DESARROLLO DEL TRABAJO
COMPRESOR
Máquina que eleva la presión de un gas, un vapor o una mezcla de gases y
vapores. La presión del fluido se eleva reduciendo el volumen específico del
mismo durante su paso a través del compresor. Comparados con turbo soplantes
y ventiladores centrífugos o de circulación axial, en cuanto a la presión de salida,
los compresores se clasifican generalmente como maquinas de alta presión,
mientras que los ventiladores y soplantes se consideran de baja presión.
USOS
Los compresores se emplean para aumentar la presión de una gran variedad de
gases y vapores para un gran número de aplicaciones. Un caso común es el
compresor de aire, que suministra aire a elevada presión para transporte, pintura a
pistola, inflamiento de neumáticos, limpieza, herramientas neumáticas y
perforadoras. Otro es el compresor de refrigeración, empleado para comprimir el
gas del vaporizador. Otras aplicaciones abarcan procesos químicos, conducción
de gases, turbinas de gas y construcción.
El aire comprimido se utiliza para la operación de máquinas y herramientas,
taladrar, pintar, soplar hollín, en transportadores neumáticos, en la preparación de
alimentos, en la operación de instrumentos y para operaciones en el sitio de uso
(por ejemplo, combustión subterránea) las presiones van desde 25 psig (172
kpa)hasta 60000 psig (413,8 kpa). El empleo más frecuente es a presiones de 90
a 110 psig, que son los límites de la presión normal en casi todas las fábricas.
Los compresores para gas se emplean para refrigeración, acondicionamiento de
aire, calefacción transporte por tuberías. Acopio de gas natural, craqueo catalítico,
polimerización y en otros procesos químicos.
MANTENIMIENTO.
Una vez que se ha puesto a funcionar el compresor, hay que seguir un estricto
programa de mantenimiento preventivo. Los representantes técnicos, de los
fabricantes, especializados en reacondicionar compresores, muchas veces
entrenan el personal de la planta en los métodos de mantenimiento. Una
importante ayuda para el mantenimiento, a lo cual no siempre se presta mucha
atención, son los manuales de operación y mantenimiento que publica el
fabricante.
Durante el funcionamiento normal hay que vigilar lo siguiente
Flujo de agua de enfriamiento
Nivel
Presión temperatura del aceite
Funcionamiento de los controles
Presión del control
Presiones y temperaturas de succión y descarga
Ruidos anormales
Carga y temperatura del motor
Es indispensable un registro diario del funcionamiento del compresor, en especial
de los de etapas múltiples, para un mantenimiento eficiente. Se debe registrar
cuando menos lo siguiente: 1) temperatura y presiones de succión, descarga y
entre etapas 2) temperaturas del agua de las camisas de entrada, salida y entre
etapas 3) temperatura y presión de aceite para lubricar los cojinetes 4) carga,
amperaje y voltaje del motor 5) temperatura ambiente 6) hora y fecha.
ESTRUCTURA DE LOS COMPRESORES
Los compresores de placas se fabrican para caudales de hasta 5OOm3\rnin y con
dos etapas de compresión con enfriamiento intermedio crean presiones de hasta
1.5Mpa. Los elementos principales de esta estructura son:
Rotor
Cuerpo
Tapas
Enfriador
Arboles
TIPOS DE COMPRESORES
Reciprocante o alternativos
Orbital
Axial
Radial o Centrífugo
Diagonal
RECIPROCANTE: utilizan pistones (sistema bloque-cilindro-émbolo como los
motores de combustión interna). Abren y cierran válvulas que con el movimiento
del pistón aspira/comprime el gas gracias a un motor eléctrico incorporado. Es el
compresor más utilizado en potencias pequeñas. Pueden ser del tipo hermético
monofásico, común en refrigeradores domésticos. O de mayores capacidades
(monofásicas y trifásicas) de varios cilindros que permiten mantención/reparación.
Su uso ha disminuido en el último tiempo y ha cedido lugar al compresor de tornillo
que tiene mejores prestaciones.
ORBITAL: la compresión del gas se hace de manera continua, haciéndolo pasar a
través de dos tornillos giratorios. Son de mayor rendimiento y con una regulación
de potencia sencilla, pero su mayor complejidad mecánica y coste hace que se
emplee principalmente en elevadas potencias, solamente.
AXIAL: la corriente de aire que atraviesa el compresor lo hace en el sentido del
eje (de ahí el nombre de axial), consta de varios discos giratorios (llamados
etapas) en los cuales hay una serie de "palas" (alabes), entre cada disco rotor hay
un disco fijo (estator) que tiene como función dirigir el aire con el ángulo correcto a
las etapas rotoras.
El compresor axial es él mas utilizado en las turbinas "de verdad" pero para las
pequeñas turbinas de aeromodelismo es muy difícil de construir y balancear, si
bien algunos han construido turbinas con compresor axial, por el momento están
fuera del alcance de la mayoría
RADIAL O CENTRIFUGO: la corriente de aire ingresa en el sentido del eje y sale
en sentido radial, consta de un solo disco con alabes en una o ambas caras, es el
compresor universalmente utilizado en las micro turbinas por ser fácil de obtener
(proveniente de un turbo compresor de auto) y balancear, es mucho más
resistente que el axial pero como desventaja es mas pesado y tiene un área frontal
mayor
DIAGONAL: es una cruza entre los dos anteriores, es prácticamente anecdótico
puesto que salvo en los primeros intentos de construir micro-turbinas no se ha
utilizado.
SEGURIDAD E INSTRUCCIONES OPERATIVAS.
ÁMBITO DE APLICACIÓN
Se someterán a las condiciones de la presente Instrucción Operativa los
compresores que cumplan alguna de estas dos condiciones:
La presión efectiva de trabajo es mayor a 0.5 bar.
El producto de la presión efectiva de trabajo (en bar) por el volumen en m 3 del
depósito es mayor a 0.02.
REQUISITOS DE INSTALACIÓN
La redacción de un proyecto de instalación para dispositivos de tratamiento y
almacenamiento de aire es necesaria siempre que el producto de la presión
efectiva (en bar) por el volumen en m3 del depósito sea mayor o igual a 7.5.
La ejecución de la instalación o del mantenimiento reglamentario de los
compresores:
La instalación debe ser llevada cabo por un instalador autorizado. Este instalador
debe cumplir, como mínimo, las siguientes condiciones:
El instalador se debe hacer responsable de que las instalaciones que realicen, o
de las operaciones de mantenimiento que efectúe se realicen según lo dispuesto
en INST MIE AP17 del Reglamento de Aparatos a Presión.
El instalador debe tener cubierta la responsabilidad civil que pueda derivarse de
sus actuaciones mediante una póliza de seguro por una cuantía mínima de 25
millones de pesetas por siniestro, con cláusula de actualización anual de acuerdo
con el Índice de Precios al Consumo del Instituto Nacional de Estadística.
En caso de que efectúe labores que impliquen utilización de técnicas de
soldadura, éstas deberán estar homologadas según las normas técnicas vigentes,
y los soldadores que las lleven a cabo, homologados.
REQUISITOS DE MANTENIMIENTO
ANUALMENTE
Limpieza interior de aceites y carbonillas.
Válvulas de seguridad: comprobación de su status como dispositivo de control
apto para este tipo de funciones. En caso de que sea necesaria su sustitución será
posible exigir al instalador que efectúe el cambio que facilite una copia del
certificado acreditativo del fabricante del dispositivo donde se especifique la
capacidad de descarga de la válvula. En caso de que sea necesaria su sustitución
sólo se empleará válvulas nuevas que llevarán o bien grabado o bien en una placa
los siguientes datos: fabricante, diámetro nominal, presión nominal, presión de
tarado y caudal nominal. Las válvulas sustituidas serán precintadas a la presión de
tarado.
Manómetros: ser comprobará su buen estado y funcionamiento. Así mismo se
comprobará que los manómetros existentes sean de clase 2.5 según el
Reglamento de Aparatos a Presión. Si un manómetro necesita ser sustituido, sólo
lo será por otro nuevo, de clase 2.5, según el citado Reglamento. Una vez
sustituido se comprobará su correcto funcionamiento.
Dispositivos de inspección y limpieza: se comprobará la accesibilidad a los
orificios y registros de limpieza. En el caso de los purgadores, se comprobará su
operatividad. Así mismo se comprobará el funcionamiento de los dispositivos de
refrigeración y captación de aceite del aire alimentado.
Engrase: el aceite que se emplee estará libre de materias resinificadles. Se
utilizará aceite de propiedades antioxidantes con punto de inflamación superior a
125ºC. Cuando la presión de trabajo sobrepase los 20 Kg/cm 2, sólo deberán
utilizarse aceites con punto de inflamación superior a 220ºC.
CADA 10 AÑOS
Inspección visual exterior.
Inspección visual interior.
Estas operaciones de mantenimiento deben ser supervisadas por el N3
responsable del área en la que se vaya a instalar el compresor. Así mismo, deberá
archivar la documentación que este proceso genere, como también deberá hacerlo
el N2 del Departamento.
DOCUMENTACIÓN EXIGIBLE
Certificado de Homologación o Registro de Tipo de aparato en cuestión.
Copia de acta o certificado de conformidad de la producción del equipo.
Copia del acta o actas de prueba del constructor.
Certificado de puesta en marcha, emitido por el instalador o por el instalador +
dirección de proyecto/obra.
HISTÓRICO DE ACTIVIDADES
Por cada compresor y cada instalación independiente de aire comprimido se
mantendrá un archivo de documentación, conservando manual del equipo o
accesorios utilizados, junto a todos los certificados que facilite el
fabricante/instalador/proveedor de los mismos. En este mismo archivo se
conservarán todas las actas emitidas con motivo de operaciones de
mantenimiento u operaciones de reparación, y estará en poder del N2 y del N3 del
área de trabajo.
PLACA DE DISEÑO
Todo aparato sometido a la prueba de presión deberá ir provisto de una placa
donde deberán estar grabados la presión de diseño y, en su caso, la máxima de
servicio, el número de registro del aparato y la fecha de la primera prueba y
sucesivas.
IDENTIFICACIÓN
Todos los aparatos llevarán una identificación en la que constarán los siguientes
datos:
Nombre o razón social del fabricante
Contraseña y fecha de registro del tipo
Número de fabricación
Características principales. El recipiente la placa descriptiva deberán llevar
por lo menos las siguientes inscripciones:
La presión máxima de servicio (PS en bar)
La temperatura máxima de servicio (Tmáx. en ºC)
La temperatura mínima de servicio (Tmín. en ºC)
La capacidad del recipiente (V en l)
BOMBA
Bomba como artefacto para mover fluidos. En ingeniería mecánica una bomba es
un dispositivo usado para mover líquidos, gases o sustancias en estado
semisólido, como es el caso del hormigón durante su puesta en obra o la arena
extraída del lecho de un río en los procesos de dragado.
USOS
Una bomba mueve líquidos o gases de una presión más baja a una presión más
alta y es responsable de esta diferencia de presión. La primera bomba conocida
fue descrita por Arquímedes en el tercer siglo A.C. y se conoce como tornillo de
Arquímedes. Las bombas funcionan usando fuerzas mecánicas, fuerza física, o
por la fuerza de la compresión.
Las bombas se clasifican en tres tipos principales:
De émbolo alternativo.
De émbolo rotativo.
Roto dinámicas.
TIPOS DE BOMBAS
Bombas manuales
Bomba de calor
Bomba (hidráulica)
Bomba de ariete
Bomba neumática
Bomba de vacío
Bomba térmica
Bomba peristáltica
BOMBA MANUAL
Un tipo de bomba manual es la bomba de balancín.
BOMBA DE CALOR
Denominación de los equipos de aire acondicionado que pueden invertir su
funcionamiento para producir calor además de frío.
Este proceso se lleva a cabo mediante un sistema de válvulas llamadas "válvula
de 4 vías" que permite que el evaporador y el condensador intercambien sus
papeles, sin que el compresor tenga que alterar su funcionamiento.
RENDIMIENTO
Supongamos un equipo climatizador de ventana que en la parte interior nos de frío
y la de la calle calor, es decir, tomamos calor del interior y lo expulsamos al
exterior.
Si invertimos el proceso de compresión y expansión, nos dará calor en el interior
tomado del calor total o Entalpía del aire exterior. De este modo conseguimos un
rudimentario equipo de Ciclo Bomba de Calor.
En la práctica no es necesario invertir físicamente el equipo para lograr que unas
veces trabaje en frío y otras en calor, ya que estos equipos van dotados de una
válvula de 4 vías que nos permite cambiar, de forma mecánica, el sentido de
circulación del freón o gas ligero. De forma que donde antes nos daba calor, ahora
nos dará frío.
BOMBA HIDRÁULICA
En hidráulica, una bomba es un sistema mecánico o electro-mecánico que puede
formar parte de un sistema hidráulico o hídrico, el cual aprovecha la energía del
movimiento realizando acciones de regulación y control para elevar o mover el
agua. Las bombas pueden usarse para contrarrestar la fuerza de gravedad o bien
cuando las cañerías son muy largas, horizontales o con un poco de declive.
Existen principalmente dos tipos: estáticas y dinámicas.
BOMBA DE ARIETE
Una bomba de ariete es una bomba cíclica que utiliza la energía potencial de un
fluido para subir una parte de ese fluido a un nivel superior. No necesita por lo
tanto aporte de otra energía exterior. Esto y su sencillez la hacen adecuada para
lugares remotos o pobres donde no hay acceso a energía eléctrica o motores de
otro tipo.
HISTORIA
Parece ser que John Whitehurst de Cheshire en 1772 fabricó lo que llamó una
"máquina de pulsación" pero no se tienen detalles sobre el invento. La primera
bomba de ariete similar a las de hoy de la que tenemos noticia fue inventada en
1796 por el francés Joseph Michel Montgolfier quien la instaló en su fábrica de
papel. Durante el siglo XIX la bomba de ariete se popularizó mucho pero con la
llegada de la electricidad y los motores baratos ha caído en desuso en los países
más ricos aunque sigue utilizándose en países más pobres.
FUNCIONAMIENTO
El principio de funcionamiento es como sigue. El líquido, normalmente agua,
procedente de un depósito suministrador A se acelera por un tubo de carga
inclinado B con lo que su energía potencial se convierte en energía cinética.
Cuando la velocidad llega a un valor determinado, la válvula de descarga C
súbitamente cierra cortando el flujo lo cual genera una sobrepresión en el extremo
inferior del tubo de carga que fuerza el agua a abrir la válvula anti-retorno D y a
subir por el tubo de descarga F hacia el nivel superior del depósito C. La válvula
de descarga C está diseñada de forma que ella sola vuelve a abrir y el ciclo
comienza de nuevo, cerrándose cada vez que el flujo adquiere cierto valor.
En E se coloca una campana o Calderín lleno de un gas a presión, normalmente
aire, que amortigua los golpes de ariete y mantiene un flujo más constante de
fluido por el tubo F. Este gas se acaba disolviendo en el agua por lo que es
necesario reponerlo o envolverlo en un globo de goma para evitar que se disuelva.
Algunas bombas van provistas de un sistema que inyecta una burbuja de aire con
cada ciclo. Este sistema consiste en que se diseña el mecanismo para que al
cerrar la válvula D permite que se invierta momentáneamente el flujo del agua por
lo que al cerrar súbitamente la válvula se produce una depresión que fuerza la
entrada de un poco de aire por la válvula K.
Si la bomba de ariete tuviera un rendimiento energético perfecto entonces la masa
de agua perdida por la válvula C, a la que llamaremos Q, multiplicada por la altura
de suministro h sería igual a la altura H multiplicada por la masa de agua elevada,
q. Es decir: q = Q*h/H. En la realidad el rendimiento siempre es inferior y depende
en gran medida de la relación h/H. En el mejor de los casos el rendimiento puede
llegar al 85% pero decrece según crece la altura H y puede caer hasta el 20% o
menos en instalaciones que bombean a gran altura.
BOMBA NEUMÁTICA
La bomba neumática es un tipo de bomba basada en el movimiento de sus piezas
gracias a aire comprimido, suministrado por un equipo compresor (alrededor de 1-
12 kg / cm2 la gama normal). Dichas bombas son básicamente una membrana que
en su movimiento crea un vacío, y posteriormente en su otro movimiento empuja
el líquido, gracias al empuje del aire comprimido.
Existen bombas neumáticas de doble diafragma, las cuales tienen el mismo
principio que las anteriores, pero tienen doble diafragma y por lo tanto doble
cámara. Estos equipos son muy utilizados en la industria para el movimiento de
prácticamente cualquier líquido, ya que se construyen en gran cantidad de
materiales. Poseen ciertas ventajas frente a otros tipos de bombas, ya que no
poseen cierres mecánicos ni empaquetaduras que son las principales causas de
rotura de dicho equipos.
BOMBA DE VACÍO
Bombas de vacío P.V.R. reúnen un elevado estándar de calidad y de rendimiento,
características que economizan su utilización con: • Alta velocidad de bombeo en
el campo de presión absoluta, comprendido entre 850 y 0,5 mbar; • Bajo nivel
sonoro; • Ausencia de contaminación; • Refrigeración por aire • Construcción
particularmente robusta • mantenimiento reducido Las bombas de vacío de la serie
PVL/EU y PVL/B - EU/B bombas rotativas de paletas de una etapa, con sistema
de lubricación automático por recirculación de aire, utilizadas sobre todo para la
aspiración de aire, aun en presencia de vapor de agua y para procesos
industriales continuos. Se construyen en dos versiones en función del vacío
previsto para su utilización. La gama completa va de 10 a 1200 m3/h (según
normativa PNEUROP 6602).
BOMBA DE VACÍO DE ANILLO LÍQUIDO
Las bombas de vacío de anillo líquido tienen una construcción simple pero
robusta, con las siguientes características: Compresión casi isotermíca, sin
lubricación interna - libres de aceite, capacidad de manejar la mayoría de gases y
vapores.
Las bombas de anillo líquido constan de una carcasa mandrinada cilíndricamente,
en la cual el rotor se encuentra dispuesto excéntricamente. La carcasa se llena
parcialmente de líquido y con el giro del rotor, se transforma en un anillo hidráulico
que se adhiere a la carcasa. De esta manera forma, con el núcleo del rodete del
rotor dispuesto excéntricamente, un área de trabajo falciforme que es dividido por
los alabes del rotor.
BOMBA TÉRMICA
Una bomba térmica es un dispositivo termodinámico que permite transferir calor
del medio más frío (y por lo tanto enfriándolo aún más) hacia el medio más
caliente (y calentarlo más), mientras que espontáneamente -segunda ley de la
termodinámica- el calor se dirige de un foco más caliente a otro menos caliente,
hasta que se igualan sus temperaturas. Existen varios efectos físicos utilizados
para crear bombas térmicas. Los más comunes son la compresión de gas, el
cambio de fase gas/líquido y el efecto termo-peltier.
Los frigoríficos son los dispositivos domésticos más comunes que hacen uso de la
bomba térmica. Se pueden encontrar frigoríficos que hacen uso de los tres tipos
de bomba térmica. Hay también sistemas de calefacción que se sirven de las
bombas térmicas. Las bombas térmicas de compresión de gas que utilizan el ciclo
Stirling se usan habitualmente para licuar el aire para producir nitrógeno, oxígeno,
argón, etc. líquidos con propósitos industriales.
BOMBA PERISTÁLTICA
Una bomba peristáltica es un tipo de bomba de desplazamiento positivo usada
para bombear una variedad de fluidos. El fluido es contenido dentro de un tubo
flexible empotrado dentro de una cubierta circular de la bomba (aunque se han
hecho bombas peristálticas lineales). Un rotor con un número de 'rodillos',
'zapatos' o 'limpiadores' unidos a la circunferencia externa comprimen el tubo
flexible. Mientras que el rotor da vuelta, la parte del tubo bajo compresión se cierra
(o se ocluye) forzando, de esta manera, el fluido a ser bombeado para moverse a
través del tubo. Adicionalmente, mientras el tubo se vuelve a abrir a su estado
natural después del paso de la leva ('restitución'), el flujo del fluido es inducido a la
bomba. Este proceso es llamado perístasis y es usado en muchos sistemas
biológicos como el aparato digestivo.
BOMBAS PERISTATICAS DE ALTA Y BAJA PRESIÓN
Las bombas peristálticas de más alta presión, que típicamente pueden operar con
hasta 16 bar, usualmente usan zapatos y tienen cubiertas llenas con lubricante
para prevenir la abrasión del exterior del tubo de la bomba y para ayudar en la
disipación del calor. Usualmente usan tubos reforzados, a menudo llamados
'mangueras', y esta clase de bomba es con frecuencia llamada 'bomba de
manguera'.
Las bombas peristálticas de más baja presión, tienen típicamente cubiertas secas
y usan rodillos. Usualmente usan tuberías no reforzadas, y esta clase de bomba a
veces es llamada una 'bomba de tubo' o ' bomba de tubería'.
VENTAJAS
Debido a que la única parte de la bomba en contacto con el fluido que es
bombeado es el interior del tubo, las superficies internas de la bomba son fáciles
de esterilizar y limpiar. Además, puesto que no hay partes móviles en contacto con
el líquido, las bombas peristálticas son baratas de fabricar. Su carencia de
válvulas, de sellos y de arandelas, y el uso de mangueras o tubos, hace que
tengan un mantenimiento relativamente de bajo costo comparado a otros tipos de
bombas.
USOS
Máquinas de diálisis
Máquinas de bombas para bypass de corazón abierto
Fabricación de alimentos
Dispensar de bebidas
Producción farmacéutica
Lodo de aguas residuales
Fuentes y cascadas decorativas de mesa
MOTORES
Un motor es una máquina que produce un efecto, normalmente llamado trabajo, a
raíz de una cierta alimentación. En los automóviles este efecto es una fuerza
rotacional que produce el movimiento del vehículo.
TIPOS DE MOTORES
Motor Wankel
Motores electricos
Motores de corriente continua
Motores de corriente alterna
Motores de jaula de ardilla
Motor síncrono
Motores universales
Motor pasó a paso
MOTOR WANKEL
El motor Wankel es un tipo de motor de combustión interna, inventado por Felix
Wankel, que utiliza rotores en vez de los pistones de los motores convencionales.
Wankel concibió su motor rotativo en 1924 y recibió su patente en 1929. Durante
los años 1940 se dedicó a mejorar el diseño. Se hizo un considerable esfuerzo en
el desarrollo de motores rotativos en los 1950 y los 1960. Eran particularmente
interesantes por funcionar de un modo suave, silencioso y fiable, gracias a la
simplicidad de su diseño.
FUNCIONAMIENTO
Es un motor alternativo; en el mismo volumen (cilindro)se efectúan sucesivamente
4 diferentes trabajos - admisión, compresión, combustión y escape. En un motor
Wankel se desarrollan los mismos 4 tiempos pero en lugares distintos de la
carcasa o bloque; es decir, viene a ser como tener un cilindro dedicado a cada uno
de los tiempos, con el pistón moviéndose continuamente de uno a otro. Más
concretamente, el cilindro es una cavidad con forma de 8, dentro de la cual se
encuentra un pistón triangular que realiza un giro de centro variable. Este pistón
comunica su movimiento rotatorio a un cigüeñal que se encuentra en su interior, y
que gira ya con un centro único.
Al igual que un motor de pistones, el rotativo emplea la presión creada por la
combustión de la mezcla aire-combustible. La diferencia radica en que esta
presión está contenida en la cámara formada por una parte del recinto y sellada
por uno de los lados del rotor triangular, que en este tipo de motores reemplaza a
los pistones.
VENTAJAS
Menos piezas móviles: El motor Wankel tiene menos piezas móviles que un
motor alternativo de 4 tiempos. Esto redunda en una mayor fiabilidad.
Suavidad de marcha: Todos los componentes de un motor rotativo giran en el
mismo sentido, en lugar de sufrir las constantes variaciones de sentido a las que
está sometido un pistón. Están balanceados internamente con contrapesos
giratorios para suprimir cualquier vibración. Incluso la entrega de potencia se
desarrolla en forma más progresiva, dado que cada etapa de combustión dura 90°
de giro del rotor y a su vez como cada vuelta del rotor representa 3 vueltas del eje,
cada combustión dura 270° de giro del eje, es decir, 3/4 de cada vuelta;
compárenlo con un motor mono cilíndrico, donde cada combustión transcurre
durante 180° de cada 2 revoluciones, o sea 1/4 de cada vuelta del cigüeñal.
Menor velocidad de rotación: Dado que los rotores giran a 1/3 de la velocidad
del eje, las piezas principales del motor se mueven más lentamente que las de un
motor convencional, aumentando la fiabilidad.
Menores vibraciones: Dado que las inercias internas del motor son muy
pequeñas (no hay bielas, ni volante de inercia, ni recorrido de pistones), solo las
pequeñas vibraciones en la excéntrica se ven manifestadas.
DESVENTAJAS
Emisiones: Es más complicado (aunque no imposible) ajustarse a las normas de
emisiones contaminantes.
Costos de mantenimiento: Al no estar tan difundido, su mantenimiento resulta
costoso.
Consumo: La eficiencia termodinámica (relación consumo-potencia) se ve
reducida por la forma alargada de las cámaras de combustión y la baja relación de
compresión.
Difícil estanqueidad: Resulta muy difícil aislar cada una de las 3 secciones del
cilindro en rotación, que deben ser impermeables unas de otras para un buen
funcionamiento. Además se hace necesario cambiar el sistema de estanqueidad
cada 6 años aproximadamente, por su fuerte desgaste.
Sincronización: La sincronización de los distintos componentes del motor debe
ser muy buena para evitar que la explosión de la mezcla se inicie antes de que el
pistón rotativo se encuentre en la posición adecuada. Si esto no ocurre, la ignición
empujará en sentido contrario al deseado, pudiendo dañar el motor.
MOTOR ELÉCTRICO
Un motor eléctrico es un dispositivo rotativo que transforma energía eléctrica en
energía mecánica. En diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto
a los motores de combustión:
A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos.
Se pueden construir de cualquier tamaño.
Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente
constante.
Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 80%, aumentando
el mismo a medida que se incrementa la potencia de la máquina).
La gran mayoría de los motores eléctricos son máquinas reversibles pudiendo
operar como generadores, convirtiendo energía mecánica en eléctrica. Por estos
motivos son ampliamente utilizados en instalaciones industriales y demás
aplicaciones que no requieran autonomía respecto de la fuente de energía, dado
que la energía eléctrica es difícil de almacenar. La energía de una batería de
varios kilos equivale a la que contienen 80 gramos de gasolina. Así, en
automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar
las ventajas de ambos.
MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA
El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica
en mecánica, principalmente mediante el movimiento rotativo. En la actualidad
existen nuevas aplicaciones con motores eléctricos que no producen movimiento
rotatorio, sino que con algunas modificaciones, ejercen tracción sobre un riel.
Estos motores se conocen como motores lineales.
Esta máquina de corriente continua es una de las más versátiles en la industria.
Su fácil control de posición, par y velocidad la han convertido en una de las
mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos. Pero
con la llegada de la electrónica han caído en desuso pues los motores de corriente
alterna del tipo asíncrono, pueden ser controlados de igual forma a precios más
accesibles para el consumidor medio de la industria. A pesar de esto el uso de
motores de corriente continua sigue y se usan en aplicaciones de trenes o tranvías
La principal característica del motor de corriente continua es la posibilidad de
regular la velocidad desde vacío a plena carga.
Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone
principalmente de dos partes, un estator que da soporte mecánico al aparato y
tiene un hueco en el centro generalmente de forma cilíndrica. En el estator
además se encuentran los polos, los cuales pueden estar devanados sobre la
periferia del estator, o pueden estar de forma saliente. El rotor es generalmente de
forma cilíndrica, también devanado.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Según la segunda Ley de Lorentz, un conductor por el que pasa una corriente
eléctrica que causa un campo magnético a su alrededor tiende a ser expulsado si
se le quiere introducir dentro de otro campo magnético.
F: Fuerza en Newton
I: Intensidad que recorre el conductor en Amperios
l: Longitud del conductor en metros
B: Inducción en Teslas
FUERZA CONTRAELECTROMOTRIZ INDUCIDA EN UN MOTOR
Es la tensión que se crea en los conductores de un motor como consecuencia del
corte de las líneas de fuerza, es el efecto generador
La polaridad de la tensión en los generadores es inversa a la aplicada en bornes
del motor.
Las fuertes puntas de corriente de un motor en el arranque son debidas a que con
máquina parada no hay fuerza contraelectromotriz y el bobinado se comporta
como una resistencia pura.
NÚMERO DE ESCOBILLAS
Las escobillas deben poner en cortocircuito todas las bobinas situadas en la zona
neutra. Si la máquina tiene dos polos, tenemos también dos zonas neutras En
consecuencia, el número total de escobillas ha de ser igual al número de polos de
la máquina.
En cuanto a su posición, será coincidente con las líneas neutras de los polos.
SENTIDO DE GIRO
El sentido de giro de un motor de corriente continua depende del sentido relativo
de las corrientes circulantes por los devanados inductor e inducido.
La inversión del sentido de giro del motor de corriente continua se consigue
invirtiendo el sentido del campo magnético o de la corriente del inducido.
Si se permuta la polaridad en ambos bobinados, el eje del motor gira en el mismo
sentido.
Los cambios de polaridad de los bobinados, tanto en el inductor como en el
inducido se realizarán en la caja de bornas de la máquina.
REVERSIBILIDAD
Los motores y los generadores de corriente continua están constituidos
esencialmente por los mismos elementos, diferenciándose únicamente en la forma
de utilización.
Por reversibilidad entre el motor y el generador se entiende que si se hace girar al
rotor, se produce en el devanado inducido una fuerza electromotriz capaz de
transformarse en energía en el circuito de carga.
En cambio, si se aplica una tensión continua al devanado inducido del generador a
través del colector de delgas, el comportamiento de la máquina ahora es de motor,
capaz de transformar la fuerza contraelectromotriz en energía mecánica.
En ambos casos el inducido está sometido a la acción del campo inductor
principal.
MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA
Se denomina motor de corriente alterna a aquellos motores eléctricos que
funcionan con corriente alterna. Un motor es una máquina motriz, esto es, un
aparato que convierte una forma cualquiera de energía en energía mecánica de
rotación o par. Un motor eléctrico convierte la electricidad en fuerzas de giro por
medio de la acción mutua de los campos magnéticos.
Un generador eléctrico, por otra parte, transforma energía mecánica de rotación
en energía eléctrica y se le puede llamar una máquina generatriz de fem. Las dos
formas básicas son el generador de corriente continua y el generador de corriente
alterna, este último más correctamente llamado alternador.
Todos los generadores necesitan una máquina motriz (motor) de algún tipo para
producir la fuerza de rotación, por medio de la cual un conductor puede cortar las
líneas de fuerza magnéticas y producir una fem. La máquina más simple de los
motores y generadores es el alternador.
MOTORES DE JAULA DE ARDILLA
La mayor parte de los motores que funcionan con c-a de una sola fase tienen el
rotor de tipo jaula de ardilla. Los rotores de jaula de ardilla reales son mucho más
compactos y tienen un núcleo de hierro laminado.
Los conductores longitudinales de la jaula de ardilla son de cobre y van soldados a
las piezas terminales de metal. Cada conductor forma una espira con el conductor
opuesto conectado por las dos piezas circulares de los extremos. Cuando este
rotor está entre dos polos de campos electromagnéticos que han sido
magnetizados por una corriente alterna, se induce una fem en las espiras de la
jaula de ardilla, una corriente muy grande las recorre y se produce un fuerte
campo que contrarresta al que ha producido la corriente (ley de Lenz). Aunque el
rotor pueda contrarrestar el campo de los polos estacionarios, no hay razón para
que se mueva en una dirección u otra y así permanece parado. Es similar al motor
síncrono el cual tampoco se arranca solo. Lo que se necesita es un campo
rotatorio en lugar de un campo alterno.
CLASIFICACION DE LOS MOTORES DE JAULA ARDILLA
Motores de inducción de jaula de ardilla clase a
Motores de inducción de jaula de ardilla clase b
Motores de inducción de jaula de ardilla clase c
Motores de inducción de jaula de ardilla clase d
Motores de inducción de jaula de ardilla de clase f
CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN DE JAULA DE ARDILLA
DE ACUERDO CON EL ENFRIAMIENTO Y EL AMBIENTE DE TRABAJO.
MOTORES DE INDUCCION DE JAULA DE ARDILLA CLASE A
El motor clase A es un motor de jaula de ardilla normal o estándar fabricado para
uso a velocidad constante. Tiene grandes áreas de ranuras para una muy buena
disipación de calor, y barras con ranuras ondas en el motor. Durante el periodo de
arranque, la densidad de corriente es alta cerca de la superficie del rotor; durante
el periodo de la marcha, la densidad se distribuye con uniformidad. Esta diferencia
origina algo de alta resistencia y baja reactancia de arranque, con lo cuál se tiene
un par de arranque entre 1.5 y 1.75 veces el nominal (a plena carga). El par de
arranque es relativamente alto y la baja resistencia del rotor produce una
aceleración bastante rápida hacia la velocidad nominal. Tiene la mejor regulación
de velocidad pero su corriente de arranque varía entre 5 y 7 veces la corriente
nominal normal, haciéndolo menos deseable para arranque con línea, en especial
en los tamaños grandes de corriente que sean indeseables.
MOTORES DE INDUCCIÓN DE JAULA DE ARDILLA CLASE B
A los motores de clase B a veces se les llama motores de propósito general; es
muy parecido al de la clase A debido al comportamiento de su deslizamiento-par.
Las ranuras de su motor están embebidas algo más profundamente que el los
motores de clase A y esta mayor profundidad tiende a aumentar la reactancia de
arranque y la marcha del rotor. Este aumento reduce un poco el par y la corriente
de arranque.
Las corrientes de arranque varían entre 4 y 5 veces la corriente nominal en los
tamaños mayores de 5 HP se sigue usando arranque a voltaje reducido. los
motores de clase B se prefieren sobre los de la clase A para tamaños mayores.
MOTORES DE INDUCCION DE JAULA DE ARDILLA CLASE C
Estos motores tienen un rotor de doble jaula de ardilla, el cual desarrolla un alto
par de arranque y una menor corriente de arranque.
Debido a su alto par de arranque, acelera rápidamente, sin embargo cuando se
emplea en grandes cargas, se limita la disipación térmica del motor por que la
mayor parte de la corriente se concentra en el devanado superior.
En condiciones de arranque frecuente, el rotor tiene tendencia a sobre calentarse
se adecua mejor a grandes cargas repentinas pero de tipo de baja inercia.
Las aplicaciones de os motores de clase C se limitan a condiciones en las que es
difícil el arranque como en bombas y compresores de pistón
MOTORES DEINDUCCION DE JAULA DE ARDILLA CLASE D
Los motores comerciales de inducción de jaula de ardilla clase D se conocen
también como de alto par y alta resistencia.
Las barras del rotor se fabrican en aleación de alta resistencia y se colocan en
ranuras cercanas a la superficie o están embebidas en ranuras de pequeño
diámetro. La relación de resistencia a reactancia del rotor de arranque es mayor
que en lo motores de las clases anteriores.
El motor está diseñado para servicio pesado de arranque, encuentra su mayor
aplicación con cargas como cizallas o troqueles, que necesitan el alto par con
aplicación a carga repentina la regulación de velocidad en esta clase de motores
es la peor.
MOTORES DE INDUCCIÓN DE JAULA DE ARDILLA DE CLASE F
También conocidos como motores de doble jaula y bajo par. Están diseñados
principalmente como motores de baja corriente, porque necesita la menor
corriente de arranque de todas las clases. Tiene una alta resistencia del rotor tanto
en su devanado de arranque como en el de marcha y tiende a aumentar la
impedancia de arranque y de marcha, y a reducir la corriente de marcha y de
arranque.
El rotor de clase F se diseño para remplazar al motor de clase B. El motor de clase
F produce pares de arranque aproximadamente 1.25 veces el par nominal y bajas
corrientes de arranque de 2 a 4 veces la nominal. Los motores de esta clase se
fabrican de la capacidad de 25 hp para servicio directo de la línea. Debido a la
resistencia del rotor relativamente alta de arranque y de marcha, estos motores
tienen menos regulación de voltaje de los de clase B, bajan capacidad de
sobrecarga y en general de baja eficiencia de funcionamiento. Sin embargo,
cuando se arrancan con grandes cargas, las bajas de corrientes de arranque
eliminan la necesidad de equipo para voltaje reducido, aún en los tamaños
grandes.
CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES DE INDUCCIÓN DE JAULA DE ARDILLA
DE ACUERDO CON EL ENFRIAMIENTO Y EL AMBIENTE DE TRABAJO.
Los motores comerciales de inducción de jaula de ardilla, y en general todos lo
motores eléctricos, se pueden clasificar también de acuerdo con el ambiente en
que funcionan, sí también como en los métodos de enfriamiento.
La temperatura ambiente juega un papel importante en la capacidad y selección
del tamaño de armazón para una dínamo, parte importante del motivo es que la
temperatura ambiente influye en la elevación permisible de temperatura por sobre
los 40º C normales. Por ejemplo una dínamo que trabaje a una temperatura
ambiente de 75º C empleando aislamiento clase B tiene un aumento permisible de
temperatura de tan solo 55º C. Si trabajara a su temperatura ambiente normal de
40 º C se podría permitir un aumento de temperatura de 90º C, sin dañar su
aislamiento.
MOTORES SÍNCRONOS
Se puede utilizar un alternador como motor en determinadas circunstancias. Si se
excita el campo con c-c y se alimenta por los anillos colectores a la bobina del
rotor con c-a, la máquina no arrancará. El campo alrededor de la bobina del rotor
es alterno en polaridad magnética pero durante un semiperiodo del ciclo completo,
intentará moverse en una dirección y durante el siguiente semiperiodo en la
dirección opuesta. El resultado es que la máquina permanece parada. La máquina
solamente se calentará y posiblemente se quemará.
MOTORES UNIVERSALES
El motor de c.c. serie, tal como se ha explicado, gira cuando se aplica c.c o c.a de
baja frecuencia. Tal motor, llamado universal, se utiliza en ventiladores,
sopladores, batidoras, taladradoras eléctricas transportables y otras aplicaciones
donde se requiere gran velocidad con cargas débiles o pequeña velocidad con un
par muy potente.
Una dificultad de los motores universales, en lo que a radio se refiere, son las
chispas del colector y las interferencias de radio que ello lleva consigo o ruido.
Esto se puede reducir por medio de los condensadores de paso, de 0,001 μF a
0,01 μF, conectados de las escobillas a la carcasa del motor y conectando ésta a
masa.
MOTOR PASO A PASO
El motor eléctrico paso a paso es un actuador conversó de tren de impulsos en
movimiento angular giratorio. Existe para un motor eléctrico paso a paso un ángulo
que define el desplazamiento mínimo que puede conseguirse.
La velocidad de rotación viene definida por la ecuación:
Donde:
f: frecuencia del tren de impulsos
n: nº de bobinas que forman el motor
El motor paso a paso se comporta de la misma manera que un convertidor digitalanalógico y puede ser gobernado por impulsos procedentes de sistemas lógicos.
Presenta las ventajas de tener alta precisión y repetibilidad en cuanto al
posicionamiento.
CONCLUSIONES
Al realizar este trabajo se obtuvo los conocimientos teóricos sobre la
reglamentación de los equipos industriales dentro de un área de trabajo, se puede
precisar los lineamientos y conductos regulares de seguridad existentes para la
manipulación de un equipo industrial.
BIBLIOGRAFIA
Smyth, H. Dew., Atomic Energy for Military Purposes, Princeton University
Press, 1945. (Available Online)
Rhodes, Richard. Dark Sun: The Making of the Hydrogen Bomb. Simon and
Schuster, New York, 1995.
Carey Sublette's High Energy Weapons Archive is a reliable source of
information and has links to other sources.
http://www.enebc.org/Castellano/bomba/cap1/
