Maquinas

Amaya Amaya Carmen Esperanza

Castro Hincapié Karen Lorena

Liceo Femenino Mercedes Nariño

Tecnología e Informática

Grado: 906 J.M

Bogotá D.C

Maquinas

Amaya Amaya Carmen Esperanza

Castro Hincapié Karen Lorena

Presentado a la profesora Sara Clavijo

Liceo Femenino Mercedes Nariño

Tecnología e Informática

Grado: 906 J.M

Bogotá D.C

INDICE

Introducción. 1

Justificación. 2

Objetivo general. 3

Objetivos específicos. 4

Maquinas rotatorias, maquinas sincrónicas,

maquinas asincrónicas, maquinas conmutadas,

motores y compensadores. 5

Maquinas estáticas: transformadores,

reguladores, variadores, y ciclo convertidores. 9

Generadores de los circuitos. 12

Componentes de un circuito neumático

y componentes de un circuito hidráulico. 15

Compresores, cilindros, y válvulas. 20

Reguladores. 23

INTRODUCCION

Mediante este informe se trata de explicar detalladamente todos los te mas relacionados con

maquinas y el funcionamiento de estas; desarrollado de un modo conceptual básico y

entendible para el lector.

Una maquina es un conjunto de elementos móviles y fijos cuyo funcionamiento posibilita

aprovechar, dirigir, regular o transformar energía o realizar un trabajo con un fin

determinado al conjunto de maquinas que se aplican para un mismo fin y al mecanismo que

da movimiento a un dispositivo.

La investigación sobre este tema se hizo para conocer y aprender más de él, tratando de no

hacerlo muy extenso pero comprensible para todas las personas que lo lean.

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JUSTIFICACION

Es muy importante aprender sobre este tema ya que nos muestra para que sirve una clase

especifica de maquinas, su funcionamiento y cada una de sus partes. Es importante saber

sobre este tema ya que cada día hay mas objetos que funcionan con estos mecanismos a

demás aprendemos sobre cada parte de estas maquinas y porque se les llama de esa

amanera.

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OBJETIVO GENERAL

Investigar, leer y comprender el tema de este informe; dando a conocer su importancia sus

subdivisiones y sus componentes más importantes para lograr mejorar el conocimiento que

tenemos a cerca de este tema.

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OBJETIVOS ESPECÍFICO

Explicar el funcionamiento de cada máquina y de sus componentes para resolver

dudad.

Indagar sobre las estructuras de la maquinas para mejorar nuestro conocimiento.

Averiguar los avances que han tenido las maquinas desde su aparición por primera

vez hasta el día de hoy.

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MAQUINAS ROTATORIAS

Una de las aplicaciones más importantes del electromagnetismo son las maquinas rotatorias

o convertidores electromagnéticos. Entre estos convertidores se incluye:

Generadores: Transforman energía mecánica en energía eléctrica.

Motores: Transforman energía eléctrica en energía mecánica.

El fundamento teórico de estos convertidores se encuentran en los tres principios

fundamentales de la inducción electromagnética, estudiando en aparatos anteriores que

podemos resumirlos en:

Una corriente eléctrica que circula por un conductor arrollando en un núcleo

metálico hace que este se comporte como un imán.

Las corrientes ejercen fuerza entre sí a distancia.

Cuando se mueve un conductor en el seno de un campo magnético se induce él una

corriente eléctrica

No es un objeto de este trabajo dar a conocer y analizar todos los tipos de maquinas que

existen, más bien el objetivo es dar una breve noción de cómo se transforma la energía

mecánica en energía eléctrica y viceversa.

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MAQUINAS SINCRTONICAS

La maquina sincrónica es un convertidor electromagnético de energía con una pieza

giratoria denominada rotor o campo, cuya bobina se excita mediante la inyección de una

corriente continua, y un pieza fija denominada estator o armadura por cuyas bobinas circula

corriente alterna. Las corrientes alternas que circulan por los enrollados del estator

producen un campo magnético rotatorio que gira en el entre hiero de la maquina con la

frecuencia angular de las corrientes de armadura. El rotor debe girar a la misma velocidad

del campo magnético rotatorio producido en el estator para que el par eléctrico medio

pueda ser diferente de cero. Si las velocidades angulares del campo magnético rotatorio y

del rector de la maquina sincrónica son diferentes, el par eléctrico medio es nulo. Por esta

razón a esta máquina se le denomina sincroniza; el rotor gira mecánicamente a la misma

frecuencia del campo magnético rotatorio del estator durante la operación en régimen

permanente.

MAQUINAS ASINCRONICAS

Contrariamente a las maquinas sincrónicas, empleadas normalmente como generadores, las

maquinas asincrónicas han encontrado su principal aplicación como motores, debido a la

sencillez de su construcción.

Las maquinas asincrónicas tienes un circulo magnético sin polos salientes estando

roturados tanto el estator como el rotor, los cuales van a estar sometidos a una acción de

campos magnéticos giratorios que darán lugar a perdidas magnéticas. En consecuencia,

ambos órganos de la maquina se fabrican a base apilar chapas delgadas de acero cilicio para

reducir estas pérdidas.

El devanado del estator normalmente es trifásico, aunque en maquinas de pequeñas

potencias también puede ser monofásico o bifásico. El devanado del rotor siempre es

polifásico. Ambos devanados tienen el mismo número de polos (2p). El devanado del rotor

forma un círculo cerrado por el que circulan corrientes inducida por el campo magnético.

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MAQUINAS CONMUTADAS

Las maquinas conmutadas son un dispositivo electrónico que transforma energía eléctrica

mediante transistores en conmutación. Mientras que un regulador de tensión utiliza

transistores polarizados en su región activa de amplificación, las fuentes conmutadas

utilizan los mismos conmutándolos activamente a altas frecuencias entre corte y saturación.

La forma de onda cuadrad resultante es aplicada a transformadores con núcleo de ferrita y

filtrados para obtener los voltajes de salida de corriente continua. Las ventajas de esta

método incluyen menor tamaño y peso del núcleo, mayor eficiencia por lo tanto menor

calentamiento. Las desventajas comparándolas con fuentes lineales es que son más

complejas y generan ruido eléctrico de alta frecuencia que debe ser cuidadosamente

minimizado por no causar interferencias a equipos próximos a estas fuentes.

GENERADORES

Un generador es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencia eléctrica

entre dos de sus puntos transformando la energía mecánica en energía eléctrica. Esta

transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores

eléctricos dispuestos sobre una armadura. Si se produce mecánicamente un movimiento

relativo entre los conductores y el campo, se genera una fuerza electromotriz. Este sistema

está basado en la ley de Faraday.

Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una

corriente continua. La mayoría de generadores de corriente alterna son de tres fases. El

proceso inverso seria el realizado por un motor eléctrico, que transforma energía eléctrica

en mecánica.

MOTORES

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El motor eléctrico es aquel motor que transforma la energía eléctrica en energía mecánica.,

por medio de la repulsión que presenta un objeto metálico cargado eléctricamente ante un

imán permanente. Son maquinas eléctricas rotatorias.

Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden transformar energía

mecánica en energía eléctrica de tracción usando en locomotoras o en automóviles híbridos

realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos. Son muy

utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar

conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías.

COMPRESORES

Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y

desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los

vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la maquina y el fluido

en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por el

convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola

a fluir.

Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de

las primeras que son maquinas hidráulicas, estas son maquinas térmicas, ya que su fluido de

trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también

de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan

fluidos comprensibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera

considerable.

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MAQUINAS ESTATICAS

Una maquina estática es un dispositivo que transforma la energía cinética en otra energía, o

bien, en energía potencial pero con una presentación distinta, pasando esta energía por una

etapa de almacenamiento en un campo magnético. Se clasifican en tres grandes grupos:

generadores, motores y transformadores. Una maquina eléctrica tiene un circuito magnético

y dos circuitos eléctricos. Normalmente uno de los circuitos eléctricos se llama excitación,

por que al ser recorrido por una corriente eléctrica produce los ampervueltas necesarias

para crear un flujo estable en el conjunto de la maquina.

TRANSFORMADORES

Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la

tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia

que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, es igual a la que se obtiene a la

salida. Las maquinas reales presentan un pequeño porcentaje de perdidas, dependiendo de

su diseño y tamaño, entre otros factores. El transformador es un dispositivo que convierte la

energía eléctrica de un cierto nivel de tensión. En energía alterna de otro nivel de tensión.

Basándose en el fenómeno del inducción electromagnética. Está constituido por dos o más

bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material conductor,

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devanadas sobre un núcleo cerrado de material fotomagnético, pero aisladas entre sí

eléctricamente.

REGULADORES

Los reguladores tienen la función de verídica la señal captada por el sensor y compararla

con el valor predeterminado y de liberara de forma que llegue a la unidad de control una

señal con una magnitud adecuada. El regulador debería suministrar la señal de control en

unos tiempos que permitan compensar bien las características dinámicas del proceso que

hay que regular. El valor teórico tiene que alcanzarse en el espacio de tiempo más breve

posible.

VARIADORES

Los variadores son un sentido amplio, un dispositivo o conjunto de dispositivos mecánicos,

hidráulicos, eléctricos o electrónicos empleados para controlar la velocidad giratoria de

maquinaria, especialmente de motores. También es conocido como ASD. La maquinaria

industrial generalmente es accionada a través de motores electrónicos, a velocidades

constantes o variables, pero con avalores precisos. No obstante, los motores eléctricos

generalmente operan a velocidad constante o casi constante, y con valores que dependen de

la alimentación y de las características propias del motor, los cuales no se pueden modificar

fácilmente.

CICLOCONVERTIDORES

Un ciclo convertidor es un variador de frecuencia que funciona con conmutación natural.

Las tensiones alternas de salidas se obtienes por una sucesión de fragmentos de las

tensiones alternas de entrada. Dado el valor y la frecuencia de las tensiones de entrada, el

ciclo convertidor permite cambiar de forma continua el valor y la frecuencia de las

tenciones de salida. Sin embargo, el máximo de la frecuencia de salida en claramente

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inferior a la frecuencia de entrada; se trata por lo tanto de un de multiplicador de frecuencia

con la relación variable de forma continua.

Estos convertidores utilizan las mismas conexiones de transistores que los rectificadores

reversibles en corriente y tensión.

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GENERADORES DE LOS CIRCUTOS

Se definen como modelo de un sistema a la estructura cuyo comportamiento es conocido o

se puede deducir a partir de bases teóricas, y que se asemejan bastante al sistema real en

estudio.

Ahora bien, la selección del modelo más adecuado juega un papel importante, ya que debe

ser en funciona de los objetos y precisión que se requiera, para que así los resultados

obtenidos sean lo más afines a nuestros intereses.

El modelo que nosotros adoptaremos para representar a una cadena diatomita

unidimensional estará formado por dos clases de partículas (átomos), con masas distintas y

unidas por medio de resortes, estos de masa despreciable, con constantes elásticas k,

esquemáticamente tenemos.

Ahora bien, cuando se hace vibra a una cadena así constituida se define como grados de

libertad de la cadena, a los diferentes movimientos más simples que pueda tener respecto a

un sistema de coordenadas cartesianas bichos movimientos simples en la cadena estarán

definidos en función de los movimientos armónicos simples de la partículas que él la

constituyen, dando lugar de esta, manera en la red o cadena a los llamados modos normales

de vibración.

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Cuando una cadena está formada por “n” p partículas, tendrá “n”grados de libertad y

en consecuencia “n” modos normales de vibración.

Siendo conveniente hacer notar que en cada modo normal, todas las partículas de la cadena

oscilaran o vibraran con la misma frecuencia y fase.

De esta manera, cualquier movimiento en la cadena será el resultado de una superposición

de sus modos normales de vibración, de tal forma y en general cualquier movimiento de la

cadena, estará descrito en función de dichos modos.

Como un caso especial y debido a que eh general cada modo normal tiene su propia

frecuencia; cuando a dos de estos les corresponde la misma frecuencia, se les llama modos

degenerados, esta mención viene al caso, ya que la existencia de este tipo de modos será de

interés mas adelante cuando se vea el caso de la cadena diatomita cíclica.

Las propiedades mecánicas de los materiales definen el comportamiento de los materiales

defiende el comportamiento de los mismos ante los agentes mecánicos exteriores que

actúan sobre ellos.

Las propiedades dependen de:

La constitución de los elementos más simples de la materia, como son sus átomos y

los enlaces entre sí mismo.

La estructura cristalina del material si la tiene.

Las características químicas de la materia.

Las del ambiente en que se encuentra.

La resistencia a la ruptura define la oposición que representa un material a ser roto por una

acción de esfuerzos mecánicos exteriores.

Si sometemos a una barra prismática a 2 fuerza de igual modulo y sentido contrario, en sus

dos extremos, se aprecia que dependiente del modulo de las fuerzas F, la barra se romperá o

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no. Cuando ejercen ambas F y no se rompen, está actuando la fuerza de cohesión. Ahora

bien, como la fuerza de cohesión tiene un valor máximo, si las F superan a este valor, se

producirá la ruptura de la pieza. Al romperse la pieza, habrá que sustituir la porción

eliminada por el efecto dinámico que esta ejercida.

Si en estas condiciones se aísla un elemento de sección unidad, la resultante de todas las

fuerzas que en el actúan será una fuerza de valor 0. Esta fuerza unitaria se denomina

tensión y se define como la intensión d la distribución de las fuerzas internas o componente

por unidad de sección de las fuerzas que se oponen a un cambio de forma de cuerpo.

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COMPONENTES DE UN CIRCUITO NEUMATICO

A continuación describimos los principales elementos que componen un circuito neumático

COMPRESORES

El aire comprimido se obtiene a partir de una maquina llamada compresor. El compresor

toma aire del exterior, a presión atmosférica, y lo comprime aumentando se presión.

DESTRIBUCION DEL AIRE COMPRIMIDO

Es el compresor se distribuye hacia el resto de los elementos que configuran el sistema a

través de un conjunto de tuberías.

VALVULAS NEUMATICAS

Son dispositivos que permiten regular o controlar el flujo del aire comprimido. Su función

es análoga a la que realizan los interruptores y conmutadores en circuitos eléctricos, de

forma que permitan gobernar el estado de los actuadores neumáticos y controlar el

funcionamiento del circuito

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VALVULAS REGULADORAS

En funcionamiento de la magnitud que regulen pueden ser:

Reguladores de caudal: ajustan el caudal que circula por los conductores de

distribución, modifican la anchura de la sección del paso del aire.

Regulador de presión: permiten colocar la presión del aire comprimido.

VALVULAS DE BLOQUEO

Permiten bloquear el paso del aire comprimido. Según su estructura interna, las válvulas se

clasifican en:

Válvulas de asiento: su funcionamiento se basa en el cierre de un elemento móvil

sobre su asiento.

Válvulas de corredera: su funcionamiento se basa en una corredera cilíndrica que

se desplaza lateralmente.

TIPOS DE MANDOS

Las válvulas pueden ser accionadas de forma manual o utilizando medios eléctricos.

Mandos manuales: el pulsador y el pedal se utilizan como un medio para cambiar la

posición de forma manual, construyéndose en forma de set.

Finales de carrera: este tipo de mandos tienen un accionamiento que es posición

provenientes de una señal eléctrica que excita un relé o mediante la inyección de

una salida de airea presión.

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ACTUADORES NEUMATICOS

Son dispositivos que transforman la energía del aire comprimido en energía mecánica es

decir producen un movimiento. Se pueden clasificar en dos tipos, según el movimiento que

producen los cilindros y los motores neumáticos.

CILINDROS

Los cilindros están constituidos por un embolo o pistón; producen un movimiento lineal

que puede ser de avance o de retroceso, los más utilizados son: los cilindros de efecto

simple y los cilindros de doble efecto.

MOTORES NEUMATICOS

Los motores neumáticos producen un movimiento rotatorio que da lugar al giro de un eje o

partir del impulso se aire comprimido laos más utilizados son los motores de paletas que

funcionan a la reversa de los compresores de este tipo.

COMPONENTES DE UN CIRCUITO HIDRAULICO

Los sistemas hidráulicos están compuestos principalmente por:

BOMBAS

Es una maquina hidráulica generadora que transforma la energía con la que es accionada en

energía hidráulica del fluido incompresible que mueve.

TUBERIAS

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Es un conducto que cumple la función de transportar agua u otros fluidos. Se suele elaborar

con materiales muy diversos. Cuándo el líquido transportado es petróleo, se utilizan la

denominación específica de oleoducto: cuando es gas se denomina gasoducto.

VALVULAS

Son fundamentos en los circuitos hidráulicos y son las que controlan los flujos de aceite

para dirigirlos hacia el lugar conveniente en cada momento. Una válvula hidráulica es un

mecanismo que sirve para regular el flujo de fluidos.

DEPOSITOS

Su función es contener o almacenar el fluido de un sistema hidráulico. Es un sistema

hidráulico industrial en donde no hay problemas de espacio y puede considerarse la

obtención de un buen diseño.

CILINDROS

Pueden tener diversas formas o tener los soportes colocados de distintas maneras pero

generalmente se pueden clasificar por el sistema de cierre de la tapa que varía en función de

la presión que tenga que soportar.

MOTORES

Es un actuador mecánico que convierte presión hidráulica y flujo en un par de torsión y un

desplazamiento angular es decir en una rotación o giro.

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FILTROS

Es el componente principal del sistema de filtración de una maquina hidráulica, de

lubricación o de engrase. Estos sistemas se emplean para el control de la contaminación por

partículas solidas de origen externo y las generadas internamente por procesos de desgaste

o de erosión de las superficies de la maquinaria.

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COMPRESORES

Un compresor es una maquina de fluido que está construida para aumentar la presión y

desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los

vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la maquina y el fluido

ene le cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por el

convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola

a fluir.

Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de

las primeras que son maquinas hidráulicas, estos son maquinas térmicas, ya que su fluido

de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y generalmente también

de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan

fluidos compresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura.

CILINDROS

El cilindro de un motor es el recinto por donde se desplaza un pistón. Su nombre proviene

de su forma, aproximadamente un cilindro geométrico.

En los motores de combustión interna tales como los utilizados en los vehículos

automotores, se dispone un ingenioso arreglo de cilindro junto con pistones, válvulas,

anillos y otros mecanismos de regulación y transmisión, pues allí es donde se realiza la

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explosión de combustible. Es el origen de la fuerza mecánica del motor que se transforma

luego en movimiento del vehículo.

El cilindro es una pieza hecha con metal fuerte porque debe soportar a lo largo de su vida

útil un trabajo a alta temperatura con explosiones constante de combustible, lo que lo

somete a un trabajo excesivo bajo condiciones extremas. Una agrupación de cilindros en un

motor constituye el núcleo del mismo, conocido como bloque del motor.

Hay motores desde un cilindro, como las moto sierras y algunas hasta motores de 12 o 16

cilindros en automóviles, camiones y aviones.

El dinámetro y la carrera de cilindro, o mejor la cilindrada, tiene mucho que ve con la

potencia que el motor ofrece, pues están en relación directa con la cantidad de aire que

admite para mezclarse con el combustibles y que luego explota, generando con ello el

movimiento mecánico que finaliza con el desplazamiento del vehículo hacia otra posición.

VALVULAS

Una válvula es un mecanismo que regula el flujo de la comunicación entre dos partes de

una maquina o sistema. Sin embargo las tres acepciones siguientes se refieren a

mecanismos que dejan pasar un fluido en un sentido y lo impiden en el contrario. En la

industria, a menudo e refiere la palabra a estas últimas acepciones, pero es en lenguaje ha

tomado en muchas ocasiones el sentido de la primera acepción. De este modo, podría

definirse una válvula como un dispositivo mecánico con el cual se puede iniciar, detener o

regula la circulación de líquidos o gases mediante una pieza móvil que abre, cierra y

obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.

La válvula es uno de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su

diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular,

modular y aislar una enorme serie de líquido y gases, desde los más simples hasta los más

corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde unos milímetros hasta los 9cm o más de

diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vacío hasta más de 140MPa y

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temperatura desde las criogénicas hasta 1100k. En algunas instalaciones se requiere un

seriado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia.

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REGULADOR

Dispositivo electrónico diseñado para mantener un nivel de voltaje constante.

Los reguladores electrónicos de tensión se encuentran en dispositivos como las fuentes de

alimentación de los computadores, donde estabilizan los voltajes DC usados por el

procesador y otros elementos. En los alternadores de los automóviles y en las plantas

generadoras, los reguladores de voltaje controlan la salida de la planta. En un sistema de

distribución de energía eléctrica, los reguladores de voltaje pueden instalarse en una

subestación o junto con las líneas de distribución de forma que todos los consumidores

reciban un voltaje constante independientemente de que tanta potencia existía en la línea.

Para que el voltaje de salida siempre se mantenga constante, la regulación se especifica por

dos medidas:

Regulación de carga: es el cambio en el voltaje de salida para un cambio dado en

la corriente de carga.

Regulación de línea o regulación de entrada: es el grado al cual el voltaje de

entrada cambia con el voltaje de salida. Es decir, como una relación de cambio entre

voltaje de entada y de salida, o el cambio de voltaje de salida sobre el rango de

voltaje de entrada especificando.

Otros parámetros importantes son:

Coeficiente de temperatura: es el cambio en el voltaje de salida con la temperatura.

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Precisión del voltaje: de un regulador de voltaje refleja el error en el voltaje de

salida sin tomar en cuenta la temperatura o el tiempo de funcionamiento del mismo.

Voltaje de caída: es una diferencia mínima entre el voltaje de entrada y el voltaje de

salida sin tomar en cuenta la temperatura, para el cual el regulador puede aun

suministrar la corriente especificada.

Valores máximos permitidos: están definidos para los componentes del regulador, y

especifican las corrientes de salida pico que pueden usarse, el voltaje máximo de

entrada, la disipación máxima de potencia dada una temperatura, etc.

Ruido de salida e impedancia dinámica de salida: puede definirse en un grafico en

contra de la frecuencia, mientras que rizo de salida puede darse como voltaje pico a

pico o voltaje RMS, o en términos de su espectro.

Corriente de consumo: es la corriente que pasa intensamente por el circulo que no se

va para la carga, medido normalmente como la corriente de entrada cuando no hay

una carga conectada.

Respuesta transitoria: es la reacción del regulador cuando hay un cambio subido de

la corriente de carga o en el voltaje de entrada. Algunos reguladores tienden a

oscilar o poder tener resultados no deseados.

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