REDUCTORES DE VELOCIDAD (TERCERA PARTE)

Los dos artículos siguientes estarán dedicados a los reductores industriales más comerciales en nuestro medio (es decir, aquellos "grandes" de los que hablamos en el primer artículo).

Frecuentemente, por razones de costos y tiempos, es que cuando se reemplaza un reductor se prefiere exactamente el mismo tipo o uno equivalente con las mismas dimensiones, potencia y ratio, pero...

¿Será así de sencillo reemplazar un reductor de una marca dada con uno "equivalente"?. Veamos un ejemplo concreto.

Este modelo de reductor tipo "corona sin fin" que se ve abajo es muy utilizado en sistemas largos de fajas transportadoras por muchas empresas del país.

Hay cuatro marcas italianas para el modelo: MOTOVARIO, BONFIGLIOLI, SITI y STM. Siendo más empleadas las dos primeras. Supongamos que deseamos reemplazar un MOTOVARIO NMRV 050, de 1 HP y ratio 7,5.  Como se apreciará, podemos obtener toda la información del respectivo catálogo (todas las hojas técnicas están disponibles en nuestra página de Facebook):

Tenemos 3 alternativas entonces:



 

Podemos hacer un resumen de las prestaciones de servicio, donde vemos que hay relativa coincidencia. 

Marca Modelo Características	MOTOVARIO NMRV050	BONFIGLIOLI W63	SITI MU 40	STM UMI 50
Potencia (Kw)	0,75	0,75	0,75	0,75
Ratio	7,5	7	7,5	7
Tipo de motor	80B4	80B4	80B4	80B4
Torque de salida (Nm)	27	32	25	30



 

 

¿Pero qué hay de las dimensiones del reductor?. Los 4 son bastante similares físicamente, pero si observamos las tablas donde se consignan las medidas del reductor notaremos que es significativa la diferencia entre uno y otro modelo. Baste con sólo indicar el ancho del MOTOVARIO (85 mm) contra el BONFIGLIOLI (94 mm) el SITI (78 mm) y el STM (71 mm). Sin tener en cuenta esto último, precisamente podemos confundirnos si tomamos en cuenta sólo el diámetro estándar de los ejes de salida y decir que, efectivamente, las 4 marcas son 100% compatibles. Aquí veremos que los 4 son aproximadamente iguales, pero las dimensiones longitudinales de los cambios de sección en los ejes son diferentes.

 

 

Obligatoriamente se hacen necesarios cambios en los bastidores, soportes y hasta en las bridas para los ejes de salida (si bien no hay inconveniente alguno para la entrada) de las máquinas si es que se opta por una "alternativa equivalente" al MOTOVARIO.

No es tan sencillo entonces encontrar un reemplazo 100% equivalente a un reductor dado sin hacer modificaciones en nuestra máquina. Este es otro detalle importante a tomar en cuenta. 

 

Las hojas técnicas de los reductores especificados pueden encontrarlas, tal y como indiqué, en nuestra página de Facebook, donde también pueden hacerme llegar sus consultas, inquietudes y sugerencias. Muchas gracias por su atención, un felíz año nuevo y nos vemos más adelante con otras notas de interés..

REDUCTORES DE VELOCIDAD (SEGUNDA PARTE)

En la industria los reductores son solicitados de acuerdo a las características geométricas de sus entradas y salidas, así como también a  tres parámetros fundamentales:  Potencia transmitida (en nuestro país por lo general se habla de H.P. o caballos de fuerza, o bien Kilowatts), Torque (en N-m ó Lb-pulg.), y ratio o relación de transmisión. Con dicha información se acude a los catálogos comerciales o bien se piden directamente con tales datos.

La entradas y salidas pueden ser sólidas (ejes sólidos):

Huecas:

 

O bien, una combinación de ambas:

La entrada es una sola, pero el reductor puede tener más de una salida (por lo general hay hasta dos salidas, pero podrían ser más, suelen usar engranajes del tipo ´"planetario"):

 

 

Por la posición, las entradas y salidas pueden, a su vez ser COAXIALES ( es decir, ambas alineadas)

 

PARALELAS (no necesariamente alineadas y coplanares):

ORTOGONALES (O ejes a 90°) que a su vez pueden tener:

*Entrada y salida horizontal:



*Entrada vertical y salida horizontal o viceversa:

 Todo ello en cuanto a las características geométricas. Respecto a los parámetros de selección , la potencia (sea en H.P, ó KW.), para fines prácticos, puede considerarse como la misma entregada por el motor, en caso por ejemplo no se tengan disponibles o visibles los datos de placa del reductor, como en este caso:

Como se ve, ni siquiera conocemos el torque de salida, pero sí las respectivas RPM y el Ratio o "Relación de transmisión" que se define como el cociente de dividir las RPM de salida entre las de entrada. Bastaría conocer entonces las RPM del motor por ejemplo y el "Ratio" para conocer las RPM de salida, y basándonos en la relación:

 

POTENCIA (KW) = TORQUE (Nm) x RPM x(3,14/30)

 

Con ello despejamos el Torque respectivo.



 

 Al especificarse un reductor son absolutamente necesarias estas cuestiones. Otro detalle importante en la selección (caso de reductores accionados por motores eléctricos trifásicos o monofásicos) son las "bridas" de empalme reductor-motor, por suerte estas se encuentran estandarizadas y esta información se encuentra disponible en los mismos catálogos comerciales. He aquí algunos ejemplos:

Continuaremos en las próximas semanas con este interesante tópico. Quedamos atentos a cualquier inquietud que nos formulen vía Facebook o Twitter. Muchas gracias por su atención.

 

 



REDUCTORES DE VELOCIDAD (PRIMERA PARTE)

Y bueno, tal como se ha prometido, a partir de este momento empezaremos a conocer parámetros importantes en los reductores de velocidad, que se emplean en numerosos tipos y tamaños de empresas industriales.

No nos centraremos tanto en principios sino en marcas comerciales y datos que son bastante necesarios tanto para selección en el caso de diseño (aún para el diseño de los mismos reductores) como para el mantenimiento de los mismos.

La mayoría de nosotros (profesionales de la mecánica) conoce ya el fundamento de estos dispositivos: las transmisiones o trenes de engranajes (en sus variadas configuraciones y tipos).

 

Por lo pronto, podemos ir haciendo una pequeño deslinde conceptual:

 

Cuando hablamos de "reductor de velocidad" o simplemente "reductor" nos estamos refiriendo a un mecanismo destinado a modificar (bajar generalmente) la velocidad de salida de un motor, sea uno "grande", hidráulico, de combustión (diesel, gasolinero, etc.) o eléctrico (monofásico o trifásico y de corrientes alternas), o bien uno relativamente pequeño hasta uno muy pequeño y de corriente continua. Al disminuir la velocidad de salida del motor se producirá un incremento en la capacidad de torque del motor; ello debido a la relación matemática:

 

POTENCIA (Watt) = TORQUE (Nm) x VELOCIDAD ANGULAR(rad/s)

 

Que podemos escribir como:

 

TORQUE (Nm) = POTENCIA (Watt) / VELOCIDAD ANGULAR(rad/s)

 

Obviamente que al disminuir el valor del denominador en la fracción (la velocidad angular), el torque aumenta.

Ahora bien, si hablamos de un "motorreductor", estamos hablando de una máquina compuesta por un "motor" (de cualquier naturaleza) y un "reductor de velocidad". Aquí ilustramos lo afirmado:

 

 Un reductor de velocidad:

 

 

 Un motorreductor (motor + reductor):

 

 

Motorreductores "grandes":  dos accionados por motores eléctricos trifásicos (380 - 440 voltios - 60 Hz, para el caso de nuestro país) y motorreductor  marino:  

                                                                     

 

 

 

Motorreductores "pequeños" accionados por pequeños motores eléctricos de corriente continua (del orden de hasta 12-24 voltios )

En adelante nos toca hablar de cuestiones netamente prácticas. Bienvenidos por ahora a este nuevo tema de discusión. Espero toda suerte de inquietudes afines al tema en cualquiera de nuestros medios de contacto (aquí, en Facebook o twitter)

Bienvenido el nuevo mes y el nuevo tema. Un abrazo para todos.

EL FANTÁSTICO MUNDO DE LOS ACOPLAMIENTOS PARA EJES DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA (4° PARTE)

Los diseñadores y además los ingenieros y técnicos de mantenimiento mecánico deben saber cómo seleccionar adecuadamente un elemento de máquina importante como es el "acople" de ejes. La selección, para cualquiera de los profesionales mencionados , se basa en cálculos muy sencillos, siendo el más importante el Par o Torque transmitido desde el motor o la caja reductora y que puede estimarse en Lb-plg. ó N-m. Use la siguiente expresión:

Los H.P. o potencia a trasmitirse en el caso del diseño ha ser determinada previamente valiéndonos de expresiones como P = F x V o según el tipo de mecanismo impulsado. El personal de mantenimiento tiene la ventaja de los datos de placa de motores o cajas reductoras, multiplicando dicho dato por 0,9 ó 0,8 según la antigüedad aproximada de los mismos. Estas placas nos brindan además, como se aprecia, los R.P.M. o velocidad de giro de nuestro eje.

El factor de Servicio (F.S.) ha de ser según el tipo de máquina. Ver tablas de abajo:

La expresión arriba indicada nos brindará el Torque o Par de Servicio. Con este dato, la potencia y las RPM, podemos entrar a cualquier catálogo comercial y dimensionar el acople deseado.

¿Y cómo sabemos que el acople seleccionado es el óptimo?. Pues los catálogos nos suministran el Torque o Par máximo soportado por el acople. Nosotros simplemente dividiremos el Torque máximo entre el torque de servicio calculado, el cociente obtenido debe ser razonablemente cercano al Factor de Servicio de la máquina a la que se le desea instalar o reemplazar un acople.

Podemos seleccionar cualquier tipo de acoplamiento (según las indicaciones o aplicaciones que se han hecho en los artículos previos) utilizando esta metodología.
Próximamente estaremos viendo lo referente a cajas reductoras de velocidad. Tema de interés para muchas aplicaciones en la industria.
Muchas gracias por su atención a la presente y estaremos respondiendo a cualquier inquietud en nuestra página de Facebook y también los invitamos a seguirnos vía Twitter. Saludos para todos.

EL FANTÁSTICO MUNDO DE LOS ACOPLAMIENTOS PARA EJES DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA (3° PARTE)

En el artículo anterior dimos una somera idea de los acoplamientos mecánicos. Nos toca ahora hablar de acoplamientos del tipo hidráulico, neumático, magnético y electromagnético. Si bien son bastante costosos y muy poco empleados en nuestro medio, tienen ventajas harto considerables respecto a los del tipo "mecánico", tal como podrá apreciarse a continuación.

Los acoples hidráulicos actúan como embrague automático entre el motor y las cajas de cambios (o reductores de velocidad). Dicho embrague permite que el motor gire al ralentí (en vacío) y además transmite el par motor cuando el conductor acelera. Está fundado en la transmisión de energía que una bomba centrífuga comunica a una turbina por mediación de un líquido que generalmente es aceite mineral.

Un acoplador hidráulico (también llamado acoplamiento hidráulico, cople hidráulico o turboacoplador) es un elemento de transmisión de potencia que basa su funcionamiento en el Principio de Föttinger escrito por Hermann Föttinger (1877-1945). (Según Wikipedia)

Para comprender bien este principio se puede poner el ejemplo de dos ventiladores (figura inferior) colocados uno frente al otro. El ventilador (1), conectado a la red, mueve el aire y lo proyecta como impulsor o bomba sobre el otro ventilador (2) que está sin conectar; éste último, al recibir el aire, se pone a girar como una turbina.

 

 

 

 

El acoplamiento neumático se basa en el mismo principio pero con aire o gas a presión.

El acoplamiento magnético es un sistema de transmisión de potencia de un motor de accionamiento a un eje valiéndose de fuerzas magnéticas. Dicha fuerzas se logran mediante un par de juegos de imanes permanentes. En la figura se muestra esquemáticamente una bomba de acople magnético. Se utilizan dos juegos de imanes permanentes. Uno de ellos está solidariamente unido al eje de mando y se denomina imán conductor. Su contraparte es el imán conducido y es solidario al impulsor de la bomba. Lo que ocurre sencillamente es que las fuerzas magnéticas de atracción y repulsión que existen entre ambos imanes son lo suficientemente fuertes como para transmitir la potencia del motor al impulsor de la bomba de la figura:

¿Y qué es el acoplamiento electromagnético? El acoplamiento electromagnético o de corrientes de Foucault es uno de los mas viejos y simples sistemas de variación de velocidad controlados eléctricamente y ha sido usado en aplicaciones industriales por mas de 50 años. De manera similar a los acoplamientos hidráulicos, los acoplamientos de corrientes de Foucault (o de corrientes inducidas) son normalmente montados directamente en la parte frontal de la carcasa de motor de inducción, entre el motor y la carga acoplada justo como muestra la figura:

Usando los principios de la inducción electromagnética, el par es transferido de un tambor en rotación, montado en el eje del motor eléctrico, a través de un espacio de aire al otro tambor y eje de salida conectado a la carga. La velocidad del eje de salida depende de deslizamiento entre los tambores de entrada y salida, el cual es controlado por la intensidad del campo magnético. El campo generado por las bobinas es suministrado a través de una fuente de corriente continua, la cual tradicionalmente se empleaba un Variac (transformador variable) pero actualmente es más común el empleo de rectificadores monofásicos controlados.

El último artículo de esta serie estará dedicado al cálculo y selección de acoplamientos como elemento de máquina. Cordiales saludos y gracias nuevamente por su atención.

EL FANTÁSTICO MUNDO DE LOS ACOPLAMIENTOS PARA EJES DE TRANSMISION DE POTENCIA (2° PARTE)

En el artículo introductorio se mencionó que el acoplamiento cumplía la función de "fusible de potencia" entre un motor y una máquina, lo cual es bastante cierto, ya que cualquier sobresalto en el torque entregado se evitará un daño a la máquina impulsada que es, obviamente, mucho más costosa.

Véase el caso de este motor que impulsa a una faja transportadora ¿qué hay entre lo uno y lo otro?, pues un dispositivo como este:

 

Que es precisamente el "acoplamiento", cuyo elemento central es de material elástico.

Un acoplamiento o cople es entonces un dispositivo que se utiliza para unir dos ejes en sus extremos con el fin de transmitir potencia. Los acoplamientos son sistemas de transmisión de movimiento ente dos ejes o árboles, cuyas misiones son asegurar la transmisión del movimiento y absorber las vibraciones en la unión entre dos ejes.

 Las vibraciones son debidas a que los ejes no son exactamente coaxiales. Las desalineaciones en ejes pueden ser de 3 tipos: axial, angular y paralela,  aunque lo normal es que se presente una combinación de  dos o los tres de ellas.

 



Los acoplamientos son fundamentalmente de 4 tipos:

• Mecánicos (que a su vez pueden se subdividen en "flexibles" y "rígidos")
• Hidráulicos.
• Neumáticos
• Electromagnéticos.

Empezaremos con los del primer grupo. En el caso de los "flexibles" están constituidos por las masas o "elementos sólidos" y por el "elemento flexible" propiamente dicho. Bastante conocidos en nuestro medio, dentro de este grupo, son los famosos "Omega" fabricados por la firma estadounidense Rexnord.

 

Pueden apreciarse aquí todas las partes mencionadas en el párrafo anterior.

Dentro de los "rígidos" pueden contarse a los acoples de engranajes, de cadenas, de rejillas, y los rígidos propiamente dichos. Los que pueden apreciarse abajo son de este último tipo y son recomendables para ejes muy largos.

 

Los de "engranajes" pueden sustituir ventajosamente a los de arriba (en cuanto a costos, espacio empleado y peso) en numerosas aplicaciones, excepto en el caso de ejes verticales.

 

Los de "cadena" son análogos a los de "engranaje" pero son una versión un poco anticuada, por así decirlo. No obstante siguen empléandose en muchas industrias de nuestro país.

    

 

Los "acoples rígidos" requieren naturalmente, una buena lubricación para operar de manera eficiente.

Dentro de los acoples "flexibles", no podemos dejar de mencionar a los de elemento estrellado y también los de "miniatura".

 

En los próximos artículos describiremos los tipos siguientes, así como la selección idónea de acoplamientos para una aplicación específica, haciendo uso de catálogos de las marcas más utilizadas a nivel industrial en nuestro país. Muchas gracias por la atención brindada. Estamos a la espera de comentarios, inquietudes y sugerencias en nuestra página de Facebook.

EL FANTÁSTICO MUNDO DE LOS ACOPLAMIENTOS PARA EJES DE TRANSMISIÓN Y POTENCIA (1° PARTE)

En las aulas universitarias jamás vi al "acoplamiento para ejes" más allá de la función primigenia para la cual fue concebido tal elemento de máquina. Pero más que ser simplemente un "conector" de un motor a una máquina, el acoplamiento (sobre todo si es flexible) cumplirá la finalidad de "fusible" entre el motor y la máquina, pues cualquier sobresalto en el torque suministrado por el motor, será el acoplamiento quien "absorba" tal irregularidad e impedirá un daño a la máquina que es impulsada.

 

Empecemos pues a conocer este amplio y fantástico mundo de los "acoplamientos" al que la tecnología moderna ha dado el toque de la eficiencia y sobre todo la variedad según los requerimientos o solicitaciones que se tengan para una máquina industrial determinada que trabaja bajo ciertas condiciones.

HORNOS Y CALDEROS INDUSTRIALES (SÉTIMA PARTE)

HORNOS Y CALDEROS INDUSTRIALES (SEXTA PARTE)

DEFINICIONES IMPORTANTES:

HP DEL CALDERO-BHP

La definición más aceptada para este concepto mediante la ASME (AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEER) de la siguiente manera: Es la cantidad de calor necesaria que hay que suministrar para evaporar 34.5 libras de agua por hora desde 212ºF a 212ºF En términos numéricos esto equivale a: 1 BHP = 33475 BTU/hr.

De esto se puede concluir que el HP DE CALDERA es una unidad de calor, por lo que puede ser de diferentes BHP, dependiendo de la presión y de la temperatura del agua de ingreso. También se emplea el BHP de caldero para designar el tamaño de una caldera en base a la superficie de calefacción. Para ello, la ASME teniendo en cuenta que las calderas en esa época utilizaban la superficie de calefacción de 5 pies2 para generar 34.5 lbs. de vapor por hora.

SUPERFICIE DE CALEFACCION

Según reglamento oficial alemán, es el área de la superficie medida del lado del fuego de las paredes expuestas, por un lado, o los gases que sirven para la calefacción y por el otro, con el contacto con el agua. Según ASME la superficie de calefacción de la unidad de vapor es aquella parte de la superficie de transmisión de calor del aparato, expuesto por un lado a los gases de escape y por otro en contacto con el líquido que es calentado, medida el lado que recibe calor. El valor empleado para la superficie de calefacción por cada BHP, actualmente fluctúa entre 3.5 pies2 por BHP para calderas verticales y de 5 pies2 por BHP para calderas horizontales. El optar por considerar 5 pies2 por BHP en calderas horizontales, nos permite lograr una larga vida en proporción o la capacidad a través de esta superficie que se realiza la transferencia de calor.

CAPACIDAD DE VAPORIZACION DE UNA CALDERA

Es la capacidad de un generador de vapor en kg/hr (lb/hr) indicando la presión de trabajo y la temperatura de ingreso del agua. Pero como las calderas trabajan a presiones diferentes unas con otras, así como temperaturas de ingreso de agua, surge como una forma de expresar la potencia del equipo en HP de Caldero.

HORNOS Y CALDEROS INDUSTRIALES (QUINTA PARTE)

Los Calderos Industriales

Se emplean principalmente para proporcionar energía en forma de vapor, sin embargo, existe un amplio número de aplicaciones en las que la formación de vapor es incidental para un proceso químico; por ejemplo la unidad de recuperación química en la industria papelera, un calentador de monóxido de carbono en una refinería de petróleo o una caldera de calor residual para gas de enfriamiento en un horno de hogar abierto. En una planta industrial no es extraño que las calderas industriales sirvan para muchas aplicaciones; por ejemplo, en un molino de pulpa de papel, el calentador de recuperación química se emplea para convertir el licor negro en sustancias químicas útiles y de esta manera generar vapor para el proceso. En la misma planta una unidad de combustión de corteza recupera calor del material de desperdicio y genera también energía. Las calderas industriales queman petróleo, gas, carbón y una amplia variedad de productos y/ó subproductos.

 

Las estadísticas actuales muestran que la combustión del carbón pulverizado es la selección más apropiada para calderas grandes, cuya capacidad es superior a 113398 kg/h. Para calderas de capacidad media, es decir, de 45359 a 113398 kg/h la selección dominante es respecto a las alimentadas mecánicamente, aunque se esta incrementando el empleo de calderas que queman carbón pulverizado, ya que su mayor eficiencia térmica las hace atractivas en el limite superior del intervalo de capacidad media.

 

El factor más importante que debe considerarse cuando se comparan las calderas alimentadas mecánicamente por fogonero y las que queman carbón pulverizado es la reducción de la eficiencia debido a la pérdida de carbono. Una caldera de carbón pulverizado bien diseñada puede mantener una pérdida de eficiencia debido a que el carbono no quemado es menor a 0.4%. En una unidad de combustión alimentada mecánicamente por un alimentador distribuidor donde existe una continua descarga de cenizas, la pérdida de carbono usual será de 4 a 8%, dependiendo de la cantidad de reinyección que se logra.

HORNOS Y CALDEROS INDUSTRIALES (CUARTA PARTE)

Continuación

HORNOS Y CALDEROS INDUSTRIALES (TERCERA PARTE)

 

Existen dos condicionamientos básicos que determinan la solución de diseño a determinar . En primer lugar,

la naturaleza de la carga utilizar, que puede ser sólida (pulverulenta, granulada o conformada), líquida, gaseosa o mixta.

 

El primero de los casos es el más habitual,aunque, dependiendo del tipo de sólido a utilizar,el diseño puedeser completamente diferente.

El segundo condicionamiento básico es el objeto del calentamiento, es decir, el objetivo del proceso llevado a cabo: modificación de las características físicas de la carga (secado, fusión, vaporización,fritado, variaciones estructurales,

etc.) o modificación de las características físico-químicas de la carga (con participación del fluido calefactor o no). Una vez claros estos factores básicos, deben analizarse los parámetros a tener en cuenta a la hora de afrontar el diseño del horno. Los más importantes son los siguientes: fuente de energía, temperatura de trabajo del horno, geometría del horno, ciclo de trabajo, disposición de la carga, movimiento de la carga,carga del material, extracción del material una vez procesado, circuito del gas de salida y accesorios.