12. Transmisiones mecánicas

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Martín Ojeda Olivera
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1 12. Transmisiones mecánicas Anibal T. De Almeida Día 2 1

2 Temario Eficiencia energética de: engranajes correas ISR-Universidad de Coímbra 2

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. ISR-Universidad de Coímbra 3

4 Transmisiones Mecánicas Engranajes Reducir la velocidad Multipicar el par ISR-Universidad de Coímbra 4

- las pérdidas se deben a la fricción de los engranajes y los cojinetes, a la

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, a la resistencia al viento y a la viscosidad del lubricante. ISR-Universidad de Coímbra 5

85% (según la relación de transmisión, velocidad,

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) ISR-Universidad de Coímbra 6

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) ISR-Universidad de Coímbra 7

-ENGRANAJE DE TORNILLO (SEW - K series): -ARRANQUE: EFICIENCIA INFERIOR A LA NOMINAL. -ESTADO ESTACIONARIO: 64% - 96% DE EFICIENCIA.

8 DOS OPCIONES POSIBLES. -ENGRANAJE CÓNICO (SEW - K series): -ARRANQUE: EFICIENCIA CERCANA A LA NOMINAL; -ESTADO ESTACIONARIO: 95% DE EFICIENCIA (3 ETAPAS). -ENGRANAJE DE TORNILLO (SEW - K 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. ISR-Universidad de Coímbra 8

CÓNICO: P activa = 0,75*0,6/(0,95*0,69*0,96) = 0,715 kw => 4462 kwh/a e 268 /a.

9 Comparando los dos sistemas (0,06 /kwh e 6240 horas anuales): -MR + eng. DE TORNILLO: P activa = 0,75*0,6/(0,82*0,72*0,96) = 0,794 kw => 4955 kwh/a e 297 /a; -MR + eng. CÓNICO: P activa = 0,75*0,6/(0,95*0,69*0,96) = 0,715 kw => 4462 kwh/a e 268 /a. Amortización = Costos adicionales/ahorros = 100 /29 3,5 years VSD + MOTOR + ENGRANAJE DE TORNIILLO Potencia Fuente cinta transportadora VSD DT90S4 SA57 VSD + MOTOR + ENGRANAJE CÓNICO Potencia Fuente cinta transportadora VSD DT90S4 SA57 ISR-Universidad de Coímbra 9

10 Engranaje de gusano (75%) Transmisiones mecánicas Ejemplos de engranajes 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 ISR-Universidad de Coímbra 10

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. ISR-Universidad de Coímbra 11

Transmisiones mecánicas - Correas -Un tercio de todas las aplicaciones usan correas.

-Varios tipos: correas trapezoidales (con y sin dientes), correas planas y correas síncronas.

elasticidad, tensión, resbalamiento, y alineación).

es menor: aumentan el resbalamiento y las pérdidas.

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 90-96% (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 %. LA ALINEACIÓN ES MUY IMPORTANTE! ISR-Universidad de Coímbra 12

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 a provocar resbalamiento, causando un desgaste rápido de la correa y de 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. ISR-Universidad de Coímbra 13

14 Transmisiones mecánicas - Correas ISR-Universidad de Coímbra 14

15 Transmisiones mecánicas - Correas Curva de eficiencia de una correa trapezoidal ISR-Universidad de Coímbra 15

16 Transmisiones mecánicas - Correas 16

17 Transmisiones mecánicas - Correas ISR-Universidad de Coímbra 17

18 Transmisiones mecánicas - Correas Comparación de las características principales de las correas de transmisión Rango de eficiencia Típico (%) Adecuado para cargas de choque Requiere mantenimiento periódico Requiere cambio de poleas Características especiales Correas trapezoidales Correas trapezoidales dentadas Correas síncronas 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. ISR-Universidad de Coímbra 18

19 Transmisiones mecánicas - Correas Ejemplo Motor (93% de eficiencia) de un ventilador de suministro de aire de 100-hp 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 ISR-Universidad de Coímbra 19

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

21 Gracias 21

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