Motores Neumáticos
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MOTORES NEUMATICOS Yesid Yesid Anacona, Cesar Andrés Ospina Yesidanacona@unicomfacauc
[email protected] al.edu.co Cesarospina@unicom
[email protected] facauca.edu.co
o principalmente rotatio. !n este -ltimo caso el "as entra en una cámara del motor sellada al e)pandirse eerce presi*n contra las palas de un rotor. !ste tipo de motores son una alternatia a los los moto motore res s eléc eléctr tric icos os cuan cuando do esto estos s no son son recomendados o posibles, como por eemplo, en al"unos entornos de la miner/a, industriales 012. +os motores neumáticos presentan al"unas enta entaas as respec respecto to a los motore motores s eléctr eléctrico icos s o de e)plosi*n, a 'ue son de menor tama3o más li"e li"ero ro,, resu result lta a más más fáci fácill se"u se"uro ro en re"u re"ula lar r elocidad o cambiar sentido de "iro potencia. 4in embar"o, su maor inconeniente es la dependencia de una instalaci*n producci*n de aire compri comprimid mido. o. 4on actuad actuadore ores s 'ue produc producen en un moimiento de rotaci*n continuo al recibir aire a presi*n. 4u constituci*n es parecida a la de los compresore compresores s rotatios, rotatios, aun'ue reali(a reali(a la funci*n funci*n inersa a estos, a 'ue la transforma la ener"/a del aire comprimido en ener"/a mecánica de rotaci*n 012.
RESU RESUME MEN: N: Los motore motores s neumát neumático icos s son unos elementos capaces de transformar la energía neumát neumática ica en energí energía a mecáni mecánica. ca. Nos podemo podemos s encontrar muchas herramientas que funcionan con aire comprimido y necesitan un motor, por ejemplo, una taladradora. Sin embargo, nos encontraremos otro otro tipo tipo de herram herramien ientas tas que no necesi necesitan tan un motor motor neumáti neumático, co, por ejempl ejemplo, o, una pisto pistola la de clavar clavos, grapas, etc. Los motores neum neumát átic icos os no sola solame ment nte e son son útil útiles es como como herramien herramientas tas de trabajo, trabajo, tambin tienen un uso industrial, aunque no sea lo más común, porque ya e!isten los motores elctricos, entre otras cosas. La mayoría de los motores neumáticos son de dos tipos" de paletas y de pistones. #ay tambin de engranajes. PALABRAS CLAVE: Motores, Neumática,
Transformar, Aire, Herramientas, Trabao. ABSTRACT : $neumatic motors are elements capable of transforming pneumatic energy into mechanical energy. %e can find many tools that &or' &ith compressed air and need a motor, for e!ample, a drill. #o&ever, &e &ill find other types of tools that do not need a pneumatic motor, for e!ample, a nail gun, staples, etc. $neumatic motors are not only useful as &or'ing tools, they also have an industrial use, although not the most common, because electric motors already e!ist, among other things. (ost pneumatic motors are of t&o types" vane and piston. )here are also gears
2 GENERALIDADES !n los motores neumáticos, neumáticos, la ener"/a ener"/a potenc potencial ial del aire aire compri comprimid mido o es coner conertid tida a a ener ener"/ "/a a mecá mecáni nica ca "rac "racia ias s a la dife difere renc ncia ia de presiones entre el aire comprimido en la entrada el aire a menor presi*n en la salida. 4on parecidos a los contadores de despla(amiento positio 'ue cuentan el caudal por el n-mero de ol-menes 'ue el 5luido 6a llenado en la unidad de tiempo. !n "eneral los motores neumáticos se caracteri(an por: 7e"ulaci*n sin escalones de la elocidad de rotaci*n del par motor. 8ran selecci*n de elocidades de rotaci*n. #e'ue3as dimensiones 9 reducido peso. 8ran fiabilidad, se"uros contra sobrecar"a. ;nsensibilidad al polo, a"ua, calor frio. Ausencia de peli"ro peli"ro de e)plosi*n. 7educido mantenimiento. 4entido de rotaci*n fácilmente reersible.
KEYWORDS: !n"ines, #neumatics, Transformin", Air, Tools, Tools, $or%.
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1 INTRODUCCIÓN
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&n moto motorr neumá neumáti tico co o motor motor de aire aire comprimido es un tipo de motor 'ue reali(a un trabao ao mecánico por e)pansi*n de aire comprimido. +os motores neumáticos "enera "eneralme lmente nte coni coniert erten en el aire aire compri comprimid mido o en trabao mecánico a traés de un moimiento lineal
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. +as aplicaciones de los motores neumáticos son mu amplias: Construcci*n de ma'uinaria. ;ndustria minera o de transporte. ;ndustria sider-r"ica. Centrales de ener"/a. Construcci*n naal. ;ndustria nuclear. ;ndustria médica. 012 • • • • • • •
3 TIPOS DE MOTOTES NEUMATICOS 5i"ura 1. Motores de pist*n a)ial radial.
!)isten arios tipos de motores neumáticos, motores de pist*n, motores de en"ranaes, Turbomotores motores de aletas.
3.1.1 MOTORES DE PISTON AXIAL
+os motores de pist*n a)iales contienen arios pistones, normalmente de seis a nuee. +os pistones en su moimiento son retenidos por una placa inclinada, de modo 'ue la 6acen "irar torsionandola moiendo directamente un ee e)terior. !n al"unos modelos, el ee act-a sobre un tren de en"ranaes lo 'ue permite lo"rar un moimiento de baa elocidad alto par 012.
3.1 MOTORES DE PISTON 4e utili(an cuando se re'uiere alta potencia, alto par de arran'ue una elocidad controlada a baas elocidades.
+os motores de pist*n a)ial están lubricados con "rasa, son más compactos, su dise3o es más compleo son más caros. 4in embar"o su funcionamiento es más suae entre"an más potencia a baas elocidades. Comparados con el motor eléctrico son más pe'ue3os li"eros soportan temperaturas de funcionamiento más eleadas. 4u potencia má)ima es de =,> %$ 9?, C 012.
5i"ura =. Motor a)ial
!stos motores poseen un alto rendimiento olumétrico combinado con una operaci*n e)celente a altas baas elocidades, se caracteri(an por: Al ser compactos son ideales para trabaar en espacios limitados. •
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#ar "enerado 1.BD Nm 91E.=D lbF pul"ada a presiones del orden de?GG bar 9.DDD psi G.DD rpm. ida -til lar"a con una construcci*n robusta precisa. ;deal para altas car"as de arran'ue. 5uncionamiento suae con par potencia en ambos sentidos de "iro. Trabaan en posici*n 6ori(ontal bao car"a. No deben operar a más del E de la elocidad libre 9sin car"a a la presi*n nominal. #ueden trabaar 6asta temperaturas del orden de los B?IC 9=DDI 5. !l aire de alimentaci*n debe estar proisto de un filtro de un lubricador el motor proisto de en"rase 012.
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3.1.2 MOTORES DE PISTON RADIAL •
+os motores de pist*n radiales utili(an cilindros de moimiento alternatio, accionados por aire comprimido 'ue, a traés de una biela, acciona el ci"Je3al del motor. 4e necesitan arios cilindros al obeto de ase"urar un funcionamiento libre de sacudidas. !l solapamiento de los impulsos de potencia de los pistones proporciona un par una potencia total en cada direcci*n de "iro. +a potencia de los motores depende de la presi*n de entrada, del n-mero de émbolos de la superficie elocidad de éstos 012.
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9.DDD psi. +as elocidades abarcan desde D,1 a =.DDD rpm, siendo la elocidad libre má)ima de G.DDD rpm. 9sin car"a a la presi*n nominal. +a potencia puede ariar entre 1, 1B %$ 9de = a = C... ida -til lar"a con una construcci*n robusta precisa. ;deal para altas car"as de arran'ue. 5uncionamiento suae con par potencia en ambos sentidos de "iro. Trabaan en posici*n 6ori(ontal bao car"a. No deben operar a más del E de elocidad libre 9sin car"a a presi*n nominal. #ueden trabaar 6asta temperaturas del orden de los B?oC 9=DDo 5. !l aire de alimentaci*n debe disponer de filtro lubricador el motor de en"rase. !l aceite de lubricaci*n es distribuido a todas las partes internas del motor. !n los motores reersibles se recomienda instalar una álula de control de G /as en los de un solo sentido basta una álula de 1 /a 012.
3.2 MOTORES DE ENGRANAJES Consisten en en"ranaes rectos o 6elicoidales donde el aire eerce una presi*n sobre los flancos de los dientes de pi3ones en"ranados crea pues un par de rotaci*n en uno de los pi3ones acoplado al ee del motor. !l sentido de rotaci*n de estos motores, es reersible 012.
+os motores de pist*n radial son robustos, están lubricados con aceite se prestan a un funcionamiento en sericio continuo, en particular al arran'ue de "randes car"as, alcan(ando una potencia de unos => %$ 9? C a elocidades del orden de GDD rpm 012.
!stán dise3ados para un funcionamiento a baa elocidad inferior a =DD rpm. !stos motores accionados por l/'uido 6idráulico permiten elocidades de ?.DDD rpm, par motor de unos >D Nm 9>.DDD lbFpie presiones 'ue lle"an a =DD bar 9?.DDD psi 012. !n el motor de en"ranaes, el aire eerce una presi*n sobre los flancos de los dientes de pi3ones en"ranados crea pues un par de rotaci*n, estando uno de los pi3ones acoplado al ee del motor 012.
5i"ura ?. Motor de pist*n
4us principales caracter/sticas son: •
#ar "enerado 11?.DDD Nm 91.DDD.DDD lbF pul"ada a presiones del orden de ?GG bar 3
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5i"ura >. Turbomotor. Aplicaci*n en el arran'ue de camiones
!l rendimiento del motor de turbina es la relaci*n entre la potencia de salida real la potencia te*rica disponible en el compresor. !l rendimiento de las turbinas es del orden del > al E es maor 'ue los restantes motores neumáticos debido a 'ue no tienen ro(amiento interno , por lo tanto no necesitan lubricaci*n en el aire, lo 'ue aumenta considerablemente su rendimiento en tiempo frio 012. +os motores de turbina son relatiamente compactos li"eros para la potencia 'ue proporcionan. +as relaciones de en"ranaes an de B:1 a =D:1, proporcionan un alto par de arran'ue son ersátiles adecuados para una "ran ariedad de aplicaciones 012.
5i"ura G. Motor de aire de en"ranaes
&n modelo utili(ado en 6idráulica pero 'ue también puede emplearse en neumática, es el "erotor 9geared revolving motor formado por una rueda dentada interior con n dientes una e)terior con nK1 dientes. !l aire eerce presi*n sobre el espacio entre los dientes, 6ace "irar la rueda interior sale por el orificio de escape 012.
3.4 MOTORES DE ALETAS Consisten en una serie de paletas montadas en un ee e)céntrico dentro de una cámara fia. +as paletas desli(an en ranuras radiales practicadas en el rotor mediante resortes contactan con la parte interior de la cámara fia. !l aire eerce una fuer(a rotacional en las pe'ue3as cámaras formadas por el ee, la cámara fia las paletas 6aciendo "irar el conunto alrededor del centro del rotor. 4on los motores neumáticos más utili(ados 012.
5i"ura . 8erotor de en"ranae
!l sentido de rotaci*n de estos motores, e'uipados con dentado recto o 6elicoidal, es reersible. 4u potencia puede ariar de D $ a D %$, por lo 'ue se utili(an en "randes ma'uinas propulsoras 012.
3.3 TURBOMOTORES 5uncionan de forma inersa a los turbocompresores su elocidad es mu alta 9DD.DDD rpm en los tornos neumáticos de dentistas. Tienen dos tipos diferentes de utili(aci*n, potencias pe'ue3as en el caso de tornos de dentista potencias "randes acoplando a la turbina un tren de en"ranaes para reducir la elocidad aumentar la potencia como es el caso de turbinas neumáticas de arran'ue de "randes motores de camiones 012.
5i"ura E. Motor de aletas
#ueden disponer de dos o cuatro orificios de entrada de modo 'ue el aire entra por un lado de las paletas sale por el otro, o bien el aire entra sale por dos orificios en cada lado
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. de las aletas. !n esta -ltima confi"uraci*n el par del rotor se aplica dos eces por cada reoluci*n, por lo 'ue el par de un motor de G orificios es el doble 'ue uno semeante de = orificios siendo la elocidad la mitad apro)imadamente 012.
Y para otras lon"itudes de tuber/a la perdida de car"a es proporcional a la lon"itud de la tuber/a. !l motor de aire de una 6erramienta neumática debe alimentarse con un filtro, un re"ulador de presi*n un lubricador 012. !l filtro contiene un elemento filtrante "eneralmente de G micras 'ue retienen las part/culas de suciedad de tama3o G micras o superior 012. !l lubricador debe suministrar en "eneral D mm? de aceite por cada m? 91.DDD litros de aire atmosférico consumido. Cada "ota de aceite ocupa unos 1 mm? de modo 'ue el n-mero de "otas a suministrar es de DL1 ?,? "otasLNm? de aire. +a iscosidad del aceite de lubricaci*n debe estar comprendida entre D ?DD1D> m=Ls a la temperatura de trabao del motor 012.
5i"ura . Motor de aletas
4. ISTALACION DE UN MOTOR NEUMATICO
!l motor de aire se alimenta de la red "eneral de tuber/as de aire comprimido conectada al compresor unidades de preparaci*n "eneral del aire. +os cálculos de la red "eneral de las deriaciones estiman la perdida de car"a de arios tama3os de tuber/as para arios caudales de aire comprimido a presi*n atmosférica 012.
( grafico )∗∅ interior ( grafico ∅ interior ( tuberia )
∆ P ( tuberia )= ∆
!cuacion1. diámetros.
Calculo
presi*n
para
diferentes
#ara presiones relatias diferentes de E bar temperaturas distintas de 1o C se utili(a la si"uiente ecuaci*n.
(
P (tuberia ) + 1,013∗
273 + temperatura 288
5i"ura B. Circuito de motor de aire
)
&na baada en el caudal de lubricante por aer/a o por falsa econom/a repercute en la ida -til del motor se"-n la tabla si"uiente:
(¿¿) 7 + 1,013 ¿ ∆ P =∆ P ( grafico )∗¿ !cuaci*n =. Calculo presi*n temperaturas presiones relatias.
para
Tabla1. ida -til del motor se"-n la cantidad de aceite lubricante. 5uente: atlas copco.
diferentes
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. CONCLUSIONES
!n los motores de cilindrada fia, la
5. MANTENIMIENTO NEUMATICO
DE
UN
MOTOR
!itar la marc6a en ac/o del motor neumático, utili(ando una álula manual de cierre en los periodos en 'ue no se emplea el motor. 4i por olido o desidia no se procede as/, se "astara ener"/a in-tilmente, se "enerara ruido innecesario se proocara un des"aste innecesario del motor 012.
Austar la presi*n de alimentaci*n a la salida del conunto filtroFmanorreductorFlubricador a la recomendada por el fabricante a la car"a a accionar. 4e debe tener en cuenta 'ue el motor neumático tiende a aumentar su elocidad si baa la car"a 012.
elocidad s*lo se puede ariar modificando el caudal de alimentaci*n al motor manteniendo constante la presi*n aumentando el caudal de alimentaci*n se tendrá: #A7 de salida constante. +a #OT!NC;A de salida crece con la elocidad. !n los motores de cilindrada ariable es posible ariar la elocidad, ariando la cilindrada manteniendo constante la presi*n: !l #A7 de salida disminue al aumentar la elocidad. +a #OT!NC;A de salida se mantiene constante. +os motores neumáticos pesa menos 'ue un motor eléctrico de la misma potencia tiene un olumen más pe'ue3o.
!. RE"ERENCIAS BIBLIOGRA"ICAS
APLICACIONES
012 Creus, Antonio. Neumática e 6idráulica. (!ico" *lfaomega grupo editor S* de + 9=DDE.
+os motores neumáticos se emplean actualmente en cientos de aplicaciones en todo el mundo. !n diersos campos como industria petro'u/mica, miner/a, fundiciones, cementeras, industrias de papel, manipulaci*n embalae, áreas e)plosias.
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