REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA TERRITORIAL JOSÉ FÉLIX RIBAS MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR SOCOPÓ ESTADO BARINAS
BACHILLER: Ortiz Juan
C.I.V- 18.045.848 CARRERA: Electricidad
SOCOPÓ, SEPTIEMBRE 2012
1
A.- MOTORES NEUMÁTICOS. Los motores neumáticos son unos elementos capaces de transformar la energía neumática en energía mecánica. Nos podemos encontrar muchas herramientas que funcionan con aire comprimido y necesitan un motor, por ejemplo, una taladradora. Sin embargo, nos encontraremos otro tipo de herramientas que no necesitan un motor neumático, por ejemplo, una pistola de clavar clavos, grapas, etc. Los motores neumáticos no solamente son útiles como herramientas de trabajo, también tienen un uso industrial, aunque no sea lo más común, porque ya existen los motores eléctricos, entre otras cosas. Sin embargo, en ciertas industrias, pueden llegar a ser necesario, como las industrias alimentarias y las farmacéuticas. En este tipo de industria, la higiene es una cuestión vital, y en determinados procesos productivos, el motor eléctrico ensucia.
CARACTERISICAS COMUNES DE LOS MOTORES NEUMATICOS . 1. Diseño compacto y ligero. Un motor neumático pesa menos que un motor eléctrico de la misma potencia y tiene un volumen más pequeño.
2. Los motores neumáticos desarrollan más potencia con relación a su tamaño que la mayoría de los otros tipos de motores.
3. El par del motor neumático aumenta con la carga.
4. 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.
5. 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.
6. Control de velocidad infinitamente variable. Simplemente con una válvula montada a la entrada del motor. 7. Par y potencia regulables. Variando la presión de trabajo.
2
8. Como no hay ninguna parte eléctrica en el motor, la posibilidad de que se produzca una explosión en presencia de gases inflamables es reducida. 9. Cuando el motor gira, el aire expandido enfría el motor. Por esto, los motores pueden usarse en ambientes con temperaturas altas (70 grados centígrados).
10. 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. 11. Los motores neumáticos pueden trabajar en cualquier posición. 12. Pueden trabajar en ambientes sucios, sin que se dañe el motor. 13. No pueden quemarse.
VENTAJAS DE LOS MOTORES NEUMATICOS. Comparándolos con los motores hidráulicos, los motores neumáticos tienen las siguientes ventajas: 1. No se calientan cuando se sobrecargan, aun estando bloqueados durante un largo tiempo. 2. Las líneas neumáticas de suministro de aire son más baratas que las hidráulicas y su mantenimiento también. 3. Las presiones son mucho más bajas. 4. 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 productos. Estas ventajas pueden suponer un ahorro importante en el entorno de trabajo de los motores neumáticos.
TIPOS DE MOTORES NEUMATICOS.
Motores de engranaje: Como se puede
observar, el motor está compuesto de dos engranajes, uno de ellos está conectado con el eje del motor, y el
3
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.
Motores de pistones: Esta clase de motor, está construido con varios pistones. Se
logran potencias del orden de 30 cv. 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.
Motores de paletas: Es el tipo de motor que
se usan en las herramientas, como lijadoras y taladradoras. Dan una potencia máxima de 20 cv, y tienen unas velocidades de 3000 hasta 9000 r.p.m. 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 vacío. 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.
4
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. Son los motores de uso más frecuente.
Motores reversibles o con un solo sentido de giro : Los motores neumáticos con
un solo sentido de giro, tienen ligeramente mayor potencia, par y velocidad que los motores reversibles.
Motores con regulador de velocidad: Un motor sin regulador de velocidad y
girando a velocidad libre, puede dañarse si se le sobrecarga bruscamente. Para evitar que esto ocurra, se pueden montar reguladores de velocidad en los motores. Un motor con regulador de velocidad gira a velocidad libre a unas revoluciones cercanas a las de potencia máxima por lo que el motor reacciona mejor cuando se le somete a una carga inesperada. Los motores con regulador se emplean para accionar máquinas en las que hay que garantizar que el motor no pase de ciertas revoluciones.
B.- MOTOR ELECTRICOS Un Motor Eléctrico, es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos. Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos. Los motores eléctricos satisfacen una amplia gama de necesidades de servicio, desde arrancar, acelerar, mover, o frenar, hasta sostener y detener una carga. Estos motores se fabrican en potencias que varían desde una pequeña fracción de caballo hasta varios miles, y con una amplia variedad de velocidades, que pueden ser fijas, ajustables o variables.
5
Un motor eléctrico contiene un número mucho más pequeño de piezas mecánicas que un motor de combustión interna o uno de una máquina de vapor, por lo que es menos propenso a los fallos. Los motores eléctricos son los más ágiles de todos en lo que respecta a variación de potencia y pueden pasar instantáneamente desde la posición de reposo a la de funcionamiento al máximo. Su tamaño es más reducido y pueden desarrollarse sistemas para manejar las ruedas desde un único motor, como en los automóviles.
PARTES PRINCIPALES DEL MOTO ELÉCTRICO Los dos componentes básicos de todo motor eléctrico son el rotor y el estator.
Rotor: El rotor está formado por un eje que soporta un juego de bobinas arrolladas
sobre un núcleo magnético que puede girar dentro de un campo magnético creado bien por un imán o por el paso por otro juego de bobinas, arrolladas sobre unas piezas polares, que permanecen estáticas y que constituyen lo que se denomina estator de una corriente continua o alterna, dependiendo del tipo de máquina de que se trate, contiene varios salientes laterales, que llevan cada uno a su alrededor un bobinado por el que pasa la corriente eléctrica. Esquema de los componentes fundamentales de un rotor
El rotor está formado por chapas magnéticas, barras conductoras y aletas de ventilación, tal como lo muestra la figura anterior. Está constituido por tres partes principales: o
o
Núcleo: Formado por una maqueta de láminas o chapas de hierro de elevada calidad magnética. Eje: Es el dispositivo sobre el cual va ajustado el paquete de chapas.
6
o
Arrollamiento o “jaula de ardilla”: Consiste en una serie de barras de cobre de gran sección alojada en sendas ranuras axiales practicadas en la periferia del núcleo y unidas en corto circuito mediante dos gruesos aros de cobre, situados en cada extremo de núcleo.
Estator: El estator, situado alrededor del rotor, es un electroimán fijo, cubierto
con un aislante. Al igual que el rotor, dispone de una serie de salientes con bobinados eléctricos por los que circula la corriente. Como ya se mencionó, un estator es una parte fija de una máquina rotativa, la cual alberga una parte móvil (rotor); en los motores eléctricos el estator está compuesto por un imán natural (en pequeños motores de corriente continua) o por una o varias bobinas montadas sobre un núcleo metálico que generan un campo magnético. En motores más potentes y de corriente alterna, también se les llama inductoras. Las partes principales son: carcasa, escudos, rodamientos (balines, cojinetes, etc.), eje, bornera, entre otros. Esquema de los componentes fundamentales de un estator
El estator tiene como finalidad principal sustentar las piezas polares, las bobinas de campo y cerrar el circuito magnético de la máquina. Contiene una pesada carcaza de acero o fundición dentro de la cual está metido a presión un núcleo de chapas, de dos arrollamientos de hilos de cobre aislado alojado en las ranuras y llamado respectivamente arrollamiento principal o de trabajo y arrollamiento auxiliar o de arranque.
Carcaza: Por lo general, son manufacturadas de acero fundido, sirve de soporte y
protege todos los elementos del motor.
Tapas o escudos: Tienen por objetivo principal para proteger el rotor de un
posible contacto con el estator, además de sustentar los rodamientos o cojinetes que a
7
su vez sirven de sustentación y de sistema de giro del rotor. cumplen las siguientes funciones: o Sostener el peso del rotor. o Mantener exactamente entrado en el interior del estator. o Permitir el giro con la mínima fricción. o Evitar que el rotor llegue a rozar con el estator.
Los dos cojinetes
Espárragos de sujeción del motor: Son cuatro, con hilos en cada extremo. El principal objetivo es montar dar apriete al conjunto centradamente.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR ELÉCTRICO Los motores de corriente alterna y los de corriente continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético. El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor.
Esquema general de los componentes principales de un motor
Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo llamado flecha Cuando se introduce una espira de hilo de cobre en un campo magnético y se conecta a una batería, la corriente pasa en un sentido por uno de sus lados y en sentido contrario por el lado opuesto. Así, sobre los dos lados de la espira se ejerce una fuerza, en uno de ellos hacia arriba y en el otro hacia abajo. Sí la espira de hilo va montada sobre el eje metálico, empieza a dar vueltas hasta alcanzar la posición
8
vertical. Entonces, en esta posición, cada uno de los hilos se encuentra situado en el medio entre los dos polos, y la espira queda retenida. El electroimán genera un fuerte campo magnético entre sus polos.
Se lanza una corriente eléctrica a través de una bobina colocada en el interior del campo magnético del electroimán .
Así, se crean fuertes campos de repulsión y atracción entre los dos elementos, obligando a la bobina a girar, dando lugar a un motor eléctrico. Principio de funcionamiento básico.
Para que la espira siga girando después de alcanzar la posición vertical, es necesario invertir el sentido de circulación de la corriente. Para conseguirlo, se emplea un conmutador o colector, que en el motor eléctrico más simple, el motor de corriente continua, está formado por dos chapas de metal con forma de media luna, que se sitúan sin tocarse, como las dos mitades de un anillo, y que se denominan delgas. Los dos extremos de la espira se conectan a las dos medias lunas. Dos conexiones fijas, unidas al bastidor del motor y llamadas escobillas, hacen contacto con cada una de las delgas del colector, de forma que, al girar la armadura, las escobillas contactan primero con una delga y después con la otra. Cuando la corriente eléctrica pasa por el circuito, la armadura empieza a girar y la rotación dura hasta que la espira alcanza la posición vertical. Al girar las delgas del colector con la espira, cada media vuelta se invierte el sentido de circulación de la corriente eléctrica. Esto quiere decir que la parte de la espira que hasta ese momento recibía la fuerza hacia arriba, ahora la recibe hacia abajo, y la otra parte al contrario. De esta manera la espira realiza otra media vuelta y el proceso se repite mientras gira la armadura. El esquema descrito corresponde a un motor de corriente continua, el más simple
9
dentro de los motores eléctricos, pero que reúne los principios fundamentales de este tipo de motores.
TIPOS DE MOTORES ELÉCTRICOS Como anteriormente se menciona en éste trabajo, según la naturaleza de la corriente eléctrica transformada, los motores eléctricos se clasifican en motores de corriente continua, también denominada directa, motores de corriente alterna, que, a su vez, se agrupan, según su sistema de funcionamiento, en motores de inducción, motores sincrónicos y motores de colector. Tanto unos como otros disponen de todos los elementos comunes a las máquinas rotativas electromagnéticas. Para poder entender mejor la clasificación en base a éste criterio, haré un breve resumen de las principales características de la Corriente Directa y corriente Alterna.
La Corriente Continua (CC en español, en inglés DC, de Direct Current): Es el
flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna (CA en español, AC en inglés), en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección (es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos). Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante (por ejemplo la suministrada por una batería), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad. Tensión de polaridad constante de la Corriente Contínua.
Características: El motor de corriente continua, como un tipo de motor eléctrico, es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, principalmente mediante el movimiento rotatorio con la característica de que la energía que convierte es de tipo continua, es decir tiene una polaridad y comparte todas las características de una corriente continua. En la actualidad existen nuevas aplicaciones con motores
10
eléctricos que no producen movimiento rotatorio, sino que con algunas modificaciones, ejercen tracción sobre un riel. Estos motores se conocen como motores lineales. Esta máquina de corriente continua es una de las más versátiles en la industria. Su fácil control de posición, paro y velocidad la han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos. Pero con la llegada de la electrónica su uso ha disminuido en gran medida, pues los motores de corriente alterna, del tipo asíncrono, pueden ser controlados de igual forma a precios más accesibles para el consumidor medio de la industria. A pesar de esto los motores de corriente continua se siguen utilizando en muchas aplicaciones de potencia (trenes y tranvías) o de precisión (máquinas, micro-motores, etc.). Cuando se introduce una espira de hilo de cobre en un campo magnético y se conecta a una batería, la corriente pasa en un sentido por uno de sus lados y en sentido contrario por el lado opuesto. Así, sobre los dos lados de la espira se ejerce una fuerza, en uno de ellos hacia arriba y en el otro hacia abajo. Sí la espira de hilo va montada sobre el eje metálico, empieza a dar vueltas hasta alcanzar la posición vertical. Entonces, en esta posición, cada uno de los hilos se encuentra situado en el medio entre los dos polos, y la espira queda retenida. Para que la espira siga girando después de alcanzar la posición vertical, es necesario invertir el sentido de circulación de ¡a corriente. Para conseguirlo, se emplea un conmutador o colector, que en el motor eléctrico más simple, el motor de corriente continua, está formado por dos chapas de metal con forma de media luna, que se sitúan sin tocarse, como las dos mitades de un anillo, y que se denominan delgas. Los dos extremos de la espira se conectan a ¡as dos medias lunas. Dos conexiones fijas, unidas al bastidor del motor y llamadas escobillas, hacen contacto con cada una de las delgas del colector, de forma que, al girar la armadura, las escobillas contactan primero con una delga y después con la otra. Cuando la corriente eléctrica pasa por el circuito, la armadura empieza a girar y ¡a rotación dura hasta que la espira alcanza la posición vertical. Al girar las delgas del colector con la espira, cada media vuelta se invierte el sentido de circulación de la corriente eléctrica. Esto quiere decir que la parte de la espira que hasta ese momento recibía la fuerza hacia arriba, ahora la recibe hacia abajo, y la otra parte al contrario. De esta manera la espira realiza otra media vuelta y el proceso se repite mientras gira la armadura.
11
Ventaja principal: La principal característica del motor de corriente continua es la posibilidad de regular la velocidad desde vacío a plena carga.
Desventajas: Su principal inconveniente, el mantenimiento, muy caro y laborioso.
Determinación de la Fuerza: Para determinar la magnitud de la fuerza, es necesario hacer mención de la Ley de Lorentz, que nos enuncia que cuando un conductor por el que pasa una corriente eléctrica se sumerge en un campo magnético, el conductor sufre una fuerza perpendicular al plano formado por el campo magnético y la corriente, siguiendo la regla de la mano derecha, con módulo:
() () () () El rotor no solo tiene un conductor, sino varios repartidos por la periferia. A medida que gira, la corriente se activa en el conductor apropiado. Normalmente se aplica una corriente con sentido contrario en el extremo opuesto del rotor, para compensar la fuerza neta y aumentar el momento
Corriente Alterna: Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español
y AC en inglés, de Alternating Current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda periódicas, tales como la triangular o la cuadrada. Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.
12
Onda senoidal de la Corriente Alterna.
Características: Se denomina motor de corriente alterna, a aquellos motores eléctricos que funcionan con corriente alterna. Como hemos mencionado algunas veces en éste trabajo, es una máquina motriz, esto es, un aparato que convierte una forma determinada de energía en energía mecánica de rotación o bien par. Los motores de corriente alterna tienen una estructura similar, con pequeñas variaciones en la fabricación de los bobinados y del conmutador del rotor. Según su sistema de funcionamiento, se clasifican en: Motores de Inducción: El motor de inducción no necesita escobillas ni colector. Su armadura es de placas de metal magnetizable. El sentido alterno de circulación, de la corriente en las espiras del estator genera un campo magnético giratorio que arrastra las placas de metal magnetizable, y las hace girar. El motor de inducción es el motor de corriente alterna más utilizado, debido a su fortaleza y sencillez de construcción, buen rendimiento y bajo coste así como a la ausencia de colector y al hecho de que sus características de funcionamiento se adaptan bien a una marcha a velocidad constante. o
Motores Síncronos: Los motores sincrónicos funcionan a una velocidad sincrónica fija proporcional a la frecuencia de la corriente alterna aplicada. Su construcción es semejante a la de los alternadores Cuando un motor sincrónico funciona a potencia constante y sobreexcitado, la corriente absorbida por éste presenta, respecto a la tensión aplicada un ángulo de desfase en avance que aumenta con la corriente de excitación Esta propiedad es la que ha mantenido la utilización del motor sincrónico en el campo industrial, pese a ser el motor de inducción más simple, más económico y de cómodo arranque, ya que con un motor sincrónico se puede compensar un bajo factor de o
13
potencia en la instalación al suministrar aquél la corriente reactiva, de igual manera que un condensador conectado a la red. Es posible utilizar un alternador como motor en determinadas circunstancias. Si se excita el campo con CC y se alimenta por los anillos colectores a la bobina del rotor con CA, la máquina no arrancará. El campo alrededor de la bobina del rotor es alterno en polaridad magnética pero durante un semiperiodo del ciclo completo, intentará moverse en una dirección y durante el siguiente semiperiodo en la dirección opuesta. El resultado es que la máquina permanece parada. La máquina solamente se calentará y posiblemente se quemará. Para generar el campo magnético del rotor, se suministra una CC al devanado del campo; esto se realiza frecuentemente por medio de una excitatriz, la cual consta de un pequeño generador de CC impulsado por el motor, conectado mecánicamente a él. Se mencionó anteriormente que para obtener un par constante en un motor eléctrico, es necesario mantener los campos magnéticos del rotor y del estator constante el uno con relación al otro. Esto significa que el campo que rota electromagnéticamente en el estator y el campo que rota mecánicamente en el rotor se deben alinear todo el tiempo. La única condición para que esto ocurra consiste en que ambos campos roten a la velocidad sincrónica, es decir, son motores de velocidad constante. Motores de Colector: El problema de la regulación de la velocidad en los motores de corriente alterna y la mejora del factor de potencia ha sido resuelta de manera adecuada con los motores de corriente alterna de colector. Según el número de fases de las comentes alternas para los que están concebidos los motores de colector se clasifican en monofásicos y Polifásicos, siendo los primeros los más Utilizados Los motores monofásicos de colector más Utilizados son los motores serie y los motores de repulsión. o
Los motores de corriente eléctrica a colector encuentran aplicación en muchos campos debido a varias razones, entre las cuales destacan: 1) Pueden entregar alta potencia con dimensiones y peso reducidos. 2) Pueden soportar considerables sobrecargas temporales sin detenerse completamente. 3) Se adaptan a las sobrecargas disminuyendo la velocidad de rotación, sin excesivo consumo eléctrico. 4) Producen un elevado torque de funcionamiento.
14
Por estas aptitudes son muy utilizados en herramientas manuales motorizadas, tales como taladradoras, sierras manuales, aspiradoras portátiles etc., así como en los motores de arranque de los automóviles. Descripción del Motor de Colector: Como se muestra en el esquema de la figura que sigue, el motor a colector cuenta con un rotor bobinado con un conductor, colocado entre los polos de un imán. En el eje de rotación del rotor se han montado dos láminas conductoras aisladas una de la otra (delgas) que forman el conmutador o colector, a donde están conectados los extremos de la bobina. Sobre este colector, hay dos contactos deslizantes (escobillas) que comunican la electricidad a los extremos de la bobina del rotor y que a la vez son los cables de entrada al motor.
C.- MOTOR HIDRÁULICO Una máquina es un transformador de energía y estas se clasifican en grupos: máquinas de fluidos, máquinas -herramienta-, máquinas eléctricas, etc. Las máquinas hidráulicas pertenecen a un grupo muy importante de máquinas que se denominan máquinas de fluido. Estas son aquellas, en las que el fluido, o bien proporciona la energía que absorbe la máquina o bien aquellas en que el fluido es el receptor de energía, al que la máquina restituye la energía mecánica absorbida. Ahora bien, un motor hidráulico, es una máquina hidrostática, que al ser accionada por un fluido, transforma la energía hidráulica en energía mecánica rotativa y que se toma del eje del propio motor. Su construcción se parece mucho a la de las bombas. En vez de suministrar fluido como lo hace la bomba, son impulsados por esta y desarrollan un movimiento de rotación, transformando la energía hidráulica en torque, obteniendo así la Fuerza.
CARACTERÍSTICAS DE LOS MOTORES HIDRÁULICOS Todos los motores hidráulicos poseen varias características en común que pueden ser:
15
1. Cada tipo debe tener una superficie sometida a presión diferencial. En los motores paleta, engranajes y orbitales esta superficie es rectangular. En los motores de pistones axiales y radiales la superficie es circular. 2. En cada diseño la presión aplicada al área, debe estar conectada mecánicamente a un eje de salida que aplica la energía mecánica al equipo accionado por el motor. 3. La aplicación del fluido bajo presión a esta superficie debe proporcionarse en cada tipo de motor hidráulico para poder mantener una rotación continua. El funcionamiento óptimo del motor varía en cada tipo de diseño por la capacidad de soportar presiones y grandes fuerzas, caudal, par, velocidad, entre otros.
CLASES DE MOTORES HIDRÁULICOS a. Turbinas La turbina hidráulica es un elemento que aprovecha la energía cinética y potencial del agua para producir un movimiento de rotación que, transferido mediante un eje, mueve directamente una máquina o bien un generador que transforma la energía mecánica en eléctrica. Y se dividen en:
Turbina Hidráulica Tipo Francis (T. Reacción): Fue desarrollada por James B. Francis. Las turbinas Francis son turbinas hidráulicas que se pueden diseñar para un amplio rango de saltos y caudales, siendo capaces de operar en rangos de desnivel que van de los diez metros hasta varios cientos de metros. Esto, junto con su alta eficiencia, ha hecho que este tipo de turbina sea el más ampliamente usado en el mundo, principalmente para la producción de energía eléctrica mediante centrales hidroeléctricas.
Turbina Hidráulica Tipo Kaplan (T. Reacción): Las turbinas Kaplan son turbinas de agua de reacción de flujo axial, con un rodete que funciona de manera semejante a la hélice de un barco y que deben su nombre a su inventor, el austriaco Viktor Kaplan. Se emplean en saltos de pequeña altura. Las amplias palas
16
o álabes de la turbina son impulsadas por agua a alta presión liberada por una compuerta. La turbina Kaplan lo es en los saltos de baja altura (menos de 10 m).
Turbina Hidráulica Tipo Pelton (T. Acción): Fue Lester Allan Pelton, carpintero y montador de ejes y poleas, quien inventó la turbina Pelton en 1879 mientras trabajaba en California. Obtuvo su primera patente en 1880. La tobera o inyector lanza directamente el chorro de agua contra la serie de paletas en forma de cuchara montadas alrededor del borde de una rueda. Cada paleta invierte el flujo de agua, disminuyendo su energía. El impulso resultante hace girar la turbina. Las paletas se montan por pares para mantener equilibradas las fuerzas en la rueda. La turbina Pelton es un tipo de turbina de impulso y se emplea generalmente para saltos de agua de gran altura (más de 50 m)
b. Bombas de Desplazamiento Positivo
Motores de Cilindrada Fija: A caudal constante la velocidad es constante.
Motores de Cilindrada Variable: Se puede variar la velocidad variando la cilindrada. Los motores hidráulicos tienen mucha similitud con las bombas hidráulicas es por eso que se clasifican de igual forma y pueden ser:
Motores de Engranajes: El motor de engranajes es el más usado entre los motores hidráulicos. El motor de engranajes es un motor muy simple, fiable, relativamente barato y el menos sensible a la suciedad. El sentido de rotación está determinado por la dirección del flujo de aceite. La presión en el lado de presión depende de la carga (torque) en el eje del motor hidráulico.
17
Motores de Paletas: El par generado se consigue en estos motores por efecto de la presión del fluido sobre las paletas móviles del rotor y que al arrastrarlas lo hace girar. Cuanto mayor sea el ajuste de las paletas con la pared interior del carter mayor rendimiento tendrá el motor.
Motores de Pistones: En este motor los pistones están dispuestos en el tambor del motor en forma axial y paralelos al eje. Se distinguen dos tipos de motores a pistones: o
Motores axiales: los pistones se encuentras dispuestos en forma paralela al eje.
o
Motores radiales: los pistones están dispuestos en forma radial al eje. PARTES O ELEMENTOS DEL MOTOR HIDRÁULICO
Como ya hemos hablado anteriormente la variedad de motores hidráulicos es muy grande, por esta razón solo detallaremos las partes de los motores más utilizados en la industria.
a) Motor hidráulico de engranaje 1. 2. 3. 4. 5.
Carcasa Engranaje (conductor y conducido) Cámara entre diente y diente. Zona de alta presión. (Orificio de salida) Zona d baja presión. (Orificio de alimentación)
b) Motor hidráulico de paletas 1. Carcasa 2. Rotor 3. Paletas
18
4. Zona de alta presión 5. Zona de baja presión 6. Anillo
c) Motor hidráulico de pistones Axiales 1. 2. 3. 4.
Pistones Soporte Eje Sujetadores
USOS O APLICACIONES DEL MOTOR HIDRÁULICO Las aplicaciones de los motores hidráulicos, son muy importantes dentro del amplio campo de las instalaciones hidráulicas, siendo su campo de aplicación principal en máquinas de obras públicas, elevación, barcos, armamento, maquinas herramienta, máquinas para la fabricación del caucho y sus derivados incluyendo los plásticos, prensas, cortadoras, etc. En nuestro país su principal aplicación es en las centrales hidroeléctricas ya que poseemos un gran potencial de energía hidráulica. La energía eléctrica obtenida por este modo, puede ser transformada al tipo que convenga según sean los intereses nacionales o particulares.
19
BIBLIOGRAFÍA
Sitioniche Nichese. Extraído el sitioniche.nichese.com/motores.html.
Transmisión de potencia. Extraído el 11 de Septiembre del 2012 desde www.transmisiondepotencia.com/motoresneumaticos.
Buenas Tares. Extraído el 11 de www.buenastareas.com › Inicio › Tecnología.
11
de
Septiembre
desde
desde
Wikipedia. Extraído el 12 de Septiembre del http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_el%C3%A9ctrica.
2012
desde
Reparaciones. Extraído el 12 de Septiembre del http://www.enreparaciones.com.ar/electricidad/motor_elect.php.
2012
desde
Wikipedia. Extraído el 12 de es.wikipedia.org/wiki/Motor hidráulico.
2012
desde
Proclain. Extraído el 12 de Septiembre del 2012 desde www.poclainhydraulics.com/portals/0/.../A05699U.pdf
Septiembre
del
2012
2012
20
Septiembre
del
del
