Universidad Tecnológica del Sureste de Veracruz
Docente: Ing. Héctor Cruz Bautista Alumno
Edoardo López Malbaéz
Materia: “Tribología” Grupo: 702 Practica:
“Análisis de un equipo mecánico aplicando la
tribología ”
Mantenimiento Área Industrial
1. Objetivo: Proponer una mejora a un equipo mecánico para disminuir el desgaste y la fricción empleando técnicas de lubricación y el conocimiento de la tribología para reducir sus costos, mejorar técnicas de mantenimiento y minimizar el impacto al medio ambiente. 2. Introducción: En esta práctica se realizara un análisis a un elemento mecánico, mencionando uno de los problemas más frecuentes en cuanto al tema de la tricología aplicado a este equipo, con el fin de realizar una mejora a dicho equipo. Como primer punto en el apartado de marco teórico se observara un listado el cual contiene ciertos elementos, términos y palabras claves para que se pueda comprender de mejor manera la práctica, se observa que el equipo a tratar es un ventilador de tipo centrifugo, por ello se requieren ciertos términos para algunos desconocidos o muy inusuales en el uso común. Siguiendo con el apartado dos, so observaran los antecedentes, estos son las especificaciones del equipo en cuestión a utilizar, esto con el fin de conocer el equipo que se usara para el análisis. Posteriormente continuamos con el desarrollo el cual contiene las principales partes del elemento mecánico a utilizar, juntos con las partes que sufren más desgaste o fricción, con el fin de mencionar las mejoras que se le pueden hacer en cuanto al tema de la tribología. Por último los apartados de conclusión con las observaciones del elemento y la bibliografía con los apoyos en los cuales está basada esta práctica.
3. Marco teórico: Ventilador: Es una maquina térmica que hace el cambio de estado de líquido a
vapor. Fuerza Centrífuga: En la mecánica clásica o mecánica newtoniana, la fuerza
centrífuga es una fuerza ficticia que aparece cuando se describe el movimiento de un cuerpo en un sistema de referencia en rotación, o equivalentemente la fuerza aparente que percibe un observador no inercial que se encuentra en un sistema de referencia rotatorio. Ventilador Centrífugo: Aparto compuesto de rodete de alabes o aletas que giran
dentro de una carcasa espiral conocida como voluta. La rotación se asegura mediante un motor eléctrico, siendo su finalidad poner en movimiento el aire. Fricción: La fuerza de fricción o la fuerza de rozamiento es la fuerza que existe
entre dos superficies en contacto, que se opone al movimiento relativo entre ambas superficies (fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento (fuerza de fricción estática). Se genera debido a las imperfecciones, mayormente microscópicas, entre las superficies en contacto. Desgaste: En ciencia de materiales, el desgaste es la erosión de material sufrida
por una superficie sólida por acción de otra superficie. Está relacionado con las interacciones entre superficies y más específicamente con la eliminación de material de una superficie como resultado de una acción mecánica. Presión: La presión (símbolo p) es una magnitud física que mide la proyección de
la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea Motor Eléctrico: El motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía
eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor. Mantenimiento: Se define el mantenimiento como: todas las acciones que tienen
como objetivo preservar un artículo o restaurarlo a un estado en el cual pueda llevar a cabo alguna función requerida. Estas acciones incluyen la combinación de las acciones técnicas y administrativas correspondientes. En las ramas de la Ingeniería algunas especializaciones son: Ingeniería en mantenimiento industrial e Ingeniería en mantenimiento mecánico. Lubricante: Un lubricante es una sustancia que, colocada entre dos piezas
móviles, no se degrada, y forma asimismo una capa que impide su contacto, permitiendo su movimiento incluso a elevadas temperaturas y presiones.
Catarina: Se refiere a un engrane de dientes en V es utilizado en maquinaria
como máquinas de tortillerías, cortadoras, troqueladoras, etcétera. También es usado en mecánica de motocicletas para la transferencia de poder, en los vehículos antiguos se utilizaba para la distribución, este término es poco técnico, ya que el correcto es engrane de dientes cónicos. Cadena: Una cadena es un componente confiable de una máquina, que transmite
energía por medio de fuerzas extensibles, y se utiliza sobre todo para la transmisión y transporte de energía en los sistemas mecánicos. La función y las aplicaciones de la cadena son similares a la de una correa. Impacto ambiental: El impacto ambiental es el efecto que produce la actividad
humana sobre el medio ambiente. El concepto puede extenderse a los efectos de un fenómeno natural catastrófico. Técnicamente, es la alteración de la línea de base ambiental. Tribología: La tribología (del griego τρίβω tríbō, "frotar o rozar") es la ciencia que
estudia la fricción, el desgaste y la lubricación que tienen lugar durante el contacto entre superficies sólidas en movimiento. El término es usado universalmente desde finales del siglo XX.
4. Antecedentes:
5. Desarrollo: Ventilador Centrífugo: En todo proceso industrial en general y particularmente en el proceso de fabricación del papel, el ventilador centrífugo es un equipo ampliamente usado. En una fábrica de papel existen multitud de sistemas que usan ventiladores centrífugos. Por ejemplo son usados para producir vacío en sistemas auxiliares de aspiración de tiras en los equipos de corte de bordes, para producir bajas presiones de inflado en el interior de las camisas flexibles de las prensas de zapata, como sistemas de extracción de vahos junto con separadores de gotas, en sistema de calentamiento junto con intercambiadores de calor, etc. La lista es muy amplia. Normalmente los ventiladores centrífugos, siempre y cuando estén correctamente dimensionados, son considerados equipos robustos, con un coste de mantenimiento relativamente bajo en comparación con otros, fáciles de mantener y con un escaso desgaste de su funcionalidad a lo largo del tiempo. En esta entrada os mostraré unos conceptos básicos para comprender el funcionamiento de estos equipos tan comunes. Desarrollaremos igualmente las tareas básicas para mantenerlos con un alto grado de fiabilidad y funcionalidad. Con todo ello podremos completar el conocimiento sobre estos equipos que, de forma tan habitual, encontramos en todo proceso de fabricación industrial. Un ventilador no deja de ser una máquina rotativa hidráulica cuyo fluido bombeado se encuentra en fase gaseosa. Podemos definirla como una turbo máquina que utiliza la energía transmitida a su eje de rotación con el fin de generar la presión necesaria para mantener un caudal continuo del fluido que la atraviesa, generalmente aire. El ventilador consta de un motor de accionamiento, que en la mayoría de los casos será eléctrico, una carcasa que por lo general será en forma espiral para los ventiladores centrífugos o de forma tubular para los ventiladores axiales y, por último, un impulsor o rodete encargado de transformar la energía y generar el caudal de aire requerido. Según la forma de los álabes del impulsor clasificaremos a los ventiladores como radiales, axiales o mixtos. Los ventiladores centrífugos, como toda máquina rotativa, producirán vibraciones en mayor o menor medida. Las causas más habituales que producen un nivel de vibración más elevado de lo habitual son los desequilibrios producidos por depósitos de suciedad en los impulsores, las desalineaciones producidas en rodamientos o ejes deformados, la excentricidad provocada por el hecho de que el centro de rotación está fuera del centro geométrico, las holguras mecánicas o tornillos flojos, las fuerzas aerodinámicas (sobre todo producen vibraciones en conductos), las correas de transmisión no pareadas y motores eléctricos con problemas en rodamientos. Por todo ello debe aislarse la máquina de su entorno
usando los medios más adecuados para ello, en este caso, deberá aislarse el bastidor del ventilador de su bancada de fijación mediante el empleo de silentblocks. Recomendaciones para el mantenimiento de ventiladores centrífugos:
A continuación me gustaría indicar una serie de recomendaciones para mantener la funcionalidad de los ventiladores centrífugos. Son solo eso, recomendaciones. El lector deberá aplicar en cada caso la necesidad de llevar a cabo cada punto y la periodicidad adecuada en función de la criticidad, emplazamiento, condiciones de entorno, etc. Sobre el ventilador:
Comprobar periódicamente depósitos, daños, la no existencia de corrosión e integridad de las fijaciones. Comprobar la integridad del impulsor si aparecen vibraciones por desequilibrio.
Comprobar la no existencia de ruidos extraños en rodamientos.
Comprobar la temperatura de los soportes de rodamientos.
Lubricar soportes de rodamientos de acuerdo al plan de engrase.
Comprobar la integridad de conexiones flexibles con tuberías.
Comprobar la integridad de los soportes anti vibraciones.
Comprobar la integridad de las protecciones si existiesen.
Comprobar el correcto funcionamiento de los drenajes si existiesen (atascos). Comprobar el funcionamiento de los sensores de velocidad si existiesen.
Sobre el motor:
Comprobar visualmente la no existencia de suciedad, daños, corrosión y fijaciones flojas.
Comprobar el sensor de rotación si existiese.
Comprobar la no existencia de ruidos extraños en rodamientos.
Lubricar rodamientos de acuerdo al plan de engrase.
Comprobar la integridad de las protecciones.
Comprobar la integridad de las conexiones y sus cajas.
Sobre las correas de transmisión:
Comprobar visualmente la no existencia de suciedad, daños o desgastes. Cambio periódico de correas (siempre el conjunto entero y por correas pareadas). Comprobación de la correcta alineación y tensión (en parada y si fuera necesario). Comprobar la integridad de las protecciones de la transmisión.
Sobre el acoplamiento:
Comprobar visualmente la no existencia de suciedad, daños o desgaste de sus elementos. Comprobar la no existencia de ruidos extraños.
Partes de un Ventilador Centrífugo:
Las principales partes de un ventilador son: 1. TURBINA: también llamada rotor o rueda que transforma la energía del motor en energía de movimiento (o energía cinética) del gas que maneja. Turbina es el nombre genérico que se da a la mayoría de las turbo máquinas motoras. Éstas son máquinas de fluido, a través de las cuales pasa un fluido en forma continua y éste le entrega su energía a través de un rodete con paletas o álabes. La turbina es un motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una máquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice. Las turbinas constan de una o dos ruedas con paletas, denominadas rotor y estator, siendo la primera la que, impulsada por el fluido, arrastra el eje en el que se obtiene el movimiento de rotación. 2. CARCAZA: elemento en la cual se aloja la turbina y permite, junto con la turbina, la conversión de energía del motor a energía de movimiento del gas. 3. FLECHA O EJE: que conecta la turbina al motor por medio de algún tipo de transmisión mecánica, normalmente poleas y bandas o cople flexible. 4. RODAMIENTOS: que permiten la rotación del eje y turbina con una mínima perdida por fricción. El rodamiento es el cojinete que minimiza la fricción que se produce entre el eje y las piezas que están conectadas a él. Esta pieza está formada por un par de cilindros concéntricos, separados por una corona de rodillos o bolas que giran de manera libre.
Existen diferentes clases de rodamientos de acuerdo al tipo de esfuerzo que deben soportar en su funcionamiento. Hay rodamientos axiales, radiales y axialesradiales según la dirección del esfuerzo. 5. BASE: sobre la cual están apoyados todos estos elementos. 6. MOTOR: el cual proporciona la energía suficiente para mover el gas. El motor eléctrico es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, ya que pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores o dinamo. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras o en automóviles híbridos realizan a menudo ambas tareas, si se diseñan adecuadamente. Son utilizados en infinidad de sectores tales como instalaciones industriales, comerciales y particulares. Su uso está generalizado en ventiladores, vibradores para teléfonos móviles, bombas, medios de transporte eléctricos, electrodomésticos, esmeriles angulares y otras herramientas eléctricas, unidades de disco, etc. Los motores eléctricos pueden ser impulsados por fuentes de corriente continua (CC), y por fuentes de corriente alterna (AC).
Mejora y aporte a la tribología según el análisis de la información:
Para la parte del motor eléctrico, se hace la propuesta de hacer una carcasa evitando que estos se mojen, se llenen de polvo o de alguna otra impureza que pueda dañar el motor o las poleas que lo unen al eje.
Para la parte de la succión del aire en la turbina de los alabes se recomienda colocar filtros para evitar el paso de impurezas, los cuales serán lavados periódicamente para disminuir el impacto ambiental de estar cambiando filtros, por ello estos filtros deben de ser de carbono, los cuales tienen la facilidad de desmontarse y lavarse a presión, reduciendo así el costo y el impacto ambiental.
Otra propuesta es el cambio de bandas, porque el motor lleva unas bandas que ayudan a darle fuerza al ventilador, se podrían cambiar por un par de cadenas las cuales se les agregaría un sistema de lubricación por goteo, con un aceite SAE15W-40, el cual es un aceite poco viscoso esto para reducir el desgaste de la cadena pero sin la necesidad de estar cambiando de aceite, esto ayudaría a disminuir el impacto ambiental. Estas cadenas estarían detenidas por dos catarinas, una en la parte del motor y otra en la del ventilador.
El aceite que se recupera de lo que no se utiliza se llevará a centros especializados que se encargan de estos residuos.
6. Conclusión: Se concluye con que un elemento mecanico tiene muchas partes en las cuales existe la fricción, por lo tanto el campo de la tribología se extiende de muchas maneras, tanto como en mejoras como en aportes al medio ambiente, cada elemento mecánico tiene sus puntos de fricción y desgaste, puntos los cuales se busca disminuirlos para evitar costos incrementados y para evitar daño ambiental de alguna u otra manera con las mejoras. En conclusión tenemos que la fricción es un fenómeno físico con el cual vivimos a diario, aunque muchas veces no nos damos cuenta. Mientras más áspera sea la superficie, mayor será la fuerza de roce. Mientras mayor sea la fuerza de roce mayor será la fuerza a aplicar para que se pueda dar el movimiento del objeto.
7. Bibliografías:
http://www.mundodescargas.com/apuntestrabajos/fisica_t/decargar_desplazamiento-sobre-un-plano.pdf
Manual de ventiladores Sodeca CBXT http://www.sodeca.com/repository/documentos/ES/SE01_CBX_2014ES.pdf
Manual de instalación, operación y mantenimiento a ventiladores centrífugos – VentDepot.com http://www.ventdepot.net/mexico/fichastecnicas/Manual_de_Instalacion_y_ Mantenimiento_de_Extractores_y_Axiales_Soler_and_Palau_VentDepot_M X.pdf
http://www.airtectv.com/partes-y-diseno-de-un-ventilador-industrial/
Programa de lubricación y engrase de los equipos y sistemas de las unidades de la armada nacional – Wiliam Fernando Alvarado Saaveda
