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PROYECTO DE MAQUINAS (67-29) Pag. 1 de 12 DETERMINACIÓN DE POTENCIAS DE SELECCIÓN O PROYECTO - CARACTERISTICAS EXTERNAS - PERDIDAS Y RENDIMIENTO - FACTORES DE SERVICIO -------------------------------------------------------------------------- CARACTERÍSTICAS EXTERNAS DE UNA MAQUINA Se denominan Caracteristicas Externas a las magnitudes que permiten medir el trabajo útil de la máquina considerada y la velocidad de operación de la misma, deben ser cuantificables con la precisión necesaria. El trabajo será erogado en caso de una máquina motriz o consumido y transformado a la forma cinematica y dinamicamente necesaria en el útil de una máquina operadora. La determinación de estas características de la máquina a seleccionar (proyectar) es uno de los primeros pasos de fundamental importancia en el desarrollo de un proyecto, pues su magnitud es esencial para definir características de proyecto (tipo de solución adoptada, morfología, etc.) y para el dimensionamiento de sus componentes. Dentro del campo de la mecánica puede clasificarse las máquinas en función de las magnitudes que miden sus características externas (miden el trabajo que erogan o absorven y su velocidad de operación), en uno de los siguientes tres grupos. - la cupla C (N * m) y la velocidad de rotación n (1/seg.) (o bien su combinación la potencia N (N * m / seg.) en las máquinas rotativas (Ej.: laminadora continua) - la fuerza F (N) que se debe disponer en el útil y la velocidad lineal del mismo v (m /seg.) ( o su combinación la potencia N (N * m / seg.) (Ej. Grúa elevadora) - el caudal Q (m 3 / seg.) de un fluido a trasladar ( o a comprimir, o del cual extraer energía) y la resistencia del fluido a vencer (o energía obtenida por unidad de volumen del mismo) medida como la diferencia de presión del fluido entre la entrada y la salida de la máquina Δp ( N / m 2 ) ( o su combinación la potencia N( N * m / seg.)) (Ej.: bomba centríf.) La productividad de una máquina se define en un sentido amplio como la cantidad de trabajo mecánico útil entregado por una máquina por unidad de tiempo La necesidad de medir la rapidez con que se entrega el trabajo útil para evaluar la productividad de una máquina, hace que la potencia sea la característica externa comúnmente usada para definirla. Dado su carácter global debe ser interpretada cuidadosamente, analizando en cada caso sus componentes. Calculadas por vía racional utilizando herramientas de fisica mecánica o teorías básicas de los fenómenos físicos que se utilizan en el diseño, todas las características externas mas arriba mencionadas arrojan un dato, que debe completarse con consideraciones adicionales. 1) PERDIDAS Y RENDIMIENTOS : Para definir las magnitudes que realmente pueden erogarse en el organo de “salida” de una máquina motriz o deben absorverse en el de “entrada” de una máquina operadora debe incluirse el concepto de perdidas. En toda máquina mecánica existen resistencias pasivas que provocan pérdidas de energía, que se presentan en forma de calor entre otras (por ejemplo en forma de sonido o vibraciones). Estas perdidas estan en su mayor parte asociadas a fenomenos de fricción, p. ejemplo: choque y fricción entre flancos de dientes de engranajes en contacto, fricción por rodadura entre los elementos rotantes y las pistas de los cojinetes por rodadura, fricción interna entre las moleculas de un lubricante que soporta un cojinete de deslizamiento en regimen hidrodinámico,

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PROYECTO DE MAQUINAS (67-29) Pag. 1 de 12 DETERMINACIÓN DE POTENCIAS DE SELECCIÓN O PROYECTO - CARACTERISTICAS EXTERNAS - PERDIDAS Y RENDIMIENTO - FACTORES DE SERVICIO -------------------------------------------------------------------------- CARACTERÍSTICAS EXTERNAS DE UNA MAQUINA Se denominan Caracteristicas Externas a las magnitudes que permiten medir el trabajo útil de la máquina considerada y la velocidad de operación de la misma, deben ser cuantificables con la precisión necesaria. El trabajo será erogado en caso de una máquina motriz o consumido y transformado a la forma cinematica y dinamicamente necesaria en el útil de una máquina operadora. La determinación de estas características de la máquina a seleccionar (proyectar) es uno de los primeros pasos de fundamental importancia en el desarrollo de un proyecto, pues su magnitud es esencial para definir características de proyecto (tipo de solución adoptada, morfología, etc.) y para el dimensionamiento de sus componentes. Dentro del campo de la mecánica puede clasificarse las máquinas en función de las magnitudes que miden sus características externas (miden el trabajo que erogan o absorven y su velocidad de operación), en uno de los siguientes tres grupos.

- la cupla C (N * m) y la velocidad de rotación n (1/seg.) (o bien su combinación la potencia N (N * m / seg.) en las máquinas rotativas (Ej.: laminadora continua)

- la fuerza F (N) que se debe disponer en el útil y la velocidad lineal del mismo v (m /seg.) ( o su combinación la potencia N (N * m / seg.) (Ej. Grúa elevadora) - el caudal Q (m3 / seg.) de un fluido a trasladar ( o a comprimir, o del cual extraer

energía) y la resistencia del fluido a vencer (o energía obtenida por unidad de volumen del mismo) medida como la diferencia de presión del fluido entre la entrada y la salida de la máquina Δp ( N / m2) ( o su combinación la potencia N( N * m / seg.)) (Ej.: bomba centríf.)

La productividad de una máquina se define en un sentido amplio como la cantidad de trabajo mecánico útil entregado por una máquina por unidad de tiempo La necesidad de medir la rapidez con que se entrega el trabajo útil para evaluar la productividad de una máquina, hace que la potencia sea la característica externa comúnmente usada para definirla. Dado su carácter global debe ser interpretada cuidadosamente, analizando en cada caso sus componentes. Calculadas por vía racional utilizando herramientas de fisica mecánica o teorías básicas de los fenómenos físicos que se utilizan en el diseño, todas las características externas mas arriba mencionadas arrojan un dato, que debe completarse con consideraciones adicionales. 1) PERDIDAS Y RENDIMIENTOS : Para definir las magnitudes que realmente pueden erogarse en el organo de “salida” de una máquina motriz o deben absorverse en el de “entrada” de una máquina operadora debe incluirse el concepto de perdidas. En toda máquina mecánica existen resistencias pasivas que provocan pérdidas de energía, que se presentan en forma de calor entre otras (por ejemplo en forma de sonido o vibraciones). Estas perdidas estan en su mayor parte asociadas a fenomenos de fricción, p. ejemplo: choque y fricción entre flancos de dientes de engranajes en contacto, fricción por rodadura entre los elementos rotantes y las pistas de los cojinetes por rodadura, fricción interna entre las moleculas de un lubricante que soporta un cojinete de deslizamiento en regimen hidrodinámico,

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PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Página 2 de 12 fricción entre las moleculas de cualquier fluido que circula por cañerías formando parte de la máquina considerada y aún entre las moleculas de un cuerpo sólido mas o menos elástico como es evidente en una correa. Existe aún otras pérdidas generadas por fenomenos variados no tipificables pero que en general son individualizables. Como ejemplo se cita el caso de una fracción del total del fluido al que se le aporta energía en una bomba o compresor y que desde el sector de alta presión de la máquina “retorna” al sector de baja presión por la imposibilidad de establecer sellos mecánicos perfectos entre ambos sectores de la máquina; la energía aportada a esa fracción del fluido se “pierde” (o como mínimo se degrada su calidad). Es común a todos estos casos el hecho de tener un origen identificable, de provocar una reducción en la energía que entrega el órgano de “salida” de la máquina respecto a la recibida en el órgano de “entrada” y de ser de dificil (o imposible en términos tecnico-económicos según el proyecto particular) evaluación racional. RENDIMIENTOS: Las pérdidas por estoas causas se evaluan mediante un factor denominado rendimiento (η), que es siempre menor que uno. El valor del rendimiento esta directamente asociado al diseño de la máquina en todas sus etapas, depende desde la morfología general de la misma hasta de las decisiones de ingeniería de detalle (p.ej:tipo de cojinetes que se utilizará en sus ejes), por lo que debe ser bien conocido y evaluado por el proyectista-diseñador en conjunto con las demas variables que condicionen el proyecto. En caso de presentarse varias causas de pérdida simultanemente (siempre es así) el rendimiento total es el producto de los rendimientos asociados a cada causa individual. Su inclusión, multiplicado por la potencia (u otra magnitud característica) calculada por vía racional, permite cuantificar la magnitud que realmente se dispone instantaneamente en el organo de “salida” de una máquina motriz. Dividiendo la potencia a erogar por el rendimiento total se obtiene la potencia que hay que aportar a una máquina operadora para incluir la compensación de las pérdidas. Caso contrario las perdidas se reflejarán en una reducción de la fuerza (cupla) y/o velocidad (lineal/angular) disponibles en el útil. Las magnitudes realmente erogadas (o consumidas) por la máquina en operación se identifican por el agregado de los términos “efectivo” o “real” a su nombre. (Ej.: Cupla efectiva, Potencia efectiva o Potencia real). En los casos de selección de una máquina estandar el rendimiento debería ser un dato aportado por el fabricante. Las perdidas son un problema inevitable de la ingeniería de proyecto: Se debe aportar a la máquina energía que indefectiblemente se perderá. Se debe idear y dimensionar la maquina para que sea capaz de soportar, además de la potencia necesaria en el “útil de salida”, la energía adicional que indefectiblemente se perdera. 2)Las magnitudes (características externas) calculadas de acuerdo con las consideraciones mencionadas antes (parte 1)) son correctas pero insuficientes e incompletas a los fines la selección (o proyecto) de una máquina. ------------------------------

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PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Página 3 de 12 CONDICIONES NO CUANTIFICABLES POR VIA RACIONAL Existen otras condiciones que alteran las características externas antes mencionadas (potencia efectiva) diferenciándolas de las finalmente definidas como características de selección (o proyecto) de una máquina. Estas condiciones no admiten métodos de cálculo racionales (o los métodos racionales resultan inexactos por las hipótesis que requiere su aplicación o implican gastos no justificados de proyecto) y solo son mensurables por procedimientos estadísticos o por experiencia. Estas condiciones provienen de las solicitaciones externas y de funcionamiento o de las diferencias entre las hipotesis ideales necesarias en el estudio de los principios teóricos funcionales aplicados en el diseño y el proyecto de ua máquina real materealizable (caso de maquinas “de base racional”). Su evaluación y corrección tiene por objetivo evitar fallas (o diferencias en las características externas obtenidas) respecto del funcionamiento previsto en el diseño, que aparecen a lo largo de la vida útil. La corrección se obtiene por modificacion en el dimensionamiento de la máquina, a partir de la corrección de las carácteristicas externas utilizadas para datos de selección (o de proyecto). Las condiciones dependientes de las diferencias entre principios teoricos y el ajuste de esas teorías a la realidad factible se toman en cuenta mediante coeficientes propios durante el proyecto de las máquinas “de base racional” (no en selección). No forman parte de las consideraciones contenidas en este apunte. a) CONDICONES PROVENIENTES DE SOLICITACIONES EXTERNAS – FACTORES DE SERVICIO – POTENCIA NOMINAL a1)General Estas condiciones afectan siempre a las máquinas cuyo dimensionamiento depende únicamente de cálculos resistenciales de sus componentes, denominadas “máquinas de base empírica”, tipicamente máquinas y componentes de transmisión de movimientos mecánicos (P.ej.: reductores, acoples, frenos, embragues, ejes, rodamientos, otros mecanismos articulados, etc.). Pueden afectar también con importancia variable a las máquinas denominadas “de base racional”.(P.ej.: bombas centrifugas). Toda fábrica o unidad de producción está compuesta por un conjunto de máquinas y elementos mecanicos de transmisión que en función de las características del proceso trabajan durante distintos periodos de tiempo, continuos o no; sufren o no sobrecargas instantáneas; requieren distinto grado de confiabilidad y trabajan en ambientes de distinto grado de agresividad. Se debe proyectar cada máquina para sus propias características de tiempo de trabajo, sobrecarga, confiabilidad, etc, de manera tal que todos los componentes tengan la misma vida útil total planeada para la unidad de producción. De otro modo (si todas las máquinas se proyectaran para iguales condiciones) o las expuestas a condiciones mas severas fallarían antes de la vida útil prevista para el conjunto, o las expuestas a condiciones menos severas estarían en condiciones de seguir funcionando al cumplirse la vida útil prevista para el conjunto o ambas situaciones simultáneamente. a2) Características externas “de Selección”(“o proyecto”) – Factores de servicio Se llaman características externas de selección (o proyecto) (P Ej. Potencia de selección) a los valores utilizados en la o selección (o los cálculos de proyecto) de una máquina o componente. Resultan del producto de la característica externa “real” o “efectiva” afectada por un Factor de Servicio. Se denomina Factor de Servicio a un número que cuantifica las particulares condiciones de solicitaciones de la máquina o componente en etapa de selección (o proyecto). Dado el carácter generico de las correcciones (como se verá a continuación), la aplicación al caso de proyecto debe hacerse con particular atención de las condiciones evaluadas y si no es posible otro método más especifico (mas racional) de evaluación.

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PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Página 4 de 12 a3) Determinación del Factor de Servicio Dado el carácter estadístico (por acopio de datos) de la evaluación de las condiciones generadas por las solicitaciones externas, ha resultado esencial para determinar estos Factores el papel cumplido por los proyectistas y fabricantes de máquinas incialmente y por las asociaciones normalizadoras posteriormente, en contacto con los usuarios de máquinas. Los fabricantes de máquinas y proyectistas fueron los primeros que reunieron datos sobre el desempeño operativo de las máquinas, relacionándolo con las características del servicio prestado. Por este medio se avanzó en conocimientos que no siempre estan disponibles libremente, siendo en determinada etapa de la industria de carácter reservado y un elemento de la competencia entre distintos fabricantes. Aún en la actualidad las grandes empresas de proyecto aplican sus propias Factores de Servicio (en los casos en que no deben legalmente apegarse a una norma) que reflejan su particular experiencia. La propia dinámica del proceso industrial puso en evidencia la convivencia de la unificación de criterios. En esta etapa fue especialmente valiosa la acción de las asociaciones de fabricantes y de las sociedades normalizadoras. Estas últimas reunieron las distintas informaciones disponibles y las redistribuyeron con un criterio unificado y de mayor ecuanimidad. DESARROLLARON PROCEDIMIENTOS TIPIFICADOS MEDIANTE NORMAS, que a partir de su aceptación pasaron a ser una referencia común de evaluación para los proyectistas, fabricantes y consumidores. El procedimiento aquí desarrollado, cuya metodologia es similar y reconocible en los cálculos de la mayoria de las Normas reconococidas para determinar factores de servicio, es aplicable en forma directa a la selección de componentes estandar y (se reitera) resulta una referencia valiosa en el caso de proyectos particulares, aunque en este caso es necesario evaluar detenidamente su aplicabilidad total o parcial. En primer término se define el conjunto de condiciones externas que arbitrariamente (por acumulación de datos experimentales) se considera normal. Estas condiciones abarcan el tiempo diario de funcionamiento en horas, la fluctuación admisible de carácter cíclico o acíclico tanto de la carga como de la fuerza motriz y las condiciones ambientales para las que se espera que la máquina considerada cumpla normalmente la vida útil asignada convencionalmente. Las condiciones de estado normal han sido elegidas de manera tal que la potencia nominal coincide con la potencia efectiva. Las condiciones de estado normal son: un tiempo diario de funcionamiento máximo de 10 hs, uniformidad de carga y de par motriz admitiéndose una sobrecarga por cada período diario de trabajo (arranque) y un ambiente de aire limpio con temperatura y humedad especificados. En segundo término se definen factores que cuantifican la diferencia de cada caso particular respecto del caso considerado normal, constituyendo el factor de servicio total. a4) COMPOSICION DEL FACTOR DE SERVICIO El factor de servicio total es el producto de tres factores básicos (eventualmente alguna causa aplicable a alguna máquina en particular puede determinar la inclusión de algún factor adicional aplicable a esa máquina). Cada uno proviene de un tipo de condición externa: I)Factor de tiempo de funcionamiento (Cst): procura ajustar la velocidad de desgaste de la máquina en función de su tiempo de utilización continuo diario a partir de la verificación

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PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Página 5 de 12 experimental de que la relación entre el desgaste a lo largo de la vida util de la maquina y el tiempo de funcionamiento continuo de la misma no es lineal. El conjunto de datos estadísticos reunidos permitió establecer el siguiente conjunto de coeficientes tabulados. En este caso corresponden a la norma AGMA (American Gear Manufecturers Asociation) aplicable a elementos de transmisión en general. Funcionamiento Duración Cst

hasta Horas/ día Excepcional ½ 0,5 Intermitente 3 0,8 Normal 10 1 Continuo 24 1,25 Pablo Tedeschi, fundador de la cateara de Proyecto de Máquinas de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires, analizo estos datos concluyendo que responden con buena aproximación a la siguiente funcion: (1) Cst = ( te/10)1/4 en que te es el tiempo de empleo dando valores a la variable se obtienen los siguientes resultados: te Cst= (te/10)1/4 Cst A.G.M.A. ½ 0,473 0,5 3 0,741 0,8 10 1 1 24 1,245 1,25 La importancia de la analogía se observa trasponiendo la función (1) obteniéndose te = 10* Cst4 que permite evaluar la alta sensibilidad del tiempo máximo de uso diario (grado de seguridad obtenido) del componente mecánico, respecto del coeficiente Cst. Es decir que pequeños aumentos de Cst determinan grandes aumentos del tiempo máximo diario ( o seguridad) de utilización. NOTA: El considerar tanto el rendimiento (η) como el factor de tiempo de funcionamiento (Cst) fenomenos asociados al desgaste, inseparable de la fricción, puede conducir a una confusión conceptual y a la erronea idea de estar ante la superposición de correcciones sobre una misma causa. En realidad se trata de la evaluación de dos aspectos distintos de un mismo fenomeno. Mediante el rendimiento se evalua la potencia adicional que debe realmente aportarse a la máquina para ser aplicada exclusivamente al desgaste (por ser este un fenomeno inevitable). Mediante el Cst se procura compensar (vía modificación del dimensionamiento) la destrucción que el desgaste provoca en las partes de la máquina a lo largo de la vida útil pretendida. No representa una potencia que se transmite o consume realmente.

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PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Página 6 de 12 Puede decirse que al poner en funcionamiento una máquina se pierde dos veces: una por el consumo de la fracción de energía que inevitablemente se utiliza en fricción y desgaste y otra por la destrucción progresiva que esa energía provoca en la máquina. Lo anterior destaca la importancia de evaluar y tomar decisiones correctas en relación con los desgastes durante los procesos de diseño o selección de una máquina. El estudio de los fenómenos asociados al desgaste se ha agrupado en una de las especialidades de mayor desarrrollo esperable en avances y aplicación: la TRIBOLOGIA. II) Factor de fluctuación cíclica de par motriz (Csm) : Este tipo de fluctuación afecta, también, la vida útil de los componentes. El motor eléctrico cuenta con la cualidad de transmitir su potencia a cupla constante (dado un régimen de rotación), por esta razón no se producen sobrecargas respecto de la potencia efectiva. En consecuencia, todos los enfoques (proyectistas o asociaciones normalizadoras) coinciden en adjudicar al Csm provocado por un motor eléctrico el valor unitario. Igual criterio es, en general, aplicable a la turbina como planta motriz. El motor alternativo por su propio diseño genera una variación cíclica del par motor, dependiente del número de “carreras motrices” y de “carreras pasivas” del ciclo. El grado de irregularidad del par es inversamente proporcional al número de cilindros del motor. Tedeschi recomienda la aplicación en este caso de la función : Csm = 1,6 – 0,1 P Donde P es el número de cilindros y adopta un valor máximo de 4, aún tratándose de motor de más cilindros. El volante, característico del motor alternativo, debe garantizar un grado de irregularidad máximo de 1/100 para que esta función sea aplicable. III) Factor de variación de carga sobre la máquina mandada (Csr): evalua la variación cíclica y acíclica de la carga sobre el útil y probabilidad de sobrecargas. Si bien las velocidades de operación de los útiles de las máquinas (en general sensiblemente menores que las de las de las plantas motrices), permite calcular con mayor exactitud las cargas cíclicas, es practica normal agrupar los efectos de las cargas cíclicas y acíclicas mediante un factor de servicio estadístico. Este factor incluye, además, la probabilidad de sobrecargas aciclicas y las características del ambiente en que opera la máquina. La norma A.G.M.A. adopta el criterio de clasificar las distintas máquinas, grupos de máquinas e industrias en: servicio “liviano” correspondiente a condiciones de servicio normales y “medio” o “pesado” según el grado de “severidad” adicional del servicio. Fig. 1. A.G.M.A. (y los catálogos de selección de componentes basados en ellas) asocian los efectos de solicitaciones cíclicas de la planta motriz y del tiempo de funcionamiento diario (I y II), en tablas en que para cada caso se obtiene un factor de servicio único. Se adjuntan las tablas resumen de Normas A.G.M.A. para reductores, mandos de transmisión por cadena y acoples y embragues ( en el caso de los embragues existe además un factor que relaciona la cantidad de accionamientos por unidad de tiempo con la posibilidad de evacuar el calor generado en cada accionamiento, dado que no puede acumularse) Fig.3

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PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Página 7 de 12 Otro criterio, aplicado por algunas empresas de proyectos, consiste en agrupar las máquinas por industria y definir para cada máquina un valor numérico de Csr, procurando sistematizar el grado de severidad propio de cada industria. P. Tedeschi incluye en su libro una de estas tablas que se reproduce parcialmente en la Fig.2. Otro criterio para evaluar la severidad del servicio consiste en relacionar las sobrecargas resultantes de los arranques de la máquina (medidas por la relación entre los momentos de inercia de todos los elementos del conjunto comandado por el motor “reducidos” su eje: J1, respecto del momento de inercia del motor:Jm) con la frecuencia de esos arranques. Se definen tres “subfactores” k1, k2, k3 correspondientes a servicios considerados liviano, medio y pesado, se calcula el valor particular k = J1 / Jm correspondiente a la aplicación considerada y se adopta el subfactor inmediato superior numericamente como medida de la severidad de carga. La Fig. 4 presenta la determinación del factor de servicio Fs para el caso de motor electrico, según este criterio. IV) Superpuesto a todas estas consideraciones aparecen factores de confiabilidad especial que determinan en algunas aplicaciones Fs ≥ 2,5 independientemente del resultado del Fs calculado. V) Deben considerarse especialmente a) la sobrecarga eventual Nmax. cuando supere 2,5 veces el valor nominal, dado que ese límite es el previsto por la norma. b) los casos en que Fs resulte menor que 1, que indica la selección sobre base de una potencia menor que la realmente transmitida deben verificarse para la carga de arranque en función de los momentos de inercia del conjunto. No se trata en estos casos de resistencia al desgaste a lo largo de la vida útil sino de una posible rotura instantanea por sobrecarga. a5) CONSIDERACIONES SOBRE LA APLICACION DE LOS DISTINTOS FACTORES Para el diseño de cada componente de máquina (elemento de transmisión) se debe evaluar cuáles condiciones de solicitación externa, son las que influyen en el funcionamiento y consecuentemente qué coeficientes de los mencionados son los aplicables. En el caso de trenes de engranajes, acoplamientos y embragues el dimensionamiento es afectado por los tres factores considerados: desgaste, sobrecargas motrices o de carga (Cst, Csm y Csr <> 1).

En el caso de los ejes o arboles transmisores de potencia no es determinante el desgaste en función del tiempo diario de accionamiento ( Cst = 1) ya que no se presentan superficies con movimientos (deslizamientos) relativos, pero si las sobrecargas de torsión y de flexión provenientes del motor o la carga y las condiciones ambientes ( Csm y Csr <> 1). Esta situación se ve reflejada en la clasica formula A.S.M.E. de verificación de diametros en ejes transmisores de potencia. En dicha formula (que fue originalmente una aplicación de la teoría de rotura de la maxima tensión tangencial y responde actualmente a la teoria de maxima energía de distorsión) las solicitaciones de flexion y torsión de la sección considerada están afectadas unicamente por factores que para cada caso toman en cuenta la constancia o variabilidad de las cargas (simil Csm y Csr). Los fenomenos asociados a la fatiga del material (calculado para vida infinita), se toman en cuenta mediante una reducción en el valor de la tensión límite admisible.

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PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Página 8 de 12 Los cojinetes por rodadura (rodamientos) no son elementos de transmisión propiamente dichos, sino que son vínculos que soportan las fuerzas axiales y radiales que transmiten los árboles de transmisión en sus apoyos, permitiendo al mismo tiempo su giro. De esta descripción surge la determinante influencia en su vida util del desgaste generado por fatiga por la aplicación repetida de tensiones normales de contacto por rodadura de los elementos rotantes sobre las pistasy la nula influencia de la variación de las solicitaciones de torsión sobre el eje desde el motor o la carga. Las funciones que regulan su capacidad de carga en función de su tiempo total de utilización (la vida de un rodamiento depende de consideraciones de desgaste por tensiones de contacto) han sido ampliamente estudiadas. A. Palmgrem demostró experimentalmente que la relación entre carga (F) y vida útil (B) de rodamientos puede expresarse mediante la siguiente relación: (F1/F2 )k = B2/B1 trasponiendo terminos y considerando F1 y B1 como condiciones normales (o sea constantes en la ecuación) se obtiene: F2= Cte.* (B2) 1/k Variando el valor del exponente que resulta 1/3 para rodamientos a bola y 3/10 para rodamientos a rodillos. Se observa que esta ecuacion tiene la misma forma (con distinto exponente) que la (1), propuesta por Tedeschi como analogía del factor Cst de A.G.M.A. y que también interpreta experimentalmente procesos de desgaste. ---------------------------------------- EJEMPLO COMPARATIVO ENTRE EL METODO A.G.M.A. Y EL MODIFICADO POR P. TEDESCHI A fin de evaluar los criterios de ambas fuentes de información se incluyen tres alternativas de condiciones de servicio para un mismo proyecto: Proyecto (o selección) de un reductor para una máquina transportadora de troncos (Industria Maderera). 1ra. alternativa de operación: Planta Motriz: alternativo multicilíndrico NC: 8 Servicio diario: 16 Hs. Máximo Según Norma A.G.M.A. 151 –02 Tipo de Servicio (Fig 1): para esa máquina se aplica Servicio Pesado (P) Factor de servicio (Fig 3): Para servicio P, máximo uso 24 Hs. Y motor multicilíndrico Cs: 2,25 Se observa que no existe una especificación para 16 Hs., para máximo 10 Hs. corresponderia Fs: 2 El procedimiento general de la Norma indica que debe aplicarse el Fs. inmediato superior ante situaciones indefinidas, o sea Cs: 2,25 (máximo 24 Hs.) asumiendose un sobre -dimensionamiento. Según información Tedeschi: Factor por Tipo de Servicio (Fig 2): máq. Nro.de orden 75 Csr: 1,5 Factor motor alternativo: NC>4 (fórmula 2) Csm: 1,2 Factor tiempo diario de servicio: (fórmula 1) Cst: 1,127 Finalmente Cs = Csm * Csr * Cst = 2,03

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PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Página 9 de 12 2da. alternativa de operación: Planta Motriz: alternativo multicilíndrico Servicio diario: 24 Hs. Según Norma A.G.M.A. 151 – 02 Cs:2,25 Según información Tedeschi: Factor motor alternativo: NC>4 C : 1,2 (formula 2) Factor tiempo diario de servicio: Cst : 1,245 (formula 1) Factor por Tipo de Servicio : 1,5 (Fig 2) Por lo que Cs:2,24 3ra. alternativa de operación: Planta Motriz: motor alternativo bicilíndrico Servicio diario: 24 Hs. máximo Según Norma A.G.M.A. 151 – 02 que indica Cs:2,25 Según información Tedeschi: Factor tipo de servicio Csr: 1,5 Factor tiempo diario Cst: 1,245 Factor motor bicilíndrico Csm: 1,4 que indican Cs : 2,61 Conclusión: Se observa que hay una convergencia razonable de valores, si bien la evaluación de las condiciones de servicio particulares generan desvíos de hasta un 16% entre los valores del coeficiente.

Fig. 4

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Fig 3 (tabla 2)

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Fig. 1 ------------------------------------------------ Este apunte se basa en el Libro “Proyecto de Máquinas” de P. Tedeschi, apuntes de clase del propio Ing. Tedeschi y de Ing. C. Gilli, en la interpretación de las Normas A.G.M.A. y catalogos. ----------------------------------------------- Ing. Rafael A. Schiazzano Profesor Adjunto - UBA

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