Existen dos tipos de acoplamientos para bombas centrifugas: los acoplamientos flexibles y los acoplamientos rígidos. La función de los acoplamientos es impedir cualquier tipo de movimiento relativo entre las flechas del conjunto en movimiento, ya sea axial o radial, que pudiera dificultar su buen funcionamiento.

Loa acoplamientos rígidos no permite ninguna clase de movimiento relativo axial o radial entre las flechas del impulsor y de la bomba centrifuga. Este tipo de acoplamiento conecta las dos flechas sólidamente de forma que virtualmente las convierte en una sola flecha. En las bombas verticales es muy recomendable utilizar acoplamientos rígidos.

Los acoplamientos flexibles para bombas centrifugas, son dispositivos que son capaces de conectar dos flechas, transmitiendo de esta manera el torque de la flecha del impulsor a la flecha impulsada pero tolerando, hasta cierto punto, cualquier pequeño desalineamiento (angular, paralelo o una combinación de los dos). El desalineamiento entre las flechas es un fenomeno perjudicial que puede dañar significativamente tanto a la bomba centrifuga como al elemento motriz. Así que los acoplamientos flexibles se utilizan como un medio preventivo de último recurso para tratar de solventar aquellos casos en los que, aún después de tratar de alinear la flecha de la bomba centrifuga con la flecha del motor, persiste cierto grado de desalinamiento. Debe quedar claro que el desalineamiento no debe ser tolerado debido a que causa chicoteo en las flechas, aumenta el empuje en los cojinetes de la bomba centrifuga y del elemento impulsor y generalmente resulta en mantenimiento excesivo y fallas potenciales del equipo.

El acoplamiento flexible para bombas centrifugas también debe permitir cierto grado de desplazamiento lateral de las flechas a fin de que sus dos extremos puedan acercarse o separse cuando se encuentren afectados por la influencia de la dilatación térmica, fluctuación hidráulica, o el desplazamiento de los centros magnéticos de los motores eléctricos, y moverse así sin imponer empuje excesivo en los cojinetes.

Desplazamiento limitado del juego en el extremo
En el caso de los motores eléctricos con cojinetes de manga horizontales, estos no suelen estar equipados con cojinetes de empuje sino más bien con caras o bordes de babbit en los cojinetes lineales. El rotor del motor, al cual se le permita flotar, buscará el centro magnético, pero incluso una fuerza muy pequeña podría ocasionar que el rotor se salga de su centro. Este pequeño movimiento algunas veces puede ser más que suficiente para hacer que el collar de la flecha toque los bordes del cojinete, causando calentamiento y dificultades en los cojinetes.

Este efecto suele causar mayores daños en los motores eléctricos de cierto tamaño, generalmente los mayores de 200hp. Como todas las bombas centrifugas horizontales están equipadas con cojinetes de empuje, se ha adoptado la práctica de usar acoplamientos de “juego limitado en el extremo” entre las bombas centrifugas y los motores, cuando se superen los 200hp, con la intención de mantener el rotor del motor dentro de una posición restringida. Los motores se construyen de manera que el espacio libre total (es decir, la holgura) entre los collares de la flecha y los bordes de los cojinetes no sea menos de 1.27 cm. Al mismo tiempo los acoplamientos flexibles están arreglados para restringir el juego lateral del rotor del motor a menos de 0.47 cm. Para mantener el intervalo abierto entre el collar de la flecha y los bordes, se debe seguir uno de los siguientes métodos:

1. Para acoplamientos con ruedas de engrane o rejillas -por un “botón” en el extremo de la flecha de la bomba centrifuga o por una placa con dimensiones previas entre los dos extremos de las flechas.
2. Para acoplamiento de discos flexibles, como el acoplamiento Thomas – por la rigidez de los propios discos flexibles, que tienen caractersiticas inherentes que restringen la fluctuación

El contacto entre los cubos y las cubiertas de los acoplamientos evitan un movimiento excesivo en la dirección opuesta en los acoplamientos de engranes o rejillas. La rigidez de los discos flexibles es la fuerza resistente en ambas direcciones en los acoplamientos Thomas.

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Acoplamiento para bombas
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Acoplamiento de compresión para bombas centrifugas
Un acoplamiento de compresión para bombas centrifugas, en principio, suele ser igual a los acoplamientos rígidos. La parte central del acoplamiento está formada por un manguito ranurado, el cual se taladra para ajustarse a las dos flechas y es cónico en su diámetro exterior del centro a ambos extremos. Las dos mitades del acoplamiento para bomba centrifuga en sí están acabadas con perforaciones para adaptarse a esa conicidad. Cuando se aprietan una a la otra con tornillos, el manguito se comprime contra las dos flechas y la sujeción por fricción transmite el torque sin el uso de cuñas.

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El acoplamiento Lovejoy consiste en dos cubos con bridas que se encuentran montadas en las flechas impulsora e impulsada, respectivamente, con patas salientes o mordazas en las bridas. Estas mordazas encajan en un elemento central flexible que tienen forma de araña (casi siempre construida de goma), que absorbe pequeños desalineamientos y vibraciones. Este acoplamiento es una modificación del principio del acoplamiento de pasador y amortiguador explicado en el párrafo anterior.

Acoplamientos flexibles para bombas centrifugas todos metálicos
El “acoplamiento totalmente metálico” para bombas centrifugas es aquel que se caracteriza porque sus partes están hechas completamente de metal. Algunos de estos acoplamientos dependen de la flexibilidad de placas metálicas o de resortes, mientras que otros dependen del desplazamiento angular que puede lograrse con dos estrías conectadas con una manga también estriada.

En el acoplamiento flexible tipo “Fast” para bombas centrifugas, la cubierta exterior del acoplamiento, dentro de cada extremo, un anillo con engrane de dientes cortado en su interior encaja con los engranes de las mitades impulsora e impulsada del acoplamiento. El torque debe transmitirse gracias a los dientes del engrane, mientras que la acción de deslizamiento necesaria y la capacidad para ligeros ajustes de posición se deriva de cierta libertad de acción que se encuentra presente entre los dos juegos de dientes. Para evitar cualquier tendencia a pegarse, debido a la fricción, los engranes deben trabajar constantemente en un baño de aceite que se retiene dentro de la cubierta exterior. Algunas aplicaciones de alta velocidad usan grasa delgada.

El acoplamiento flexible Falk es otro tipo de acoplamiento para bombas centrifugas todo metálico. Se encuentra compuesto por dos cubos de acero con bridas y un resorte especial de acero templado que forma una rejilla cilíndrica completa, y una cubierta de acero que usa como tapa. Las periferias laterales de los cubos disponen de una gran cantidad de ranuras en las que recibe el resorte. Las ranuras se ensanchan interiormente unas hacia otras en forma de un arco que tiene una relación definida con el espesor de las barras de la parrilla de resorte. La curvatura es de tal forma que los puntos de apoyo se acercan uno a otro cuando aumenta la carga. De hecho, las ranuras están formadas de manera que el esfuerzo sobre el resorte permanece prácticamente constante en todo el campo de acción elástica del acoplamiento. Durante la carga ligera, los resortes se acomodan en las ranuras exactamente en sus extremos exteriores. Por esta razón, hay un largo tramo libre de resorte entre el punto de soporte y la fuerza se transmite casi a través de toda la longitud de los brazos flexibles del resorte. Durante la carga normal, la distancia entre los soportes en las ranuras se acorta automáticamente al aumentar la carga, endureciendo o reforzando el resorte contra el doblez. Durante una carga excesiva, la carga se vuelve tan grande de los resortes se apoyan en toda la longitud de la ranura, esto hace posible la transmisión de severas sobrecargas. El acoplamiento flexible Falk debe ser lubricado con grasa.

Si no es posible tolerar la interrupción de la operación para relubricar los acoplamientos con aceite, se deben usar acoplamientos con aceite lubricados constantemente, por ejemplo, en instalaciones de bombas centrifugas de alimentación de calderas sin unidades de repuesto o en bombas centrifugas de alimentación de calderas movidas directamente por la flecha del generador principal. Los arreglo típicos consisten de un recipiente hermético al aceite atornillado a un extremo de la porción estacionaria, sea de la parte del equipo impulsor o del impulsado. El otro extremo del recipiente tiene un ajuste de deslizamiento dentro de una cubierta que está atornillada a la otra parte del equipo. Se usa alguna forma de empaque para evitar la pérdida del aceite en la junta de deslizamiento. Se trae aceite a presión al interior del recipiente y choca contra los dientes de las ruedas engranadas del acoplamiento, colectándose el exceso en el fondo del recipiente y se regresa al depósito de aceite.

El acoplamiento Thomas es un acoplamiento flexible para bombas centrifugas metálico no lubricado hecho de dos cubos, montados respectivamente en las flechas impulsora e impulsada, y de de una brida central conectada a las bridas de los dos cubos, por medio de una serie de discos flexibles. La fuerza se transmite en tensión por estos discos, que están atornillados alternativamente a la bridas los dos cubos, por medio de una serie de discos flexibles. La fuerza se transmite en tensión por estos discos, que están atornillados alternativamente a las bridas terminales y al miembro central. La flexión de los discos compensa el desalineamiento.

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Existen los casos, sin embargo, en los que se debe tomar medidas cuando se encuentra presente un desalineamiento mayor o cuando por otras razones de cierta envergadura se hace necesario separar los extremos de las flechas del impulsor y de la bomba centrifuga a una distancia significativa. Este tipo de caso podría ocurrir, con los diseños de bombas centrifugas que tengan la succión colocada en el extremo y en los que el conjunto de rotor y cojinete se desmonta retirándolo axialmente hacia el impulsor de la bomba centrifuga. Siempre que presente dificultades el retirar fácilmente la bomba centrifuga o el impulsor, es conveniente separar los extremos de las flechas del impulsor y de la bomba centrifuga, lo suficiente para que sea sencillo desacoplar el rotor de la bomba centrifuga. Para lograr este objetivo, lo más apropiado es utilizar un impulsor que sea flexible, que se pueda desmontar fácilmente y que posea la suficiente longitud para poder realizar las operaciones de montaje y desmontaje con facilidad.

Para cumplir con la función anteriormente expuesta, existe el acoplamiento de extensión o de manga separadora para bombas centrifugas. Este se usa con mucha frecuencia en las unidades de bombeo que manejan líquidos calientes y que, por lo tanto, están sujetas a dilatación y, por tanto, a posible desalineamiento. El propósito del acoplamiento de extensión o de manga separadora para bombas centrifugas consiste en evitar la desalineación perjudicial, tratando de mantener una separación mínima de los extremos de las flechas impulsora e impulsada. Generalmente consiste de dos elementos que se engranan de manera sencilla y que se encuentran conectados por una manga.

Por otro lado, el acoplamiento de flecha flotante para bombas centrifugas esta compuesto por dos elementos flexibles que se encuentran conectados gracias a una flecha que se encuentra soportada en cada extremo por los propios elementos flexibles.

Los fabricantes usan diferentes soluciones según las necesidades de sus diseños básicos de acoplamientos flexibles ordinarios para bombas centrifugas. Por ejemplo, cualquiera de los dos acoplamiento flexibles para bombas centrifugas y un medio acoplamiento rígido en cada extremo o pueden ser acoplamientos completamente flexibles construidos con alguna conducción o corredera guía.

En el campo de potencia más pequeño (abajo de 25 hp por 100 r.p.m.), las “flechas de transmisión flexible para bombas centrifugas” se obtienen en el comercio. Estas utilizan juntas universales en cada extremo con una flecha tubular fluctuante y una porción ranurada que compensa la variación de longitud.

Las flechas flotantes y las de transmisión flexible se usan mayormente en bombas centrifugas verticales de foso seco, una aplicación que suele ser resuelta con ese tipo de bomba centrifuga.

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La primera de estas razones consiste en que la mayoría de los diseños de embragues tienen una alta carga de empuje adicional en el cojinete de empuje de la bomba centrifuga; la segunda razón, es que este tipo de diseño necesita de ajustes excesivamente precisos entre las partes del embrague y estos ajustes resultan difíciles de mantener.

Como caso particular, el diseño de embrague de rotación libre ha sido utilizado para conectar impulsores a bombas, especialmente en unidades de impulsor dual, y los diseños que han logrado un mayor rendimiento poseen un acoplamiento flexible incorporado dentro de la unidad de embrague. También se utilizan acoplamientos de embrague con pesas careadas en la mitad del impulsor los cuales se oprimirán contra la superficie de un tambor en la mitad impulsada por la fuerza centrifuga.

Acoplamiento para impulsor dual
En instalaciones de bombas centrifugas con impulsor dual, resulta más conveniente tener siempre un impulsor inactivo para ahorrar energía y para evitar el desgaste. Sin embargo, en el caso de las máquinas de combustión interna no deben dejarse en movimiento sin trabajar y deben desconectarse. El tipo ideal de acoplamiento para esas unidades es aquel que puede desconectarse y volverse a conectar fácilmente.

El embrague de rueda libre es un dispositivo cuyo uso ideal se da en los casos en que el tiempo es de mucha importancia o si el arranque del impulsor de reserva se controla automáticamente. Un acoplamiento de embrague con zapatas retenidas con resortes en la mitad impulsada es muy apropiado para este servicio. La acción centrifuga en estas zapatas puede controlarse a cualquier velocidad, el acoplamiento toma automáticamente la carga. La tensión de los resortes puede hacerse sólo la suficiente para vencer el peso de la zapata o para permitir a la bomba centrifuga que la mueva un motor de un lado mientras una máquina de combustión interna está ociosa sin carga en el otro. Al darle la velocidad a la máquina se conecta el acoplamiento.

Protecciones o guardas para acoplamiento
Las guardas para acoplamiento son cubiertas estacionarias que rodean al cuplón con la función básica de proteger al operador del posible peligro de ser atrapado por sus revoluciones. Frecuentemente están hechas de malla o placa de acero y están sujetas a la base de la bomba centrifuga o placa de cimiento cuando se tiene la base. Con frecuencia son convenientes y aun obligatorias en algunas localidades.

Embragues magnéticos, impulsores magnéticos y acoplamientos hidráulicos
Los embragues e impulsores magnéticos y los acoplamientos hidráulicos, no son verdaderos acoplamientos en el sentido estricto de la palabra, pues su función es variar la velocidad de la unidad impulsada más que proporcionar solamente un dispositivo de conexión entre la bomba centrifuga y el impulsor.

Los embragues magnéticos solo se usan en contadas ocasiones para conectar una bomba centrifuga a su impulsor porque requieren un alineamiento muy preciso y las pocas instalaciones que se han hecho no han tenido mucho éxito. El costo de su mantenimiento también es elevado. La única aplicación ventajosa de este dispositivo ocurre en el servicio de bombeo de tanques acumuladores o similares en los que la demanda varía ampliamente. Hoy día, la práctica consiste en arrancar o parar la unidad de bombeo completa o, si el ciclo es demasiado frecuente para eso, permitir que la bomba centrifuga opere a capacidad reducida durante el periodo de demanda baja incorporando una línea de desvío para que la capacidad nunca sea menor del valor seguro para la operación correcta si la demanda se hace demasiado baja.

Tanto los acoplamientos hidráulicos como los impulsores magnéticos se usan en las bombas centrifugas si las variaciones de las condiciones de operación justifican el empleo de dispositivos de velocidad de salida variable. Aunque tienen aproximadamente la misma eficiencia total que los motores de anillos colectores con control de velocidad, tienen la ventaja de producir fácilmente cualquier velocidad de salida deseada mientras que el control común para motores de anillos colectores sólo permite ajuste de velocidad por pasos.

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