MOTOR ASINCRONICO

Los motores asíncronos o de inducción son un tipo de motor de corriente alterna en el que

la corriente eléctrica, en el rotor, necesaria para producir torsión es inducida por inducción

electromagnética del campo magnético de la bobina del estator. Por lo tanto un motor de

inducción no requiere una commutación mecánica aparte de su misma exitación o para todo o

parte de la energía transferida del estator al rotor, como en los universales, DC y motores

grandes síncronos. El primer prototipo de motor eléctrico capaz de funcionar con corriente

alterna fue desarrollado y construido por el ingeniero Nikola Tesla y presentado en

el American Institute of Electrical Engineers (en español, Instituto Americano de Ingenieros

Eléctricos, actualmente IEEE) en 1888.

El motor asíncrono trifásico está formado por un rotor, que puede ser de dos tipos: a) de jaula

de ardilla; b) bobinado, y un estator, en el que se encuentran las bobinas inductoras. Estas

bobinas son trifásicas y están desfasadas entre sí 120º en el espacio. Según el Teorema de

Ferraris, cuando por estas bobinas circula un sistema de corrientes trifásicas equilibradas,

cuyo desfase en el tiempo es también de 120º, se induce un campo magnético giratorio que

envuelve al rotor. Este campo magnético variable va a inducir una tensión en el rotor según

la Ley de inducción de Faraday: La diferencia entre el motor a inducción y el motor universal

es que en el motor a inducción el devanado del rotor no está conectado al circuito de

excitación del motor sino que está eléctricamente aislado. Tiene barras de conducción en todo

su largo, incrustadas en ranuras a distancias uniformes alrededor de la periferia. Las barras

están conectadas con anillos (en cortocircuito como dicen los electricistas) a cada extremidad

del rotor. Están soldadas a las extremidades de las barras. Este ensamblado se parece a las

pequeñas jaulas rotativas para ejercitar a mascotas como hamsters y por eso a veces se llama

"jaula de ardillas", y los motores de inducción se llaman motores de jaula de ardilla.

MOTOR SINCRONICO

Los motores sincrónicos son naturalmente motores de velocidad constante. Operan en

sincronismo con la línea de frecuencia y comúnmente se los utiliza donde se necesita una

velocidad constante. El motor sincrónico es un motor eléctrico accionado por corriente alterna

que consta de dos componentes básicos: un estator y un rotor. Típicamente, un capacitor

conectado a una bobina del motor, es necesario para la rotación en la dirección apropiada. (No

se necesitan capacitores para los modelos UDS que utilizan una bobina simple con un diente de

engranaje interno para determinar la dirección). El estator fijo exterior contiene bobinas de cobre

que se suministran con una corriente alterna para producir un campo magnético giratorio. El

rotor magnetizado está sujeto al eje de salida y crea una fuerza de torsión debido al campo

giratorio del estator. La velocidad de un motor sincrónico se determina por el número de pares

de polos y es una proporción de la frecuencia de entrada (línea). Al igual que nuestros motores

paso a paso, nuestro motor síncrono puede ofrecer soluciones de movimiento tanto para

aplicaciones rotacionales como para lineales.

Conceptos básicos del motor sincrónico

El motor síncrono de imán permanente (PM) es muy eficiente y se puede detener cuando se

aplica el voltaje sin dañar a la bobina del motor. Estos motores se caracterizan por su velocidad

sincrónica, consumo de energía, pares de polos, fuerza de torsión de arranque y de

funcionamiento.

La velocidad sincrónica se define cuando el rotor bajo carga alcanza una velocidad constante y se determina por el número de pares de polos del motor y la frecuencia de entrada.

El consumo de energía expresado en vatios es la cantidad de energía que el motor necesita bajo condiciones sin carga.

Los pares de polos del rotor son el número de segmentos norte y sur que contiene el rotor. La fuerza de torsión de arranque es la carga que el motor es capaz de mover desde un punto

muerto. La fuerza de torsión de accionamiento es la cantidad de fuerza de torsión que el motor es capaz

de producir sin desprenderse del sincronismo.

Nuestro motor sincrónico giratorio puede combinarse con nuestra completa línea de cajas de

engranajes para aumentar la fuerza de torsión y reducir la velocidad.

MOTO REDUCTOR

Los reductores y motor reductores mecánicos de velocidad se pueden contar entre los inventos más antiguos de la humanidad y aún en estos tiempos del siglo XXI se siguen utilizando prácticamente en cada máquina que tengamos a la vista, desde el más pequeño reductor o motorreductor capaz de cambiar y combinar velocidades de giro en un reloj de pulsera, cambiar velocidades en un automóvil, hasta enormes motorreductores capaces de dar tracción en buques de carga, molinos de cemento, grandes máquinas cavadoras de túneles o bien en molinos de caña para la fabricación de azúcar.

Un motorreductor tiene un motor acoplado directamente, el reductor no tiene un motor acoplado directamente.

La sencillez del principio de funcionamiento y su grado de utilidad en una gran variedad de aplicaciones es lo que ha construido la trascendencia de este invento al través de los siglos.

A continuación se dan los principios básicos de un reductor o motorreductor de velocidad:

Supongamos que la rueda “A” de la fig.1 tiene un diámetro de 5 cm. Su perímetro será entonces de 5 x 3.1416 = 15.71 cm. El perímetro es la longitud total del envolvente de la rueda. Una rueda “B” de 15 cm de diámetro y 47.13 cm de perímetro (15 x 3.1416) está haciendo contacto con el perímetro de la rueda “A” (fig 2)

 

CONCEPTO DE RELACIÓN DE REDUCCIÓN EN UN MOTORREDUCTOR 

En la fig 3, cuando gira la rueda “A” hará que a su vez gire la rueda “B” pero sucederá que por cada tres vueltas que dé “A”, la rueda “B” solamente dará una vuelta, esto es, el diámetro de “B” dividido por el diámetro de “A” (15/5 = 3). Este número 3 será la relación de reducción de este reductor o motorreductor elemental y se indica como 3:1

Con esta simple combinación se ha logrado disminuir la velocidad de rotación de la rueda “B” a la tercera parte de la velocidad de la rueda “A”. Si a la combinación de ruedas antes descrito encadenamos otras ruedas adicionales entonces cada vez lograremos una velocidad cada vez menor hasta donde sea necesario para la aplicación y puede ser 6:1, 30:1, 100:1 o aún mayor para lograr velocidades muy pequeñas que se pudieran necesitar y que, por ejemplo, la rueda “A” tuviera que girar cientos de veces para que la última rueda girara una sola vez. En este caso tendremos un motorreductor de varios trenes de reducción, entendiendo como 1 tren de reducción a un par de ruedas. Con 6 ruedas tendríamos tres trenes de engranes.

Con este sistema de reducción no solamente disminuimos la velocidad de “B” a un giro más lento que es útil para la mayoría de las aplicaciones sino que al mismo tiempo estaremos aumentado el “par” o “torque” en la última rueda del motorreductor que generalmente se conoce como la

rueda de salida a la que va ensamblada la “flecha de salida” del reductor o motorreductor.

 

CONCEPTO DE PAR O TORQUE EN UN MOTORREDUCTOR 

El “torque” o “par” es una fuerza de giro; Por ejemplo la fuerza de giro de la flecha de salida del motorreductor; es también la fuerza de giro en la flecha de un motor. No es simplemente una fuerza expresada en kilogramos, libras, onzas, Newton, etc.; tampoco es una potencia en HP o en Kilowatts. Es un fuerza de giro cuyas unidades son kilogramos – metro, o libra – pie, o libras – pulgada, o Newton – metro, etc.

Este torque o par mezclado con un tiempo de realización, aplicación o ejecución es

entonces que se convierte en una “potencia”.

Un motor eléctrico tiene una determinada potencia en HP y tiene una cierta velocidad de operación a la cual gira la flecha de salida, por ejemplo 1800 Revoluciones por Minuto (RPM). Estas dos características: Velocidad y Potencia llevan aparejado un cierto “torque” o  “par” que puede liberar el motor.Es precisamente el “par” lo que permitirá que podamos o no girar una determinada carga, cuanto más alto el “par” más grande será la carga que podamos girar. El que tan rápido podamos

hacerlo dependerá de la potencia del motorreductor. Las dos características están interrelacionadas y dependen una de la otra.

Esta combinación de potencia, par y velocidad en un motor o motorreductor está regida por la siguiente fórmula:

 

                                                                    

Como podrá verse en la fórmula, para una potencia dada, cuanto más baja sea la velocidad final de giro de la flecha del motorreductor, más alto será el par aunque la potencia siga siendo la misma. Inversamente: Cuanto más alta sea la velocidad final del reductor o motorreductor, tanto más bajo será el par aun cuando la potencia sea la misma.

Calculemos el par de salida que puede proporcionar un Motorreductor de 5 HP, con relación de reducción de 59:1. El motor es de 4 polos con una velocidad nominal de 1750 RPM.

 

Si el motor es de 1750 RPM de salida y el Reductor es relación de reducción 59:1 quiere decir que la velocidad de salida será de:

Velocidad a la salida del reductor = 1750 / 59 = 29.66 RPM

Entonces el par disponible será de:

El par disponible es de 120.7 kg-m

 

Esto quiere decir que el Motorreductor tendría la fuerza torsional o par suficiente para darle vuelta a un peso de 120.7 kg colgado de un brazo de palanca de 1 m atornillado a la flecha de salida y ese trabajo de giro con esa carga lo podría hacer indefinidamente ya que los 5 HP serían suficientes para mantenerlo girando aún con ese par opositor de 120.7 kg-m

CÁLCULO DE LA POTENCIA NECESARIA EN UN MOTORREDUCTOR 

Inversamente, si sabemos que “par” necesitamos para mover la carga y a qué velocidad de giro se realiza adecuadamente el trabajo que

requerimos, entonces podemos calcular el motorreductor y la potencia del motor necesarios:, Por ejemplo: Si el par requerido es de 125 kg-m y necesitamos que gire a 40 RPM, entonces el Motorreductor necesario será:

Cálculo de la relación de reducción:   reducción = 1750/40 = 43.75:1

Despejando los HP de la fórmula antes propuesta:

Se requieren 6.98 HP de potencia en el motor. Como no existe comercialmente un motor de esa potencia, tomamos el mas cercano que es de 7.5 HP

Se requiere una reducción de 43.75:1. Como no existe comercialmente un reductor que exactamente tenga esa relación de reducción, entonces tomamos el mas cercano que es relación 43:1.

 

YUCon esto queda totalmente definido el Motorreductor que vamos a solicitar para realizar el trabajo requerido en el tiempo requerido:

 

1 Motorreductor de 7.5 HP, reducción 43:1 con velocidad de salida de 40.7 RPM

 

 

SISTEMA TRIANGULO Y SISTEMA EN ESTRELLA

En un sistema trifásico con una conexión en triángulo tenemos que las intensidades que aparecen entre las impedancias o resistencias se encuentran en fase con las respectivas tensiones de esas resistencias. Pero asimismo, existe un desfase de 120° entre estas intensidades. Lo mismo sucede con las tensiones, es decir, hay un desfase de 120°. Así tenemos, y para entendernos mejor, que las intensidades de fase: I12, I23 e I31 se encuentran en fase con sus respectivas tensiones, que son las generadas en cada línea:U12, U23 y U31. 

Además, tenemos otras tres intensidades de línea: I1, I2 e I3 , a las cuales, si les aplicamos la ley de Kirchhoff, tendremos la siguiente relación entre intensidades de línea y fase:

   

El diagrama fasorial de las intensidades y su correspondencia lo podemos ver en el siguiente dibujo, que seguro nos aclarará los conceptos:

Como podemos observar en el diagrama fasorial, entre las intensidades:I1, I2e I3 existe un desfase de 120°, lo mismo que sucede con las tres intensidades que atraviesan a las resistencias. Sin embargo, entre las intensidades:I1, I2 e I3 y las intensidades:I12, I23 e I31 existe un desfase de 30°. Esto lo vamos a aprovechar para emplear nuestros conocimientos de trigonometría y saber con exactitud la correspondecia existente entre las intensidades de fase y las intensidades de línea.Escogiendo la primera relación entre intensidades:

y aplicando nuestros conocimientos en trigonometría, obtenemos el siguiente desarrollo ecuacional:

Lo cual, si generalizamos obtendremos la siguiente ecuación:

SITEMA ESTRELLA

En un generador en configuración estrella, las intensidades de fase coinciden con las

correspondientes de línea, por lo que se cumple (en caso de equilibrio) IF = IL.

Las tensiones de fase y de línea en configuración estrella (en caso de equilibrio) se relacionan

por √3UF = UL, relación obtenida al aplicar la segunda ley de Kirchhoff a los

fasores Uan, Ubn y Uab de modo que resulta (transformando los fasores en vectores (x,y) para

facilitar el cálculo): Uan - Ubn = Uab = √3Uan *(1(30º)) siendo Uan = UF y Uab = UL. Esta relación es

visualizable dibujando el diagrama de estos fasores de tensión.

En la conexión en estrella, cada generador se comporta como si fuera monofásico y produjera una tensión de fase o tensión simple. Estas tensiones serían U1, U2 y U3. La tensión compuesta es la que aparecerá entre dos fases. Estas serán U12, U13 y U23, de manera que:

U12=U1-U2

Imagen 7. Tensiones en la conexión en estrella. Elaboración propia.

Pulsa sobre la imagen para ampliarla.

 

En la conexión en estrella:

Cada una de las tensiones de línea, se encuentra adelantada 30º respecto a la tensión de fase que tiene el mismo origen. Esto se

aprecia claramente si representamos vectorialmente el diagrama de tensiones de fase y de línea en una estrella:

Imagen 8. Diagrama vectorial de tensiones en la conexión en estrella. Elaboración propia.

Pulsa sobre la imagen para ampliarla.

 

Además, si te fijas en la estrella, puedes observar que los devanados de las fases están en serie con los conductores de línea, por lo que las intensidades de fase y de línea serán iguales:

TRIBOLOGIA

La tribología es la ciencia que estudia la fricción, el desgaste y la lubricación que tienen lugar

durante el contacto entre superficies sólidas en movimiento. El término es usado

universalmente desde finales del siglo XX.

Para entender la tribología se requieren conocimientos de física, de química y de tecnología

de materiales. Las tareas del especialista en tribología (tribólogo) son las de reducir la fricción

y desgaste para conservar y reducir energía, lograr movimientos más rápidos y precisos,

incrementar la productividad y reducir el mantenimiento.

La tribología se centra en el estudio de tres fenómenos:

1. la fricción entre dos cuerpos en movimiento

2. el desgaste como efecto natural de este fenómeno

3. la lubricación como un medio para reducir el desgaste.

Fricción[editar]

Artículo principal: Fricción

La fricción se define como la resistencia al movimiento durante el deslizamiento o rodamiento

que experimenta un cuerpo sólido al moverse sobre otro con el cual está en contacto. Esta

resistencia al movimiento depende de las características de las superficies. Una teoría explica

la resistencia por la interacción entre puntos de contacto y la penetración de las asperezas. La

fricción depende de

i) la interacción molecular (adhesión) de las superficies

ii) la interacción mecánica entre las partes.

La fuerza de resistencia que actúa en una dirección opuesta a la dirección del movimiento se

conoce como fuerza de fricción. Existen dos tipos principales de fricción: fricción estática y

fricción dinámica. La fricción no es una propiedad del material, es una respuesta integral del

sistema.

Existen tres leyes de la fricción:

1. La fuerza de fricción es proporcional a la carga normal.

2. La fuerza de fricción es independiente del aparente área de contacto entre las

superficies deslizantes.

3. La fuerza de fricción es independiente a la velocidad de deslizamiento.

Desgaste[editar]

El desgaste es el daño de la superficie por remoción de material de una o ambas superficies

sólidas en movimiento relativo. Es un proceso en el cual las capas superficiales de un sólido

se rompen o se desprenden de la superficie. Al igual que la fricción, el desgaste no es

solamente una propiedad del material, es una respuesta integral del sistema. Los análisis de

los sistemas han demostrado que 75% de las fallas mecánicas se deben al desgaste de las

superficies en rozamiento. Se deduce fácilmente que para aumentar la vida útil de un equipo

se debe disminuir el desgaste al mínimo posible.

Desgaste por Fatiga: surge por concentración de tensiones mayores a las que puede

soportar el material. Incluye las dislocaciones, formación de cavidades y grietas.

Desgaste Abrasivo: es el daño por la acción de partículas sólidas presentes en la zona del

rozamiento.

Desgaste por Erosión: es producido por una corriente de partículas abrasivas, muy común

en turbinas de gas, tubos de escape y de motores.

Desgaste por Corrosión: originado por la influencia del ambiente, principalmente la

humedad, seguido de la eliminación por abrasión, fatiga o erosión, de la capa del

compuesto formado. A este grupo pertenece el Desgaste por oxidación. Ocasionado

principalmente por la acción del oxígeno atmosférico o disuelto en el lubricante, sobre las

superficies en movimiento.

Desgaste por Frotación: aquí se conjugan las cuatro formas de desgaste, en este caso los

cuerpos en movimiento tienen movimientos de oscilación de una amplitud menos de 100

μm. Generalmente se da en sistemas ensamblados.

Desgaste por deslizamiento: También conocido como desgaste por adhesión es el

proceso por el cual se transfiere material de una a otra superficie durante su movimiento

relativo como resultado de soldadura en frío debido a las grandes presiones existentes

entre las asperezas, en algunos casos parte del material desprendido regresa a su

superficie original o se libera en forma de virutas o rebaba. Existen pruebas de este tipo

en las que se emplea una máquina de perno o esfera en disco.

Desgaste Fretting: es el desgaste producido por las vibraciones inducidas por un fluido a

su paso por una conducción.

Desgaste de Impacto: son las deformaciones producidas por golpes y que producen una

erosión en el material.

Lubricación[editar]

Artículo principal: Lubricante

Curva de Stribeck.

El deslizamiento entre superficies sólidas se caracteriza generalmente por un alto coeficiente

de fricción y un gran desgaste debido a las propiedades específicas de las superficies. La

lubricación consiste en la introducción de una capa intermedia de un material ajeno entre las

superficies en movimiento. Estos materiales intermedios se denominan lubricantes y su

función es disminuir la fricción y el desgaste. El término lubricante es muy general, y puede

estar en cualquier estado material: líquido, sólido, gaseoso e incluso semisólido o pastoso.

ROZAMIENTO

La fuerza de rozamiento es una fuerza que aparece cuando hay doscuerpos en contacto y es una fuerza muy importante cuando se estudia elmovimiento de los cuerpos. Es la causante, por ejemplo, de que podamos andar(cuesta mucho más andar sobre una superficie con poco rozamiento, hielo, porejemplo, que por una superficie con rozamiento como, por ejemplo, un suelorugoso).

Existe rozamiento incluso cuando no hay movimiento relativo entre los doscuerpos que están en contacto. Hablamos entonces de Fuerza de rozamiento estática. Por ejemplo, si queremos empujar un armario muy grande y hacemosuna fuerza pequeña, el armario no se moverá. Esto es debido a la fuerza de rozamiento estática que se opone al movimiento. Si aumentamos la fuerza con laque empujamos, llegará un momento en que superemos está fuerza de rozamiento yserá entonces cuando el armario se pueda mover, tal como podemos observar enla animación que os mostramos aquí. Una vez que el cuerpo empieza a moverse,hablamos de fuerza de rozamiento dinámica. Esta fuerza de rozamientodinámica esmenor que la fuerza de rozamiento estática.

La experiencia nos muestra que:

la fuerza de rozamiento entre dos cuerpos no depende del tamaño de la superficie de contacto entre los dos cuerpos, pero sí depende de cúal

sea la naturaleza de esa superficie de contacto, es decir, de que materiales la formen y si es más o menos rugosa.

la magnitud de la fuerza de rozamiento entre dos cuerpos en contacto es proporcional a la normal entre los doscuerpos, es decir:

Fr = ·N

donde  es lo que conocemos como coeficiente de rozamiento.

Hay dos coeficientes de rozamiento: el estático, e, y el cinético, c, siendo el primero mayor que el segundo:

e > c

QUE ES ACEITE