12. Transmisiones mecánicas

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María José Díaz Moya
hace 7 años
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1 12. Transmisiones mecánicas Anibal T. De Almeida Día 2

2 Temario Eficiencia energética de: engranajes correas

3 Transmisiones mecánicas Los equipos de transmisión como ejes, correas, cadenas y engranajes deben instalarse y mantenerse adecuadamente. Son preferibles los equipos de alta eficiencia como los engranajes helicoidales y las correas síncronas.

4 Transmisiones Mecánicas Engranajes Reducir la velocidad Multiplicar el par

5 Transmisiones Mecánicas Engranajes Se usan para velocidades bajas, cargas de par alto; - distintos tipos: helicoidal, cilíndrico, cónico y de tornillo. - las pérdidas se deben a la fricción de los engranajes y los cojinetes, la resistencia al viento y a la viscosidad del lubricante.

6 Transmisiones Mecánicas Engranajes -Los engranajes de gusano tienen una eficiencia de entre el 50 y el 85% (según la relación de transmisión, velocidad, lubricante y temperatura)

7 Transmisiones Mecánicas Engranajes helicoidales Los engranajes helicoidales y cónicos tienen una eficiencia de 98-98,5% por etapa (1,5-2% de pérdidas por etapa)

8 DOS POSIBLES OPCIONES: -ENGRANAJE CÓNICO (SEW - K series): -ARRANQUE: EFICIENCIA CERCANA A LA NOMINAL; -ESTADO ESTACIONARIO: 95% DE EFICIENCIA (3 ETAPAS). -ENGRANAJE DE TORNILLO (SEW - S series): -ARRANQUE: EFICIENCIA INFERIOR A LA NOMINAL. -ESTADO ESTACIONARIO: 64% - 96% DE EFICIENCIA. CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO: VELOCIDAD: 0,5 m/s PAR DE ARRANQUE: 235 N.m PAR DE ESTADO ESTACIONARIO: 155 N.m POTENCIA NOMINAL: 0,75 kw HORAS DE FUNCIONAMIENTO: 6240 h/año EJEMPLO: SELECCIONE UN ENGRANAJE PARA REDUCIR LA VELOCIDAD DEL PERFIL DE CARGA DE LA FIGURA.

Comparando los dos sistemas (0,06 /kwh e 6240 horas al año): -MR + engranaje de TORNILLO: Pactiva = 0,75*0,6/(0,82*0,72*0,96) = 0,794 kw => 4955 kwh/a e 297 /a; -MR + engranaje CÓNICO: Pactiva =

9 Comparando los dos sistemas (0,06 /kwh e 6240 horas al año): -MR + engranaje de TORNILLO: Pactiva = 0,75*0,6/(0,82*0,72*0,96) = 0,794 kw => 4955 kwh/a e 297 /a; -MR + engranaje CÓNICO: Pactiva = 0,75*0,6/(0M95*0,69*0,96) = 0,715 kw => 4462 kwh/a e 268 /a. Amortización = Costos adicionales/ahorros = 100 /29 3,5 años VSD + MOTOR + ENGRANAJE DE TORNIILLO Potencia Fuente cinta transportadora VSD DT90S4 SA57 VSD + MOTOR + ENGRANAJE CÓNICO Potencia Fuente cinta transportadora VSD DT90S4 SA57

10 Transmisiones mecánicas Ejemplos de engranajes Engranaje de gusano (75%) Eficiencia global: 60,8 % Potencia mecánica a la cinta transportadora - 9,1 kw Energía eléctrica de entrada - 16,5 kw Energía desperdiciada 7,4 kw

11 Transmisiones mecánicas directas -SI ESTÁN ALINEADAS CORRECTAMENTE, LA EFICIENCIA ES ALTA (99%). -SI NO ESTÁN ALINEADAS CORRECTAMENTE, DISMINUYE LA EFICIENCIA DEL MOTOR Y LA VIDA ÚTIL DE LOS COJINETES. -SE USAN CUANDO LA VELOCIDAD DEL MOTOR ES LA ADECUADA PARA LA CARGA.

12 Transmisiones mecánicas - Correas -Un tercio de todas las aplicaciones usan correas. -Alta flexibilidad del motor en relación con la carga, velocidad y posibilidad de ajuste. -Varios tipos: correas trapezoidales (con y sin dientes), correas planas y correas síncronas. -Las trapezoidales son las que más se usan, con una eficiencia del 9096% (dependiendo de la elasticidad, tensión, resbalamiento y alineación). Si la tensión es excesiva: desgaste acelerado de las correas y de los cojinetes; si la tensión es menor: aumentan el resbalamiento y las pérdidas. -Los tipos de correas más eficientes son las planas y las síncronas. Las síncronas tienen una eficiencia de aproximadamente 98-99%. LA ALINEACIÓN ES MUY IMPORTANTE!

13 Transmisiones mecánicas - Correas Dado que las correas trapezoidales utilizan el principio de la fricción, multiplicada por la ventaja mecánica del principio del apriete, el factor más importante para un funcionamiento prolongado y satisfactorio es la correcta tensión de las correas trapezoidales. Si hay poca tensión va provocar resbalamiento, causando un desgaste rápido en la correa y en las poleas así como pérdida de productividad. Si la tensión es excesiva, puede provocar tensiones en las correas, cojinetes y ejes, y reducir la eficiencia.

14 Transmisiones mecánicas Correas

15 Transmisiones mecánicas Correas Curva de eficiencia de una correa trapezoidal

16 Transmisiones mecánicas Correas

17 Transmisiones mecánicas Correas

18 Transmisiones mecánicas - Correas Comparación de las características principales de las correas de transmisión Correas trapezoidales Correas trapezoidales dentadas Correas síncronas Rango de eficiencia típico (%) Adecuado para cargas de choque Requiere mantenimiento periódico Requiere cambio de poleas Características especiales Sí Sí No Bajo costo inicial Sí Sí No Readaptación sencilla. Menor resbalamiento No No Sí, a un costo mayor Aplicaciones de velocidad baja y media. No resbalan. Ruidosas.

19 Transmisiones mecánicas Correas Ejemplo Motor (93% de eficiencia) de un ventilador de suministro de aire de 100hp de funcionamiento continuo. Carga promedio de 75% y consumo anual de kwh. Cuáles son los ahorros energéticos y en dinero si reemplazamos una correa trapezoidal de 93% de eficiencia (η1) por una correa síncrona de 98% de eficiencia (η2)? La electricidad tiene un precio de $0,05 /kwh. Ahorros energéticos = Uso anual de la energía x (1 η1 /η2 ) = = kwh/año x (1 93/98) = kwh/año Ahorros de costos anuales = kwh x $0,05/kWh = $1.345

20 Medida Potencial de ahorro como % de la fracción del uso final del motor Motores energéticamente eficientes 1-9% para los motores correspondientes 96% de las cargas de los motores disponen de reemplazos energéticamente eficientes Corrección del sobredimensionamiento del motor 6-9% para los motores sobredimensionados un tercio de las cargas de los motores funcionan con menos del 50% de la carga Cadenas cinemáticas, lubricación y mantenimiento mejorados 3-7% para todas las cargas de los motores Suministro eléctrico mejorado 1-5% para todas las cargas de los motores Variadores de velocidad 15-40% para los motores correspondientes Eficiencia de bombas y ventiladores 2-10% para las cargas de los motores de los usos finales Fugas de aire comprimido reducidas 50-75% de reducción de fugas Controles de los compresores 3-7% para las cargas de los compresores Eficiencia de los compresores de aire 4-20% para las cargas correspondientes Eficiencia del equipo de refrigeración 10% para las cargas de refrigeración Suposiciones se pueden usar en 25-75% de las cargas de bombas, ventiladores, compresores y cintas transportadoras las fugas de aire comprimido son el 15% de la carga del compresor Se puede aplicar al 50% de la carga de los compresores para mejorar la eficiencia de los equipos

21 Gracias

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