TecsupVirtu@l EQUIPOS DE CONTROLCopyright © 2007 por TECSUP
Equipos de Control                                                                                      TecsupAgosto 2007 ...
Tecsup                                                 Equipos de Control                                                 ...
Equipos de Control                                                            TecsupAgosto 2007                           ...
Tecsup                                                         Equipos de Control                                         ...
Equipos de Control                                                     TecsupAgosto 2007        3.1.    Ruedas dentadas   ...
Tecsup                                                      Equipos de Control                                            ...
Equipos de Control                                                 TecsupAgosto 2007                Este tipo de rueda se ...
Tecsup                                                         Equipos de Control                                         ...
Equipos de Control                                                       TecsupAgosto 2007                     Tamaño.- Lo...
Tecsup                                               Equipos de Control                                                   ...
Equipos de Control                                                   TecsupAgosto 2007                     Unidades de Red...
Tecsup                                           Equipos de Control                                                       ...
Equipos de Control                                                    TecsupAgosto 2007                     La mayoría de ...
Tecsup                                                 Equipos de Control                                                 ...
Equipos de Control                                                   TecsupAgosto 2007                     Tal como se ilu...
Tecsup                                             Equipos de Control                                                     ...
Equipos de Control                                                    TecsupAgosto 2007                     lubricación. N...
Tecsup                                                  Equipos de Control                                                ...
Equipos de Control                                                   TecsupAgosto 2007                                   F...
Tecsup                                            Equipos de Control                                                      ...
Equipos de Control                                                   TecsupAgosto 2007                     de ejes paralel...
Tecsup                                             Equipos de Control                                                     ...
Equipos de Control                                                          TecsupAgosto 2007                     Cuando s...
Tecsup                                           Equipos de Control                                                       ...
Equipos de Control                                                      TecsupAgosto 2007                     Los tensores...
Tecsup                                             Equipos de Control                                                     ...
Equipos de Control                                                   TecsupAgosto 2007                                    ...
Tecsup                                             Equipos de Control                                                     ...
Equipos de Control                                                   TecsupAgosto 2007                     Normalmente, lo...
Tecsup                                                         Equipos de Control                                         ...
Equipos de Control                                                    TecsupAgosto 2007                     en sus catálog...
Tecsup               Equipos de Control                            Agosto 2007         Tabla 4.1                         P...
Equipos de Control                                                         TecsupAgosto 2007                            Fa...
Tecsup                                                 Equipos de Control                                                 ...
Equipos de Control                                                     TecsupAgosto 2007                               147...
Tecsup               Equipos de Control                            Agosto 2007         Tabla 4.3                         P...
Equipos de Control               TecsupAgosto 2007                     Tabla 4.4     Página 38
Tecsup                                                 Equipos de Control                                                 ...
Equipos de Control                                                    TecsupAgosto 2007                     indicio de la ...
Tecsup                                                     Equipos de Control                                             ...
Equipos de Control                                                   TecsupAgosto 2007                 Si eliminas el “int...
Tecsup                                                Equipos de Control                                                  ...
Equipos de Control                                                   TecsupAgosto 2007                 TORQUE EN UN MOTOR ...
Tecsup                                                      Equipos de Control                                            ...
Equipos de Control                                                   TecsupAgosto 2007                 La siguiente es una...
Tecsup                                                 Equipos de Control                                                 ...
Equipos de Control                                                TecsupAgosto 2007                                   Figu...
Tecsup                                                   Equipos de Control                                               ...
Equipos de Control                                                  TecsupAgosto 2007                 Este sistema es un s...
Tecsup                                                 Equipos de Control                                                 ...
Equipos de Control                                                   TecsupAgosto 2007                 • Describir el func...
Tecsup                                                           Equipos de Control                                       ...
Equipos de Control                                                           TecsupAgosto 2007                         Al ...
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
27235803 equipos-de-control
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

27235803 equipos-de-control

2.154 visualizaciones

Publicado el

Publicado en: Empleo
0 comentarios
1 recomendación
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
2.154
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
4
Acciones
Compartido
0
Descargas
194
Comentarios
0
Recomendaciones
1
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

27235803 equipos-de-control

  1. 1. TecsupVirtu@l EQUIPOS DE CONTROLCopyright © 2007 por TECSUP
  2. 2. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 INDICE 1. Variadores de velocidad ................................................................... 3 2. Objetivos ............................................................................................. 5 3. Variadores de velocidad mecánicos................................................ 5 3.1. Ruedas dentadas................................................................... 6 3.2. Reductores de velocidad...................................................... 8 4. Otros variadores de velocidad....................................................... 41 4.1. Variadores de velocidad electrónicos .............................. 41 4.2. Variadores de velocidad hidráulicos ............................... 48 4.3. Otros variadores de velocidad mecánicos....................... 50 5. Válvulas de control.......................................................................... 51 5.1. Introducción ........................................................................ 51 5.2. Objetivos .............................................................................. 51 5.3. Componentes de la válvula de control ............................ 52 5.3.1. Cuerpo de la válvula.......................................... 53 5.3.2. Tapa de la válvula .............................................. 55 5.3.3. Servomotores ...................................................... 58 5.3.4. Accesorios............................................................ 59 6. Funcionamiento de las válvulas de control ................................. 67 6.1. Válvulas de compuerta ...................................................... 67 6.2. Válvulas de globo ............................................................... 70 6.3. Válvulas de mariposa......................................................... 72 6.4. Válvulas de macho ............................................................. 74 6.5. Válvulas de bola.................................................................. 77 6.6. Válvulas de aguja................................................................ 79 6.7. Válvulas en ángulo ............................................................. 79 6.8. Válvulas de diafragma ....................................................... 80 6.9. Válvulas en Y....................................................................... 82 6.10. Válvulas de retención (CHECK)....................................... 82 6.11. Válvula de tres vías ............................................................ 84 7. Selección de las válvulas de control .............................................. 85 7.1. Dimensionamiento de la válvula de control................... 87 7.2. Utilización con líquidos ..................................................... 88 7.3. Utilización con gas, vapor y vapor de agua.................... 89 8. Principales actividades de mantenimiento aplicadas a las válvulas de control .......................................................................... 96 9. Resumen.......................................................................................... 101 10. Glosario para Válvulas de Control.............................................. 107 11. Anexos............................................................................................. 108 Página 2
  3. 3. Tecsup Equipos de Control Agosto 20071. Variadores de velocidad En aplicaciones industriales y mineras existen máquinas y/o estructuras giratorias que son accionadas por motores eléctricos o algún otro tipo de motor, pero en muchos de los casos se requiere que la máquina giratoria o impulsada gire a una velocidad diferente a la que gira el motor impulsor. Para satisfacer dicha necesidad existen equipos denominados VARIADORES DE VELOCIDAD los cuales logran que la máquina impulsada gire a la velocidad requerida. Los variadores de velocidad más utilizados son: • Variadores de velocidad mecánicos. • Variadores de velocidad electrónicos. • Variadores de velocidad hidráulicos. Como ya se mencionó el uso de los variadores de velocidad es muy difundido en casi todos los procesos productivos en industrias como por ejemplo: • Equipos de transporte. • Agitadores. • Extrusoras. • Elevadores. • Textilería, etc. A manera de ilustración presentamos algunas aplicaciones en las que encontramos variadores de velocidad. Reductor de velocidad usado en un agitador horizontal de líquidos. Figura 4.1 Página 3
  4. 4. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Figura 4.2 Reductor de velocidad usado en una máquina extrusora Figura 4.3 Alimentador de correa para 10 000 t/h de mineral de cobre, con un ancho de correa de 3,2 m y largo de 13 m. Uno de los mayores alimentadores en el mundo. Página 4
  5. 5. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 Figura 4.4 Esquema del uso de un variador de velocidad electrónico para un sistema de elevación.2. Objetivos • Identificar los equipos de variación de velocidad utilizados en aplicaciones industriales. • Describir el funcionamiento de los variadores de velocidad utilizados en aplicaciones industriales. • Seleccionar reductores de velocidad de acuerdo a las especificaciones de la aplicación. • Reconocer las principales actividades de mantenimiento aplicadas a los variadores de velocidad.3. Variadores de velocidad mecánicos Son los llamados reductores de velocidad los cuales cumplen su propósito mediante la adecuada combinación de ruedas dentadas. Resulta importante entonces hacer un breve repaso de los tipos de ruedas dentadas antes de estudiar a los reductores de velocidad. Página 5
  6. 6. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 3.1. Ruedas dentadas • Rueda dentada cilíndrica de dientes rectos. Figura 4.5 Figura 4.6 Figura 4.7 Este tipo de rueda cilíndrica de dientes rectos se caracteriza por: - Tiene los dientes paralelos al eje de rotación. - Se utiliza para transmitir movimientos de un eje a otro eje paralelo. - Es de fabricación sencilla. Página 6
  7. 7. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 • Rueda dentada cilíndrica de dientes helicoidales. Figura 4.8 Figura 4.9 Este tipo de rueda se caracteriza por: - Dientes inclinados respecto al eje de rotación. - Debido al engrane más gradual que presenta, no son tan ruidosas como las ruedas de dientes rectos. - Se pueden utilizar para transmitir movimiento entre ejes no paralelos. - Producen cargas de empuje y pares flexionantes. • Ruedas dentadas cónicas. Figura 4.10 Figura 4.11 Figura 4.12 Página 7
  8. 8. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Este tipo de rueda se caracteriza por: - Se emplean para la transmisión de movimiento entre ejes que se intersecan. - Los dientes pueden ser rectos o helicoidales. • Tornillo Sin Fin – Corona Figura 4.13 Este tipo se caracteriza por: - Transmiten el movimiento de rotación entre ejes no paralelos que se intersecan. - Se emplean cuando las relaciones de transmisión de los ejes son muy altas. 3.2. Reductores de velocidad Esta lección describe los reductores de velocidad más comunes, que incluyen reductores de ejes paralelos y en línea. También se explican los reductores de engranajes de ejes en ángulos rectos y verticales. Como se fabrica una variedad tan amplia de reductores, esta lección presenta información general sobre tipos básicos de reductores. Esta descripción de reductores de velocidad y sus características de construcción aumentará sus conocimientos sobre su funcionamiento. ¿Por qué usar reductores de velocidad? Los reductores de velocidad generalmente se utilizan en plantas industriales para reducir la velocidad entre un motor y la parte impulsada por el mismo. Página 8
  9. 9. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 Esta reducción de velocidad en el reductor puede ser parcial o completa tal como lo muestra la Figura 4.14. Cuando la reducción es parcial, se emplea otro medio para reducir la velocidad, frecuentemente transmisiones de banda en V o transmisiones de cadena. Cuando el reductor realiza la reducción completa, el eje de entrada del reductor va acoplado al motor impulsor y el eje de salida va acoplado directamente a la máquina impulsada. Los reductores utilizados en plantas industriales varían en su tamaño, de reductores de potencia menor de un caballo, de reducción sencilla, a reductores de reducción múltiple que pesan toneladas, impulsados por motores de más de cien caballos de fuerza. Generalmente es el fabricante del equipo, que suministra la máquina, el que determina el tamaño, tipo y selección del reductor utilizado con un componente específico de equipo. Si una planta compra un reductor, la selección del reductor normalmente está a cargo del ingeniero de la planta. También es posible consultar al departamento de mantenimiento para determinar si se desea un reductor específico. Reductor Motor Máquina a) Máquina Reductor Motor b) Figura 4.14 a) Reducción Completa, b) Reducción Parcial a) Definiciones de reductores Antes de comenzar a estudiar la construcción de los distintos reductores, conviene revisar algunos tér- minos utilizados para describir las piezas móviles, el diseño y la selección de reductores. Página 9
  10. 10. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Tamaño.- Los reductores se describen en función de su “tamaño”. A menudo, el tamaño de la unidad es un indicio de la distancia entre los centros del eje de entrada y el eje de salida. El sistema de numeración utilizado para describir el tamaño del reductor es determinado por el fabricante. El tamaño real de un reductor es función de su potencia mecánica nominal y su relación de transmi- sión. Una potencia nominal alta requiere engranajes de cara más ancha, mayor distancia entre centros, ejes y cojinetes más pesados, y una caja más fuerte que una unidad de potencia nominal baja. Además, una unidad con una relación de transmisión alta será de mayor tamaño que una con una relación de transmisión baja, aunque las potencias nominales sean iguales. Potencia Mecánica.- La potencia mecánica nominal de un reductor, nos indica cuanta potencia mecánica, la unidad puede transmitir con ciertas condiciones dadas. Este valor es función de la velocidad y del par reductor, tal como en el caso de los motores. El valor del par es determinado por la capacidad mecánica de los engranajes, el eje, los cojinetes y la caja. La variable principal es la velocidad. Al bajar la velocidad, aumenta la potencia y viceversa. Potencia Térmica.- Un reductor tiene un régimen térmico que se refiere a la potencia que la unidad puede transmitir en funcionamiento continuo sin un aumento excesivo de temperatura. La potencia térmica nominal puede ser más alta o más baja que la potencia mecánica nominal. Capacidad de Sobrecarga.- Principalmente son los factores de desgaste, que dependen directamente de la superficie y dureza del diente, los que determinan la capacidad de sobrecarga continúa. La capacidad de sobrecarga intermitente es determinada por la resistencia de los dientes de engranaje. Muchas unidades de engranaje pueden aceptar cargas máximas equivalentes al 200 por ciento de la potencia nominal indicada por el fabricante, si no se producen por períodos de más de unos pocos minutos en 10 horas de operación. (Esto se basa en las normas de los fabricantes). Página 10
  11. 11. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 Factor de Servicio.- El factor de servicio es determinado por el estado y la cantidad de carga y no por la capacidad de la unidad. (También es posible llamarlo factor de servicio de carga.) El factor de servicio de base estandarizado por AGMA (American Gear Manufacturers’ Association) es 1,00. Otros facto- res de servicio son 1,25; 1,50; 1,75; 2,00; 2.25 y 2,50. Los fabricantes de reductores siguen normas standard al establecer la potencia y el par nominales de sus reductores. El factor de servicio de un reductor de velocidad debe incluir tres cosas: tipo de motor primario; tipo de carga y ciclo de trabajo. La potencia básica nominal de un reductor se basa en un factor de servicio de 1,00. En una aplicación específica que requiere un factor de servicio de carga de 1,50, el reductor de engranajes seleccionado debe ser capaz de transmitir 50% de potencia más. Por ejemplo, una carga de 20 hp con un factor de servicio de 1,50 requiere un reductor de engranajes de 30 hp nominales. Los factores de servicio se obtienen de tablas de selección y se basan en una combinación de horas de operación y rigurosidad de carga. Relación de Transmisión.- La relación de un reductor de engranajes es simplemente la relación de la velocidad de entrada a la velocidad de salida. Se calcula mediante la fórmula: RPM de entrada = i RPM de salida Una relación de transmisión es un factor que tiene poco significado por sí mismo. Se la utiliza principalmente junto con la velocidad de entrada para determinar el resultado final, es decir, la velocidad de salida. Unidades de Reducción Sencilla.- Estas representan los tipos más simples de disposición de reducción de engranajes. Hay sólo dos componentes, a saber, el PIÑON IMPULSOR, cuyo eje se conecta de alguna forma al motor impulsor, y el ENGRANE IMPULSADO cuyo eje generalmente es el eje de salida de la unidad de engranes. Estos dos componentes de engranes se combinan para formar un tren de engranes de reducción sencilla (o engranaje de reducción sencilla). Página 11
  12. 12. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Unidades de Reducción Doble.- Básicamente, un reductor de doble reducción consiste en dos unidades de reducción sencilla en un mismo alojamiento. La primera etapa es similar a la disposición de reducción sencilla y consiste en un piñón impulsor y un engrane impulsado. El piñón impulsor de segunda etapa, sin embargo, va montado en el mismo eje que el engrane impulsado de la primera etapa. Este piñón engrana con el engrane impulsado de la segunda etapa cuyo eje pasa a ser entonces el eje de salida de la unidad. Unidades de Reducción Triple.- Esta disposición se basa en el mismo principio de las unidades de reducción sencilla y reducción doble. En este caso, hay tres juegos de piñón y engranes impulsados y por lo tanto, tres etapas de reducción. b) Tipos de reductores Reductores de Ejes Concéntricos Los reductores de EJES CONCÉNTRICOS son uno de los tipos más comunes utilizados en la industria. Tal vez sepa, además, que también se los llama reductores EN LÍNEA, MOTORES DE ENGRANAJE y MOTOREDUCTORES. Es posible utilizar correctamente cualquiera de estos nombres. Los reductores concéntricos pueden ser impulsados por un motor, o por otros medios. Si se trata de un reductor concéntrico, el motor puede estar montado en la misma base que el reductor, o montado en una base atornillada al reductor mismo. Además, algunos motores tienen montaje INTEGRAL con el alojamiento del reductor concéntrico (es decir, forman parte del alojamiento). En la Figura 4.15 se ilustra un reductor concéntrico. Se los explicará con más detalle más adelante. Página 12
  13. 13. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 Figura 4.15 Reductor de ejes concéntricos Básicamente, los alojamientos de reductores son de hierro fundido, acero fundido o acero soldado, según el fabricante. Cada tipo de alojamiento tiene sus propias ventajas específicas. La mayoría de los reductores de ejes concéntricos se pueden instalar en unidades standard, de reducción sencilla hasta reducción cuádruple. Todos los reductores concéntricos cuentan con bloques o patas de montaje en el fondo o base del reductor. Estas patas permiten el montaje del reductor sobre una máquina u otra estructura. Es posible montar los reductores con los ejes en posición horizontal (derechos o girados) o lateral en un muro. También se los puede montar con el eje vertical a través de sus montajes normales de patas. Además, se fabrican soportes con formas especiales para la mayoría de los reductores, que permiten montarlos con el eje vertical sobre una superficie horizontal. Los montajes verticales deben realizarse con cuidado como consecuencia de los requerimientos especiales de los obturadores de aceite. Con los ejes en una posición horizontal, el nivel del aceite no es lo suficientemente alto como para que se produzcan fugas, y los sellos de aceite suministrados son adecuados. Página 13
  14. 14. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 La mayoría de los fabricantes de reductores concéntricos utilizan ENGRANES DE CORTE HE- LICOIDAL (cortados en ángulo) para sus reductores. Los engranes se cortan a distintos ángulos y en distintos PASOS DE DIENTES (distancia entre los dientes), según su tamaño y ubicación dentro de la unidad. El uso de engranes helicoidales es común, ya que los mismos ofrecen una transferencia uniforme y silenciosa de energía entre los engranajes. Algunos tipos de reductores, no obstante, utilizan engranes RECTOS (dentadura recta) y uno o dos utilizan engranes PLANETARIOS (dispuestos en círculo). Además de los distintos cojinetes utilizados, cada eje, de entrada y salida, cuenta con SELLOS DE ACEITE. Estos sellos de aceite pueden estar colocados por presión en el alojamiento, o bien insertados en una cubierta separada y atornillada en su posición en el extremo del alojamiento. Tal como en el caso de los cojinetes, el método y los tipos de sellos utilizados son determinados por los distintos fabricantes. Hay que tener en cuenta que estos sellos están destinados solamente a retener el aceite lubricante salpicado en el alojamiento al operar la unidad. La mayoría de los sellos suministrados no deben retener un nivel alto de líquido en el alojamiento. Los sellos de este tipo son de carácter especial y los fabricantes los suministran para casos especiales. Cuando los motores tienen un apoyo independiente al del alojamiento de un reductor concéntrico, frecuentemente se dice que el reductor es del tipo TODO MOTOR. En estos casos, el motor va conectado al eje de entrada del reductor por medio de un acopla- miento. En caso de falla del motor, se lo puede retirar sin afectar al reductor. Cuando se utiliza un montaje del tipo INTEGRAL, el reductor es del tipo DE BRIDAS “C” (montaje frontal o posterior) que se atornilla directamente al lado de entrada del reductor. Esto generalmente se obtiene mediante una brida adaptadora de un tipo u otro. En estos reductores, el eje del motor tiene un engrane montado que engrana con un engrane interno del alojamiento del reductor. En la mayoría de los casos, se dice que ésta es la reducción primaria o primera reducción de la unidad. Los reductores suministrados para transportadores inclinados u otros mecanismos de elevación frecuentemente cuentan con topes de retención o Página 14
  15. 15. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 embragues unidireccionales. Se los instala en el reduc- tor para evitarla rotación o movimiento inverso en caso de falta de energía. Generalmente, se los reconoce porque hay una parte o extensión alargada del alojamiento en el eje de entrada o de salida. La instalación adecuada de estos topes de retención es importante. Sus placas de indicaciones generalmente indican la dirección de rotación. Sin embargo, si se ha quitado esta placa o si se le ha pintado, es posible que usted no sepa cuál es la dirección de rotación. Es muy fácil determinar la rotación haciendo girar el manguito interno. Sólo gira en una dirección. También es posible verificar el montaje correcto haciendo girar el eje de entrada en el reductor. Figura 4.16 Métodos de retención de cojinetes Reductores de ejes paralelos Después de los reductores en línea, el segundo tipo de reductores utilizados en la industria, en orden de importancia, es el de reductores DE EJES PARALELOS. Estos reductores generalmente se construyen en un alojamiento en forma de caja. Los alojamientos son de hierro fundido, acero fundido y acero soldado, tal como los reductores concéntricos. Frecuentemente, los fabricantes que producen alojamientos fundidos también producen alojamientos de acero soldado para modelos especiales que no forman parte de su gama standard. Página 15
  16. 16. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Tal como se ilustra en la Figura 4.17, los reductores de EJES PARALELOS son de distintos tamaños y formas. Por su diseño de tipo abierto, generalmente tienen engranes más grandes y por lo tanto, tienen mayor capacidad en cuanto a la potencia y al par, y una variedad más amplia de relaciones de reducción, que los reductores del tipo concéntrico más compactos. Por este motivo, los reductores de ejes paralelos son más versátiles en su uso. Figura 4.17 Reductores de ejes paralelos Página 16
  17. 17. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 Los reductores de ejes paralelos se utilizan para el manejo de materiales a granel, transportadores y otros equipos. Además, los reductores se utilizan frecuentemente en grandes hornos secadores de la industria del cemento, de abonos y otras materias primas, que requieren el secado o la limpieza en tambor de los productos. Los reductores de ejes paralelos pueden tener reducciones sencillas, dobles o triples, con relaciones de transmisión de hasta 300:1. Las velocidades de entrada o motrices varían entre varios cientos y varios miles de RPM. Cuando un motor de 3600 RPM impulsa un reductor con una relación de 40:1, la velocidad del eje de salida es de 90 RPM. Las unidades de ejes paralelos están destinadas a funcionar como reductores de velocidad, y pocas veces se utilizan como incrementadores de velocidad. La mayoría de los reductores de ejes paralelos tienen engranes helicoidales sencillos, aunque en algunos casos se utilizan engranes rectos. Para reducir el empuje del eje generado por los engranes helicoidales, algunos fabricantes utilizan engranes helicoidales do- bles. Estos están cortados como para que los ángulos de los dientes formen una configuración en y, sin que los dientes se encuentren en el centro. Además, algunos fabricantes de reductores utilizan engranes bihelicoidales en los que los dientes del engrane se encuentran en el centro. Los cojinetes de los reductores de ejes paralelos, al igual que en el caso de los reductores de ejes concéntricos, pueden ser cojinetes de bolas de una o dos hileras, o bien cojinetes de rodillos cónicos. Los cojinetes generalmente se mantienen en su posición por una combinación de salientes de retención, anillos sujetadores y placas de fijación. Pueden estar en el alojamiento de engranes y en los ejes. Aunque los cojinetes antifricción son los más utilizados, por su rendimiento probado y su vida de servicio prolongada, algunas unidades más antiguas que siguen en servicio tal vez estén equipadas con cojinetes colados o guarnecidos con metal blanco. La lubricación utilizada comúnmente en los reductores de ejes paralelos es la del tipo de salpica- dura, pero con limitaciones. En la mayoría de los casos, las RPM lentas de algunas unidades no proporcionan aceite suficiente en todos los puntos de Página 17
  18. 18. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 lubricación. Normalmente se lo complementa con sistemas de lubricación a presión. También surgen otros problemas cuando se utiliza lubricación de salpicadura en los reductores de engranes paralelos. Uno de estos problemas resulta de los distintos diámetros de los engranes. Si sólo se utilizara el engrane más grande para hacer salir aceite del depósito, sería muy poco el aceite que llegaría a los ejes de entrada de alta velocidad cuando la unidad fuera puesta en marcha por primera vez. Por consiguiente, los dientes de engrane se desgastarían mucho y se picarían después de un período breve de funcionamiento. Para superar este inconveniente, la mayoría de los fabricantes suministran sistemas de lubricación a presión, o más frecuentemente, una serie de depósitos secundarios o presas de aceite para retenerlo a distintos niveles dentro de la caja de engrane. Esto garantiza la lubricación constante de todos los engranes, sea cual fuere su posición dentro de la caja, su velocidad o su altura relativa. Además, los cojinetes que sustentan al eje también tienen a veces pequeños depósitos de retención que mantienen el nivel adecuado de aceite en el cojinete. Esto garantiza un suministro de aceite para los cojinetes en todo momento. Al introducirse más aceite salpicado a los cojinetes, el exceso rebasa el depósito y vuelve al depósito principal de aceite, tal como lo ilustra la Figura 4.18. Otro problema de lubricación se produce a menudo cuando los reductores de ejes paralelos se acercan a su NIVEL TÉRMICO NOMINAL. Cuando se genera calor excesivo dentro del reductor, hay que recurrir a algún medio para enfriar la unidad, y frecuentemente, para enfriar también el aceite lubricante. Para enfriar la unidad, la mayoría de los fabricantes monta un ventilador en el eje de alta velocidad de la unidad para que haga atravesar aire por la unidad. Esto elimina el calor por el método de convección y es muy eficaz. En casos en los que el nivel térmico nominal supera la capacidad de enfriamiento del ventilador, el enfriamiento del aceite lubricante ayuda a enfriar los engranes y otras piezas. En estos usos, el aceite circula por acción de un sistema a presión. El aceite sale del depósito (de ubicación interna o externa en el reductor), circula a través del intercambiador de calor, y luego llega a los engranes. En temperaturas frías, se utiliza un sistema a presión con unidades calefactoras Página 18
  19. 19. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 en lugar de unidades enfriadoras. Estas aumentan la temperatura del aceite y contribuyen a calentar el reductor. Figura 4.18 Depósito de aceite de cojinetes utilizados con lubricación de salpicadura Reductores de ejes en ángulo recto Los reductores de ejes en ÁNGULO RECTO se pueden considerar como una combinación de reductores concéntricos y de ejes paralelos. Frecuentemente, el reductor de ejes paralelos se utiliza como base de construcción del reductor en ángulo recto. En otros casos, el reductor concéntrico sirve de componente básico, con el agregado de un cabezal de ángulo recto. La Figura 4.19 ilustra varios de estos tipos. Página 19
  20. 20. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Figura 4.19 Los alojamientos, tal como en el caso de todos los otros reductores, son de hierro, acero fundido o de acero soldado, según el fabricante y la aplicación. Los engranajes utilizados en los ejes intermedios general- mente son del tipo helicoidal. En los ejes en ángulo recto (frecuentemente en el eje de entrada) los engranajes son normalmente del tipo CÓNICO DE Página 20
  21. 21. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 DENTADURA ESPIRAL (con un diseño curvo de dentadura). Se utilizan unos pocos tipos con engranes CÓNICOS EN ÁNGULO RECTO (con un diseño de dientes rectos). Al igual que los engranes helicoidales, los engranes cónicos de dentadura espiral resultan en un funcionamiento más uniforme y silencioso. Las transmisiones en ángulo recto normalmente se utilizan cuando las limitaciones de espacio impiden el montaje de un motor en un reductor paralelo concén- trico, que interferiría con otros equipos. Cuando se utilizan los reductores concéntricos como transmisio- nes de ángulo recto, se instala un cabezal adicional en el eje de salida. El eje de salida se acorta, y se monta un engrane sobre el mismo. Este engrane de salida engrana con el engrane acuñado al eje en ángulo recto. Estos engranes adicionales dan reducción adicional de engranes a la unidad. En ciertos casos, hay dos ejes de salida formando una “T”, en lugar de uno. En los casos en los que el régimen térmico nominal de la unidad es de importancia crítica (tal como en el caso de los reductores de ejes paralelos), se agrega un ventilador de enfriamiento al eje de alta velocidad de entrada. Es posible instalar también enfriadores de aceite y bombas para el aceite en caso de necesidad. Como lo mencionamos anteriormente, los cojinetes son del tipo de rodillos cónicos o de bolas. La lubricación es básicamente del tipo de salpicadura, aunque en caso de necesidad se recurre a la lubricación por presión. Reductores de eje vertical Los reductores de EJE VERTICAL son una modificación de los reductores del tipo de ángulo recto. Sin embargo, en lugar de tener montaje de patas con un eje de salida horizontal, el alojamiento generalmente tiene una base plana y el eje de salida va montado verticalmente (hacia arriba o hacia abajo). Al igual que los reductores de ángulo recto, la unidad básica de construcción se asemeja al reductor del tipo Página 21
  22. 22. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 de ejes paralelos o al reductor del tipo de ejes concéntricos, tal como se ilustra en la Figura 4.20. Nótese que en el caso del reductor de ejes concéntricos, el cabezal de salida está en una posición vertical y no horizontal como en el caso del reductor de ángulo recto. No hay nada más que cambie en la unidad. Cuando se utiliza la construcción del tipo de ejes paralelos, hay que hacer cambios considerables en el alojamiento. En realidad, los ejes verticales se asemejan a un reductor de ejes paralelos o en ángulo recto parados sobre un costado. Figura 4.20 Como en los casos anteriores, los engranes del eje pueden ser del tipo helicoidal, cónico de dentadura espiral o cónica en ángulo recto. Frecuentemente se combinan al utilizarse unidades de reducción múltiple. Aunque la mayoría de las unidades ilustradas tiene el eje vertical extendido verticalmente a través de la parte superior, no hay motivo por el que no se pueda extender el eje verticalmente a través del fondo del alojamiento. En el caso del reductor de tipo concéntrico, el cabezal se colocaría hacía abajo, mientras que en el caso del reductor del tipo de ejes paralelos, se debería cortar la parte inferior del alojamiento como para permitir el paso del eje a Página 22
  23. 23. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 través del fondo. Al igual que con la transmisión en ángulo recto, los ejes verticales pueden extenderse en ambas direcciones formando una configuración en “T”. Lo que se ha dicho sobre lubricación, cojinetes, enfriamiento y otros puntos, en relación a los reducto- res de ejes paralelos y en ángulo recto, también es cierto para los reductores de eje vertical. Los procedimientos de mantenimiento también son de importancia crítica, por la alineación vertical de los ejes, similar a la alineación paralela de los ejes en los reductores paralelos. Reductores montados en el eje Los reductores MONTADOS EN LA FLECHA (o EN EL EJE), al igual que todos los componentes de transmisión, son producidos por muchos fabricantes diferentes. La mayoría de los fabricantes producen varios tipos, además de las unidades montadas en el eje. Para la construcción de las transmisiones montadas en el eje se utilizan varios tipos básicos de diseño de reductores, que incluyen los tipos de ejes concéntricos y paralelos. El fabricante determina los tipos de construcción. Las cajas de engranes son de hierro fundido, acero forjado o acero soldado. Como consecuencia de su método de montaje inusual, la mayoría de las transmisiones montadas en el eje permite que el motor se apoye directamente sobre la caja del reductor de una forma u otra. Esto elimina la necesidad de contar con una base separada para el motor y permite obtener una unidad completa. Cuando se monta el motor en el reductor, hay que analizar la carga sobre el eje para garantizar que los cojinetes del eje proporcionen apoyo adecuado. En la Figura 4.21 se ilustran varios tipos de reductores montados en el eje. La mayoría de los reductores montados en el eje tiene un eje de salida hueco, que permite la extensión parcial o total del eje impulsado a través de la transmisión. El fabricante especifica el largo mínimo aceptable del eje. Naturalmente, cuanto más eje soporte a la unidad, mejor será el montaje. Algunos reductores, como el del tipo concéntrico, sólo permiten la inserción del eje de montaje hasta la mitad de la caja del reductor. Página 23
  24. 24. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Cuando se utiliza transportadores de tornillo sin fin o reductores del tipo con bridas, el largo del eje no tiene crítica. Figura 4.21 Vista interna de reductores montados en el eje Los reductores más comunes tienen ejes con un diseño descentrado en lugar del diseño de eje concén- trico. En el diseño descentrado, el eje de entrada está descentrado hacia un costado respecto al eje de salida. Un buen ejemplo del diseño descentrado sería una unidad de reducción sencilla. Aun con unidades de reducción múltiple, se utiliza el diseño descentrado. Los juegos de engranes de reducción adicionales se instalan descentrados respecto al eje de entrada como lo muestra la Figura 4.21. Algunos de los reductores montados en el eje, de tamaño más grande, que se asemejan a las unidades standard de ejes paralelos, utilizan ejes descentrados para una reducción de engranajes por lo menos. Para los reductores montados en el eje se utilizan casi exclusivamente engranes helicoidales. Tal vez haya uno o dos tipos diferentes, pero éstos no son muy comunes. El engrane helicoidal proporciona la transmisión de energía uniforme y silenciosa que se desea. Como los reductores montados en el eje van conectados directamente a la máquina que impulsan, usualmente no proporcionan la reducción total reque- rida, tal como las unidades con patas de montaje. Por lo tanto, son un tipo incompleto de unidad de reducción y requieren otros medios para llevar a cabo la reducción total requerida. Página 24
  25. 25. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 La reducción adicional generalmente se obtiene mediante transmisiones de banda en V. Por su diseño, las transmisiones de banda en V son seleccionadas frecuentemente para ayudar al reductor a producir las RPM específicas de salida. El tamaño y tipo de las transmisiones de banda en V depende de la potencia y las RPM de entrada. Cuando se utilizan transmisiones de banda en V, se requieren medios para mantener la tensión adecuada en las bandas. Si el motor está montado a un costado del reductor, una base deslizante o agujeros alargados en la estructura de apoyo proporcionan los medios necesarios de tensionamiento. Si el motor está unido al reductor, la tensión apropiada se obtiene mediante tornillos de ajuste en la placa de base del motor. Como las bandas en V se utilizan frecuentemente cerca de otro equipo operativo, es importante instalar guardas de seguridad para proteger al personal de la planta contra lesiones. La mayoría de los reductores montados en el eje están equipados con un TENSOR DE TORNIQUETE. Este mecanismo impide la rotación del reductor durante el funcionamiento, especialmente cuando el motor está montado directamente en el reductor. En ciertos casos, el tensor también sirve para mantener la tensión apropiada de la transmisión por banda en V. Como alternativa del tensor de torniquete, la mayoría de los fabricantes de reductores montados en el eje también ofrecen tensores con RESORTE, Figura 4.22. Figura 4.22 Tensor con resorte Página 25
  26. 26. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Los tensores con resortes se clasifican como ALIVIADORES DE SOBRECARGA y se les instala en una posición que desenganche la transmisión de banda en V cuando se produce sobrecarga. Estos desenganches de sobrecarga se pueden ajustar como para que se suelten a cualquier límite de sobrecarga dentro de cierto rango. Cuando están sobrecargados y desenganchados, el eje de entrada del reductor se acerca al motor. Esto afloja las bandas de transmisión, y permite así que la polea de entrada gire libremente cono en la Figura 4.23. La mayoría de los dispositivos de sobrecarga se construyen con terminales eléctricas. Cuando se produce un sobre-carga y el mecanismo se desengancha, se envía una señal al operario en un panel de control. En los grandes sistemas de manejo de materiales, esta alarma también puede estar conectada de modo que detenga el equipo que precede a la unidad. Figura 4.23 Tensor con resorte en las posiciones de operación y desenganche Página 26
  27. 27. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 Algunos reductores montados en el eje se clasifican como reductores MONTADOS SOBRE BRIDAS o reductores para TRANSPORTADOR DE TORNILLO SIN FIN. Estos reductores tienen cajas con agujeros perforados y roscados o una placa de montaje que se puede atornillar directamente a la estructura. No se necesitan tensores que sirvan de sujetadores para estos reductores, ya que su montaje es rígido. Los reductores montados en el eje generalmente utilizan cojinetes de rodillos cónicos como apoyo para los ejes, debido al empuje generado y al espacio muy reducido dentro del reductor. Sin embargo, también se utilizan cojinetes de bolas o una combinación de cojinetes de bolas y rodillos. El diseño y el fabricante de la unidad determinan el tipo de cojinete utilizado. Al igual que en el caso de otros tipos de reductores, los cojinetes se sujetan mediante anillos de sujeción. Salientes (en los ejes y la caja) o una combinación de cualesquiera de éstos. Los sellos del eje normalmente van apretados contra la caja y se les retiene por apriete. Como los reductores montados en el eje son de diseño compacto, principalmente se utiliza lubricación de salpicadura para los cojinetes y engranes. Hay algunos pocos reductores que utilizan sistemas de circulación, pero no son muy comunes. El rendimiento nominal de los reductores montados en el eje se determina sobre la base de los standards AGMA. Esta clasificación se basa en factores de servicio similares a las unidades con patas de montaje. Al final de esta lección se incluye una guía de referencia de los factores dé servicio para los distintos componentes de equipo. Reductores de tornillo sin fin Los REDUCTORES DE TORNILLO SIN FIN que ilustra la Figura 4.24 también se utilizan con bastante frecuencia en plantas industriales. Su diseño y cons- trucción compactos permiten colocarlos en un espacio relativamente limitado. La mayoría de los reductores de tornillo sin fin se utiliza para aplicaciones de potencia fraccional o muy pequeña. Sin embargo, también hay muchas industrias que utilizan reductores de tornillo sin fin impulsados por motores de gran potencia. Página 27
  28. 28. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Figura 4.24 Al igual que la mayoría de los reductores, las cajas de engranes de los reductores de tornillo sin fin se fabrican en hierro fundido, acero fundido, y en algunos casos acero soldado. Además, algunos fabricantes utilizan un alojamiento de aluminio fundido. El tipo y estilo de caja de engranaje utilizado es determinado por el fabricante y el uso dado. El reductor de tornillo sin fin es compacto como resultado directo de la colocación del TORNILLO SIN FIN (engranes de entrada) en su eje y del engrane de salida impulsado por el tornillo. El tornillo cumple la misma función que el piñón de alta velocidad en otros reductores. Obsérvese, en la Figura 4.24, que la transmisión de fuerza a través del reductor de tornillo sin fin se realiza en ángulos rectos en todo momento. Esta transmisión de fuerza en ángulo recto, combinada con el diseño del tornillo, permite al reductor funcionar solamente en una dirección. No se puede producir rotación inversa de esta unidad. La mayoría de los engranes de tornillo sin fin de reducción sencilla varían en su relación, de 5:1 a 60:1. La relación se determina por el número de ROSCAS del tornillo sin fin y el número de dientes del engrane impulsado. Generalmente, hay una sola rosca en el tornillo sin fin. Esta rosca única se cuenta como un Página 28
  29. 29. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 diente cuando se pone en contacto con el engrane impulsado. Si el tornillo sin fin tiene más de una rosca (dos, cuatro, seis u ocho), la relación cambia reflejando el distinto número de roscas. La relación se obtiene al dividirse el número de dientes del engrane por el número de roscas (o ranuras) en el tornillo sin fin, de la misma forma que la relación de transmisión de un engrane cilíndrico de dentadura recta se obtiene al dividirse el número de dientes del engrane por el número de dientes del piñón. Por ejemplo, si se utiliza un tornillo sin fin de rosca sencilla con un engrane de tornillo sin fin con 50 dientes, la relación de transmisión o reducción es de 50:1. Si el tornillo sin fin tiene dos roscas y el número de dientes del engrane sigue siendo de 50, la reducción pasa a ser de 50:2 o sea, 25:1. En los casos en los que se requiere una relación más alta que la disponible, se utiliza un reductor de reducción doble. La unidad de reducción doble de tornillo sin fin opera en forma muy similar a los otros reductores de reducción doble. Es decir, el eje de entrada de la segunda reducción es impulsado por el engrane de salida de la reducción de la primera etapa. Los materiales de los engranes varían de unidad en unidad. El tornillo sin fin de entrada generalmente es de acero, con la rosca desarrollada a partir del eje mismo. Los dientes son endurecidos y esmerilados, lo que los hace muy resistentes al desgaste. El engrane impulsado normalmente es de bronce fundido o de otro material blando que puede formar el engrane completo o simplemente el segmento de engrane. El material más blando se utiliza para permitir el desgaste provocado por la acción deslizante del tornillo sin fin sobre los dientes del engrane. Esta acción deslizante también impide que el reductor invierta su sentido de rotación. Cuando se utilizan engranes helicoidales combinados con el reductor de tornillo sin fin, los engranes helicoidales son de acero. Los cojinetes utilizados en reductores de tornillo sin fin generalmente son del tipo de rodillos cónicos, adecuados para recibir la carga de empuje del tornillo sin fin y del engrane impulsado. Algunos fabricantes utilizan cojinetes de bolas en los ejes de entrada, pero éstos no son muy comunes. Página 29
  30. 30. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Normalmente, los reductores de tornillo sin fin se lubrican por salpicadura. Si el eje de entrada va montado debajo del engrane impulsado, está en baño de aceite. Si está por encima del engrane impulsado, el engrane impulsado suministra suficiente aceite para lubricar todas las piezas de la caja. Como el reductor es tan compacto y genera calor durante el ciclo de funcionamiento, los niveles térmicos nominales son importantes en los reductores de tornillo sin fin. Por este motivo, generalmente se utiliza algún medio para impedir el recalentamiento de la unidad. El método más fácil de enfriamiento de la unidad consiste en montar un ventilador en el extremo más alejado del eje de entrada. Este ventilador hace pasar aire a través de la caja. Además, la mayoría de los fabricantes utiliza un diseño de caja fundida, con aletas situadas de sus superficies exteriores. Estas aletas sobre funcionan como radiadores y disipan el calor generado dentro de la unidad. Los motores de los reductores de tornillo sin fin pueden ir montados sobre una base separada y acoplados al eje de entrada o bien tener montaje integral con la unidad, en cuyo caso se utiliza un motor con bridas en “C’’. Las unidades integrales son muy similares a los reductores del tipo concéntrico para los que se utilizan cajas integrales del motor. Frecuentemente, estas unidades integrales incorporan el engrane helicoidal como reducción primaria, pero no en todos los casos. En ocasiones, el engrane de salida tiene un eje hueco en lugar de un eje sólido, que se extiende más allá del costado de la caja. En estas aplicaciones, el eje hueco permite convertir al reductor de tornillo sin fin en reductor montado en el eje. También se puede utilizar la unidad con el eje de salida hueco y montada sobre patas en una estructura. La aplicación específica determina el tipo de reductor requerido. En las siguientes figuras mostramos algunas posibilidades de presentación de los reductores de tornillo sin fin y corona. Página 30
  31. 31. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007a)b)c) Figuras 4.25 Presentaciones del reductor de tornillo sin fin – corona: a) Árbol de entrada y salida sólidos. b) Árbol de entrada y salida huecos. c) Árbol de entrada hueco y de salida sólido. Selección de reductores Al momento de elegir el tipo de reductor adecuado para el tipo de aplicación nos encontramos con que existe diversidad de fabricantes los cuales presentan Página 31
  32. 32. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 en sus catálogos información detallada sobre sus productos. Como es de esperar cada fabricante sigue sus propios procedimientos para el uso de sus catálogos y selección de sus productos, resulta entonces muy difícil detallar el procedimiento de selección de cada fabricante, es por ello que a continuación sólo damos a conocer los parámetros generales necesarios para la selección de un reductor: 1. Determinar la relación de transmisión "i" n1 i= n2 Donde: n1: RPM de entrada al reductor, n2: RPM de salida del reductor. 2. Determinar el factor de servicio "fs" de acuerdo a los siguientes parámetros: • Aplicación en la industria. • Utilización diaria. • Frecuencia de arranque. Esta información se obtiene en tablas dadas por el fabricante. A continuación mostramos un ejemplo con el uso de dos tablas típicas para determinar el factor de servicio. Ejemplo: Un reductor de velocidad se utiliza para accionar una bomba centrífuga de solución ligera a 200 rpm, de manera que la bomba funciona nueve horas por día. Determine el factor de servicio para dicha aplicación si el reductor es accionado por motor eléctrico. Solución: • De la tabla 4.2 determinamos el tipo de carga para nuestra aplicación, debemos aclarar que en dicha tabla U significa carga uniforme, M significa carga moderada y H significa carga pesada. En nuestro caso: Tipo de carga: U • De la tabla 4.1 según la frecuencia diaria de operación y el tipo de carga obtenemos: fs = 1,00 Página 32
  33. 33. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 Tabla 4.1 Página 33
  34. 34. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Factores de servicio Carga Carga Carga Duración uniforme Moderada pesada Motor primo Horas /día (U) (M) (H) Motor eléctrico, Hasta 3h 0,90 1,00 1,50 hidráulico, neumático o turbina De 3 a 10 h 1,00 1,25 1,75 de vapor Más de 10h 1,25 1,50 2,00 Motor de Hasta 3h 1,00 1,25 1,75 combustión interna de mediana potencia De 3 a 10 h 1,25 1,50 2,00 Más de 10h 1,50 1,75 2,25 Motor de Hasta 3h 1,25 1,50 2,00 combustión interna de alta potencia De 3 a 10 h 1,50 1,75 2,25 Más de 10h 1,75 2,00 2,50 Tabla 4.2 3. Determinar la potencia requerida o el torque requerido, según de que información dispongamos con la siguiente relación: T2 .n2 P= 9550 Donde: P : Potencia requerida en kW. T2 : Torque de salida del reductor. n2 : RPM de salida del reductor. Ejemplo: Un motoreductor acciona una correa de transporte de botellas que opera 24h por día. El torque requerido en el árbol de salida es 200 Nm a 35 rpm. Determine la potencia requerida. Solución: 200 * 35 P= 9550 P = 0,73kW Página 34
  35. 35. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 4. Elegir el tipo y tamaño del reductor que cumpla con los requerimientos anteriores y que además cumpla con las condiciones de montaje/instalación, es decir algunos aspectos como por ejemplo si los ejes de entrada/salida deben ser horizontales, verticales, sólidos o huecos, etc. 5. Verificar si la capacidad mecánica del reductor elegido satisface los requerimientos de carga, nos referimos al torque, potencia, fuerzas radiales, fuerzas axiales y otros parámetros que se pueden incluir en el catálogo. Importante: No olvide que el procedimiento anterior es un procedimiento GENERAL DE SELECCIÓN que va a tener variantes según el fabricante, el tipo de reductor, el tamaño del reductor, la potencia térmica y otros aspectos. Pero Ud. no se preocupe ya que como se dijo anteriormente el procedimiento exacto de selección de cada fabricante es detallado en sus respectivos catálogos. c) Ejemplos de selección Para el siguiente ejemplo hemos utilizado un extracto de un catálogo del fabricante RENOLD GEARS (Tablas 4.3 y 4.4) en el cual se tienen especificaciones de reductores de tornillo y corona de eje montado con motor incluido. Una unidad reductora de tornillo y corona con motor eléctrico incluido (n1= 1 470 rpm) es requerida para accionar un transportador de mineral no triturado lo que origina una carga variable moderada. El torque requerido en la salida del reductor es 3 000 Nm a 50 rpm, operando 10 horas por día. Seleccione el reductor más apropiado del extracto de catálogo. Solución: 1. Determinamos la relación de transmisión. n1 i= n2 Página 35
  36. 36. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 1470 i= = 29,4 : 1 50 2. De la tabla 4.1 y 4.2 elegimos el factor de servicio: fs = 1,25 3. Determinamos la potencia requerida. T2 .n2 P= 9550 3000.50 P= = 15,70kW 9550 Como se trata de unidades con motor incluido esta potencia ya nos va a permitir elegir la potencia del motor, de manera que esta sobrepase a la requerida y según las tablas la más adecuada es de 18,5 kW. (Tabla 4.4). 4. De la tabla 4.4 elegimos el reductor que satisface o que mejor satisface los requerimientos, dicho motor tiene como código de producto: PW 830 D 4 P185 5. Verificando en la tabla 4.4 podemos observar que el torque de salida del reductor seleccionado es mayor que el requerido por lo tanto es correcta la selección. Página 36
  37. 37. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 Tabla 4.3 Página 37
  38. 38. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Tabla 4.4 Página 38
  39. 39. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 d) Principales actividades de mantenimiento Es muy poco probable que un reductor requiera mucho mantenimiento. La mayoría de los reductores sólo requieren engrase de vez en cuando y control o cambio del aceite. Entre los pasos importantes de mantenimiento que hay que tener en cuenta al verificar el nivel de aceite o engrasar los cojinetes, se incluye escuchar si ¡a unidad emite ruidos anormales cerciorarse de que los cojinetes no se recalienten, y verificar que no haya fugas de aceite. Estas comprobaciones deben realizarse siempre en forma segura, sin remover las guardas. Estas comprobaciones menores de mantenimiento son muy importantes ya que generalmente eliminan problemas y averías mayores. Además, las fugas de aceite constituyen un peligro de incendio y de seguridad. Si los problemas potenciales se descubren a tiempo, es posible programar períodos de mantenimiento para realizar durante horas de poca producción. A la hora de trabajar con reductores, es importante que lea el manual de instrucciones del fabricante antes de comenzar. Frecuentemente, hay que seguir secuen- cias específicas de montaje y desmontaje del equipo. Además, es posible que haya garantías específicas que exigen que no se trabaje con ciertas piezas. Es mejor leer el manual de instrucciones durante unos pocos minutos antes de empezar a trabajar con una unidad, que descubrir demasiado tarde que se ha cometido un error. El cambio de los sellos es una de las tareas más comunes que hay que cumplir con un reductor. Al instalar un sello, la caja debe estar limpia, sin rebabas, y cubierto con una capa de compuesto sellante a lo largo de sus bordes. El sello debe ser colocado correctamente en la caja e introducido en el alojamiento por presión o con un martillo. Si se utiliza un martillo, hay que colocar un bloque de madera blanda o un forro blando sobre el sello. Nunca hay que golpear un sello directamente con un martillo. Si usted debe desmontar un reductor, verifique siempre les engranes para ver si hay grietas por fatiga y zonas desgastadas o picadas. Esto le dará un buen Página 39
  40. 40. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 indicio de la alineación interna del reductor. En la Fig. 4.8 se ilustran ejemplos de engranajes desgastados. Al levantar ensambles de flechas, hay que asegurarse de que se los levanta en los puntos correctos y de que se han retirado todos los tornillos. Si un conjunto de flecha no se levanta libremente, generalmente basta con dar unos pocos golpes suaves con un martillo de cara blanda. Al volver a colocar conjuntos de ejes. hay que asegurarse de que se vuelven a colocar todas bis lainas retiradas, exactamente en el mismo lugar y en la misma cantidad. Además, hay que asegurarse de que los ejes y caja no presente rebabas, muescas u otras irregularidades superficiales. También es importante, cuando se trabaja con un reductor, tener en cuenta las preocupaciones apropiadas de seguridad y buenos hábitos de trabajo. Entre ellos, cabe mencionar el uso de las herramientas apropiadas, dejar las herramientas en lugares desde donde no se puedan caer, mantener en la zona y todas las piezas limpias, y poner carteles adecuados en el equipo para asegurarse de que nadie lo pone en marcha mientras usted está trabajando en él. Página 40
  41. 41. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 Figura 4.26 Contacto inadecuado entre engranes4. Otros variadores de velocidad 4.1. Variadores de velocidad electrónicos En la parte anterior hemos estudiado a los reductores de velocidad los cuales servían de “intermediarios” entre el motor y la máquina impulsada. Motor Máquin a Figura 4.27 Con un reductor la máquina impulsada sólo puede girar a una sola velocidad de acuerdo a la relación de transmisión, es decir no había una variación continua de velocidad en la máquina impulsada. Página 41
  42. 42. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Si eliminas el “intermediario” y conectamos directamente el motor a la máquina impulsada. Claramente podemos observar que la máquina va a girar a las mismas rpm que el motor eléctrico impulsor. Por lo tanto si en tales condiciones deseamos variar las rpm de la máquina debemos variar las rpm del motor eléctrico, esto se consigue conectando en la alimentación eléctrica del motor un variador de velocidad el cual puede variar continuamente la velocidad del motor eléctrico y por derecho la velocidad de la máquina. Variador De Motor Máquin Velocida d Figura 4.28 Figura 4.29 Página 42
  43. 43. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 Para entender mejor la forma en que trabajan estos variadores de velocidad es necesario conocer algunos aspectos relacionados con los motores eléctricos, en el siguiente punto vamos a tratar sobre los motores de inducción de corriente alterna ya que son ampliamente usados en la industria. RPM EN UN MOTOR DE INDUCCIÓN ¿De qué dependen las rpm en un motor de inducción? Cuando alimentamos eléctricamente a un motor de inducción se produce en el estator un campo magnético el cual induce en el rotor otro campo magnético originando que el rotor gire y de esta manera se hace girar a la máquina impulsada a las mismas rpm del motor eléctrico. Las rpm a las que gira el motor eléctrico están definidas en la siguiente fórmula: 120 f n= P (1-s) Donde: n : rpm del motor eléctrico (y por tanto de la máquina impulsada). f : frecuencia de suministro al motor en Hz. p : número de polos en el estator. s : deslizamiento del motor. De esta forma pude verse que la velocidad del motor puede ser variada de tres formas: Cambiando el número de polos. Cambiando el deslizamiento. Cambiando la frecuencia. Si conocemos poco de motores no te preocupes mucho por el número de polos ni por el deslizamiento ya que el mejor método para cambiar la velocidad es variando la frecuencia de suministro al motor y eso es lo que hace un variador de velocidad electrónico. VARÍA LA FRECUENCIA Y COMO CONSECUENCIA VARÍA LAS RPM. PRIMERA CONCLUSIÓN: Si variamos la f de suministro variamos las rpm. Página 43
  44. 44. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 TORQUE EN UN MOTOR DE INDUCCIÓN ¿Cómo se relacionan el torque de salida de un motor con las rpm? Es importante saber que depende el torque en un motor ya que si bien nuestro objetivo es variar las rpm esto no debe afectar el torque que acciona a la máquina, impulsado y en lo posible este torque debe mantenerse constante. El torque en un motor de inducción depende eléctricamente de la denominada corriente magnetizante IM la cual circula por el estator de tal forma que: Si IM es constante el torque se mantiene constante. Si IM varía entonces también varía el torque del motor. El valor de esta corriente IM puede ser calculado mediante la siguiente expresión: V IM = 2πfL Donde: V = tensión de alimentación al motor. F = frecuencia de suministro. L = inductancia magnetizante del estator. Si no recuerdas tus conceptos de electricidad NO IMPORTA, sólo analiza la fórmula donde está IM y de darás cuenta que si la frecuencia varia entonces afectamos a la corriente de magnetización IM y como consecuencia variamos el torque o par motor. Juntando las dos conclusiones y las dos fórmulas estudiadas: 120 f V n= (1-s) IM = P 2πfL Llegamos a la conclusión que para variar las rpm del motor se debe variar la frecuencia sin afectar el par motor (es decir sin afectar IM) y la única manera de hacerlo es variando V en la misma proporción que variamos la frecuencia es decir V/f debe ser constante. Página 44
  45. 45. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 ¿Cómo varía la velocidad un variador electrónico? De todo lo anterior podemos concluir que un variador electrónico varía las rpm del motor eléctrico al variar no sólo la frecuencia de suministro sino también el voltaje de alimentación al motor es decir manteniendo el mismo ratio voltaje / frecuencia (V/Hz) y tenga teóricamente la misma performance como cuando el motor está funcionando con la alimentación fija desde la red. Analice las siguientes figuras (Figuras 4.30). Al motor: V = 220 V f= 60 Hz Del suministro: Motor Máquina V = 220 v τ = cte f = 60 Hz 1750 rpm Figura 4.30 a) Sin variador de velocidad Al motor: V = 44 V f= 12Hz Variador Del suministro: De Motor Máquina Velocidad τ = cte V = 220 V f = 60 Hz 350 rpm Figura 4.30 b) Con variador de velocidad En la Figura 4.30 b) el variador de velocidad reduce la frecuencia a la quinta parte y por lo tanto las rpm a la quinta. Pero a la vez el variador mantiene la relación Voltaje/Frecuencia constante, la cual mantiene constante la performance del torque del motor. Página 45
  46. 46. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 La siguiente es una familia de curvas que nos muestra como varía el torque nominal del motor en función de las rpm al variar la frecuencia de suministro. Figura 4.31 La siguiente es una práctica que nos permite observar que el control de velocidad tiene como límite máximo aquel punto en que la tensión de alimentación al motor se iguala con el de la red. El variador puede seguir subiendo la frecuencia pero ya no la tensión de suministro. Figura 4.32 COMPONENTES DE UN VARIADOR DE VELOCIDAD ELECTRÓNICO Los componentes de un variador de velocidad electrónico básicamente son tres, sin contar la interfaz de control. Página 46
  47. 47. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007Delsuministro Al motor Rectificador Filtro Inversor Figura 4.33 Sus componentes en bloque son: Rectificador, Filtro y el Inversor. La alimentación del suministro puede ser monofásica o trifásica la cual al entrar al variador de velocidad: • Es rectificada de A.C. senoidal a D.C. pulsante en el rectificador. • Es linealizada de DC pulsante a D.C. continua en el filtro. • Es invertido de D.C. continua a A.C. modulada en el inversor. Es decir el motor se alimenta de una corriente alterna de cada cuadrado obtenido en el inversor mediante un método conocido como la modulación del ancho de pulso. (PWM: Pulse Width Modulation) y se muestra en la Fig.ura 4.34. Página 47
  48. 48. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Figura 4.34 Modulación del ancho de pulso Obsérvese que la corriente que alimenta al motor permanece con su forma senoidal y es lo que hace que el motor gire a la misma perfomance de torque que sin el variador. 4.2. Variadores de velocidad hidráulicos Son en realidad unidades hidráulicas de bombeo que aprovechan el comportamiento de un motor hidráulico en función a la siguiente relación: Q n= Ve En donde: n : RPM del motor hidráulico. Ve : Desplazamiento volumétrico del motor hidráulico (cm3/rev). Q : Caudal de alimentación al motor en cm3/min. Como se puede apreciar en la ecuación anterior la manera de variar las RPM de un motor hidráulico es variando el caudal de alimentación o variando su desplazamiento volumétrico. De esta manera se puede variar también la velocidad de la máquina impulsada por el motor hidráulico. Página 48
  49. 49. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 Q Máquina Impulsada Motor Hidráulico Figura 4.35 Lo anteriormente explicado sólo constituye el principio de cómo se varía la velocidad, pero en sí el variador de velocidad en un esquema más o menos completo está constituido por un sistema hidrostático como se muestra a continuación: 3 12 6 4 5 Figura 4.36 Página 49
  50. 50. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Este sistema es un sistema de bucle cerrado que permite variar la velocidad del motor y por lo tanto de la máquina impulsada mediante la variación del caudal de alimentación al motor. Entre los principales componentes de un sistema hidrostático podemos mencionar: 1. La bomba principal de pistones de desplazamiento variable que envía el caudal necesario hacia al motor de acuerdo a lo mandado en la válvula de control. 2. La bomba de carga que compensa las pérdidas de aceite en el bucle cerrado. 3. Las válvulas de recarga, son las válvulas check que facilitan la compensación de caudal en el bucle. 4. Las válvulas de alivio que limitan la presión máxima en el bucle. 5. La válvula de lanzadera que descarga el caudal del bucle hacia el tanque. 6. El motor hidráulico que acciona la máquina impulsada. Este sistema hidrostático entrega el caudal necesario al motor hidráulico de acuerdo al requerimiento de velocidad. Entre las principales aplicaciones de estos variadores hidráulicos las podemos encontrar en mecanismos que requieran un alto torque de accionamiento como por ejemplo: • Mezcladoras de concreto • Accionamiento de tornamesas de gran carga • En sistemas de chancadoras. • Cintas transportadoras • Control de velocidad en equipo pesado. 4.3. Otros variadores de velocidad mecánicos Uno de los más sencillos es la polea extensible (Figura 4.37) que se monta en el árbol motor, mientras en el árbol conducido se instala una polea fija. Mediante la variación de la distancia entre centros de ambas poleas, se consigue modificar el diámetro de actuación de la polea extensible y, en consecuencia, la velocidad del árbol conducido. Para grandes márgenes de variación (9:1, por ejemplo) se emplean dos poleas extensibles. Estos variadores emplean una correa trapecial ancha, de gran resistencia y flexibilidad. Página 50
  51. 51. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 Figura 4.375. Válvulas de control 5.1. Introducción La válvula de control es el elemento final del control automático más usuales y se les encuentra en las plantas de proceso industriales. Actúa como una resistencia variable en la línea de proceso; mediante el cambio de su apertura se modifica la resistencia al flujo y, en consecuencia el caudal del fluido de control. En esta sección se presenta la acción de la válvula de control (en condición de falla), su dimensionamiento y sus características. 5.2. Objetivos Esta unidad de Válvulas de Control tiene por objetivos: • Identificar los componentes de las válvulas de control. Página 51
  52. 52. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 • Describir el funcionamiento de las válvulas de control. • Seleccionar las válvulas de control de acuerdo a las especificaciones. • Reconocer las principales actividades de mantenimiento aplicadas a las válvulas de control. 5.3. Componentes de la válvula de control Una válvula de control consiste en dos partes principales: el cuerpo y el actuador (servomotor). El líquido en flujo pasa por el cuerpo. La función del actuador es responder a la señal del controlador automático y mover las guarniciones de la válvula para variar el flujo. En la Figura 4.38, puede verse una válvula de control típica. Se compone básicamente del cuerpo y del servomotor. Figura 4.38 Válvula de control representativa Página 52
  53. 53. Tecsup Equipos de Control Agosto 2007 El cuerpo de la válvula contiene en su interior el obturador y los asientos y está provisto de rosca o de bridas para conectar la válvula a la tubería. El obturador es quien realiza la función de control de paso del fluido y puede actuar en la dirección de su propio eje o bien tener un movimiento rotativo. Está unido a un vástago que pasa a través de la tapa del cuerpo y que es accionado por el servomotor. 5.3.1. Cuerpo de la válvula El cuerpo de la válvula debe resistir la temperatura y la presión del fluido sin pérdidas, tener un tamaño adecuado para el caudal que debe controlar y ser resistente a la erosión o a la corrosión producida por el fluido. Según su acción, los cuerpos de las válvulas se dividen en válvulas de acción directa, tiene que bajar para cerrar e inversa cuando tienen que bajar para abrir. Esta misma división se aplica en los servomotores, Figura 4.39. Figura 4.39 Tipos de acciones en las válvulas de control Página 53
  54. 54. Equipos de Control TecsupAgosto 2007 Al combinar estas acciones se considera siempre sin aire sobre su diafragma. Por ejemplo, en la válvula de la Figura 4.51, el aire entra por la parte superior del diafragma, empujando el obturador hacia abajo, luego la acción es “aire cierra”. El cuerpo y las conexiones a la tubería (bridadas o roscadas) están normalizados de acuerdo con las presiones y temperaturas de trabajo en las normas DIN y ANSI. Figura 4.40 Tipos de conexiones del cuerpo de la válvula a la tubería Página 54

×