Posteado por: marcelocassani | 9 de junio de 2010

Selección y uso de motores neumáticos

Hay muchas consultas que recibo habitualmente en cuanto a los motores neumáticos, vamos a tratar de clarificar este tema que esta poco desarrollado en nuestro país.

Los motores de paletas son el diseño más ampliamente usado hoy en día. Existen motores de 4 y de 8 paletas.
Las aplicaciones comunes usan motores con 4 paletas. Los motores con 8 paletas son elegidos cuando se necesita un control preciso de la velocidad a baja velocidad de giro o cuando el motor opera en rangos cercanos al stalling.

El stalling es la inversión del giro con debido a la carga, es decir que la carga vence la energía del motor y aun con carga lo hace girar en sentido inverso.
En un motor eléctrico es impensable, se quemaría. En los motores neumáticos no tiene mayor consecuencia que no tener más energía para mover la carga.
Estos motores están disponibles en una gran gama de potencias y pueden operar en cualquier posición. Los motores de paleta son una solución más compacta y económica frente a los motores de pistón de una potencia similar. La potencia del motor es función de la velocidad y torque del motor.

Los motores de paletas son utilizados en un sinnúmero de aplicaciones, las mas indicadas son para operación liviana a media a grandes velocidades de giro del eje. Para bajas velocidades de giro con altos torques están disponibles una gran cantidad de moto reductores. Las aplicaciones más típicas de los motores neumáticos de paletas son:
– Equipos de mezcla y agitadores.
– Ventiladores
– Accionamiento de bombas
– Polipastos y aparejos
– Cintas transportadoras
– Mesas giratorias
– Maquinas de embalaje
– Minería

Existen aplicaciones con ambientes agresivos donde se necesitan elevadas potencias de arranque y ese es el caso de uso de los motores a pistón. Las aplicaciones más típicas de los motores neumáticos de pistón son grúas, unidades de bombas, en el mar y aplicaciones de la minería.

En lo que respecta a la selección de los motores, hay unas reglas básicas de aproximación en la selección de un motor neumático. Siempre debe respetarse los parámetros especificados por el fabricante así como prestar atención a las curvas de performance publicadas por los mismos. Desconfíe de equipos de los cuales los fabricantes no suministran las curvas de rendimiento y operación.

Primero se debe elegir el tamaño de motor que produzca el par de arranque y la potencia requerida utilizando alrededor de dos tercios de la presión de línea disponible (por ej.: si tiene una presión de línea de 6 bar debe usar 4 para el cálculo).

La segunda regla general de un motor de aire, se refiere al arranque. Cuando los motores no necesitan arrancar con carga (como unidades de un ventilador), la selección puede hacerse utilizando un gráfico torque/velocidad. Ejemplo: un motor V2 a 80 psi da un par de salida de 19 lbf.ins. (2,2Nm) a 2000 rpm.

Este motor desarrolla una potencia de 0,6 CV a una presión de 80 psi (5.4bar) y a una velocidad de 2000 rpm.

La cantidad de aire consumido por un motor V2 trabajando a 2000 rpm con una presión de entrada de 2000 rpm es de 40 pie cubico de aire según vemos en el siguiente cuadro:

Regulación y control
El control de la velocidad y el par de un motor de aire se consigue regulando el suministro de aire, una operación relativamente sencilla y barata.
Hay dos métodos disponibles, el estrangulamiento y regulación de la presión.

El caudal de aire se controla mediante la colocación de una válvula reguladora de caudal en la entrada puerto o el puerto de salida del motor de aire. Limitación reducirá la velocidad máxima del motor, pero no afectará al rendimiento. En cambio la presión del aire no se ve afectada en condiciones de bajo caudal es decir, de partida.
Observe la diferencia en el gráfico entre el límite del orificio de entrada y orificio de salida.

Los motores de paletas GLOBE aire pueden ser utilizados tanto con una aplicación de simple sentido de giro o reversibles. Cuando el motor de aire se utiliza en un
la aplicación no reversibles, es suficiente utilizar una válvula tipo 2/2 o mediante una válvula 3/2. Para el motor reversible, puede utilizar una válvula 5/3 o dos válvulas 3/2 para el control direccional.

Aunque los motores de aire se puede ajustar en un amplio rango de velocidad y par, las características de salida no siempre pueden ser adecuados para el solicitud. Para aplicaciones de menor velocidad una caja de cambios se pueden acoplar directamente al motor de aire.

Suministro de aire
Para asegurar condiciones de trabajo óptimas para los motores de aire de paletas de GLOBE, el suministro de aire debe estar seco, filtrado y lubricado. Un filtro de 50 micrones o mejor es recomendado. El aire para los motores de paletas GLOBE de aire debe ser lubricado lo suficiente. Operaciones sin aceite se posible en algunos casos.
Si la línea de aire tuviera restricciones de caudal o fluctuaciones en la presión de entrada del motor se traducirá en pérdida de rendimiento. Por lo tanto, es importante asegurarse de que la presión deseada de aire está disponible en el motor durante toda la operación. La pérdida de rendimiento también puede ocurrir por una restricción en el escape, generando asi una contrapresión en el lado de salida del motor. Un tamaño insuficiente del silenciador, válvula o de conexión suele ser la causa.

Entorno
Los motores neumáticos se especifican a menudo como la solución ideal para su uso en ambientes potencialmente explosivos. Algunas de las ventajas de los motores de aire en estos ambientes son: motores de aire en y por sí mismas no son una fuente de chispa eléctrica, es natural que trabaja frio debido a la expansión del aire que se está produciendo dentro del motor y al mismo tiempo se están ejecutando, están positivamente a presión desde el interior. Esto NO significa que puede usarse de manera segura sin precaución en todo y por todos los ambientes explosivos!
Es muy importante recordar que cada aplicación es única y hay una gama muy amplia de “ambientes explosivos”. Consulte con el fabricante su certificación.

TIPS de operación
– Una gota por minuto de aceite en el lubricador para los motores pequeños de hasta 2 HP y 2 a 3 gotas por minuto para motores más grandes.
– No lubrique en exceso. No va a perjudicar físicamente al motor, pero si la performance del mismo ya que los silenciadores colapsaran en forma rápida.
– Los motores de 4 paletas tienen un diseño común y son baratos. Se utilizan para aplicaciones de uso general.
– Los motores de 8 paletas son mejores que los cuatro (4) motores de paletas para aplicaciones que requieren avance lento y el control de velocidad de salida, de baja a media.
– Los motores de pistón de aire son más adecuados para el control de avance lento y baja velocidad. El torque es más constante en toda la gama de velocidades del motor.
– Mas información en http://www.airtac.com.ar/motores.htm o http://www.globe-benelux.nl

Por ultimo, si están pensando en hacer un automóvil que funcione con aire comprimido como se comento tiempo atrás, piensen que un motor neumático de 30 HP no tendrá un valor menor a los USD 12.000 y por algo mas de ese monto tiene un vehículo de baja gama con un motor mas potente… o en Chile se pueden comprar un Suzuki Maruti por 5000 dólares.

Espero que les sirva la información.

Hasta la próxima,

Marcelo Cassani

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Responses

  1. excelente, una consulta, tengo un motor Atlas de paletas reversible cuyo par es de 1.3 NM a 3000 rpm y 0,41 KW a las mismas rpm. si yo instalo una válvula reguladora de flujo para variar la velocidad de este, ¿puedo hacerlo llegar a 100 rpm manteniendo esta potencia? por lo que lei ¿al reducir la velocidad aumenta el torque?. quedo atento a tus comentarios, gracias.

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    • Estimado Sergio,
      Muchas gracias por detenerse a leer el blog y dejar su consulta.
      Asi es a medida que reduce la velocidad el torque aumenta dentro de los limites constructivos del motor.
      Esto es debido a que la presion y la superficie interna del mismo permanecen constantes.
      Reducir la velocidad a 100RPM desde 3000 hara que con carga el motor opere en forma inestable, por sto debera considerar un reductor o un motor que tenga esa potencia a la velocidad deseada.
      Saludos,
      Marcelo Cassani

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