CAPITULO VII VARIADORES DE VELOCIDAD
LUIS EDUARDO DUARTET T
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VARIADORES DE VELOCIDAD
• Los variadores de velocidad se emplean
para controlar el flujo, presiones o consumo de potencia generados por una maquina accionada, debido a razones de cambio en las condiciones o demandas de las variables de un proceso, y también para proteger el equipo y ahorrar energía.
VARIADORES DE VELOCIDAD • La variación de la velocidad de la maquina
accionada se puede realizar empleando varios métodos: 1. Empleando motores de combustión interna. – Útil en lugares donde no hay disponibilidad de
energía eléctrica. – Costos de mantenimiento y menor disponibilidad para la operación. – Tener en cuenta que los sistemas de lubricación y de refrigeración requieren de un valor mínimo de velocidad.
2. Motores eléctricos de velocidad variable o sistemas de frecuencia variable ó VFD.
VARIADORES DE VELOCIDAD •
Cuando se especifica un motor cuyas R.P.M. no se coinciden con las de una bomba, se hace necesario acoplar entre ellas un variador cuya relación coincida con lo requerido.
•
El equipo utilizado para transmitir fuerza entre dos máquinas de distintos valores de R.P.M. se clasifican: –
Incrementadores
–
Reductores.
CLASES DE VARIADORES DE VELOCIDAD POR APLICACIÓN. De relación Fija. • Mediante engranajes con distinto número de dientes e igual módulo (Rectos, Helicoidales, Hipoidales, etc.). • Están compuestos de: – Carcasa (Base y Tapa) – Elementos Rotatorios : Ejes, balineras y engranajes – Accesorios: Acoples, retenedores, bomba de aceite, enfriadores, protecciones, indicadores de temperatura e indicadores de presión.
CLASES DE VARIADORES DE VELOCIDAD POR APLICACIÓN. MODULO
DIAMETRO PRIMITIVO
NÚMERO DE DIENTES
• Los Variadores por Relación Fija se dividen en: – De ejes paralelos (2 o más). – De ejes perpendiculares (2 o más)
CLASES DE VARIADORES DE VELOCIDAD POR APLICACIÓN. De relación Variable: Hidroviscosos. • Basados en el principio de deslizamiento de una película de aceite que le permite transmitir torque o efecto hidroviscoso, donde una película de aceite transmite torque en proporción a la fuerza de cierre (o abrazadera). • Una película de aceite que corre entre un disco de entrada que funciona como cojinete en movimiento (Corredor) y otro de salida ranurado apropiadamente.
CLASES DE VARIADORES DE VELOCIDAD POR APLICACIÓN. De relacion Variable: Hidroviscosos . •
Soporte hidrodinámico: Transmite 100% torque arranque suave
•
Onda rotacional (Shear wave): Onda en la cual el desplazamiento de
variación infinita de velocidad.
las partículas ocurre en ángulos rectos con la dirección de la propagación.
Propiedades de la película: • Separa discos de entrada y salida • Transporte el calor generado debido al “Shearing” • La película es estabilizada mediante la aceleración tangencial que le imprimen los discos de entrada y el ranurado de los discos de salida. • La fuerza centrífuga provee un bombeo continuo que asegura una película permanente. • Aumentando el número de discos se aumenta la capacidad de torque.
VARIADORES DE VELOCIDAD HIDRAULICOS. •
Existen 2 diseños:
1. Variadores hidroviscosos que emplean discos de entrada y salida separados por una película de aceite. 2. Variadores hidrocinéticos, hidráulicos o turbo-acoples.
acoples
Sincrodrive •
El sincrodrive de velocidad de accionamiento variable opera con el principio de transmitir el Torque a través de una película de aceite.
•
El efecto hidroviscoso transmite el torque el torque en función de una fuerza de acoplamiento variable según la conveniencia.
•
La cantidad de torque varía directamente con el número de superficies de disco sobre las cuales se ejerce la acción del aceite.
•
Para incrementar el número de superficies que actúan el paquete se construye alternando los discos acoplados al eje de entrada y al eje de salida. Todos los discos pueden desplazarse axialmente pero rotan con el eje al cual están acoplados.
Sincrodrive Principio de Funcionamiento
VARIADORES DE VELOCIDAD HIDROVISCOSOS • Para que la Película
de Aceite?.
1. Para Transmitir Torque. 2. Separar los Discos. 3. Retirar Calor Generado por el efecto de corte.
VARIADORES DE VELOCIDAD HIDROVISCOSOS Capacidad de Cierre de los discos: • Los variadores de diferentes tipos como, los VFD., e
Hidrocinéticos , muestran pérdidas por deslizamiento del rango entre el 2 al 5%.
• Esto significa que su máxima eficiencia se encuentra
entre el 95 al 98%.
VARIADORES DE VELOCIDAD HIDROVISCOSOS Capacidad de Cierre de los discos: • A diferencia con los de corriente de EDY y los acóples hidráulicos, el synchrodrive transmite el 100% del torque de la velocidad de entrada. • Este ahorro del 2 al 5% de las pérdidas por deslizamiento
encontradas en los VFD y los turboacoples.
VARIADORES DE VELOCIDAD HIDROVISCOSOS
GEAR PAK INCREMENTADOR DE VELOCIDAD
VARIADORES DE VELOCIDAD HIDROVISCOSOS REDUCTORES E INCREMENTADORES DE VELOCIDAD • De Engranajes Rectos • De Engranajes Helicoidales • De Engranajes Angulares en V (Herringbone) • De Tornillo y Rueda Sinfín
VARIADORES DE VELOCIDAD HIDROVISCOSOS
COMPONENTES PRINCIPALES DE UN REDUCTOR
COMPONENTES PRINCIPALES DE UN REDUCTOR 9. Carcasa 12. Eje y Piñón 13. Rueda de Engranaje 14. Eje de la rueda de engranaje 15. Caja porta rodamiento eje piñón ( lado exterior ) 16. Caja porta rodamiento eje piñón ( lado interior ) 17. Caja porta-rodamiento eje rueda ( lado exterior) 18. Caja porta-rodamiento eje rueda ( lado interior ) 19. Disco deflector de aceite eje piñón 21. Rodamiento eje piñón (lado exterior ) 22. Rodamiento eje piñón (lado interior )
COMPONENTES PRINCIPALES DE UN REDUCTOR 23. Rodamientos eje rueda de engranaje. 26. Shims o calzos para control axial eje rueda. 37. Acople bomba de aceite. 43. Chaveta eje rueda engranaje. 44. Chaveta eje rueda engranaje. 45. Chaveta eje rueda engranaje (acople ). 46. Chaveta eje piñón ( acople ). 53. Tornillo prisionero acople bomba aceite. 54. Empaques cajas porta rodamiento eje piñón. 55. Empaques caja porta rodamiento ( eje rueda engranaje ). 57. Empaque bomba de aceite.
VARIADORES DE VELOCIDAD ENGRANAJES
Reductor - incrementador de Velocidad de Engranajes
VARIADORES DE VELOCIDAD HIDROCINETICO. Acoples Hidrocinéticos • • • • • • •
La velocidad proveniente de una planta motriz puede ser variado a través de un acople en base a fluido. Es esencialmente una bomba descargando a una turbina de recuperación de potencia, dentro de una misma carcasa. La bomba está acoplada al eje de la planta motriz, la turbina está acoplada al equipo manejado. La Velocidad de la Turbina cambia al variar la cantidad de fluido a la carcasa. Al subir el fluido, se incrementa la circulación entre la bomba y la turbina, por tanto sube la velocidad en la turbina. Su costo comparado con el electrónico es menor y también su eficiencia es menor. 50 – 70 % de al 50% de velocidad. 95 % de a velocidad normal.
VARIADORES DE VELOCIDAD HIDROCINETICO. Principio de funcionamiento •
El Turboacople de velocidad variable, es un acople hidrodinámico, que transmite la energía generada por las fuerzas dinámicas de un fluido que circula entre el rodetebomba, en el eje conductor (primario) y el rodete-turbina del mismo tipo, en el eje conducido (secundario) en una cámara de trabajo cerrada.
VARIADORES DE VELOCIDAD HIDROCINETICO. Cómo se controla la velocidad de salida? • Para obtener diferentes velocidades, en el eje de
salida, contra una carga dada (por ejemplo una bomba centrífuga) el acople de velocidad variable tiene que ser regulado para cambiar el torque contra la velocidad característica.
VARIADORES DE VELOCIDAD HIDROCINETICO. Parte Principales de un variador de velocidad hidrocinetico
