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Diseño y selección del mando a correas en v

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Diseño y selección del mando a correas en v

  1. 1. ESCUELA PROVINCIAL DE EDUCACIÓN TECNICA N° 1 – SANTA ROSA –TTP Electromecánica - Marzo de 2005 Diseño y Selección del mando a Correas en “V”Para la transmisión de torque de una máquina motriz a una máquina conducida, existen al menostres métodos muy utilizados: Transmisión con engranajes, correas flexibles de caucho reforzado ycadenas de rodillos. Dependiendo de la potencia, posición de los ejes, relación de transmisión,sincronía, distancia entre ejes y costo, se seleccionará el método a utilizar. Al comienzo se requierenlos siguientes datos: • Potencia requerida en la máquina conducida [HP] • Tipo de máquina motora y máquina conducida • Velocidad de la máquina motora [rpm] • Velocidad de la máquina conducida [rpm] • Distancia tentativa entre ejesA los fines de simplificar el procedimiento, se enumeran los pasos a seguir para seleccionar el tipo(perfil ó sección ), N° y calcular la cantidad de correas:1)Estimar el factor de servicio ( µ): es un valor que puede tomar valores que varían entre 1(uno) y 2 (dos) – Nos indica en qué condiciones trabajan las correas.Cuando se trate de servicios intermitentes, donde nunca se excede la carga asignada, los arranquesse producen en vacío. Las correas trabajan en condiciones higiénicas, al resguardo de los factoresclimáticos y en instalaciones que poseen un adecuado mantenimiento; bajo tales condiciones elfactor de servicio tiende a 1 (uno).Por el contrario, cuando se trate de servicios continuos (16 a 24 horas diarias), con sobrecargasimportantes, arranques a plena carga, a la intemperie, en ambientes sucios con mantenimientodeficiente, en esos casos el factor de servicio tiende a 2 (dos).En la mayoría de las situaciones se adoptan valores intermedios ( 1,4 / 1,5 / 1,6).-2) Estimar la potencia teórica (Pt): es la potencia requerida (en HP) por la máquina. Cuandoeste valor se desconoce ó es de difícil determinación se puede utilizar la potencia indicada en lachapa de características del motor.3) Calcular la potencia de diseño (Pd): es el valor que se utilizará para los cálculosposteriores y resulta de multiplicar los valores de los puntos anteriores.Pd = Pt * µ [ HP]4) Determinar la sección de las correas: los perfiles de las correas y sus dimensiones sonlos que se detallan en el cuadro siguiente Sección Ancho Superior Altura Angulo (mm) (mm) (grados) O 10 7 40 A 13 8 40 B 17 10 40 C 22 14 40 D 32 18 40 E 38 25 40Las correas de perfiles más pequeños están diseñadas para transmitir potencias menores avelocidades (rpm) importantes. Por el contrario, los perfiles mayores se utilizan para potenciasmayores. Cada fabricante brinda un ábaco en el cual se ubican sobre el eje de abscisas los valores depotencia de diseño (en HP), y en el eje de ordenadas las rpm de la polea más rápida. Trazando rectas 1
  2. 2. ESCUELA PROVINCIAL DE EDUCACIÓN TECNICA N° 1 – SANTA ROSA –TTP Electromecánica - Marzo de 2005perpendiculares a ambos eje, la intersección de ambas nos determina la sección más conveniente autilizar.5) Elección de los diámetros de las poleas: hay que tener en cuenta que para cada perfil decorrea existe un diámetro mínimo a utilizar (valores en pulgadas)A 2,60” B 4,60” C 7,00” D 12,00” E 18,00”A partir de la relación: n1 * φ 1 = n2 * φ 2.... se pueden calcular los diámetros de ambas poleasn1: rpm de la polea pequeña - φ 1: diámetro de la polea pequeña (pulgadas ó milímetros)n2: rpm de la polea mayor - φ 2: diámetro de la polea mayor (pulgadas ó milímetros)6) Determinación del N° de correa: el largo de la correa se calcula mediante la siguienteexpresión:L = 2 * C + 1,57 * ( D + d) + ( D – d )2 / (4 * C)Siendo: C: distancia entre centro de poleas (en pulgadas ó milímetros) D: diámetro de la polea mayor (en pulgadas ó milímetros) d: diámetro de la polea mayor (en pulgadas ó milímetros)Calculada la longitud, hay que ingresar en la columna del perfil de correa seleccionada en el punto4) y elegir el largo nominal más cercano. Con este dato podemos determinar el N° de correa.7) Cálculo del arco de contacto y factor de corrección: la potencia se transmite desde lapolea a la correa por fricción. Cuando mayor sea la superficie de contacto entre ambos elementosmás eficiente será la transmisión de potencia. La situación ideal se presenta cuando ambas poleastienen igual diámetro.El arco de contacto se calcula mediante la siguiente expresión: Arc = 180° - 60° * (D – d) / CPara tener en cuenta esta pérdida de potencia por falta de contacto, se introduce un factor decorrección (F) que se obtiene del siguiente cuadro: 2
  3. 3. ESCUELA PROVINCIAL DE EDUCACIÓN TECNICA N° 1 – SANTA ROSA –TTP Electromecánica - Marzo de 2005 (Dp-dp)/C 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20 1.30 1.40 Arco de contacto 180º 174º 169º 163º 157º 151º 145º 139º 133º 127º 120º 113º 106º 99º 91º Factor de 1.00 0.99 0.97 0.96 0.94 0.93 0.91 0.89 0.87 0.85 0.82 0.80 0.77 0.73 0.70 corrección (F)8) Determinación de la cantidad de correas: cada fabricante indica la potencia que puedetransmitir cada correa a una determinada velocidad (en rpm) y en función del diámetro de la poleamenor. Esto se tabula para cada sección de correa. Se obtiene la capacidad básica por correa(HPpc).La cantidad necesaria de correas se obtiene mediante la siguiente expresión: Cant = Pd / (HPpc * F)Montaje de Correas en “V”La fuerza de ajuste de las correas es parte del cálculo y debe controlarse permanentemente debido alalargamiento de las mismas, desajuste de los tornillos tensores o bulones de anclaje y/o desgaste delas poleas.Esta fuerza se controla mediante un dinamómetro y nunca se debe sobre-tensar por causa depatinaje, chillidos ó zumbidos. El valor de ajuste está acotado y para cada sección y estado de correase estima:Sección Ancho superior Altura P. Mínimo P. Máxima P. Inst. Nueva (mm) (mm) (Kg/correa) (Kg/correa) (Kg/correa)A 13 8 1,7 2,2 2,8B 17 10 2,0 4,0 5,0C 22 14 3,5 6,0 7,8D 32 18 5,0 10,0 13,0E 38 25 8,0 20,0 25,0La fuerza de ajuste de una correa se verifica provocando una deflexión en el punto medio entre ejes.La fuerza aplicada debe ser perpendicular a la correa en ese tramo y la deflexión provocada debe serde 15 mm por cada 1000 de distancia entre ejes.Se debe verificar el estado de los rodamientos. Cualquier desvío que éstos puedan presentar setraducirá en un desvío del eje y por ende de la polea. El flexionado del los ejes es un motivo deoscilación de las poleas por lo que, en caso de presentar este defecto, debe controlarse que la poleano se ubique demasiado lejos del rodamiento, que no existan cargas excesivas en el arranque opicos, golpes y/o sobrecalentamientos.Para los casos en que no se pueda acercar la polea al rodamiento, éste debe ser lo suficientementerobusto para absorber no sólo la fuerza de la correa, sino el momento excesivo que ésta provocarádebido a la distancia presente.Reemplazo:Es importante recordar que el tipo de deterioro que presenta una correa, nos indica posibles fallas enla instalación, que acortarán la vida útil de la correa de reemplazo, si dichas fallas no son corregidas.Las causas más comunes que sugiere la observación directa de la correa deteriorada son lassiguientes: 3
  4. 4. ESCUELA PROVINCIAL DE EDUCACIÓN TECNICA N° 1 – SANTA ROSA –TTP Electromecánica - Marzo de 2005A) Paredes de poleas gastadas ó dañadas, debido a excesivo uso, golpes, óxidos – se debecontrolar visualmente el estado superficial de la polea. No deben existir dobladuras, grietas, rebabasni poros.B) Roce de la correa con elementos de la instalación, partes de la maquinaria, defensas,tornillos que pueden estar en contacto con la correa.C) Tensión insuficiente, provocan que la correa resbale al no tener la presión necesaria deacuñamiento.D) Sección de polea inadecuada, origina un calce imperfecto de la correa dentro de la ranuray la superficie de contacto entre polea y correa no es la correcta.E) Poleas desalineadas, en este caso se produce distorsión en las superficies de apoyo, existenrozamientos y tensiones laterales no deseadas. La corrección se efectúa con una varilla metálicarecta, colocada sobre los costados de la polea y verificando que toque 2 puntos simultáneamente decada polea. Repetir esta operación girando las poleas 90°, a uno y otro lado del eje, hasta completarun giro de las poleas.F) Presencia de aceite o grasa, debido a pérdidas, goteos, salpicaduras, etc., la correa patina,observándose reblandecimiento con pérdida de potencia. Se debe limpiar con solvente la ranura dela polea.G) Atmósfera con partículas abrasivas, lo que ocasiona que la correa patine, se caliente,con pérdida de potencia y daños en las paredes de la garganta de la polea.H) Excesiva tensión, acorta la vida útil, produciendo vibraciones, estiramientos, calentamientode los rodamientos y flexión de ejes.I) Calor excesivo del medio ambiente, si existe una fuente de calor cercano a latransmisión , provocará el deterioro prematuro de la correa. Particularmente el compuesto de gomaestá diseñado para temperaturas de hasta 50 °C. En caso de superar estas temperaturas, la correa seafectará presentando grietas y resquebrajaduras en su cubierta.J) Mandos fuera de codificación, cuando se emplean dos ó más correas, estas deben teneruna tolerancia máxima en su largo para asegurar que ninguna esté floja ó tensa respecto a las demás,sino transmitiría mayor ó menor potencia. Se deben controlar que las correas sean todas de la mismamarca, numeración y codificadas, no mezclar correas nuevas y viejas.K) Almacenamiento prolongado ó inadecuado, el lugar debe ser fresco, seco y noexpuesto a la luz solar. También influye la correcta posición de la correa en el gancho de laestantería, para no provocar deformaciones excesivas y permanentes. Cuando la correa se almacenapor más de 5 años en lugares con temperaturas de 30° C y 70% de humedad, los compuestos degoma tienden a resecarse.L) Defectos de cálculo y diseño, por subdimensionamiento (las correas trabajan sobreexigidas) ó bien por sobredimensionamiento (poleas más pesadas que afectan los ejes yrodamientos). Otros factores pueden ser: no respetar los diámetros mínimos de las poleas, ángulosde abrace, mantenimiento, etc 4
  5. 5. ESCUELA PROVINCIAL DE EDUCACIÓN TECNICA N° 1 – SANTA ROSA –TTP Electromecánica - Marzo de 2005Problemas de Aplicación:En las siguientes situaciones seleccionar el perfil de correa, el N° de correa, lacantidad de correas y la deflexión máxima al tensar las mismasSituación 1: la fotografía muestra un compresor de NH3 marca SABROE, tipo SMC 106 9, Pt: 18bar, montado sobre chasis metálico de perfiles normalizados y accionado por motor eléctricotrifásico blindado marca MEZ FRENSTAT, de 34 kW a 1475 rpm,La distancia entre centros de poleas es 42”, el diámetro de la polea del motor es 8,50” y el equipotrabaja dentro de una sala de máquinas que presenta muy buenas condiciones de mantenimiento.Situación 2: Un ventilador centrífugo Ercole Marelli de 100 m3/min absorbe 10 HP a 2400 rpmy es accionado por un motor de 2890 rpm. Seleccionar una polea estándar para el motor estimandoque la distancia entre centros es aproximadamente 3 veces el diámetro de la polea anterior. Elconjunto funciona al final de un sistema de aspiración de polvo, a la intemperie, con temperaturasque van desde – 10 °C a los 40 °C, en un lugar de fácil acceso para mantenimiento.Situación 3: Un molino de esmalte para cerámicos es de forma cilíndrica, construido en chapa de½” de espesor y un diámetro de 1000 mm. En su interior se colocan los pigmentos, el agua y el restode los componentes. Para lograr la adecuada homogeneización se utilizan piedras bocha. El tamborgira con una velocidad tangencial exterior de 12 m/seg, denominada velocidad crítica (si lavelocidad fuera mayor las piedras se adhieren a la pared interior del molino, si es menor sedepositan en la parte inferior del cilindro y en ambos casos no sirven como elemento “mezclador”).Para accionar el conjunto se utiliza un motor de 25 kW a 740 rpm. Las correas apoyan directamentesobre la pared exterior del molino y la distancia entre centros es aproximadamente 2000 mm. Elproceso se realiza en el interior de una nave industrial y los molinos se limpian en cada turnomediante agua a presión. 5

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