Aplicaciones de muelles de platillo y arandelas belleville
Muelles de platillo para actuador de parada rápida en válvulas
Los muelles de platillo tienen un papel fundamental en los actuadotes de parada rápida para válvulas. El apilamiento de muelles se encuentra comprimido mientras la válvula funcione normalmente. Esto se produce debido a la misma presión hidráulica que hay en el sistema, y que actúa comprimiendo el apilamiento.
Ante cualquier situación inesperada de mal funcionamiento, como puede ser una fuga de líquido o gas en la válvula, la presión hidráulica decae liberando el muelle. Esto produce que el apilamiento de muelles de platillo se desplace (descompresión) cerrando la válvula y evitando así males mayores.
Este sistema de seguridad es especialmente eficaz, ya que no depende de alimentación eléctrica ni de ningún otro tipo de energía, sino que se basa tan solo en la fuerza que nos proporciona el muelle comprimido. De esta manera permite prevenir fallos del sistema en condiciones de corte de suministro.
Al mismo tiempo, el apilamiento de muelles dentro de la válvula realiza una doble función. Estos muelles al mantener una presión constante absorben y corrigen las perdidas de altura que pueden sufrir los casquillos con el tiempo. De esta forma, alargan la vida útil de la válvula y reducen los costes de mantenimiento.
Las medidas más utilizadas para esta aplicación son muelles de diámetro exterior entre 100,00 y 500,00 mm con diámetros interiores desde 40,00 hasta 125 mm.
Este sistema de seguridad para las válvulas basado en muelles de platillos es comúnmente utilizado en la industria química, en centrales eléctricas y en fábricas en general.
Muelles de platillo para sujeción de herramientas
En el sector de maquina herramienta es común el uso de muelles de platillo, para diferentes usos. Una de las aplicaciones principales de estos muelles es actuando dentro del conjunto que sujeta la herramienta (broca, taladro, fresa,…) al cabezal de la máquina.
Este conjunto debe ejercer una presión de amarre suficiente para que no se libere accidentalmente la herramienta, con los riesgos que ello podría tener. Sin embargo también debe permitir liberar la pieza de una forma simple, para poder intercambiar entre las diferentes herramientas que se precisen para la tarea a realizar.
En esta aplicación el apilamiento de los muelles mantendrá la presión de amarre sobre la herramienta asegurándola en su posición durante el trabajo. Para realizar un cambio, la herramienta es liberada por un cilindro hidráulico, que se desliza hacia delante sobre el mismo eje. Como el conjunto de muelles está comprimido, la pinza se abre simultáneamente. La reducción de la presión hidráulica sobre el conjunto de muelle provoca que la fuerza de los muelles deslicen la herramienta dentro del husillo. El conjunto de muelles de platillos, con su presión, asegura la herramienta en su posición de trabajo.
Las dimensiones de muelle de platillo normalmente utilizadas para ésta aplicación son las de diámetro exterior comprendido entre 28,0 y 63,0 mm. No obstante y dependiendo de la maquinaria, pueden ser empleadas otras dimensiones aun mayores.
Muelles de platillo para guía de cables de teleférico
En el sistema de guiado de teleféricos los muelles de platillo ayudan tanto a una correcta sujeción de la percha al cable, como en el enganche y desenganche dentro de la estación para facilitar la subida y bajada de pasajeros.
El apilamiento de muelles de platillo mantiene una fuerza de agarre suficiente para mantener en contacto constante la guía del cable y el cable propiamente dicho. Además la elasticidad del apilamiento, permite compensar las deformaciones que pueda presentar el cable, asegurando un amarre seguro.
Existen dos tipos de conexión:
Conexión fija: En este caso se monta un apilamiento de muelles de platillo, con una longitud ya establecida para proporcionar una fuerza constante y adecuada al agarre necesario del teleférico. En este caso la aplicación del muelle es de tipo estático. Su función fundamental es mantener estable la fuerza de agarre y compensar las deformaciones que se produzcan en el cable con el tiempo.
Conexión de acoplamiento: En este caso el apilamiento está diseñado para proporcionar una fuerza constante, pero teniendo en cuenta que el conjunto de muelles debe poderse comprimir con el objeto de liberar o aflojar el agarre de la percha al cable, permitiendo que en la estación la cabina reduzca su velocidad, al desacoplarse del cable, para la entrada y salida de pasajeros. Este tipo de aplicación es dinámica.
Las dimensiones de muelles más comúnmente empleados son con diámetros exteriores entre 70,00 y 150,00 mm.
Arandelas belleville para ajuste de carga en uniones atornilladas
Las uniones atornilladas entre espárragos o tornillos y tuercas, pueden debilitarse con el tiempo debido a las vibraciones o las dilataciones de los materiales por el efecto de la temperatura. Igualmente cuando estas uniones roscadas forman parte en un sistema de canalización de fluidos o gases a cierta presión, las diferencias de tensión que debe soportar el sistema, tiende a aflojar la unión entre tuerca y tornillo con el tiempo.
Las arandelas belleville insertadas en medio de la unión atornillada son comprimidas en su totalidad y el muelle ejerce una fuerza constante sobre la cabeza del perno. De esta forma mantienen una tensión constante entre las piezas evitando que estas se aflojen. Igualmente, su capacidad elástica hace que compensen las dilataciones o contracciones producidas por cambios en la presión o la temperatura.
Esta solución alarga la vida de la unión, evitando mantenimiento preventivo. Esto se hace especialmente importante en aquellas aplicaciones susceptibles de sufrir estos desajustes, así como en aquellas que el mantenimiento de las mismas es de difícil acceso. Un ejemplo claro de esta problemática son los fabricantes de sistemas ferroviarios, donde las vibraciones tienen un efecto importante sobre las uniones. También en plantas petroquímicas y en la industria química en general es común el uso de esta aplicación. La canalización y el almacenamiento de líquidos y gases a alta presión, hace especialmente necesario el proteger las uniones atornilladas.
Las arandelas belleville DIN 6796 son uno de los productos más comunes en esta aplicación, ya que aunque es posible usar muelles de platillo, el hecho de que la aplicación sea estática, no lo hace obligatorio. Sin embargo el producto especialmente diseñado para estas aplicaciones son las flange washers o arandelas para bridas. Este muelle, al estar diseñado específicamente para realizar esta función, tiene unas características geométricas más adecuadas. Por un lado su proporción entre el diámetro externo y el interno (menor diferencia que las arandelas belleville), permite usarlo en ubicaciones donde la separación entre las uniones atornilladas es mínima. Igualmente son piezas, que para la misma métrica son capaces de proporcionar fuerzas aun mayores que las arandelas belleville. Finalmente, las flange washer se fabrican ya de serie en aceros especialmente preparados para soportar temperatura y/o corrosión, como comúnmente es necesario en estas aplicaciones.
Muelles de platillo para caldera de flujo continuo
Las altas temperaturas que deben soportar las estructuras de las calderas de flujo continuo provocan dilataciones en los materiales que afectan a su estructura y sobre todo al sistema de soportes del sistema. Los apilamientos de muelles de platillo son una solución práctica a esta problemática.
El uso de estos muelles en el sistema de suspensión de la caldera, hace que el apilamiento flexione lo necesario para absorber las dilataciones térmicas que se producen en la estructura. De esta forma, al permitir el movimiento reducimos considerablemente las tensiones en los materiales, consiguiendo alargar la vida del sistema y reducir de forma drástica el coste y las intervenciones de mantenimiento, que en otro caso serían inevitables.
En este tipo de aplicación es muy común el uso de muelles de platillo con diámetro exterior entre 150,00 y 400,00 mm. El uso de aceros con propiedades de resistencia a altas temperaturas en los muelles de platillo, alargará aun más la vida del sistema de suspensión.
Esta aplicación es usada en plantas de incineración y en fabricantes de calderas para diferentes usos.