Chuck Yung
Especialista Sénior de Soporte Técnico de EASA
Los embragues de corrientes parásitas (acoplamiento/embrague/freno/clutch), aunque poco a poco están siendo reemplazados por la tecnología con variadores de frecuencia electrónicos (VFD) siguen en uso y requieren reparaciones (Figura 1). A medida que estos dispositivos se vuelven más raros, el grupo de expertos en ellos también se reduce, pero el lado positivo es que su naturaleza especializada asegura que quienes estén familiarizados con este tipo de equipos serán demandados durante algún tiempo.
Un embrague de corrientes parásitas permite que un motor eléctrico accione una carga cuando se necesite velocidad variable. El embrague está compuesto por una araña y un tambor, concéntricos entre sí, con varios rodamientos y ejes separados (Figura 2) y una o más bobinas de CC rodean el tambor. Al aplicar voltaje CC a la(s) bobina (s), el tambor y la araña se acoplan magnéticamente y a medida que la corriente continua se incrementa, el campo magnético aumenta y el deslizamiento disminuye. Al aplicar menos corriente continua a la(s) bobina (s), el campo magnético se debilita y la velocidad de salida disminuye. Por supuesto, la carga aplicada también afecta el deslizamiento. En vacío, se requiere muy poca corriente para acoplar el tambor y la araña, así que ambas giran a la misma velocidad.
Si bien, su gran simplicidad hizo que estos embragues fueran populares, existen algunos problemas a los que se debe prestar atención y la mayoría de ellos están asociados con las características únicas de fabricación de los embragues de corrientes parásitas. Los problemas se pueden presentar en:
- Lubricación
- Concentricidad
- Aislamiento de flujo
- Sellado
- Corrosión
Lubricación
El acceso y la lubricación del rodamiento piloto de los acoplamientos de corrientes parásitas solo es posible a máquina parada (Figura 3). Se perfora un puerto de engrase a lo largo del eje y hay una conexión de engrase en el eje, generalmente cerca de la carcasa del rodamiento. Dado que la grasera está montada en el eje, el rodamiento piloto solo puede lubricarse con la máquina parada. En consecuencia, de los cuatro o cinco rodamientos que existen en un embrague, el rodamiento piloto es el que menos probabilidades tiene de ser re lubricado.
El rodamiento piloto suele ser de rodillos, mientras que los otros rodamientos on de bolas. Dado que los rodamientos de rodillos requieren una lubricación más frecuente que los de bolas, es más probable que el rodamiento de rodillos falle.
Concentricidad (deflexión del eje)
La araña y el tambor comparten el mismo eje de rotación y tienen dos rodamientos en común, por lo que la concentricidad de todos los soportes de los rodamientos y las partes rotativas es muy importante.
Cuando se repara el alojamiento del rodamiento piloto, en lo profundo, al final del tambor, su concentricidad es fundamental para el funcionamiento adecuado del embrague. Si el cojinete piloto y el tambor no están concéntricos, la Interfaz tambor-araña quedará excéntrica (la tolerancia es < 1 mil).
La excentricidad del eje, como se verifica normalmente, podría ser perfecta. Sin embargo, existe una sola forma de detectar si el alojamiento del rodamiento piloto no está concéntrico. Coloque un indicador de caratula (Figura 4) en el eje de salida (tambor) y gire el eje de entrada (araña), si hay deflexión en el indicador, el rodamiento piloto no está concéntrico con el eje de rotación. Aunque el rodamiento piloto solo causará deflexión en el lado de salida (araña), es buena práctica revisar la deflexión en ambos lados del embrague ensamblado.
Aislamiento de Flujo
En la mayoría de los diseños, el tambor está hecho con dos piezas de acero al carbono separadas por una banda no ferrosa (Figura 5). En este tipo de diseños, la araña por lo general es una sola pieza fundida.
Otro diseño (Figura 6) utiliza un método de construcción diferente. La araña está fabricada en varias secciones de aleaciones ferrosas, separadas por soportes no ferrosos.
Con el fin de proporcionar una buena separación de flujo las secciones de la araña deberán estar magnéticamente aisladas entre sí. Los fabricantes usan acero inoxidable no magnético para estos soportes. Cuando aparecen fisuras en los soportes, como pasa a menudo, es obligatorio que el reparador los reemplace con acero inoxidable no magnético ya que los materiales ferrosos puentearán las secciones de la araña comprometiendo las trayectorias de flujo y debilitando el embrague. El deslizamiento aumentará y el operario tratará de compensarlo aumentando la corriente CC lo que generará más calentamiento y acortará la vida útil del aislamiento de la bobina.
Sellado
La construcción de los elementos rotativos del embrague es tal que el “rodamiento piloto” que se muestra en la Figura 3 está ubicado en el lado ciego del tambor. Ya que este rodamiento piloto esencialmente se encuentra en el fondo de un barril, el acceso es complicado. Los fabricantes normalmente proporcionan tres agujeros roscados debajo del rodamiento por lo que este se puede sacar a presión empujándolo con tornillos. Si el embrague es refrigerado por agua, estos agujeros se taponan con tornillos prisioneros que deberán estar sellados con cinta teflón o un sellante. Cuando se sacan los tornillos prisioneros para poder empujar el rodamiento, es fácil pasar por alto reemplazarlos. Al reemplazarlos, se requiere utilizar un sellante para evitar que el agua en circulación elimine la grasa.
Para prevenir fugas, las tapas y sus tornillos también se deben sellar, La práctica normal consiste en sellar con silicona o un producto similar donde ajusta la pestaña de la tapa y añadir arandelas de cobre debajo de las cabezas de cada tornillo. Las arandelas de cobre se deben reemplazar cada que el embrague se repare. El no hacerlo aumenta el riesgo de fugas.
Los cables de las bobinas del embrague normalmente se sellan con silicona o con una masilla no conductora. Dependiendo del diseño del embrague, las bobinas pueden ser de varios tipos: Encintadas y barnizadas, selladas dentro de una “lata” de cobre o integradas a la araña del embrague. Algunos diseños fijan las bobinas detrás de una fundición removible en la misma carcasa. Ese diseño también deberá estar sellado para prevenir el ingreso excesivo de agua
Los embragues Eaton Dynamatic y los frenos Elmagco requieren flujo de agua a una presión ligeramente superior a la atmosférica. Si se introduce demasiada agua, el nivel dentro del embrague aumenta y elimina la grasa de los rodamientos. Si la grasa se emulsiona esto indicará que el volumen de agua está muy alto.
La bobina normalmente está asegurada a presión al instalar la fundición removible por lo que es buena práctica instalar almohadillas de neopreno o de caucho a ambos lados de la bobina para amortiguarla.
Corrosión
l agua de refrigeración también puede ocasionar problemas de corrosión, especialmente si no se tienen precauciones cuando el embrague no está trabajando. Si se deja agua en el embrague, el óxido se apoderará de la araña y el tambor. Un aspecto importante en la reparación del embrague es usar las pinturas epóxicas adecuadas para revestir las partes internas. La calidad de las pinturas deberá ser la mejor disponible. La limpieza por choro de arena hasta dejar el metal desnudo, seguido de una buena mano de primer de zinc y de pintura epóxica, es requerida para prevenir la oxidación.
Cuando el interior de un embrague de corrientes parásitas esté oxidado, se pueden eliminar las incrustaciones con un lavado continuo del sistema de enfriamiento usando uno de los productos
de Fabricantes de Removedor de Incrustaciones:
- Calgon Company
- Oaktite Products Company
- Ohio Valley Checmical Corporation
Reparación del Tambor Rotativo
El agua de refrigeración que circula por el tambor es esencial para evitar que este se sobrecaliente y se deforme. Cuando un operador se olvida de encender el agua antes de poner en operación el embrague, la inundación de agua fría (al abrir el suministro del agua) puede llegar a deformar tanto el tambor que este se adhiere a la araña. Se recomienda agua dulce tratada para la refrigeración. Usar agua salada puede reducir la vida útil del equipo de 15 años a tres años o menos. Al igual que con un motor eléctrico, el entrehierro es importante. Si la araña o el tambor han sufrido daños graves, incrementar el entrehierro aumentará el deslizamiento lo que puede ser un problema para el usuario (menor producción); también genera más calor en el tambor. Un aumento del 50 % en el entrehierro puede ocasionar una reducción del 70 % en el torque de frenado. La oxidación convierte el hierro/acero en óxido de hierro, que ya no transportará flujo. En algunos casos, es posible aumentar el diámetro exterior de la araña soldándola y luego mecanizándola para restaurar el entrehierro al valor correcto.
Nota: El diámetro interior del tambor fue revestido originalmente para resistir la corrosión, por lo que se debe quitar cualquier resto de cobre antes de intentar soldar el orificio del tambor. La pared delgada del tambor dificulta la soldadura y el mecanizado, por lo que la reparación puede resultar impráctica. Si se va a fabricar un tambor de repuesto, es importante saber
que este se debe fabricar a partir de dos tubos de acero separados por una parte no magnética (Figura 5). Esta separación magnética es fundamental para el desempeño del embrague. Si otro proveedor reparó incorrectamente el tambor o fabricó un repuesto a partir de una sola pieza de material sin realizar la separación no ferrosa, el tambor y el embrague funcionarán a una temperatura mayor y el control de velocidad no funcionará correctamente. La soldadura de un tambor nuevo requiere gran experiencia y muchos ajustes. La parte no magnética del tambor se debe soldar al tubo magnético antes del mecanizado final a medida. Todo el tambor se debe mecanizar en una sola operación para garantizar la concentricidad
Almacenamiento de los Embragues por Corrientes Parásitas
Si se va a almacenar un equipo enfriado por agua, un paso importante consiste en soplar el embrague con aire comprimido inmediatamente después de la prueba. El eje se debe girar mensualmente para redistribuir el lubricante y evitar la formación de estrías en los rodamientos. Al probar un embrague por corrientes parásitas en el centro de servicio (a menos que se aplique carga) no es necesario usar refrigeración por agua ya que el deslizamiento será despreciable sin carga.
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