocidad de giro, temperatura de funcionamiento y grasausada. El intervalo (horas de servicio) obtenido del diagra-ma 1 es válido para rodamientos en máquinas estaciona-rias en las que las condiciones de carga sean normales. Eldiagrama está basado en el empleo de una grasa de cali-dad media, resistente al envejecimiento y solamente es vá-lido para temperaturas de funcionamiento de hasta +70° C,medias en el aro exterior. Los intervalos deberán reducirsea la mitad por cada 15° C de aumento de la temperatura porencima de +70° C, sin poder rebasar la temperatura máxi-ma admisible para la grasa. Cuando las temperaturas defuncionamiento son inferiores a +70° C, es posible prolon-gar los intervalos (-) hasta valores dobles, con tal que latemperatura de funcionamiento no exceda +50° C. Debe te-nerse en cuenta que los intervalos de relubricación puedenvariar notablemente aunque se empleen aparentementegrasas similares.

Para rodamientos pequeños, y en particular para roda-mientos rígidos de bolas, la vida útil de la grasa suele sermayor que la del rodamiento, y normalmente no hace faltarelubricar. Una alternativa, en tales casos, son los roda-mientos con placas de obturación o protección LUBRICADOS

POR VIDA.

Cuando existe el riesgo de que la grasa se contamine, elintervalo entre relubricaciones debe acortarse. También se

6—49

acortará el intervalo en los casos en que la grasa haya deobturar para impedir que entre humedad; por ejemplo, enel caso de las máquinas de papel (en las cuales el agua caesobre los soportes de los rodamientos), éstos se engrasancada semana.

Lubricación con aceite

Se usa en general la lubricación con aceite cuando las ele-vadas velocidades o las altas temperaturas de funciona-miento no permiten el uso de la grasa: cuando es necesa-rio evacuar del rodamiento el calor generado por él o el deorigen externo, o cuando las piezas adyacentes de la má-quina, por ejemplo ruedas dentadas, están lubricadas conaceite se dan en las tablas de rodamientos.

Métodos de lubricación con aceite

El método simple es por baño de aceite (ver figura 59), pe-ro solamente es adecuado para velocidades bajas. El acei-te es recogido por los elementos giratorios del rodamiento,y después de circular a través de éste vuelve a caer al de-pósito de aceite.

Figura 59

Cuando el rodamiento no gira, el aceite deberá tener un ni-vel ligeramente por debajo del centro de la bola o del rodi-llo que ocupe la posición más baja.

6—50

Al aumentar la velocidad, aumenta la temperatura de fun-cionamiento del rodamiento y se acelera la oxidación delaceite. Para evitar tener que cambiar frecuentemente el lu-bricante, se puede usar un sistema de circulación de acei-te. Después de pasar el aceite lubricante a través del ro-damiento, se filtra y, en algunos casos, se refrigera antesde volver al rodamiento. La refrigeración del aceite puedeser de utilidad para disminuir la temperatura del rodamien-to. Normalmente se requiere una bomba para hacer circu-lar el aceite.

Para elevadas velocidades, es importante asegurar la lle-gada de suficiente cantidad de aceite a los componentesdel rodamiento, y también que el aceite sea capaz de disi-par el calor generado por rozamiento.

Los inyectores de chorro de aceite proporcionan un siste-ma de lubricación muy eficaz, en el cual se inyecta el acei-te en el rodamiento por un lado (ver figura 60). La veloci-dad del chorro de aceite (*15 m/s) deberá ser tal que al me-nos parte del aceite penetre a través del aire que rodea alrodamiento en régimen turbulento.

Figura 60

6—51

La lubricación con niebla de aceite consiste en el transpor-te de gotitas de aceite al rodamiento, por medio de una co-rriente de aire (ver figura 61). La niebla de aceite se produ-ce en un atomizador. Aire comprimido seco, procedente deuna conducción, es filtrado en el atomizador, ajustándosesu presión a un valor comprendido entre 0,05 y 0,1 MPA. Laniebla obtenida se transporta luego a través de tuberías has-ta los rodamientos. Boquillas de condensación montadasen las tuberías, delante mismo de cada rodamiento, permi-ten la llegada del aceite al rodamiento en forma de gotitas.La corriente de aire que penetra en el alojamiento sirve tam-bién para refrigerar el rodamiento y producir una presión li-geramente más alta en el alojamiento, evitando la entradade impurezas. Este procedimiento permite efectuar la lu-bricación con pequeñas cantidades de aceite, dosificadascon exactitud, con lo cual resulta despreciable el rozamientodebido al lubricante. Este método se usa con mucha fre-cuencia para rodamientos que giran a gran velocidad, porejemplo, en husillos de rectificadoras.

Figura 61

6—52

6—53

Rodamientos5

Soportes

Cuando los rodamientos se emplean en transmisiones, envez de ir en el cuerpo de la máquina se colocan en sopor-tes especiales.

Estos soportes pueden ser de una o dos piezas y están fa-bricados con gran exactitud para que no deformen el roda-miento.

Hay que prestar mucha atención a los montajes, puesto que,en los casos normales, el eje solamente debe ser fijadoaxialmente en un punto para permitir los desplazamientospor dilataciones que, en caso contrario, darían lugar a gran-des esfuerzos sobre los rodamientos, llegando a inutilizarlos.

El diseño de soporte más empleado en la industria pesadaes el partido (figura 62), utilizado sobre todo para el mon-taje con rodamientos de bolas o rodillos a rótula sobre ejeslisos o con resaltes.

Figura 62

Estos soportes permiten seleccionar distintas formas demontaje, distintos tipos de obturaciones, varias formas delubricación y posibilidad de colocar sensores que nos deninformación del estado de los rodamientos con valores detemperaturas o vibraciones.

Las dimensiones de estos soportes se basan en la normaISO 113/11.

Obturaciones de los soportes

Una importante ventaja de los soportes partidos es que pue-den emplearse obturaciones de diferentes tipos.

Las obturaciones estándar suelen ser de doble labio, ani-llos en v, de fieltro y de laberinto.

Todas las obturaciones pueden emplearse a temperaturascomprendidas entre -40 y +100° C.

Las obturaciones de doble labio pueden emplearse en la lu-bricación con grasa a velocidades periféricas de hasta 8 m/scon desalineaciones de eje en torno a 1 . La rugosidad deleje no debe exceder del valor Ra = 3,2.

6—54

6—55

Tabla 1

Las obturaciones de anillos en V tienen un delgado labiopara obturación que actúa en la dirección axial. El anillo ac-túa también como deflector, ya que gira con el eje.

Este tipo de obturación puede emplearse tanto con grasacomo con aceite y es muy eficiente, incluso a grandes ve-locidades y en ejes con asientos no muy finos.

Aunque admiten velocidades de hasta 12 m/s, a partir de 7m/s hay que fijar axialmente el anillo. Permite desalinea-ciones de hasta 1,5°

La obturación de fieltro es sencilla pero adecuada, pudien-do utilizarse con lubricación con grasa y a velocidades pe-riféricas de hasta 4 m/s.

En los casos en que las condiciones de funcionamiento sonduras o la velocidad es alta, se recomiendan obturacionesde laberinto. La desalineación máxima que admiten es de0,3°

6—56

Rodamientos6

Averías de rodamientosy sus causas

Los rodamientos se encuentran entre los componentes másimportantes de las máquinas, y se exige de ellos gran ca-pacidad de carga y fiabilidad. En consecuencia, es absolu-tamente natural que los rodamientos jueguen un papel detal importancia, que, durante años, han sido objeto de ex-tensa investigación.

Entre los beneficios derivados de esta investigación se en-cuentra la facultad de calcular la duración de un rodamien-to con notable exactitud, en términos que hace posible equi-pararla con la duración en servicio de la máquina en cues-tión.

Desgraciadamente sucede algunas veces que un rodamientono alcanza su duración calculada. Puede haber varias ra-zones para esto, por ejemplo, cargas más pesadas que lasprevistas, lubricación inadecuada o insuficiente, manipula-ción negligente, obturaciones ineficaces, o ajustes dema-siado fuertes que provocan insuficiente juego interno del ro-damiento, etc. Cada uno de estos factores origina su pro-pio tipo de avería e imprime su particular huella en elrodamiento. Consecuentemente, examinando un rodamientoaveriado, en la mayoría de los casos es posible formar opi-nión sobre la causa del fallo y adoptar la medida precisa pa-ra evitar su repetición.

En un rodamiento, a partir de ciertos valores de carga, máspronto o más tarde se producirá la fatiga del material. El pe-riodo hasta que aparece el primer signo de fatiga es funcióndel número de revoluciones a que es sometido el rodamientoy de la magnitud de la carga. La fatiga es el resultado deesfuerzos de cortadura que surgen cíclicamente, inmedia-tamente debajo de la superficie que soporta la carga. Des-pués de algún tiempo, estos esfuerzos causan grietas quese extienden gradualmente hasta la superficie.

6—57

Conforme los elementos rodantes alcanzan los fragmentosagrietados del material, rompen, y esto es conocido comoFLAKING o SPALLING (desconchado o descascarillado). Eldesconchado se incrementa progresivamente en extensión(ver figura 63) y, finalmente, deja el rodamiento inservible.

Figura 63. Fases progresivas del desconchado

Según estudios realizados por fabricantes de rodamientos,solamente un 9% de los rodamientos montados llegan al lí-mite de vida teórica prevista; el resto falla por diversas cau-sas, entre las que destaca por su alto porcentaje, la inade-cuada lubricación (figura 64).

La lubricación como tal es la suma de varios factores: faltade lubricante, envejecimiento, contaminaciones, lubricanteinadecuado, exceso o defecto...

6—58

Figura 64

La duración de un rodamiento se define como el número derevoluciones que el rodamiento puede dar, bajo determina-da carga, antes de ocurrir el desconchado incipiente. Estono significa que el rodamiento no pueda ser utilizado des-pués. El descascarillado es un proceso continuo y relativa-mente prolongado y anuncia su presencia por incrementode ruido y niveles de vibración en el rodamiento. En con-secuencia, y por regla general, hay mucho tiempo para pre-parar un cambio de rodamiento.

Cuando un rodamiento gira bajo carga, las superficies decontacto de los elementos rodantes y los caminos de roda-dura toman una apariencia ligeramente mate. Esto no essíntoma de desgaste en el sentido usual de la palabra, y noes importante para la duración del rodamiento. La superfi-cie mate en el camino de rodadura interior o exterior de unaro forma un dibujo llamado (para la finalidad de este do-cumento) MARCA CARACTERÍSTICA. Estas marcas varían suaspecto de acuerdo con las condiciones de rotación y car-ga. Mediante el examen de estas marcas en un rodamien-to (desmontado) que haya estado en servicio, es posiblehacerse una buena idea de las condiciones bajo las que hafuncionado dicho rodamiento. Aprendiendo a distinguir en-tre marcas normales y anormales, existen muchas proba-bilidades de saber si el rodamiento ha funcionado en lascondiciones adecuadas.

6—59

Síntomas y causas de deterioro de rodamientos

Medidas a tomar en caso de deterioro de un rodamiento

Los ejemplos mostrados en las figuras anteriores son ca-sos extremos: los deterioros pueden reconocerse perfecta-mente y sus causas están claras. Como es natural no pue-den mencionarse aquí todas las combinaciones posibles delos diversos aspectos de los deterioros y averías.

6—60

No siempre resulta fácil, en la práctica, reconocer en un ro-damiento deteriorado la causa primaria que produjo el da-ño. En muchos casos pueden hacerse algunas deduccio-nes, por ejemplo, según el aspecto de la huella de rodadu-ra. Sin embargo no podrán darse recomendaciones eficacespara evitar daños futuros si no se conocen las condicionesde servicio, la lubricación y la construcción de toda la apli-cación. Además, conviene saber cómo fue reconocido eldeterioro y las circunstancias secundarias que lo acompa-ñaron.

Antes del desmontaje

Antes del desmontaje hay que controlar los cuatro puntossiguientes, esenciales para el comportamiento en servicioy tomar nota por escrito de los resultados obtenidos, ya queestos datos se pierden irremisiblemente una vez desmon-tados los rodamientos y una vez lavados los rodamientos ylos alojamientos.

ENSUCIAMIENTO

¿Qué aspecto presenta la máquina en general, principal-mente cerca del lugar de emplazamiento de los rodamien-tos? ¿Se ha acumulado en esta zona suciedad o restos delmaterial que se ha trabajado? ¿Pudo entrar en el rodamientoagua, lejías, taladrina o vapores?

PÉRDIDAS DE LUBRICANTE

¿Pudo fluir fuera el lubricante? Para ello hay que controlarel nivel de aceite en la mirilla de cristal y el paso obturadodel eje, igualmente los intersticios entre alojamiento y tapasy las obturaciones en la conducción de aceite, tapones deevacuación y mirillas.

RUIDOS DURANTE LA MARCHA

Muchas veces se reconoce que un rodamiento está dete-riorado, porque varia el ruido del apoyo. En este caso de-be procurarse describir el ruido indicando, por ejemplo, sies de sonoridad uniforme o pulsátil, periódico o discontinuo,zumbante, silbante, sonoro o a golpes. Si se observa unarepetición continua de los ruidos, descríbase con qué fre-cuencia se producen. A elevadas velocidades de giro estono es casi posible sin ayuda de complicados instrumentos.Sin embargo a velocidades más reducidas resulta muy efi-caz golpear con un lápiz sobre un papel con el mismo ritmodel ruido y contar los puntos al cabo de un número deter-minado de segundos. Del resultado obtenido puede dedu-

6—61

cirse, por ejemplo, si la perturbación se presenta con la fre-cuencia del aro interior o de la jaula. Al mismo tiempo de-berá procurarse analizar la intensidad del ruido.

Además, es necesario hacer girar el conjunto de rodamientoscon la man antes de desmontarlos. Muchas veces puedendeterminarse así e incluso describirse bien las variacionescon respecto al giro normal y sin obstáculos.

MANERA DE PRODUCIRSE EL DETERIORO Y PORMENORES

Hay que anotar la manera de producirse el deterioro mien-tras el recuerdo esté vivo. Lo importante es fijar todos losdetalles, como el momento en que se notó por primera vez,los primeros síntomas y la variación paulatina del ruido y dela temperatura. Si la avería se produjo de repente, anótesela disposición de los mandos y la posición de trabajo de lamáquina. También otras variaciones anteriores en la má-quina pueden ser importantes para determinar las causasdel deterioro, así, por ejemplo, un reajuste del juego, el mon-taje de ejes, manguitos o casquillos nuevos, el aumento depotencia o de velocidades, etc. Si estas variaciones son si-multáneas con las variaciones de marcha, el especialistapuede deducir de aquí conclusiones decisivas.

Durante el desmontaje

Durante el desmontaje hay que observar los cuatro puntossiguientes:

LUBRICACIÓN

LUBRICACIÓN CON ACEITE

En rodamientos lubricados con aceite se evacúa el aceitey el líquido refrigerante, si

lo hay. El aceite debe recogerse en un recipiente limpio,principalmente si se sospecha que contenga suciedad, par-tículas metálicas y abrasivas procedentes de ruedas den-tadas cercanas. Si efectivamente se confirman estas sos-pechas, se dispone de una cantidad de aceite suficiente pa-ra llevar a cabo un análisis cuidadoso.

LUBRICACIÓN CON GRASA

El desmontaje de los rodamientos lubricados con grasa secomienza quitando las tapas, caperuzones o escudos. Es-tos órganos no deben lavarse inmediatamente, sino que de-ben guardarse en un lugar limpio hasta haber aclarado lascausas del deterioro. Lo mismo cabe decir de obturaciones

6—62

de fieltro y de goma y otros anillos o discos obturadores. In-cluso si se prescriben obturaciones nuevas durante una ins-pección general, no deben tirarse inmediatamente las vie-jas: es posible que el estado de estas obturaciones dé lu-gar a analizar si el sistema de obturación fue losuficientemente eficaz.

Para el análisis de la grasa conviene tomar dos pruebas:una del interior del rodamiento y otra de una parte del alo-jamiento alejada del rodamiento. Si las boquillas de engra-se están muy sucias, puede haber entrado suciedad en losrodamientos durante el reengrase. En este caso deberá to-marse también una prueba del orificio de la boquilla.

La cantidad de grasa de cada prueba no deberá ser dema-siado pequeña. Las pruebas se guardarán en botes limpioso papel aceitado limpio y se señalarán de tal forma que pos-teriormente pueda saberse rápidamente de dónde proce-den.

AFLOJAMIENTO DE LOS ELEMENTOS DE SEGURIDAD

Al continuar el desmontaje hay que observar si las tuercasque sujetan el aro interior en dirección axial están apreta-das. Esto es de gran importancia en rodamientos de bolasde contacto angular con aro interior partido y en rodamien-tos con cuatro caminos de rodadura. Si la sujeción axial seafloja, varían las condiciones de juego y de rodadura en elrodamiento. Lo mismo vale para parejas de rodamientos derodillos cónicos o de bolas de contacto angular, ajustadosuno contra otro. En los manguitos de montaje y de des-montaje, así como en los asientos cónicos, hay que obser-var asimismo si las tuercas tensoras están apretadas.

POSICIÓN DE LOS AROS

Una vez aflojadas las tuercas de sujeción, se limpian las su-perficies frontales de los aros de los rodamientos para de-terminar en qué posición se encuentran montados con re-lación al eje y al alojamiento. En la mayoría de los casos,las huellas de rodadura sobre las pistas indican claramen-te la dirección de la carga que actuó sobre el rodamiento.Sin embargo, si estas huellas no son regulares, el hecho deconocer la dirección de la carga no tiene interés si no se co-noce la posición relativa del aro exterior con relación al alo-jamiento y del aro interior con relación al cigüeñal, eje ex-céntrico u otro eje sobre el que haya estado montado. Coneste fin es preferible dibujar un esquema, indicando la po-sición del símbolo marcado con relación al alojamiento y al

6—63

eje. Hay que indicar, además, si el lado marcado estuvo allado del extremo del eje o al otro. En rodamientos despie-zables, como rodamientos de rodillos cilíndricos, rodamientosdesmontables de bolas y rodamientos con cuatro caminosde rodadura, esto vale para ambos aros. Si después deldesmontaje se observan huellas de rodadura irregularespueden sacarse conclusiones sobre modo y dirección de lacarga y sobre las tensiones indebidas o precargas, si lashubo. Así pueden obtenerse posibles informaciones sobrelas causas del deterioro.

CONTROL DE LOS ASIENTOS

Al desmontar el rodamiento hay que observar si los arospueden extraerse con facilidad o dificultad extraordinarias.Los distintos órganos de rodamientos de rodillos cilíndricosy de rodillos cónicos deben permanecer juntos y en ningúncaso intercambiarse con partes similares de otros roda-mientos.

También hay que controlar el estado de los restantes órga-nos de la máquina, principalmente si quieren evitarse lar-gas interrupciones de la producción y, por lo tanto, hayande montarse rodamientos nuevos inmediatamente. En cual-quier caso hay que medir los diámetros del eje y del aguje-ro del alojamiento, prestando principal atención al error deredondez de las zonas de asiento. Igualmente deberá con-trolarse el estado de los elementos de accionamiento o ac-cionados, principalmente en las ruedas dentadas, así comode todas las piezas móviles de la máquina. De las huellasde deslizamiento, marcas de patinado y aspecto de la zo-na solicitada puede deducirse muchas veces si los ejes es-taban alienados o si se produjeron tensiones indebidas.

Durante el examen

Una vez finalizado el desmontaje puede comenzarse conel examen del rodamiento. Las señales del deterioro y lospormenores registrados facilitan, en la mayoría de los ca-sos, una determinación aproximada de las causas de undeterioro y de la manera en que se produjo. En casos du-dosos, rogamos ponerse en contacto con las oficinas deasistencias al mantenimiento.

Lógicamente, en muchos casos no es necesario observartodas las indicaciones. Tampoco se procederá de forma tanminuciosa si el valor del rodamiento nuevo es tan reducidoque no resulta rentable una investigación detallada. Sin em-bargo, en el campo de la maquinaria pesada, en el que se

6—64

monta un número reducido de grandes instalaciones, si devez en cuando se produce un deterioro, inexplicable en unprincipio, de un rodamiento, deberán seguirse las instruc-ciones mencionadas, ya que sólo con un rodamiento dete-riorado, pero cuidadosamente lavado, ni siquiera un expe-rimentado ingeniero especialista de rodamientos podrá re-conocer en todos los casos, las causas que produjeron eldeterioro.

6—65

FRENOS

7—3

Frenos

1. Frenos

2. Frenos de corriente continua

3. Frenos de corriente alterna

4. Frenos hidráulicos

5. Frenos hidráulicos tipo NDHE. Instrucciones de regulación

Frenos1

Teoría de los frenos

Un freno es un aparato destinado a detener una pieza enmovimiento y mantenerla fija.

En maquinaria de elevación y transporte los frenos cumplenen el mecanismo de elevación la misión de detener la car-ga que está en movimiento, y además mantenerla fija o sus-pendida. En los mecanismos de traslación y giro los frenosgeneralmente detienen también toda la inercia de la má-quina en movimiento y además la mantienen fija, para queno esté afectado por causas exteriores como viento, etc. Enalgunos casos particulares, los frenos únicamente detienenel movimiento (ejemplo, frenos hidráulicos) y dejando de ac-cionar estos frenos el sistema móvil no queda fijo por lo quepuede quedar afectado por agentes exteriores.

Tipos de frenos

Los sistemas de frenado mecánico son varios, pero todosellos se reducen a la aplicación de un elemento fijo sobreotro móvil con una fuerza determinada. Así hay frenos decinta, de polea, de discos, de tambor, de pinza, etc. Ver fi-guras 1 al 5.

Existe frenado de otros tipos, como el frenado eléctrico omagnético, pero es un tipo de frenado que sirve para de-celerar la carga en movimiento, nunca para detenerla en sutotalidad y menos mantenerla fija o suspendida: este tipode frenado es el que se utiliza en los camiones (superfrenoeléctrico) y en maquinaria de elevación (frenado sobre re-sistencias, frenado contra corriente, etc).

En la práctica, únicamente, los sistemas de frenado mecá-nico pueden utilizarse para cumplir las dos misiones del fre-no de parar la carga y mantenerla fija, y de todos los tiposindicados los más utilizados en maquinaria de elevación ytransporte por mejor adaptación al fuerte servicio que hande realizar, son los frenos de polea y disco.

7—4

Sistemas de frenado

La aplicación del sistema fijo o zapatas sobre la polea pue-de realizarse por cualquier medio de energía que pueda de-sarrollar un esfuerzo mecánico, pero en el caso de la ma-quinaria de transporte y de elevación una de las condicio-nes fundamentales del freno debe ser mantener la cargasuspendida o mantener la grúa inmóvil, independientementede los fallos de energía, por lo que no se pueden utilizar sis-temas de aplicación del esfuerzo que puedan tener fallos oaverías, como un esfuerzo eléctrico, hidráulico, neumáticoo incluso humano. Es necesario que las zapatas se apli-quen contra la polea con la fuerza necesaria mediante unsistema sin averías, por lo cual en la práctica estos siste-mas se reducen a dos: los que utilizan la fuerza de un pe-so o la de un resorte. Ver figura 1.

Figura 1 Figura 2

El sistema de frenado por contrapeso, aunque bueno, estáen desuso por ser voluminoso, lento y de aplicación muybrusca y con golpeteos. Por lo que el sistema actual de ac-cionamiento de frenos es utilizar el esfuerzo de un resortecomprimido y muy ampliamente dimensionado para que és-te trabaje muy por debajo de la carga de rotura. Ver figu-ra 5.

Tiene una ventaja muy grande sobre el sistema de contra-peso y es el lograr un frenado suave y uniforme, aunquefuerte, ya que la elasticidad del resorte elimina el golpeteo.

7—5

Figura 3 Figura 4

Este esfuerzo del resorte se trasmite a las zapatas a travésde una serie de palancas, para que la fuerza aplicada so-bre la polea sea adecuada. La fuerza aplicada a la zapatacrea una fuerza tangencial en la polea y la relación entre lafuerza en la polea y la fuerza en la zapata es lo que se lla-ma coeficiente de fricción. El valor de este coeficiente defricción depende de los materiales de las dos piezas queestán en contacto, del estado de la superficie (pulido o ru-goso) y de las materias extrañas que puedan encontrarseentre ambos. Ver figura 6.

Figura 5 Figura 6

Por esta razón se utiliza como superficie en contacto con lapolea un material de coeficiente de fricción elevado, y de-ben de evitarse toda clase de materiales entre zapata y po-lea que puedan disminuir el coeficiente de fricción (comograsa, polvo, óxido de la polea, etc).

Para que el rendimiento del freno sea elevado es necesa-rio que este coeficiente de fricción sea grande, a fin de apro-vechar al máximo el esfuerzo del resorte.

7—6

Sistemas de desfrenado

Un freno debe tener no sólo un sistema de frenado como elque acabamos de ver, sino también un sistema de desfre-nado, es decir, un elemento que sirva para abrir las zapa-tas y éstas permitan girar a la polea. Ver figuras 7, 8 y 9.

Como es el resorte el que proporciona el esfuerzo a las za-patas, el sistema de desfrenado debe tener una fuerza su-ficiente para vencer a la del resorte (ya sea directamente,ya a través de un juego de palancas), y un recorrido sufi-ciente para que las zapatas se separen de la polea y per-mitan girar a ésta sin rozamiento alguno. Este trabajo dedesfrenado puede ser realizado por los procedimientos másdiversos: hay sistemas hidráulicos, neumáticos, electro-magnéticos, etc, es decir, cualquier sistema que pueda pro-ducir un trabajo mecánico, incluso el esfuerzo humano.

Figura 7 Figura 8

Cada uno de estos sistemas se utiliza en aplicaciones con-cretas, y en muchos casos se usan sistemas combinados,electrohidráulicos, electroneumáticos, etc.: el frenado de uncoche es un sistema combinado humano-hidráulico, puesel esfuerzo de pisar el pedal es transmitido a las ruedas porun sistema hidráulico.

7—7

Los sistemas combinados suelen ser los más completos ylos de mejor rendimiento, facilitando muchas veces una po-sibilidad de regulación del frenado, cosa que los sistemassimples no tienen: el sistema de desfrenado de éstos ven-ce el esfuerzo del resorte y abre el freno: y cuando se dejade aplicar el sistema de desfrenado, el resorte da lugar aun frenado total: son los frenos de TODO O NADA.

Como este tipo de frenos son los más usuales, pues en la ma-yor parte de las aplicaciones es suficiente un FRENO DE TODO

O NADA, vamos a ver los sistemas simples de desfrenado.

En la mayor parte de la maquinaria de elevación y trans-porte se utiliza la energía eléctrica, como medio para pro-ducir un trabajo mecánico, por lo que la mayor parte de lossistemas de desfrenado son eléctricos o sus derivados.

El aparato más simple que transforma la energía eléctricaen mecánica es el electroimán. Y como la energía eléctricanormalmente se distribuye en forma de corriente alterna tri-fásica, el elemento clásico utilizado como accionamiento,de desfrenado en los frenos, es el electroimán de corrientealterna (monofásico o trifásico), acoplado a la parte mecá-nica del freno por un juego de palancas para adaptar su es-fuerzo y su carrera al esfuerzo del resorte y a la aperturade zapatas. Como los electroimanes de corriente alternapresentan graves inconvenientes por su forma de trabajary fiabilidad, hoy en día han sido sustituidos ventajosamen-te por unos sistemas de accionamiento electro-hidráulicos,en los que la energía eléctrica a través de un motor y de unsistema hidráulico se transforma en energía mecánica su-ficiente para vencer el esfuerzo del resorte y así conseguirla apertura del freno. Este tipo de accionamiento permiteademás en ciertas condiciones especiales de montaje, ob-tener un frenado controlado.

Figura 9

7—8

En los casos donde se utilice corriente continua, el elec-troimán debe ser del tipo de corriente continua que en suforma de trabajar y en su aspecto es diferente al de corrientealterna. Estas diferencias se observan al ver más adelantelos distintos tipos de frenos.

Todos estos accionamientos eléctricos simples o combina-dos se conectan generalmente en paralelo con el motor queproduce el movimiento de los mecanismos, de tal forma queal cortar la corriente al motor, al mismo tiempo queda des-conectado el accionamiento y deja de producir el esfuerzoque vence al resorte de frenado, con lo cual éste a travésde la timonería y de las zapatas aplica su esfuerzo sobre lapolea que queda automáticamente frenada.

De la misma forma cualquier falta de corriente en la línea,rotura de un conductor o por corte de un fusible, el freno ac-túa instantáneamente, bloqueando la polea, e impidiendo,en un movimiento de elevación, por ejemplo, que la cargase caiga.

La tendencia moderna en ciertas máquinas de transportees utilizar mecanismos de transmisión hidráulicos (como ex-cavadoras, palas, grúas automóviles, etc.) y en estos ca-sos las zapatas son desfrenadas por un accionamiento hi-dráulico.

Este tipo de accionamiento, también es utilizado en grúasalimentadas por corriente eléctrica, donde es necesario unfrenado regulado, como por ejemplo, en el movimiento detraslación de un puente grúa grande, donde el frenado to-tal del movimiento sería muy brusco.

Características de un freno

Hasta ahora se ha hablado del esfuerzo de frenado de unfreno, pero el término más apropiado para definir un frenoes el par de frenado.

EL PAR es una expresión mecánica que abarca no solamenteel valor de una fuerza, sino también el brazo de palanca conque se aplica la fuerza. Ya se comprende que para frenaruna pieza en movimiento según el freno rudimentario de la,figura 10, cuanto mayor sea el brazo de palanca, menor se-rá el esfuerzo a realizar y viceversa. Por ello, en el frenadoindicado, tanta importancia tiene la fuerza aplicada como lalongitud de la palanca.

7—9

Y el par es un término que resulta el producto de la fuerza,por la longitud, y que se expresa en términos de metros ykilopondios, siendo por tanto, característica principal del fre-no.

Un freno será mayor (no en tamaño, sino en potencia defrenado), cuanto mayor sea su par de frenado y cuyo valordepende del diámetro de la polea (longitud de palanca) ydel esfuerzo aplicado a la polea (fuerza) (ver figura 11). Apre-tando el resorte de frenado se aumenta su esfuerzo y portanto el par de frenado, logrando frenados más rápidos ybruscos (como se dice normalmente un frenado en seco):a la inversa, aflojando el resorte disminuye el par de frena-do, consiguiendo frenados más largos y suaves.

Figura 10 Figura 11

u = Coeficiente de fricción

Hay que tener en cuenta, en los dos casos, que el sistemade desfrenado no quede afectado de forma importante, co-sa que se verá más adelante al hablarse de cada tipo defreno.

La aplicación de las zapatas sobre la polea con la fuerzanecesaria para bloquear todos los órganos en movimiento,no se hace de forma instantánea, sino que tarda un tiempodesde que la polea va de su velocidad normal de giro has-ta la parada total, tiempo que depende del par de frenadoy el par que hay que frenar: se tarda más en frenar la car-ga máxima suspendida del gancho de una grúa, que si lagrúa está en vacío.

Este tiempo que las zapatas están presionando sobre la po-lea mientras ésta se va parando, da lugar a un CALENTA-

MIENTO de las poleas y de las zapatas, ya que la energíadel sistema en rotación queda transformada por el freno en

7—10

calor; la temperatura que alcancen éstas será mayor cuan-to mayor sea el número de maniobras realizadas por el fre-no. Por esta razón en servicios muy duros se utilizan frenosy poleas más anchas de lo normal, para que haya una me-jor evacuación del calor y para que la temperatura que al-canza la polea no sea tan elevada, que dilate tanto que ro-ce con las zapatas cuando el freno se encuentre abierto.En la actualidad esta solución está superada por la ofreci-da por los frenos de pinza, ya que en éstos, el disco de fre-nado puede ser hueco, comportándose como un auténticoventilador.

Los sucesivos frenados del freno, además de producir uncalentamiento dan lugar a un DESGASTE de los órganos enfricción, es decir, polea y zapatas; como la polea es de ma-terial de acero o hierro fundido, su desgaste es muy redu-cido y no ha de ser tenido en consideración. En las zapa-tas, el desgaste es mucho mayor, ya que llevan una guar-nición de material especial, para dar coeficiente de fricciónelevado, cuya dureza es inferior a la del acero y, por tanto,el desgaste mayor.

Frenos hidráulicos

La característica de estos frenos es poseer un acciona-miento hidráulico que puede utilizarse, tanto para el frena-do, como para el desfrenado.

En esencia, el equipo consta de dos partes diferenciadasque son, el freno con su cilindro hidráulico (para el frenadoo para el desfrenado) y la bomba de mando, que producela presión necesaria en el líquido, amén de las tuberías deunión entre bomba y freno que trasmiten esta presión hi-dráulica.

Pueden darse los siguientes tipos de frenos:

FRENOS CON DESFRENADO HIDRÁULICO

Estos frenos, en cuanto a su funcionamiento, son similaresa los que hasta ahora hemos visto, con un sistema de fre-nado por resorte y un sistema de desfrenado hidráulico. Elsistema hidráulico en realidad no produce el esfuerzo dedesfrenado, sino que sirve como medio de transmisión, uti-lizando, para producir el trabajo de desfrenado, la energíaaportada a la bomba de mando, ya sea por el esfuerzo hu-mano o por otro medio de energía.

El primer caso se utiliza únicamente en aplicaciones muyconcretas, ya que para el operador o gruista es muy difi-

7—11

cultoso el tener que accionar continuamente el mando hi-dráulico (generalmente con el pie), para que el freno se man-tenga abierto.

Más frecuente es utilizar una bomba hidráulica alimentadacon energía eléctrica, por ejemplo, para producir la presióndel fluido que venza el resorte y de lugar a la apertura delfreno. Pero el equipo se complica bastante y su coste eselevado, por lo cual su utilización se reduce a casos parti-culares (frenos de gran tamaño, varios frenos de funciona-miento simultáneo, etc).

FRENOS DE FRENADO HIDRÁULICO

El funcionamiento de estos frenos es inverso a todos losfrenos que hasta ahora hemos visto, es decir, que el frena-do no es producido por resorte,a sino que es por la presióndel fluido en el cilindro del freno.

Este tipo de frenos no se puede utilizar por lo tanto para losmovimientos de maquinaria de elevación, donde sea nece-sario una retención de la carga (elevación, por ejemplo), yaque una avería en cualquier parte del equipo (una fuga delíquido en las tuberías) daría lugar a una apertura intem-pestiva del freno. Deben de utilizarse pues en movimientosde traslación o giro de las grúas donde haga falta única-mente una deceleración del sistema móvil, y además en es-tos casos es recomendado, ya que tanto en el caso de ci-lindro maestro, como en el de central hidráulica auxiliar, elesfuerzo sobre el pedal de la bomba determina la presióndel liquido y por lo tanto, el par de frenado que de esta for-ma puede ser regulado fácilmente por el gruista. Este sis-tema es idéntico al freno de pedal de un coche, donde lamayor o menos presión sobre el pedal da lugar a frenadosmás o menos fuertes.

7—12

El dispositivo de mando, consta de una bomba hidráulica ocilindro maestro y una caja con los mecanismos necesariospara transformar el esfuerzo del operador sobre un pedalen el empuje recibido por la bomba y que ésta convierte enun caudal de liquido a través de las tuberías. Este líquido,actuando sobre el émbolo del cilindro del freno (o cilindrotelescópico), produce el esfuerzo de frenado.

Figura 12

Al dejar de actuar el operador sobre el pedal de la bomba,el líquido retrocede desde el cilindro del freno a la bomba,por el esfuerzo de un pequeño resorte situado en la partemecánica del freno.

Aun cuando una sola caja de mando puede accionar variosfrenos, existen instalaciones (tuberías excesivamente lar-gas, muchos frenos de funcionamiento simultáneo, cabinamóvil, etc), en que resulta insuficiente y es preciso recurriral auxilio de una central hidráulica de presión y sustituir lacaja de mando a pedal, por una válvula de mando a pedal,para su control.

Es evidente que un perfecto funcionamiento de la instala-ción, sólo puede obtenerse con una instalación cuidada nosólo en cuanto a los materiales (líquido hidráulico incom-prensible, de baja viscosidad y antioxidante, tuberías delcalibre adecuado, etc), sino también en lo referente a la ins-talación propiamente dicha: ausencia de codos bruscos, es-trangulamientos, etc).

Igualmente, se han de evitar toda clase de fugas, no sola-mente por lo que representan de pérdida de líquido, sinopor la posibilidad de la entrada de aire al circuito del líqui-

7—13

do, pues este aire actúa como medio elástico que se com-prime impidiendo la transmisión del esfuerzo. Es muy im-portante purgar el circuito periódicamente.

Conservación

A los pocos días de funcionamiento del freno, es conve-niente efectuar una revisión completa, especialmente, en loque se refiere al desgaste de las guarniciones, ya que enel montaje posiblemente no se adaptaron a la polea en to-da su superficie, y con ello, el desgaste ha podido ser im-portante.

Después de esta primera revisión, los frenos exigen un man-tenimiento reducido, ya que son elementos robustos y pre-vistos para los más duros servicios.

Es conveniente, de forma periódica, engrasar ligeramentetodos los bulones y articulaciones, teniendo la precauciónde que no caiga ninguna gota e grasa o aceite sobre la po-lea de frenado, ya que reduciría de forma apreciable el co-eficiente de fricción y, por tanto, el par de frenado.

Para compensar el desgaste de las guarniciones es nece-sario efectuar una revisión periódica de la reserva del ele-mento de desfrenado, con una frecuencia tanto mayor, cuan-to más duro sea el servicio de la grúa. Antes de que la re-serva se agote, es necesario regular de nuevo el freno, paraque la reserva vuelva a tener su valor primitivo.

Cuando las guarniciones se hayan gastado totalmente, de-ben de ser reemplazadas. Es importante que los remachesde fijación de las guarniciones a las zapatas no lleguen ahacer contacto con la polea, pues abrirían en ésta canaleso surcos, dando lugar a una superficie de fricción irregularque gastaría con rapidez las guarniciones; la polea debe detener una superficie lisa y pulida.

Para efectuar con rapidez el cambio de zapata, así comopara los demás puntos de la conservación y regulación delfreno, deberán seguirse las instrucciones correspondientesa cada tipo.

7—14

Frenos2

Frenos decorriente continua

Generalidades

Los frenos AME de polea tipos NDM y NFM se caracterizanporque su desbloqueo se realiza mediante un electroimánde corriente continua. La diferencia entre los tipos señala-dos reside en la norma (DIN, NFC respectivamente), a quese ajusta.

Construcción

Básicamente, un freno de cualquiera de estos modelos es-tá constituido por una base (1), sobre la que se articula elresto del freno y que contiene los agujeros de fijación. Me-diante el brazo (2) y la armadura (3), articulados a la basepor su extremo inferior, se trasmiten a las zapatas (4) la fuer-za ejercida en su extremo superior por el resorte (5), a tra-vés del tirante (6). Ver la figura 13.

La presión sobre la polea de las zapatas, con sus corres-pondientes guarniciones, origina sobre aquélla la apariciónde las fuerzas tangenciales que constituyen el par de fre-nado.

La carcasa (7), en cuyo interior se aloja la bobina (8), está,asimismo, articulada a la base por su extremo inferior con-siguiendo, mediante la atracción magnética a la armadura(3) y el consiguiente acercamiento de sus extremos supe-riores, la compresión del resorte de frenado y, por lo tanto,el desbloqueo del freno.

El freno cuenta, además, con dispositivos para desbloque-ar manualmente el freno (tuerca n° 9), regular la aperturade zapatas (tuercas 10), así como la posición de las mis-

7—15

mas (tope 11 y tornillo 12). Bajo demanda, pueden sumi-nistrarse con fin de carrera de apertura, enclavamientos,etc.

Figura 13

Funcionamiento

Los frenos NCIM son frenos de zapatas articuladas que fun-cionan a falta de corriente

El par de frenado se obtiene por la acción de un resorte (1).La compresión de éste y por consiguiente el par de frena-do, se regula apretando más o menos las tuercas (2).

La apertura del freno se logra por un electroimán de co-rriente continua (14) incorporado directamente a la partemecánica del freno.

Regulación

Aflojar las tuercas (2) y destensar el resorte (1) al máximo.

Dar tensión al freno para que la carcasa haga contacto conla armadura. Caso de no disponerse de tensión, esto se lle-vará a cabo con la tuerca de desbloqueo manual (12) delfreno.

Actuando en el tornillo (3) desplazar la zapata lado elec-troimán para obtener entre la guarnición y la polea, a la al-tura del eje de articulación de la zapata, la separación indi-cada en la tabla de la última página.

7—16

Actuar sobre las tuercas (7) para obtener en la zapata opues-ta la misma separación.

Regular la tensión del resorte (1) en función del par a ob-tener, la longitud comprimida está indicada en la última pá-gina (cota A).

Cortar la corriente o aflojar la tuerca de desbloqueo manual(12) de forma que las zapatas apoyen libremente sobre lapolea: en esta posición regular los topes (8) hasta que ha-gan contacto con las zapatas, pero sin presionar excesiva-mente, bloquear todas las tuercas excepto la (12) que sesituará a la cota C indicada en la tabla.

Mantenimiento

Todas las verificaciones y regulaciones deben hacerse conla polea fría. Vigilar el desgaste de las guarniciones.

Vigilar el estado de la superficie de la polea, que debe es-tar pulido y sin marcas.

Evitar las proyecciones de aceite o grasa sobre las guarni-ciones o la polea. Engrasar moderadamente las articula-ciones de los frenos

7—17

Frenos3

Frenos decorriente alterna

Generalidades

Los frenos AME de zapatas móviles tipo NDT y NFT de fre-nado a falta de corriente eléctrica, se componen de un con-junto mecánico que trasmite el esfuerzo del resorte a laszapatas que presionan sobre la polea y de un gato elec-trohidráulico que alimentado en corriente alterna trifásicacomprime el resorte y realiza la apertura del freno.

El gato electrohidráulico de mando sustituye ventajosamentea los electroimanes de corriente alterna, que por su eleva-da corriente de atracción tienen una cadencia de trabajo li-mitada por el calentamiento de las bobinas, además de losriesgos de caídas de tensión, etc.

Construcción

La parte mecánica de los frenos NDT y NFT se compone deuna base (2) con los agujeros de fijación, dos trazos (3), latimonería superior con el resorte de frenado (8) y los dis-positivos de regulación (9), y una palanca (6) de unión alórgano de mando (1). Ver la figura 14.

Los dos brazos (3) contienen las zapatas articuladas (4),provistas de guarniciones de frenado y que están manteni-das en posición por los topes de zapatas (5). Las guarni-ciones de altas características de fricción y desgaste, pue-den estar fijadas a las zapatas por remachado para fácil re-cambio o por pegado para mayor duración.

Los topes (7) de los brazos permiten equilibrar el despeguede las zapatas con relación a la polea.

7—18

Figura 14

El par de frenado puede ser regulado desde su valor máxi-mo a la mitad, actuando en las tuercas que comprimen elresorte. Regulaciones inferiores al 50% no son recomen-dables, ya que el tiempo de cierre del freno puede ser de-masiado elevado.

En la timonería superior puede adaptarse una palanca deaccionamiento manual para casos eventuales de descen-so. También pueden colocarse sistemas hidráulicos o neu-máticos para realizar estas funciones de desbloqueo del fre-no o para otras funciones de frenado (ver hojas técnicas co-rrespondientes a frenos NFT-EH, NDTE, NDIM, NFIM, etc).

El gato electrohidráulico de mando puede contener dispo-sitivos de regulación para descenso y ascenso que retar-dan la aparición o desaparición del par de frenado con re-lación a la señal eléctrica de mando. Para más detalles verhoja técnica correspondiente.

Para reducir las operaciones de mantenimiento del freno,éste puede estar provisto de sistema de recuperación au-tomática del desgaste de las guarniciones (10): para másdetalles ver documentación correspondiente.

7—19

Generalidades

Los frenos NDT son frenos que funcionan a falta de corriente.

El par de frenado se obtiene por la acción de un resorte (1):su tensión y por tanto el par de frenado, se regula apretan-do más o menos la tuerca (2).

La apertura del freno se obtiene por medio de un gato elec-trohidráulico (11) alimentado con corriente alterna trifásica.

Los motores de los gatos electrohidráulicos tienen una re-gleta de bornas que, por conexión en triángulo o estrella,permite la alimentación a dos tensiones trifásicas (normal-mente 220 o 380 V).

Todos los frenos NDT contienen agujeros de fijación quecoinciden con los de otros tipos de frenos (NDM, NDIM, ND-

HE, etc.) con el fin de una intercambiabilidad.

Regulación

(Turbeles OOE/5-0E-1-II-IIE-111-111 E-IVE/6-VE/6-IVE/ 12-V/6-VE/ 12)

Aflojar las tuercas (2) y destensar el resorte (1) al máximo.

Aflojar los tornillos de tope (3) y (8). Aflojar las tuercas (4) y (7).

Apretar la tuerca (4) para que la palanca levante algo de suposición inferior, es decir que el travesaño del gato elec-trohidráulico (11) quede a una distancia T de su posición in-ferior. Esta reserva de la carrera permite el desgaste de lasguarniciones sin que el gato haga tope. El freno debe estarentonces con las guarniciones apoyando en la polea.

Bloquear el brazo (5) en posición con la tuerca y contra-tuerca (7).

Regular la tensión del resorte (1) según el ábaco en funcióndel par de frenado deseado.

Poner el gato electrohidráulico con tensión y éste debe su-bir libremente abriendo el freno.

7—20

Si la carrera del gato no es completa (debe ser de V mm)comprobar que los topes (3) están suficientemente flojos,que la tensión de alimentación es correcta, que el nivel deaceite es suficiente y que el tipo de aceite es el adecuado.

Estando el gato electrohidráulico con tensión, regular los to-pes (3) para repartir por igual el despegue de las zapatas:un ligero juego debe quedar en uno de los topes.

Estando el freno con las zapatas presionando la polea, re-gular los topes (8) hasta que hagan contacto con las zapa-tas, pero sin apretar excesivamente.

Bloquear todas las contratuercas de los elementos de re-gulación.

Figura 15

7—21

7—22

Frenos4

Frenos hidráulicos

Generalidades

Los frenos hidráulicos tipo NDHE y NFHE funcionan a emi-sión de presión obtenida por la acción del operador sobreun dispositivo de mando a pedal. Conviene tener en cuen-ta que este tipo de frenos no asegura el bloqueo durantelas paradas, solamente ejercen su acción cuando el ope-rador acciona sobre el pedal de maniobra.

El par de frenado obtenido es proporcional al esfuerzo ejer-cido sobre el pedal y su progresividad permite obtener unagran suavidad en las paradas para los movimientos de tras-lación y de dirección de grúas puente, orientación de lasgrúas, etc.

Los frenos NDHE y NFHE están previstos para el empleo delíquido de freno sintético. Dos tipos de mando pueden serprevistos:

MANDO DIRECTO

Este conjunto comprende: uno o dos frenos NDHE o NFHE,una caja de mando a pedal, un depósito de líquido de fre-nos y eventualmente una válvula electromagnética para pur-ga de aire mandada a distancia. Este con junto es válidosolamente cuando la longitud de la tubería de alta presiónque une el cilindro maestro a los cilindros receptores, no ex-cede de 20 metros.

En el caso de una longitud de tubería superior a 20 m detuberías flexibles o de accionamiento de más de dos fre-nos, sería necesaria una gran carrera para el pedal de ac-cionamiento, o un esfuerzo muy grande; en estas condi-ciones debe preverse un dispositivo de MANDO ASISTIDO.

MANDO ASISTIDO

Este conjunto comprende: uno o varios frenos NFHE O NF-

HE, una central hidráulica y un distribuidor a pedal. Estemando permite el empleo de tuberías largas o complicadasy disminuye la carrera y el esfuerzo sobre el pedal de ma-niobra.

Construcción

Los frenos hidráulicos NDHE o NFHE comprenden: una ba-se (1) con agua eros de fijación en la que se apoyan dosbrazos idénticos (2) llevando zapatas móviles (3) unidos poruna timonería superior conteniendo el cilindro receptor (4).

Las guarniciones de fricción están colocadas sobre las za-patas.

Las zapatas van provistas de unos topes de zapatas quelas mantiene en posición con respecto a la polea (5).

7—23

Frenos5

Frenos hidráulicostipo NDHE.

Instrucciones deregulación

Generalidades

Los frenos NDHE actúan por emisión de presión hidráulicaobtenida por la acción del operador sobre un dispositivo demando a pedal. No ocasionan el bloqueo del freno durantelas paradas, ya que su acción se ejerce cuando el opera-dor acciona el pedal de maniobra.

El par de frenado es proporcional al esfuerzo ejercido so-bre el pedal y su progresividad permite obtener una gransuavidad en las paradas para los movimientos de traslaciónen grúas puente, giro de grúas pórtico, etc.

Los frenos NDHE previstos para ser utilizados con líquido defrenos sintético, pueden ser accionados por los tipos demando:

Mando directo: provocado por una caja de pedal que ac-ciona una bomba de émbolo mediante una timonería.

Mando asistido: en el que la presión hidráulica se produ-ce por un grupo moto-bomba de una central hidráulica y lapresión se regula por un distribuidor a pedal.

7—24

Regulación

Para proceder a su regulación aflojar los tornillos (9) bas-cular el freno de forma que la zapata (3) del lado del cilin-dro entre en contacto con la polea, después apretando lastuercas (7) aproximar la zapata a la polea hasta obtener unacota de 1,5 mm entre la citada zapata (3) y la polea en eleje xx'. A continuación, mediante los topes (5) de zapatas,regular la posición de las zapatas con la polea y repartir eljuego entre las dos zapatas, actuando sobre los tornillos (9)hasta que entren en contacto con la base: regular el resor-te 11 a la cota D de la tabla: el freno está así en posición detrabajo.

7—25

Localización de Averías

7—26

7—27

7—28