maquinas de elevacion y transporte capitulo 2

Ingeniería Mecánica – Máquinas de Elevación y Transporte

Capítulo II

ACCIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS DE

ELEVACIÓN Y TRANSPORTE

Accionamiento 1


ACCIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS

DE ELEVACIÓN Y TRANSPORTE

GENERALIDADES

El accionamiento o transmisión es el conjunto de elementos que

entrega al mecanismo, la potencia necesaria para la realización de su trabajo. Las

transmisiones empleadas en los equipos de elevación y transporte pueden ser:

Manual

Térmica

Transmisiones Eléctrica

Mecánica Neumática

Hidráulica

Además, en muchas máquinas se utilizan accionamientos

combinados: Diesel – eléctrico, electrohidráulico y electroneumático. Sobre todo

los 2 primeros han tenido una amplia difusión en los últimos años.

2.1 ACCIONAMIENTO MANUAL

La primera forma de energía a disposición del hombre ha sido sin la

menor duda la que le proporcionan sus propios músculos.

Así pues, La transmisión manual es empleada en mecanismos con

pequeñas capacidades de izaje, cuando las distancias a recorrer son cortas y

cuando se usan ocasionalmente.

Accionamiento 2


La principal limitación que presentan estas transmisiones es la pequeña

potencia que ofrecen (menos de un caballo de fuerza), lo que limita la carga a

elevar y las velocidades de trabajo. Además, el esfuerzo del operario no puede

hacerse por largos periodos de tiempo.

El movimiento del mecanismo se logra con ayuda de una manivela,

con una rueda de trinquete, o por medio de una cadena, con su correspondiente

rueda.

Fig. 2.1-1 Palanca con rueda de trinquete

Fuente: Texto Equipo de Elevación (MEC - 340)

1. Rueda de trinquete2. Pasador de uña3. Cuerpo4. Resorte5. Uña6. Tornillos que retienen el resorte

Accionamiento 3


Fig. 2.1-2 Rueda de Cadena


TABLA 2,1-1 Fuerza máxima por operario en Kg

Periodo de operación Manivela Cadena Pedal Palanca

Operación continua 12 20 25 18

Operación que no excede los 5 min.

25 40 35 20


En el diseño de los accionamientos manuales deben respetarse las

siguientes reglas:

1. en los mismos, la máxima fuerza realizada por un operador sobre las

palancas y pedales no debe exceder los valores de la tabla 2.1-1

2. la velocidad promedio de los movimientos del operador no debe

exceder:

a) 1 m/s, en la manivela

b) 0.6 m/s, en la rueda con cadena

3. La potencia desarrollada por un operador se asume

Accionamiento 4


a) 10 Kg-m/s, si la operación es continua

b) 15 Kg-m/s, si la operación es de periodos de 5 min. con

intervalos de receso.

4. Cuando trabajan varios operarios en un mismo accionamiento, debe

considerarse un factor de simultaneidad φ de sus fuerzas, que tiene en

cuenta que no se produzcan a la vez en determinados momentos, el que

se toma:

a) para dos operadores, φ = 0.8

b) para cuatro operadores, φ = 0.7

5. El recorrido de las palancas no debe ser mayor que:

a) 400 mm, en las palancas

b) 250 mm, en los pedales

el ángulo de giro de la palanca no debe ser mayor de 60o . el recorrido

muerto de la palanca o pedal no debe exceder el 10% del recorrido de

trabajo.

6. Los ejes que sirven de articulación en las palancas y pedales y sus

agujeros, deben ser maquinados hasta el grado de exactitud 3 y

dárseles tratamiento térmico en sus partes de trabajo.

7. El árbol de rotación de las manivelas debe colocarse a una altura de 0.9

a 1.1 de la plataforma del operador.

2.2.- ACCIONAMIENTO POR MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

Accionamiento 5


De los distintos tipos de motores térmicos existentes, el empleado

actualmente en los equipos de elevación es el motor de combustión interna,

el cual puede ser Diesel o gasolina.

Los motores de combustión interna (MCI) son empleados cuando

son necesarios trabajos independientemente de la red eléctrica, como es el

caso de las grúas de montaje sobre camión, capaces de trabajar en las

obras en construcción, donde la corriente eléctrica es limitada. Los motores

Diesel tienen un mayor peso por unidad de potencia, en relación a los

motores de carburación, pero son mas eficientes y consumen menos

combustible, siendo empleados donde se necesitan grandes potencias. Los

motores de carburación son empleados en los montacargas y en las grúas

sobre ruedas o camión de pequeñas y medianas capacidades de izaje. En

la Fig. 2.2-1 muestran las curvas características de un MCI.

Fig. 2.2-1 Curvas características de un motor de combustión interna


Accionamiento 6


La serie de motores utilizados actualmente en los equipos de

elevación y transporte es muy amplia: desde 3 HP, hasta 500 HP.

La potencia nominal de MCI, que debe corresponder con las

condiciones de trabajo de la grúa, debe ser menor que la potencia máxima posible

del motor, para evitar el desgaste excesivamente rápido de este. Por eso es

necesario disminuir el número de revoluciones de estos motores (en relación a la

correspondiente a su potencia máxima: de un 25 a un 40 % en los de gasolina y

de un 10 a un 20 % en los de Diesel).

La capacidad de absorber sobrecargas en los MCI es limitada, ya

que la potencia máxima es tan sólo un 20 % mayor que la nominal,

aproximadamente, lo que constituye una magnitud pequeña para los equipos de

elevación. Si la carga varia mucho puede proveerse al motor de un volante que

estabilice las revoluciones.

La potencia es enviada del motor al mecanismo de trabajo por medio

de una serie de elementos de transmisión (embragues, cajas de velocidad,

acoplamientos, etc.), que aumentan el peso, las dimensiones y el costo de la

instalación, hacen mas complejo el trabajo del operario y el mantenimiento del

equipo.

Una de las principales desventajas de los MCI, relacionada con su

poca capacidad de absorber sobrecargas, se debe a la poca elasticidad que

presentan. Esto significa que la curva característica de M vs. n (momento contra

revoluciones por min.), es muy horizontal, lo que implica que al existir una

variación ∆ M del momento resistente, se producirá una variación ∆ n grande de

las revoluciones, constituyendo un fenómeno indeseable.

Para hacer la característica del motor más elástica se recurre a

distintas soluciones, siendo la principales:

Accionamiento 7


1) Selección de un motor de mayor potencia que la necesaria. En el gráfico de

M vs. n, las curvas de N = son hipérbolas (Fig. 2.2-2) en donde

la curva de M es tangente a la N en el punto correspondiente a las

revoluciones donde la potencia es máxima. Al tomarse un motor mayor en

potencia (N2 > N1), la curva M2 vs. n es más elástica.

2) Otro procedimiento es trabajar con un motor de bajas revoluciones

máximas. Esto provoca (Fig.2.2-2) que la curva de M1 sea mas elástica que

la de M3 cuyas revoluciones máximas son mayores.

Fig.2.2-2 Curvas características de distintos motores.

M2 mayor potencia que M1. M3 mayores revoluciones

Máximas que M1


Accionamiento 8


3) El empleo del convertidor hidrocinético , en combinación con un reductor

mecánico, conjunto que recibe el nombre de trasmisión hidromecánica, y

cuya principal función es hacer más elástica la curva de M vs. n. En la Fig.

2.2-3 se muestra la característica de una trasmisión con convertidor

hidrocinetico.

En la misma puede observarse como la curva, hasta 1500 rpm es

muy elástica, lo que permitirá grandes variaciones del momento resistente con

pequeñas variaciones de las revoluciones. Además el torque máximo se obtiene

para n = 0 que es cuando se necesita mayor torque: al inicio del movimiento.

Cuando aumente la carga exterior en el mecanismo, se reducen las revoluciones y

se incrementa el torque.

Otras ventajas del convertidor hidrocinetico son que amortigua las

vibraciones torsionales del sistema de trasmisión y disminuye el número de

escalones necesarios del reductor mecánico.

Fig.2.2-3 Curva característica de trasmisión con convertidor hidrocinético


Accionamiento 9


En las grúas móviles es muy empleado el sistema Diesel-Eléctrico, que permite

combinar las ventajas de los motores eléctricos con el trabajo independiente de

la red eléctrica. Además, evita el empleo de árboles de transmisión,

embragues, etc. Necesario en los MCI. La desventaja del accionamiento Diesel

– Eléctrico es la complejidad de la instalación y su elevado costo.

2.3.- ACCIONAMIENTO ELECTRICO

Este es el tipo de transmisión que predomina en los equipos de

elevación y transporte, especialmente para los trabajos portuarios. Las

principales instalaciones portuarias de carga y descarga, así como muchos

de los equipos auxiliares, son accionados por energía eléctricas. Esto es

debido a que presentan múltiples ventajas sobre los otros tipos de

trasmisiones:

1) Requieren poca cantidad de material en su construcción.

2) Son de pequeñas dimensiones y poco peso.

3) Son mas simples

4) Son de gran seguridad, fiabilidad y durabilidad.

5) Es posible obtener el cambio de dirección del movimiento de modo simple y

rápido.

6) Es posible regular la velocidad en un amplio rango.

7) Admiten grandes sobrecargas.

8) Con ellos pueden obtenerse una velocidad de operación constante

9) Fácil envío de la energía hacia los mecanismos.

10)Posibilita el mando a distancia y automático, y facilita el frenaje del

mecanismo, al emplearse para esto el motor.

11)Poseen un alto rendimiento.

12)Tienen un costo relativamente bajo.

Accionamiento 10


Todas estas ventajas posibilitan la obtención de mecanismos

relativamente sencillos, móviles y con transmisiones individuales.

Los motores pueden ser de corriente directa o alterna.

En los de corriente directa son usados los motores con excitación en

serie o combinados, que tienen la característica de disminuir la velocidad al

aumentar la carga, por lo que en los arranques, cuando el mecanismo gira a baja

velocidad, el motor embraga el mayor torque (Fig. 2.3-1). esta característica de

estos tipos de motores permiten, además la absorción de grandes sobrecargas.

Su mayor ventaja consiste, sin embargo, en la posibilidad que dan de

lograr una amplia regulación de la velocidad, por medios sencillos, lo que es muy

importante en la manipulación de carga general. Comparados con los motores de

corriente alterna, tienen las siguientes desventajas:

1) Grandes dimensiones

2) Mayor peso.

3) Mayor costo.

4) No es posible enviar la energía del frenaje al circuito.

5) Necesidad de complicados colectores de desplazamiento.

6) Necesidad de instalaciones rectificadoras.

7) Rendimiento mas bajo.

Por todo esto, las transmisiones de corriente alterna son las mas

empleadas, usándose las de corriente directa sólo en los casos en que los

parámetros exigidos así lo indiquen, como sucede cuando se necesita una amplia

regulación de las velocidades.

Accionamiento 11


Cuando se emplea la transmisión de corriente alterna se usan voltajes de 380 volt,

siendo la corriente trifásica. Para grandes capacidades de izaje se emplea un

voltaje de 400 volt. La regulación de la velocidad se logra por medio de un reóstato

o con la introducción de resistencias activas en el circuito del motor. Una

regulación más amplia de la velocidad puede lograrse por medio de los cambios

de fase, de frecuencia, por medio de tiristores.

Fig. 2.3-1 Características de un motor de corriente directa con excitación en serie.

Fuente: texto Equipos de Elevación (MEC – 340)

Los motores de corriente alterna de las grúas se calculan para

distintas duraciones relativas de la conexión (DC %), estando normalizadas 15%,

25%, 40%, 60%, y 100%. Según su construcción, los motores eléctricos pueden

diferenciarse por:

El método de protección del medio ambiente (abiertos, protegidos,

cerrados, antiexplosivos, etc.).

El método de enfriamiento (natural, con autoventilación y forzada).

El método de fijación ( por la base por bridas, etc.).

Por la forma de la bancada.

Por la disposición del árbol de salida.

Por el tipo de cojinetes del rotor.

Todo esto debe tenerse presente al seleccionar un motor eléctrico.

Accionamiento 12


Antiguamente se empleaba un sólo motor que movía los distintos mecanismos del

equipo mediante embragues, reductores, inversores de movimiento, etc. En la

actualidad la tendencia predominante es el empleo de accionamientos eléctricos

individuales para cada mecanismo, aunque en algunos casos especiales se

mantiene la tendencia contraria, como ocurre en las grúas de a bordo, con lo que

se da respuesta a sus especiales requerimientos.

Los motores eléctricos de los equipos de elevación deben tener un

elevado par de arranque, para vencer las fuerzas de inercia en un tiempo breve,

durante el periodo de arranque. Deben soportar un elevado número de conexiones

y desconexiones; deben permitir un arranque progresivo, sin saltos bruscos, su

sentido de marcha debe ser reversible y deben ser capaces de ejercer un torque

de frenaje. Frecuentemente además, debe ser posible la variación de la velocidad,

independientemente del valor de la carga.

MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA

Motores en serie.- En este tipo de motores el enrollado de inducido y de campo

(inductor), están conectados en serie. Durante el arranque, pasa una corriente de

fuerte intensidad por los 2 enrollados y el motor desarrolla un gran par de arranque

(2.5 a 3 veces el par nominal).

Para disminuir la intensidad de la corriente de arranque, se intercala

una resistencia R en el circuito, la que se reduce gradualmente durante el periodo

de arranque. Como para cada valor de R se obtienen distintas curvas

características de velocidad vs. Torque del motor (vease Fig. 2.3-3), con la

variación de R se va haciendo saltar al motor de una curva a la otra. Así, la línea

gruesa de la Fig. 2.2-3 es la curva de trabajo del motor durante el arranque. El par

Accionamiento 13


de arranque es, por tanto, variable, estando su valor medio entre 1.7 y 2.0 del par

nominal del motor.

Fig. 2.3-2 Esquema de un motor de corriente directa en serie

Fuente: Texto Equipos de Elevación (MEC – 340)

A – B inducido

I Inductor

R Resistencia de arranque

P – N Red de línea

El sentido de rotación se cambia invirtiendo la polaridad del enrollado

de inducido. La principal ventaja de este tipo de motor es que es capaz de adaptar

la velocidad a la magnitud de la carga, es decir, eleva las cargas grandes a

pequeñas velocidades y las cargas pequeñas a velocidades mayores, esto lo hace

ideal para los aparatos de elevación, por lo que es el más usado en las

instalaciones de corriente directa. Tiene por otro lado, el inconveniente de que

puede embalarse cuando el motor queda completamente descargado, aunque por

lo general el rozamiento del mecanismo en vacío es suficiente para impedirlo.

Durante el descenso el motor se convierte en generador, utilizándose la corriente

para el frenado reostático.

Accionamiento 14


Torque del motor

En % del nominal

Fig. 2.3-3 Características de arranque de un motor en serie, con resistencia

de arranque


Fig. 2.3-4 Curvas características de un motor en serie.


Accionamiento 15


η = Rendimiento

n = Velocidad

I = Intensidad de la corriente

Motor shunt o paralelo.- En este motor el inducido y el inductor se conectan en

paralelo. El enrollado de campo recibe una corriente constante e independiente de

la corriente de inducido, por lo que la velocidad del motor es prácticamente

independiente de la carga evitándose el peligro del embalamiento.

Fig. 2.3-5 Esquema de un motor en paralelo


A – B Inducido

I Inductor

R Resistencia de arranque

P – N Red de línea

La regulación de la velocidad se consigue variando la intensidad de

la corriente en el enrollado de campo por medio de resistencias, lo que es

independiente de la carga, dentro de ciertos limites, el arranque, el frenado

reostatico y la inversión del movimiento se hacen igual que en el motor en serie.

Accionamiento 16


Sin embargo, el par de arranque y la capacidad de absorber sobrecargas son

inferiores a los de los motores en serie. Por esto. Y por su velocidad independiente

de la carga, los motores en paralelo son poco empleados en los equipos de

elevación, quedando limitados a los casos en que se desea una velocidad

constante e independiente de la carga.

Motor combinado.- Este tipo de motor es una combinación del motor en serie y

del paralelo, participando por tanto en sus características en la medida en que

están relacionados los enrollados en serie y en paralelo. Sólo son empleados en

casos especiales en los equipos de elevación, como, por ejemplo, cuando se

desea un elevado par de arranque y al mismo tiempo que el motor no se embale

con poca carga.

MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA

Los motores de corriente alterna utilizados en los equipos de

elevación son los de tipo asincrónicos, tanto el de jaula de ardilla (cortocircuitado),

como el rotor bobinado. En algunas aplicaciones especiales se emplean otros

tipos de motores asincrónicos.

Torque del motor

En % del nominal

Fig. 2.3-6 Curvas características de un motor en paralelo


η Rendimiento

Accionamiento 17


n Velocidad

Ia Intensidad de la corriente

Motor asincrónico.- En los motores asincrónicos el estator esta acoplado a 3

conductores de la red y el rotor no está conectado a la red, si no puesto en

cortocircuito o conectado a resistencias. El estator crea un campo magnético

giratorio, que arrastra al rotor con una velocidad que siempre queda resagada de

la velocidad del campo giratorio. La diferencia entre estas 2 velocidades recibe el

nombre de deslizamiento, el que aumenta con la carga. A plena carga, el rango de

deslizamiento es de 5 - 6 % de la velocidad del campo giratorio o velocidad

sincrónica.

La velocidad “n” del campo giratorio depende del número de polos

“p” del estator y de la frecuencia “f ” de la corriente,

n = 2.1

Con la frecuencia normal de 60 ciclos por seg. (cps), y en función del

número de polos del motor, se obtienen las velocidades sincrónicas de la tabla

2.3-1

Tabla 2.3-1 velocidades sincrónicas

Polos n (rpm)

2

4

6

8

12

3600

1800

1200

900

600


La velocidad normal del motor a plena carga es inferior en un 5 a 6%

debido al deslizamiento del rotor respecto a la velocidad sincrónica. La

Accionamiento 18


característica mecánica de los motores asincrónicos es lo suficientemente rígida

en su zona de trabajo, como para considerar que la velocidad no varia al cambiar

la carga y , por tanto, el momento que entrega es constante.

El sentido de rotación puede cambiarse intercambiando 2 de las

fases del estator.

Por la forma del rotor los motores asincrónicos pueden ser

cortocircuitados (generalmente de jaula de ardilla) o de rotor bobinado. El primero

toma su nombre de la forma del rotor que recuerda a una jaula de ardilla;

eléctricamente el enrollado del motor no está conectado a la red, sino

cortocircuitado. El segundo tipo de rotor, el de rotor bobinado (o de anillos), tiene

conectados los enrollados del rotor a un reóstato por medio de 3 anillos colectores

(Fig. 2.3-7).

Fig. 2.3-7 Esquema de un motor trifásico de rotor bobinado


Antiguamente el motor de jaula estaba restringida a las pequeñas

potencias, como por ejemplo en los polipastos simples. En la actualidad son muy

Accionamiento 19


empleados en los equipos de elevación. Su construcción simple y robusta, los han

hecho muy populares.

El motor de jaula de ardilla, como el motor en paralelo de corriente

directa, marcha a velocidad prácticamente constante, con muy pequeñas

variaciones al variar la carga. En la Fig. 2.3-8 se muestra la curva característica

de este motor. Sólo pueden ser cambiadas por medio de la introducción de

resistencias en el estator.

El motor de jaula normal tiene las desventajas de entregar un par de

arranque relativamente pequeño (150 % del nominal), mientras que absorbe una

alta corriente en ese periodo (5 a 7 veces la nominal). En equipos que están

conectándose y desconectándose constantemente, los aspectos mencionados

producen una fuerte carga en la red eléctrica. Además en el arranque se libera

una gran cantidad de calor en el interior de la jaula, lo que puede producir fuertes

recalentamientos en el motor.

Fig. 2.3-8 Características del motor de jaula de ardilla normal


1. Curva Normal

2. Curva con resistencia en el estator

Por todo esto, en los equipos de elevación se emplean otros tipos de

motores de jaula, que presentan algunas ventajas en relación al de jaula normal.

Por ejemplo, esta el motor de doble jaula de ardilla, que posibilita un mayor par de

Accionamiento 20


arranque (225 % del nominal) y una baja corriente de arranque (4.5 a 5 de la

nominal). En la Fig.2.3-9 esta su curva característica.

En todos los tipos de motores de jaula no es fácil la regulación de la

velocidad en un amplio rango de valores, lo que en algunos casos puede constituir

una desventaja.

El momento de arranque máximo se encuentra limitado por el valor

del momento crítico o momento de vuelco Mmax.. el momento promedio de arranque

Ma, se calcula por los coeficientes de multiplicación del momento máximo Km, y

del de arranque Kn, que se das en los catálogos de estos motores. El coeficiente

de multiplicidad media viene dado por,

Kmed = ( Km + Kn) 2.2

Fig. 2.3-9 Característica del motor de doble jaula de ardilla


Los motores de las grúas, además deben garantizar el trabajo incluso al

producirse una caída de voltaje de hasta el 85% del nominal. Teniendo en cuenta

todo lo anterior, el momento promedio de arranque se calcula por,

Accionamiento 21


Ma = 0.852 . Kmed . Mn 2.3

Donde Mn = momento nominal del motor

El motor de rotor bobinado permite una amplia regulación de la

velocidad por medio de resistencias conectadas a los anillos colectores. A mayor

valor de las resistencias intercaladas. Será menor la velocidad de motor como

puede observarse de sus curvas características.

Fig. 2.3-10 Características de un motor de rotor bobinado


n Velocidad sincrónica

4 Característica normal

1,2,3 Características con resistencias intercal

Durante el periodo de arranque, puede adaptarse fácilmente el par de arranque a

las necesidades que se presenten, mediante resistencias conectadas a los anillos,

con lo que se logran grandes pares de arranque. Con el aumento de las

resistencias, aumenta el deslizamiento, por lo que el motor gira a menor velocidad,

Accionamiento 22


a expensas del rendimiento, al comenzar el arranque, se intercala el valor total de

la resistencia, con lo que se obtiene un alto torque y una velocidad baja, luego se

van retirando resistencias con o que la velocidad se va incrementando hasta su

valor nominal; durante esa etapa, el par oscila entre 2 valores mas o menos

próximos. Al retirar la última resistencia, el motor trabajara con la velocidad y el

par nominales. El costo suplementario del combinador y de las resistencias

necesarios para analizar estas operaciones, constituyen las principales

desventajas de estos motores.

A pesar de esto, el alto par de arranque, la baja intensidad de

corriente necesaria durante el arranque y la posibilidad de variar la velocidad con

facilidad, constituyen ventajas importantes sobre los motores de jaula, por lo que

también son muy empleados en los equipos de elevación,

En dependencia del valor de las resistencias colocadas en el rotor, la

velocidad del rotor irá aumentando según las curvas características mostradas en

al Fig. 2.3-10 al inicio del arranque se introducen todas las resistencias, lo que da

la curva1; produciéndose el inicio del movimiento de rotación, según a – b ,

creciendo las revoluciones desde 0 hasta n1 . En este último momento se reduce

el valor de las resistencias del rotor, pasándose a la curva 2, la velocidad se

incrementa hasta n2. Mas adelante, se desconecta otra resistencia, el motor pasa

a la curva 3 y las revoluciones aumentan hasta n3. Por último, se desconectan

todas las resistencias, pasándose a la característica normal 4 en la que el motor

funciona con n4 , correspondiente al momento nominal del motor.

Algo semejante ocurre durante el arranque del motor de corriente

directa en serie. En ambos motores el momento de arranque máximo Ma máx. esta

limitado por las características mecánicas impuestas por las resistencias,

tomándose de los catálogos. Comúnmente esta entre los limites de 1.8 – 2.5

momento nominal. El momento de arranque mínimo Ma min. frecuentemente se

toma 1.1 Mn. Finalmente, el momento de arranque medio se toma.

Accionamiento 23


Ma = 2.4

Existen otros tipos de motores asincrónicos que tratan de combinar

las características de los 2 tipos estudiados. Así por ejemplo, se construyen

rotores de alta resistencia, que proporcionan un par de arranque muy alto, (Fig.

2.3-11); sin embargo, a plena marcha el deslizamiento es grande y si el trabajo es

continuo, el enrollado se recalienta. Por esto, son los indicados para los equipos

de elevación, ya que estos trabajan de forma intermitente.

Fig. 2.2-11 Características de un motor de alta resistencia.


Tabla 2.3-2 Características y aplicaciones de los principales tipos de motores

asincrónicos.

Tipo de motor Características Aplicaciones

Accionamiento 24


Jaula de ardilla

De alta reactancia

Doble jaula de

Ardilla

Corriente de arranque

5÷7 la nominal.

Par de arranque 1.5 el

nom. Voltaje de arranque

reducido, para los de 7.5

CV y más de potencia.


4.5 ÷ 5 la nominal

Par de arranque 1.5 el

nom. Arranque a plena

Tensión.


4.5 ÷ 5 la nominal.

Elevado par de arranque

2.25 el nominal.

Arranque a plena tensión

Máquinas herramientas,

bombas centrífugas,

grupos motor-generador

ventiladores, aspiradoras,

equipos que requieren un

bajo par de arr.

La misma que el anterior.

Bombas de movimiento.

Alternativo, trituradoras,

mezcladoras, compresores

de aire, transportadores

que arrancan con carga,

grandes máquinas refri-

gerantes, equipos que

requieren un gran par de

arranque.

Tipo de motor Características Aplicaciones

Accionamiento 25


De alta resistencia

Rotor Bobinado

Baja corriente de arranq.

Elevado par de arranque:

2.75 El nominal. Arran-

que a plena tensión .

Resistencias en el circui-

to del rotor para obtener

un gran par de arranque

con poca intensidad de

corriente

Prensas de embutido,

Guillotinas, martinete,

Máquinas con volantes, de

estirar metales, centrífugas

de azúcar.

Ascensores, grúas, ca-

brestantes, laminadores,

palas eléctricas, cargado-

res de carbón y de mineral,

grupos motor-generador

con volante.


2.4.- ACCIONAMIENTO NEUMÁTICO

Los accionamientos neumáticos son poco empleados, debido a la

complejidad del sistema de distribución el aire, la necesidad de una

construcción y ensamblajes precisos y las pequeñas distancias horizontales

que pueden obtenerse.

Se utiliza en los equipos de poca potencia, como algunos tipos de

elevadores y aparejos, en transmisiones de cierre, etc., o en equipos que

trabajan en medios explosivos. Como ventajas pueden señalarse el que

permiten un gran número de conexiones por unidad de tiempo, (mayores

incluso que el permitido por las instalaciones eléctricas), y que permiten

trabajar con grandes sobrecargas.

2.5.- ACCIONAMIENTO HIDRÁULICO

Accionamiento 26


Los accionamientos hidráulicos presentan varias ventajas,

fundamentalmente frente a las trasmisiones térmicas, que hacen que sean

empleadas en determinados equipos. Estas ventajas son:

1) Alta capacidad de absorber sobrecargas.

2) Regulación suave y continua de la velocidad.

3) Dimensiones considerablemente pequeñas.

4) Amplio rango de variación de la velocidad.

5) Poco peso.

6) Bajo costo.

Sin embargo, en calidad de motores primarios son usados

generalmente, los motores de combustión interna y los eléctricos, y más

raramente los motores hidráulicos. Los primeros ponen en acción la bomba

que mueve el cilindro hidráulico u órgano de trabajo del mecanismo. La doble

conversión de la energía que hay que realizar, hace que el rendimiento de

toda la instalación resulte bajo: 60% aproximadamente.

Los sistemas hidráulicos modernos tienen presiones de hasta 100

atmósferas, aunque en algunos casos alcanza las 250 – 300 at, lo que

permite un mecanismo más compacto. La gran limitante del aumento de

presión reside en las empaquetaduras del circuito, que deben hacerse con

mucho más cuidado para evitar las fugas y roturas.

En calidad de bomba y motor hidráulicos se emplean máquinas

hidráulicas del tipo volumétrico, que trabajan por el principio de

desplazamiento del liquido de trabajo. Las más usadas son las bombas

rotatorias de embolo. En las que es fácil regular el suministro del liquido y

pueden trabajar como motores hidráulicos.

Los motores, que son los elementos encargados de transformar la energía del flujo

de liquido, en energía mecánica, se dividen en:

Accionamiento 27


EmboloRotatorios

AlabesMotores hidráulicos

Cilindros de fuerza

Los cilindros de fuerza son dispositivos sencillos en su construcción

baratos y muy fiables. Son muy empleados en mecanismo de variación del brazo y

en los montacargas. Los motores rotatorios permiten desarrollar un mayor

desplazamiento de la pieza que se desea mover. Pueden ser de bajo par, con

gran número de revoluciones, y de alto par, con bajas revoluciones. Estos últimos

pueden accionar los mecanismos directamente sin necesidad de reductor, lo que

permite reducir el tamaño del accionamiento. Sin embargo, los de pares bajos

permiten una mas amplia gama de regulación de la velocidad.

La regulación suave de las revoluciones del motor hidráulico se logra

variando el gasto de liquido (bombas de rendimiento regulado) y variando el

volumen de trabajo del motor.

Como liquido de trabajo se emplean aceites minerales muy limpios,

con suficiente viscosidad. La baja viscosidad aumenta las fugas, sobre todo a altas

presiones, mientras que la alta viscosidad aumenta las pérdidas hidráulicas.

Los accionamientos hidráulicos pueden ser ejecutados según 2

esquemas:

Esquema 1.- Con bombas que no controlan el consumo de liquido (la

productividad), con uno o varios motores hidráulicos de bajos y altos momentos,

que no pueden ser regulados.

Esquema 2 .- Con bomba que regula su consumo de liquido, con motores

hidráulicos de bajos y altos momentos, regulables.

Accionamiento 28


Las instalaciones hidráulicas pueden ser ejecutadas también por el

sistema abierto o cerrado. El sistema abierto se caracteriza por la existencia de un

recipiente, desde el cual el liquido pasa a la bomba y al motor hidráulico. El

sistema cerrado tiene una bomba adicional de baja prisión, que impulsa al liquido

en la etapa de baja presión (a la salida del motor), mientras que la bomba principal

alimenta al motor.

El esquema 1 se realiza por el sistema abierto, mientras que el

esquema 2 puede hacerse por ambos sistemas: abierto o cerrado.

Un aspecto importante en la instalación de un accionamiento

hidráulico es el problema de las fugas de liquido, que son inevitables. Estas fugas

hacen que el árbol del motor hidráulico continué moviéndose cuando se frena el

motor principal, si en el citado árbol actúa una carga estática, como ocurre por

ejemplo, al frenar el mecanismo de elevación cargado. Este movimiento, una vez

desconectado y frenado el motor eléctrico, es completamente indeseable.

En los motores rotatorios del tipo de embolo, las fugas son de un 2 a

3 %; en los motores de alabes pueden sobrepasar el 10%. Por esto, si el

descenso de la carga, con velocidades del 2 - 10% de la nominal no es permitido,

para retener la carga se hace necesario instalar el freno directamente en el árbol

del tambor, con el consiguiente aumento de las dimensiones de aquel, al existir un

mayor torque de frenado.

En los mecanismos de desplazamiento y giro, donde no hay carga

estática, la detención total del mecanismo se puede lograr con el freno en el árbol

del motor eléctrico principal. En los mecanismos de elevación, no obstante lo

apuntado, son usados los accionamientos hidráulicos, sobre todo por la amplia

gama de velocidades que puede obtenerse, con variaciones, además, muy

Accionamiento 29


suaves: al aplicar motores de alabes se logra una variación en que la velocidad

máxima es:

vmax = 15 vmin

y en los motores de embolo:

vmax = 25 vmin

Por esto, son empleados en los mecanismos de elevación de las

grúas de montaje, en las que se necesita un amplio margen de velocidad para la

colocación de las piezas de construcción y para su aceleración suave.

Accionamiento 30

maquinas de elevacion y transporte capitulo 2

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