Acoplamientos rígidos tipos

Los acoplamientos rígidos conectan dos ejes de forma que no existe movimiento relativo entre ellos, formando una unión fija y continua. Transmiten par y rotación sin admitir desalineaciones angulares, radiales o axiales; cualquier error de alineación genera fuerzas reactivas elevadas sobre los ejes y los soportes. Se emplean cuando las posiciones de ambas máquinas pueden garantizarse con precisión y se requiere máxima rigidez torsional.

Tipos

Los acoplamientos rígidos disponibles comercialmente se clasifican en tres familias principales:

Tipo	Descripción
Acoplamiento de manguito (sleeve)	Un casquillo cilíndrico hueco que envuelve los extremos de los ejes, fijado con chavetas, pasadores o prisioneros. La versión partida o de abrazadera (split‑muff) divide el manguito en dos mitades que se aprietan con tornillos, permitiendo el montaje sin desplazar los ejes.
Acoplamiento de brida (flange)	Dos cubos con bridas externas unidos por pernos. Incorporan un resalte piloto para centrar las mitades y suelen emplear patrones de agujeros normalizados (similar a ASME B16.5) para asegurar intercambiabilidad.
Acoplamiento rígido de compresión (clamp)	Utiliza un anillo partido que aprieta los extremos del eje mediante fricción y eventualmente un asiento cónico; se desmonta con facilidad sin necesidad de chavetas.

Dimensiones normalizadas

Las tablas siguientes recogen dimensiones típicas de fabricantes (acoplamientos de manguito partido y compresión) y dimensiones adaptadas de bridas normalizadas ASME B16.5 clase 150 cuando se utilizan como acoplamientos de brida.

Acoplamiento de manguito partido (split‑muff) en acero

Diámetro del eje	Diámetro exterior (OD)	Longitud (L)
6 mm / 1/4 in	12.7 mm / 1/2 in	19 mm / 3/4 in
10 mm / 3/8 in	15.9 mm / 5/8 in	25.4 mm / 1 in
12 mm / 1/2 in	19.1 mm / 3/4 in	31.8 mm / 1-1/4 in
16 mm / 5/8 in	22.2 mm / 7/8 in	38.1 mm / 1-1/2 in
20 mm / 3/4 in	25.4 mm / 1 in	44.5 mm / 1-3/4 in
25 mm / 1 in	31.8 mm / 1-1/4 in	50.8 mm / 2 in
30 mm / 1-3/16 in	38.1 mm / 1-1/2 in	57.2 mm / 2-1/4 in

Acoplamiento de brida rígida (adaptado de ASME B16.5 Clase 150)

Diámetro del eje equivalente a NPS	Diámetro exterior de brida	Círculo de pernos	Número de pernos	Diámetro del perno
12.7 mm / 1/2 in (NPS 1/2)	88.9 mm / 3-1/2 in	60.3 mm / 2-3/8 in	4	12.7 mm / 1/2 in
19.1 mm / 3/4 in (NPS 3/4)	98.4 mm / 3-7/8 in	69.9 mm / 2-3/4 in	4	12.7 mm / 1/2 in
25.4 mm / 1 in (NPS 1)	108 mm / 4-1/4 in	79.4 mm / 3-1/8 in	4	12.7 mm / 1/2 in
31.8 mm / 1-1/4 in (NPS 1-1/4)	117 mm / 4-5/8 in	88.9 mm / 3-1/2 in	4	12.7 mm / 1/2 in
38.1 mm / 1-1/2 in (NPS 1-1/2)	127 mm / 5 in	98.4 mm / 3-7/8 in	4	12.7 mm / 1/2 in
50.8 mm / 2 in (NPS 2)	152 mm / 6 in	120.7 mm / 4-3/4 in	4	15.9 mm / 5/8 in
76.2 mm / 3 in (NPS 3)	191 mm / 7-1/2 in	152.4 mm / 6 in	4	15.9 mm / 5/8 in
101.6 mm / 4 in (NPS 4)	229 mm / 9 in	190.5 mm / 7-1/2 in	8	15.9 mm / 5/8 in

Capacidades de carga

La capacidad de par de un acoplamiento rígido está determinada principalmente por la resistencia de la unión eje‑cubo (chaveta, fricción por apriete o ajuste a presión) y por la resistencia del cuerpo del acoplamiento al corte y a la torsión. Los valores representan pares máximos continuos en condiciones estáticas para aceros al carbono de calidad comercial (límite elástico ~250 MPa / 36 ksi).

Diámetro del eje	Tipo manguito partido acero (fricción + chaveta)	Tipo brida acero (4–8 pernos pretensados)
6 mm / 1/4 in	2.8 Nm / 25 lb·in	–
10 mm / 3/8 in	8.5 Nm / 75 lb·in	–
12.7 mm / 1/2 in	20.3 Nm / 180 lb·in	45 Nm / 398 lb·in
16 mm / 5/8 in	37.3 Nm / 330 lb·in	85 Nm / 752 lb·in
20 mm / 3/4 in	61 Nm / 540 lb·in	135 Nm / 1,195 lb·in
25.4 mm / 1 in	135 Nm / 1,195 lb·in	270 Nm / 2,390 lb·in
50.8 mm / 2 in	–	1,100 Nm / 9,735 lb·in
101.6 mm / 4 in	–	8,500 Nm / 75,200 lb·in

Nota: los pares indicados para acoplamientos de brida asumen pernos de grado 8.8 y chavetas conformes a DIN 6885. La presencia de cargas de choque reduce el par admisible en un factor de 2 a 4.

Criterios de selección

1. Alineación de los ejes: los acoplamientos rígidos no compensan desalineación alguna. Se debe garantizar una alineación radial ≤ 0.05 mm / 0.002 in y angular ≤ 0.1° mediante calzos y relojes comparadores. Si existe cualquier desalineación inevitable, se debe optar por un acoplamiento flexible.
2. Par a transmitir: seleccionar el acoplamiento con un par nominal al menos un 30 % superior al par máximo de la aplicación, considerando el factor de choque.
3. Frecuencia de desmontaje: para mantenimiento frecuente, elegir acoplamiento de brida o de manguito partido. El manguito partido permite desmontar sin desplazar los ejes.
4. Velocidad de rotación: los acoplamientos rígidos son insensibles a la velocidad, pero un montaje concéntrico es crítico para evitar vibraciones y fatiga a alta velocidad.
5. Material y ambiente: en ambientes corrosivos o alimentarios usar acero inoxidable 304 o 316; en máquinas de alta precisión se emplea aluminio anodizado para reducir inercia.

Montaje y mantenimiento

• Preparación: verificar la coaxialidad de los ejes con un comparador. La excentricidad radial entre ambos ejes debe ser inferior a 0.03 mm / 0.001 in.
• Acoplamiento de manguito partido: aflojar los tornillos de fijación, deslizar las dos mitades sobre los extremos del eje, colocar la chaveta si procede y apretar los tornillos al par especificado (típicamente 10–15 Nm / 89–133 lb·in para M4–M6). Comprobar la concentricidad con un reloj tras el apriete.
• Acoplamiento de brida: limpiar las caras de brida y el resalte guía, ensamblar las dos mitades, alinear el piloto de centrado y apretar los pernos en secuencia diametral en dos pasos, primero al 50 % del par final y luego al 100 %. El par de apriete de los pernos sigue normas como VDI 2230; para tornillos M12 8.8 el par es de aproximadamente 90 Nm / 66 lb·ft.
• Mantenimiento: inspeccionar periódicamente el apriete de los tornillos y la presencia de óxido. En ambientes con vibración, reapretar después de las primeras 500 horas de servicio. Las chavetas deben revisarse cada 2000 horas; si presentan juego, sustituir el acoplamiento completo.

Tabla de selección por aplicación

Aplicación	Tipo de acoplamiento recomendado	Rango de par típico	Observaciones
Bombas centrífugas acopladas directamente	Brida rígida	200 – 5,000 Nm / 147 – 3,688 lb·ft	Permite desmontaje rápido del motor. Usar resalte de centrado.
Transmisión de husillo a codificador	Manguito partido (acero o aluminio)	5 – 50 Nm / 44 – 443 lb·in	Montaje sin desplazar el husillo, ligero, baja inercia.
Ejes de transmisión largos de una sola pieza	Manguito partido con chaveta	100 – 2,000 Nm / 73 – 1,475 lb·ft	Para unir dos tramos de un eje que debe ser solidario.
Servomotores en robótica	Manguito de abrazadera de aluminio anodizado	10 – 100 Nm / 88 – 885 lb·in	Buena relación rigidez/peso, libre de mantenimiento, desmontaje sencillo.
Maquinaria pesada siderúrgica	Brida rígida con pernos de grado 10.9	5,000 – 30,000 Nm / 3,688 – 22,125 lb·ft	Se usan bridas sobredimensionadas y chavetas múltiples. Requiere alineación láser.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Qué par máximo puede transmitir un acoplamiento rígido de brida de acero para un eje de 25 mm?

El par máximo continuo alcanza 270 Nm / 2,390 lb·in si se emplean chavetas normalizadas y pernos de grado 8.8. En aplicaciones con cargas de choque, este valor debe reducirse a la mitad.

¿Cuál es la diferencia entre un acoplamiento de manguito partido y uno de manguito entero?

El manguito partido está formado por dos mitades que se unen con tornillos, lo que permite desmontar el acoplamiento sin mover los ejes. El manguito entero exige desplazar longitudinalmente un eje al menos una distancia igual a la longitud del casquillo.

¿Qué materiales se emplean en acoplamientos rígidos?

Los más comunes son acero al carbono (C45 o AISI 1045), acero inoxidable 304/316 para ambientes corrosivos, aluminio 6061-T6 cuando se requiere baja inercia y, ocasionalmente, fundición nodular GGG-40 en acoplamientos grandes.

¿Qué precisión de alineación requiere un acoplamiento rígido?

La desalineación radial máxima admisible es de 0.05 mm / 0.002 in, y la angular no debe superar 0.1°. Superar estos límites genera sobrecargas cíclicas que pueden reducir la vida útil del rodamiento más cercano en un 80 %.

¿Se pueden emplear acoplamientos rígidos a altas velocidades?

Sí, siempre que los ejes estén perfectamente alineados y el acoplamiento esté equilibrado dinámicamente. Para velocidades superiores a 3,000 rpm / 3,600 rpm se recomienda un equilibrado grado G 6.3 según ISO 21940 y un control radial inferior a 0.02 mm / 0.0008 in.

¿Cómo se monta con seguridad un acoplamiento de brida sin inducción de tensiones?

Todos los pernos deben apretarse progresivamente en secuencia diametral opuesta. Para un acoplamiento de 8 pernos, se aprieta primero al 50 % del par final (por ejemplo 45 Nm / 33 lb·ft), luego al 100 % (90 Nm / 66 lb·ft). Después del apriete se verifica con un reloj comparador que el desplazamiento radial no supere 0,03 mm / 0.0012 in.

Fuentes consultadas

• engineeringtoolbox.com: https://www.engineeringtoolbox.com/flanges-bolts-dimensions-d_464.html
• mcmaster.com: https://www.mcmaster.com/products/rigid-shaft-couplings/