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Instituto Tecn ologico de Tuxtla Gutiérrez

Automatización industrial

Ingeniería mecánica

Unidad: 2

Tema de la unidad: Actuadores

Alumno:

Serrano Lázaro Fabián Alejandro

No. De control: 13270083

Semestre:

7°

Catedrático: Ing. Mario Toledo Martínez

Trabajo de investigación:

1.-Conceptos generales, criterios de selección para motores

neumáticos.

1.1.-Ecuaciones que rigen para el cálculo del consumo de aire

comprimido, par torsor y la potencia que desarrolla un motor neumático.

1.2.-Resolver dos ejercicios manuscritos en donde intervenga el cálculo

del consumo de aire comprimido y la potencia desarrollada de un motor

neumático.

Tuxtla Gutiérrez, Chiapas; 26 de Abril de 2016

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Introducción

Para el ser humano con la modernización de las industrias ha facilitado la realización de las diferentes

actividades que este mismo desarrolla para sus diferentes usos y ámbitos en los que se pueda aplicar,

la utilización de los motores hidráulicos hoy en día están en los diferentes campos pero donde tiene

un plus muy importante es en las industrias. Por lo que la neumática se encarga de estudiar los gases

en especial para la utilización de los gases comprimidos, por lo que se llega a utilizar ya sea en los

sistemas de control y actuación, elaboración de circuitos cerrados y por ello conocemos más que

nada que los elementos finales(elementos de trabajo) que son los actuadores y su principal

desempeño es realizar la trasformación de la energía, que provienen de la energía neumática de los

circuitos o sistemas en energía mecánica útil para los diferentes casos en los que se requiera utilizar

esa potencia o trabajo del actuador final.

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Índice

Pág. Introducción………………………………………………………………………………. 2 1 Conceptos generales, criterios de selección para motores neumáticos,

clasificación………………………………………………………………………………. 4

1.1 Ecuaciones que rigen para el cálculo del consumo de aire comprimido, par torsor y la potencia que desarrolla un motor neumático……………………………………..

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1.2 Resolver dos ejercicios manuscritos en donde intervenga el cálculo del consumo

de aire comprimido y la potencia desarrollada de un motor neumático…………….

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1.3 Conclusión………………………………………………………………………………... 12 1.4 Fuentes de información………………………………………………………………….. 12

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1. Conceptos generales, criterios de selección para motores

neumáticos, clasificación

Un motor neumático o motor de aire comprimido es un tipo de motor que realiza un trabajo

mecánico por expansión de aire comprimido. Los motores neumáticos generalmente convierten el

aire comprimido en trabajo mecánico a través de un movimiento lineal o principalmente rotativo. En

este último caso el gas entra en una cámara del motor sellada y al expandirse ejerce presión contra

las palas de un rotor.

Este tipo de motores son una alternativa a los motores eléctricos cuando estos no son

recomendados o posibles

Algunas de las características principales de este tipo de motores son:

Diseño compacto y ligero: Un motor neumático pesa menos que un motor eléctrico de la

misma potencia y tiene un volumen más pequeño.

Potencia: Los motores neumáticos desarrollan más potencia con relación a su tamaño que la

mayoría de los otros tipos de motores.

Par: El par del motor neumático aumenta con la carga.

Soportan sobrecargas: Los motores neumáticos no se dañan cuando se bloquean por

sobrecargas y no importa el tiempo que estén bloqueados. Cuando la carga baja a su valor

normal, el motor vuelve a funcionar correctamente.

Capacidad de arranque y paro de forma ilimitada: Los motores neumáticos, se pueden

arrancar y parar de forma ilimitada. El arranque, el paro y el cambio de sentido de giro son

instantáneos, incluso cuando el motor esté trabajando a plena carga.

Control de velocidad infinitamente variable: Simplemente con una válvula montada a la entrada

del motor.

Libre de explosiones: Como no hay ninguna parte eléctrica en el motor, la posibilidad de que

se produzca una explosión en presencia de gases inflamables es reducida.

Cuando el motor gira, el aire expandido enfría el motor: Por esto, los motores pueden usarse

en ambientes con temperaturas altas (70 grados centígrados).

Mantenimiento mínimo: El aire comprimido debe estar limpio y bien lubricado, lo que reduce

desgastes en el motor y elimina tiempos de parada al alargar la vida del motor.

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Los motores neumáticos pueden trabajar en cualquier posición.

Pueden trabajar en ambientes sucios, sin que se dañe el motor.

No pueden quemarse

No se calientan cuando se sobrecargan, aun estando bloqueados durante un largo tiempo.

Las líneas neumáticas de suministro de aire son más baratas que las hidráulicas y su

mantenimiento también. Las presiones son mucho más bajas.

Las conexiones y los empalmes de las tuberías neumáticas son limpias. Pequeños escapes de

aceite en las líneas hidráulicas pueden causar caídas, incendios, atacar a partes pintadas o

contaminar producto.

Clasificación

La mayoría de los motores neumáticos son de dos tipos: de paletas y de pistones. Hay también

de engranajes.

Motor Neumático de paletas

Motor Neumático de pistones

Radiales

Axiales

Motores de engranaje

Motor Neumático de paletas

Estos motores tienen un rotor montado excéntricamente en un cilindro, con paletas longitudinales

alojadas en ranuras a lo largo del rotor.

El par se origina cuando el aire a presión actúa sobre las paletas. El número de paletas suele

Ser de 4 a 8 .

Normalmente cuatro o cinco paletas son suficientes para la mayoría de las aplicaciones. Se utilizan

mayor número de paletas cuando se necesita mejorar la fiabilidad de la máquina y su par de arranque.

Los motores de paletas giran desde 3000 a 25000 R.P.M. En vacio.

Figura 1.Motores de paletas Figura 2. Representación de sentido del giro del motor

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Como norma general, los motores deben trabajar con una precarga para evitar que giren a velocidades

altas. Al girar en vacío el motor, el número de veces que las paletas rozan sobre el cilindro es casi

doble que en carga. Esto supone un desgaste innecesario de las paletas y de la pared del cilindro sobre

la que deslizan. La vida de las paletas se prolongará a varios cientos de horas trabajando el motor a

velocidades moderadas y metiendo aire al motor debidamente limpio y lubricado con aceite en

suspensión. Los motores de paletas giran a velocidades más altas y desarrollan más potencia en

relación con su peso que los motores de pistones, sin embargo tienen un par de arranque menos

efectivo. Los motores de paletas son más ligeros y más baratos que los motores de pistones de potencia

similar.

Motor Neumático de pistones

Los motores neumáticos de pistones tienen de 4 a 6 cilindros. La potencia se desarrolla bajo la

influencia de la presión encerrada en cada cilindro. Trabajan a revoluciones más bajas que los motores

de paletas. Tienen un par de arranque elevado y buen control de su velocidad. Se emplean para

trabajos a baja velocidad con grandes cargas. Pueden tener los pistones colocados axial o

radialmente.

Los motores de pistones pueden ser de cuatro, cinco o seis cilindros. El trabajo lo produce el aire

comprimido sobre los pistones alojados en cada cilindro. Estos motores desarrollan un par de arranque

mejor. Tienen mejores propiedades a bajas revoluciones que los motores de paletas. Los motores de

pistones son unidades de trabajo de baja velocidad, no superando, generalmente las 4.000 r. p.m., libres

Pueden soportar grandes cargas a todas velocidades. Están especialmente indicados para aplicaciones

a bajas revoluciones con un par de arranque elevado.

Figura 3. Motor neumático de pistones

Radiales: La construcción robusta de estos motores radiales los hace ideales para una operación

continua. Los motores de pistones radiales pueden entregar un alto par torsor y potencia a

velocidades relativamente bajas. Al igual que el motor de pistones axiales; el motor de pistones

radiales proporciona un excelente control de la velocidad del mismo. Ambos motores son ideales

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para aplicaciones en las que los motores deben arrancar con una carga. Debido a estas

características, los motores de pistones radiales se utilizan para la conducción de los transportadores,

tambores rotativos grandes y para la rotación de las bombas de desplazamiento positivo.

Figura 4. Motores de pitones radiales

Axiales: Este tipo de motores es compacto para la potencia y la alta cupla que son capases de

entregar. Es una ventaja inherente a su diseño, la capacidad de manejar con precisión la velocidad

de rotación del motor. Estos motores son especialmente convenientes para usos que implican cargas

pesadas en arranque. La superposición de los impulsos de potencia en motores neumáticos de

pistones axiales.

Estos motores deben ser operados bajo carga y en posición horizontal.

Estos motores son ideales para operaciones que impliquen arranque y paradas frecuentes. No es

recomendable operarlos al 75% de la velocidad máxima en vacío.

Figura 5. Motor de pistones axial

Motores de engranaje En este tipo de motores, el par de rotación es engendrado por la presión que ejerce el aire sobre los

flancos de los dientes de los piñones engranados. Uno de los piñones es solidario con el eje

del motor. Estos motores de engranaje sirven de máquinas propulsoras de gran potencia 44 kW (60

CV). El sentido de rotación de estos motores, equipados con dentado recto o helicoidal, es reversible.

El motor está compuesto de dos engranajes, uno de ellos está conectado con el eje del motor, y el

otro, transmite movimiento al otro engranaje. Este tipo de motor es de bajo rendimiento,

porque consume más energía que la que transmite. Pero, es capaz de dar 60 cv de potencia.

Figura 6. Motor neumático de engranaje

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Operación Para Cada Tipo de Motores

Para asegurar condiciones de trabajo óptimas para los motores neumáticos, vea el manual de su

equipo para especificaciones particulares. Pero a grandes rasgos, como en cualquier componente

neumático se recomienda aire seco, filtrado y lubricado. Un filtro de 50 micrones o mejor es

recomendado. Si la línea de aire tuviera restricciones de caudal o fluctuaciones en la presión de

entrada del motor se traducirá en perdida de rendimiento. Por lo tanto, es importante asegurarse que

la presión deseada de aire, este disponible en el motor durante toda la operación. La pérdida de

rendimiento también puede ocurrir por una contrapresión en el lado de salida del motor. Un tamaño

insuficiente de silenciador, válvula o conexión, suele ser la causa.

Criterio de Selección de Motores

En lo que respecta a la selección de los motores hay unas reglas básicas de aproximación en la

selección de un motor neumático. Siempre deben respetarse los parámetros especificados por el

fabricante, así como prestar atención a las curvas de prestaciones publicadas por los mismos.

Desconfié de equipos de los cuales los fabricantes no suministran las curvas de rendimiento y de

operación.

Figura 6. Cupla-Velocidad

Figura 7. Potencia velocidad

La segunda regla general de un motor neumático, se refiere

al arranque. Cuando los motores no necesitan arrancar con

carga (como unidades de un ventilador), la selección puede

hacerse utilizando un gráfico cupla7velocidad, un ejemplo

seria de un motor GLOBE serie V2 a 8º psi (5.6 bar) de un

par de salida de 19 in-lbf (2.2 Nm) a 2000 rpm.

Primero se debe elegir el tamaño de motor que

produzca el par de arranque y la potencia requerida

utilizando alrededor de dos tercios de la presión de

line disponible como por ejemplo; si tiene una

presión de línea de 6 bar debe usar cuatro para el

cálculo.

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Figura 8. Comsumo aire-Velocidad

1.1 Ecuaciones que rigen para el cálculo del consumo de aire comprimido,

par torsor y la potencia que desarrolla un motor neumático.

Ecuaciones de potencia, gasto y par torsor motor de paletas.

La regulación de aire consumido por un motor V2

trabajando a 2000 rpm con una presión de entrada de 2000

rpm es de 40 ft^3 de aire según vemos en la siguiente

gráfica.

Ec. 2

Ec. 4

Ec. 1

Ec. 3

Ec. 3

Ec. 5

Ec. 6

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Ecuaciones de potencia, gasto y par torsor motor de engranajes

Ecuaciones de potencia, gasto y par torsor motor de pistones.

Ec. 8

Ec. 7

Ec. 9 Ec. 10

Ec. 11

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1.2 Resolver dos ejercicios manuscritos en donde intervenga el cálculo

del consumo de aire comprimido y la potencia desarrollada de un

motor neumático.

Ejercicio 1

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Ejercicio 2

1.3 Conclusion Con la implementación de los actuadores como elementos finales o elementos de trabajo

se ha facilitado más las actividades que realiza el ser humano desde lo que va transportar

algún objeto de un lugar a otro, sellar cajas, empujar objetos o simplemente alimentar algún

circuito de control, en las industrias son de utilizados las 24 horas los sietes días de la

semana, en su utilización el aire comprimido es muy accesible ya que hay mucho en el aire

lo que respecta de como producirlo ya es un tema más de que pasa por varios métodos

para tener en si lo que es el aire comprimido para posteriormente su utilización como

elementos finales más conocidos en aplicación de los actuadores.

1.4 Fuentes de informacion

Automatización de procesos industriales- Emilio García Moreno. Alfaomega

Ingeniería de la automatización industrial aplicada y actualizada. Ramón Piedrafita.

Segundo Edición

http://personales.unican.es/renedoc/Trasparencias%20WEB/Trasp%20Neu/T12%2

0CILINDROS%20OK.pdf