“SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL”

ELECTROTECNIA INDUSTRIAL

ZONAL : AREQUIPA – PUNO

CFP : ELECTROTECNIA

PROYECTO DE INNOVACIÓN Y/O MEJORA

“CALENTADOR DE RODAMIENTOS POR INDUCCIÓN Y DESMAGNETIZADOR”

PARTICIPANTE : García Otazu Edwin

Gonsalez Zurita Jonathan Jorge

Solórzano Supo Anthony Ray

Tejada Collachagua Neill Michaell

ESPECIALIDAD : ELECTROTECNIA INDUSTRIAL

PROGRAMA : TÉCNICOS INDUSTRIALES

PROMOCIÓN : 2014-II

AREQUIPA –PUNO

2014

63

DEDICATORIA

Dedicamos este proyecto de tesis a Diospor habernos

permitido llegar hasta este punto y habernos dado salud

para lograr mis objetivos, además de su infinita bondad y

amor.A nuestros padres, quienes a lo largo de nuestras

vidas han velado por nuestro bienestar y educación siendo

nuestro ejemplo en todo momento. Depositando su entera

confianza en cada reto que se nos presentaba sin dudar ni

un solo momento en nuestra inteligencia y capacidad.

63

AGRADECEMOS

Al Ing. Heraldo Izberth Puma por haber confiado en

nosotros, por la paciencia y la dirección en nuestro trabajo.

Al docente de física de la universidad nacional de San

Agustín Amador Gonzales Vásquez por los consejos y

apoyo moral. A todas las personas involucradas en el tema

que nos brindaron un poco de su conocimiento y tiempo, en

particular a nuestros compañeros de grupos por el apoyo y

esfuerzo dedicado al trabajo.

63

INDICE

PAGS.

CAPITULO I

1- ANTECEDENTES 11

2- HISTORIA 12

3- OBJETIVOS DEL PROYECTO 13

3.1- OBJETIVO GENERALES 13

3.2-OBJETIVO ESPECIFICOS 13

4- DESCRIPCIÓN. 14

Diagrama de los componentes utilizados

Para la construcción del calentador de inducción. 14

Figura 1.diagrama de bloques de los componentes

del calentador de inducción. 15

CAPÍTULO II

FUNDAMENTO TEÓRICO

1-CALENTAMIENTO INDUCTIVO. 16

1.1-introducción al calentamiento inductivo 16

2-PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO. 18

3-GENERACIÓN DEL CALOR EN LA CARGA. 19

3.1-Pérdidas por Corrientes Parásitas o Pérdidas

por Efecto Joule. 19

3.2-Pérdidas por Histéresis 20

4-EFECTO SKIN. 20

63

5. SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN USADOS PARA

EL CALENTAMIENTOINDUCTIVO 21

5.1-Sistemas Conectados Directamente a la Red (50Hz-60Hz) 21

5.2-Sistemas de media frecuencia (500Hz-10KHz) 22

6. APLICACIONES MÁS UTILIZADAS DEL

CALENTAMIENTO INDUCTIVO 23

7. DESMAGNETIZACION 24

1.1.Tipos de desmagnetizado 24

8- PANTALLA LCD 2x16 25

8.1. Asignación de los pines del LCD 26

8.2. Interface del Display con un Micro controlador. 27

Figura 8.interface del display con un microcontrolador 16f877A 27

9- MICROCONTROLADOR 16F877a 28

Figura 9.microcontrolador 16f877a. 28

8.1Consumo muy bajo: 29

8.2Características que lo hacen destacarse por su

popularidad en el mundo de la electrónica 29

8.3En su arquitectura además incorporan 30

8.4el encapsulado 31

9-SENSOR DE TEMPERATURA LM35D 32

9.1Características. 33

10-OPTOTRIAC MOC 3041 33

11-TRIAC BT136 35

11.1 Aplicaciones más comunes 35

63

CAPITULO III

ESTUDIO DEL CIRCUITO PROPUESTO

1. ESPECIFICACIONES NECESARIAS PARA

LA CONSTRUCCION DEL CIRCUITO 37

1.1Efecto de la Dilatación Lineal en el Montaje de Rodamientos 37

Expansión Térmica del Diámetro Interior del Rodamiento 38

a) Dilatación Necesaria para el Montaje de los Rodamientos 39

b) Temperatura Necesaria para el Montaje de los Rodamientos40

2. CIRCUITO EQUIVALENTE Y LA CARGA 42

3. ELPRINCIPIO DEL CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN 43

CAPITULO IV

IMPLEMENTACIÓN DEL PROYECTO

1. INTRODUCCIÓN AL SISTEMA DE POTENCIA UTILIZADO. 45

1.1. Explicación del funcionamiento de la parte de potencia. 45

1.2. Núcleo de hierro- silicio 45

1.3. Bobinas 46

1.4. Inductor. 47

1.5. Pruebas de funcionamiento del Inductor 48

2. EXPLICACIÓN DEL PROYECTO PARTE ELECTRÓNICA

DE CONTROL (SIMULADO) 49

2.1Control de Temperatura con LM35. 49

2.2Pulsadores. 50

63

2.3.Zumbador y Led indicador 51

3. CIRCUITO DE POTENCIA (SIMULADO). 51

3.1.Optotriac MOC 3041 y Triac bt136 51

4. PLANOS DE TALLER. 52

DIBUJO 1 Núcleo Físico. 52

DIBUJO 2 circuito de control de temperatura 53

DIBUJO 3 circuito de control de potencia y desmg. 54

DIBUJO 4 circuito completo del calentador por inducción 55

DIBUJO 5 diseño de placa impresa 56

DIBUJO 6 medidas de la carcasa 57

5. PROYECTO FISICO 58

5.1.Placa terminada 58 - 59

5.2.MONTAJE DEL PROYECTO 59

6. PROYECTO: CALENTADOR DE RODAMIENTOS POR INDUCCIÓN

TERMINADO. 62

6.1.DATOS TÉCNICOS 62

6.2. Instrucciones de uso. 63

CAPITULO V

EVALUACIÓN ECONÓMICA Y CRONOGRAMA DE TRABAJO

1. COSTOS DE MATERIALES 65

2. MANO DE OBRA REQUERIDA PARA LA PRODUCCIÓN DEL

CALENTADOR DE RODAMIENTOS PORINDUCCIÓN.

67

3. COSTO TOTAL 67

63

CAPITULO VI

CONCLUSIONES Y BENEFICIOS

1. CONCLUSIONES. 68

2. BENEFICIOS 69

Anexo n°2

Respecto al montaje de rodamientos

1. RESPECTO DEL MONTAJE DE RODAMIENTOS 70

2. Tipos de montajes. 70

3. Montaje De Rodamientos En Caliente 72

4. Montaje De Rodamientos Con Técnicas Hidráulicas 74

5. Estadística de fallas en los rodamientos 75

6. MANEJO DE LOS RODAMIENTO 78

7. Inspección 79

8. Fallos en los Rodamientos 79

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 81

63

PRESENTACION

El siguiente proyecto está realizado por los siguientes participantes:

Gonsalez zurita Jonathan Jorge, DNI 44178619, de 27 años de edad, identificado

con ID de SENATI 000061829, participante del Programa Técnicos Industriales de la

carrera de Electrotecnia Industrial. Actualmente estudiante de SENATI.

Solórzano Supo Anthony Ray, DNI 48157561, de 21 años de edad, identificado con

ID de SENATI 000589728, participante del Programa Técnicos Industriales de la

carrera de Electrotecnia Industrial. Actualmente estudiante de SENATI.

Tejada Collachagua NeillMichaell, DNI 45239586, de 27 años de edad, identificado

con ID de SENATI 000569958, participante del Programa Técnicos Industriales de la

carrera de Electrotecnia Industrial. Actualmente estudiante de SENATI.

García Otazu Edwin Martin, DNI 47353541, de 22 años de edad, identificado con ID

de SENATI 600932, participante del Programa Técnicos Industriales de la carrera de

Electrotecnia Industrial. Actualmente estudiante de SENATI.

63

RESUMEN

En los calentadores de rodamientos que funcionan por el método de inducción

magnética, la corriente que circula a través de una bobina genera un campo

magnético que induce una corriente en el rodamiento, y debido a la resistencia

eléctrica de éste se generan pérdidas en forma de calor, con lo cual se produce una

expansión de sus dimensiones, El calentamiento por inducción es un método

extraordinario para proporcionar calor de manera rápida y controlada. Es un método

alternativo a los tradicionales, como hornillos, bañosde aceite y sopletes de soldar,

más seguro e inocuo para el medio ambiente. Los métodos tradicionales producen

humos o malgastan aceite y son peligrosos para la salud y la seguridad del personal.

Los componentes electrónicos digitales controlan el proceso de calentamiento.

Regulan automáticamente para un calentamiento más rápido y uniforme.No son

necesarias etapas suplementarias. El calentamiento excesivo es imposible.

Una desmagnetización fiable es muy importante cuando se trabajacon rodamientos.

Estecalentador por inducción garantiza unadesmagnetización máxima. Esto influye

de manera importante enla vida útil de los rodamientos, ruedas dentadas y otros

componentes.

Con esta herramienta, el proceso de montaje se hace más fácil, menos peligroso,

más limpio y no daña al rodamiento, dando un mayor rendimiento y aumentando su

vida útil.

En este trabajo se estudia cómo realizar físicamente un calentador por inducción

magnética con desmagnetización, a través de una nueva alternativa de diseño para

el circuito que genera el calentamiento del rodamiento. Ésta se basa en el

calentamiento por inducción.

63

DENOMINACIÓN DEL PROYECTO DE INNOVACIÓN

“CALENTAMIENTO DE RODAMIENTOS POR INDUCCION CON

DESMAGNETIZADOR”

EMPRESA: SENATI – ELECTROTECNIA INDUSTRIAL

LUGAR: Av. Miguel Forga 246 Parque Industrial – Cercado

Fecha de Realización: Agosto – Noviembre, 2014

63

CAPITULO I

1. ANTECEDENTES

Debido a la fuerza que se necesita durante el montaje de rodamientos, se hace

imprescindible un método que facilite este proceso. Por este motivo, se ha

utilizado a través del tiempo distintos métodos que cumplan este objetivo, como

por ejemplo el montaje en frio y montaje con viento caliente. Este último ha sido el

que ha cumplido de mejor manera los pasos de este proceso, ya que a través de

la variación de temperatura en el rodamiento, se produce una expansión de las

dimensiones de éste, con lo cual se hace más fácil su ubicación sobre el eje. Pero

la desventaja es que la temperatura empleada para el calentamiento excede los

500 C° dañando la grasa del rodamiento y en algunos casos el calentamiento no

es uniforme por lo que acorta la vida del rodamiento. Sin embargo, el método con

mayores ventajas, con respecto a lo anteriormente mencionado es el

calentamiento inductivo. El calentamiento por inducción magnética y

desmagnetización es la mejor manera de calentar un rodamiento y la mayor

ventaja con respecto a otros métodos de calentamiento, en este caso el calentador

no daña al rodamiento.

La vida útil del rodamiento es afectada por muchos factores externos, como por

ejemplo después de calentar por inducción un rodamiento este queda

magnetizado y necesita ser desmagnetizado. Por lo tanto, los técnicos encargados

de su mantenimiento deben tener estos factores en mente y estudiar las maneras

de reducir sus efectos en los rodamientos.

63

1. Historia

Si bien algunos marcos magnéticos han sido conocido desde la antigüedad como

por ejemplo el poder de atracción que sobre el hierro ejerce la magnetita, no fue

sino desde el siglo XIX cuando la relación entre la electricidad y el magnetismo

quedo plasmada pasando ambos campos de ser diferenciados a formar el cuerpo

de lo que se conoce como electromagnetismo.

Antes de 1820, el único magnetismo conocido era el del hierro. Esto cambio por

un profesor de ciencias poco conocido de la universidad de Copenhague,

Dinamarca, Hans Christian Oersted. En 1820 Oersted reparo en su casa una

demostración científica a sus amigos y estudiantes. Planeo demostrar el

calentamiento de un hilo por una corriente eléctrica y también llevar a cabo

demostraciones sobre el magnetismo, para lo cual dispuso de una aguja de

brújula imantada sobre su demostración eléctrica, Oersted noto para su sorpresa

que cada vez que se conectaba la corriente eléctrica se movía la aguja de la

brújula. Finalizo las demostraciones pero en los meses siguientes trabajo duro

intentando explicarse el nuevo fenómeno. Pero no pudo la aguja no era ni atraída

ni repelida por ella en vez de eso tenía a quedarse en ángulo recto. Hoy

sabemos que este es una prueba fehaciente de la relación intrínseca entre el

campo magnético y el campo eléctrico plasmada en las ecuaciones de maxwell.

Como ejemplo para ver la naturaleza un poco distinta por el campo magnético

basta considerar el intento de separar el polo de un imán. Aunque rompamos un

imán por la mitad este produce sus dos polos. Si ahora volvemos a partir otra vez

en dos como nuevamente tenemos cada trozo con dos polos norte y un sur

diferenciados.

63

2. OBJETIVOS DEL PROYECTO

2.1.OBJETIVO GENERALES

“Construir un calentador de rodamientos por inducción con

desmagnetización”.

1.1.OBJETIVO ESPECIFICOS:

o Analizar la información relacionada con el tema en estudio y asimilar

los conceptos teóricos y prácticos que se requieran para su desarrollo.

o Seleccionar el método para el calentador de rodamientos.

o Elegir el circuito de control que se encargue de controlar la temperatura

que requiere el calentador porinducción.

o Construir un calentador de rodamientos con desmagnetizador

aplicando la inducción.

o Analizar los resultados y comprobar el funcionamiento del calentador

de rodamientos por inducción.

63

2. DESCRIPCIÓN.

Diagrama de los componentes utilizados para la construcción del calentador de

inducción.

FIGURA 1.DIAGRAMA DE BLOQUES DE LOS COMPONENTES DEL

CALENTADOR DE INDUCCION

Calentador de rodamientos por inducción

InductorMicrocontrolador

Optoacoplador

Optotriac

(MOC)

Pantalla LCD

Desmagnetizador

Transformador

Sensor lm35dzTriac

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Diagrama de bloque del calentador por inducción

FIGURA 2.DIAGRAMA DE BLOQUES DEL CALENTADOR DE INDUCCIÓN.

TRANFORMADORPUENTE DE

DIODOSCONDENSADOR

REGULADORMICROCONTROLADOR

LED PULSADORES

INDUCTOR

CONTROL DE POTENCIA

SENSOR

220V ALTERN

OS

CIRCUITO DESMAGNETI

ZADOR

BUZZER

63

CAPÍTULO II

FUNDAMENTOTEÓRICO

1. CALENTAMIENTO INDUCTIVO.

1.1. INTRODUCCIÓN AL CALENTAMIENTO INDUCTIVO.

Cuando la corriente fluye en un conductor (o una bobina), se desarrolla un

campo magnético en torno al alambre (o la bobina), cuando se incrementa

la corriente, el flujo aumenta y un incremento en el flujo magnético genera

un voltaje en el alambre o en el devanado con una polaridad en la que se

opone al cambio de flujo. La capacidad de una bobina para oponerse a ese

cambio se denomina auto inductancia o bien, de modo más común

inductancia; las bobinas se llaman inductores. Cuando mayor sea el flujo,

tanto mayor sea la inductancia. Puesto que las bobinas de núcleo de hierro

desarrollan más flujo, su inductancia es más alta que las bobinas del

núcleo de aire. Puesto que la cantidad de flujo en el hierro se determina

por la región del lazo de histéresis que atraviesa, la inductancia de las

bobinas del núcleo magnético depende de muchos factores y es variable.

Cuando dos bobinas se enlazan mediante un campo magnético común

(transformador), la medida de la interacción del flujo magnético entre las

dos bobinas se denomina inductancia mutua. La unidad de inductancia (L)

es el henrio (H); son muy comunes los inductores de milihenrios (mH) y

microhenrios (H).

63

En el comercio existen inductores de muchos tipos y diversas formas los

valores pequeños de inductancia se pueden conseguir en componentes de

la forma y el tamaño aproximado de los resistores de composición de 1w.

Su inductancia en mH se indica por medio de un código de colores idéntico

al utilizado para los resistores de composición. Para valores elevados de

inductancia, existen bobinas de núcleo de hierro y polvo. Para valores toda

vía más altas de inductancia, empleados en las líneas de potencia a

frecuencias bajas, se utiliza bobinas con núcleos laminados de acero. Los

inductores variables tienen núcleos móviles de hierro en polvo que se

pueden desplazar mediante un instrumento o un brazo de ajuste. Algunas

de las principales características presentadas por el método de

calentamiento inductivo son descritas a continuación:

Rapidez en el ciclo de calentamiento, ya que el calor es generado en lapropia

pieza a ser calentada.

Elevada productividad resultante del rápido ciclo de calentamiento.

Selectividad en el calentamiento, siendo posible calentar puntosespecíficos

de una pieza.

Rendimiento elevado, principalmente con la utilización de

convertidoresestáticos de elevada eficiencia.

Mejora en las condiciones de trabajo y del medio ambiente, pues es

unproceso no contaminante, evitando la emisión de gases, partículas yruido,

como ocurre con otros procesos de calentamiento.

63

2. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.

En un sistema de calentamiento inductivo puede ser representado, de forma

simple, por una pieza conductora,envuelta por un bobinado de inducción

conectado a una fuente de tensión alterna, como muestra la figura 3 El

principio del calentamiento inductivo es muy semejante al principio de

funcionamiento de un transformador, donde el bobinado de inducción

corresponde al primario del transformador y la pieza a ser calentada

corresponde al bobinado secundario, aproximándose a un transformador con

el bobinado secundario en cortocircuito.

FIGURA .3 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL CALENTAMIENTO

INDUCTIVO.

3. GENERACIÓN DEL CALOR EN LA CARGA.

En un sistema de calentamiento por inductivo, el calor es generado debido a

dosprincipios básicos conocidos como:

63

pérdidas por corrientes parásitas o, pérdidas por efecto Joule

pérdidas por histéresis.

2.1.Pérdidas por Corrientes Parásitas o Pérdidas por Efecto Joule.

Esteprincipio se manifiesta cuando el bobinado de inducción es recorrido

por una corriente alterna, induciendo en la pieza conductora un flujo

magnético variable, que a su vez, genera una corriente alterna en la

pieza. Debido a la resistencia eléctrica del material en cuestión, la

circulación de esta corriente inducida es transformada en calor por efecto

Joule. Siendo el secundario considerado como una única espira, la

corriente inducida es elevada con relación a la corriente del bobinado de

inducción, generando elevadas pérdidas en el material.

2.2.Pérdidas por Histéresis

Este fenómeno envuelto en el proceso de calentamiento inductivo se

manifiesta solamente cuando se utiliza materiales ferromagnéticos. El

ciclo de histéresis recorrido debido a las variaciones en el campo

magnetizante, genera una potencia disipada proporcional a la superficie

de este ciclo. Las pérdidas por histéresis tienen un efecto pronunciado

hasta que la pieza alcanza el PuntoCurie, o sea, la temperatura en la cual

se pierden las propiedades magnéticas del material debido a los cambios

en su estructura molecular.

63

3. EFECTO SKIN.

El efecto “Skin” representa la disminución de la densidad de corriente desde

la periferia hacia el centro del conductor por el cual circula una corriente

alterna.

Una propiedad importante en el calentamiento inductivo es que la distribución

de las corrientes inducidas en el interior de la pieza no ocurre de forma

uniforme. Este efecto es conocido como “efecto Skin” o “efecto pelicular” y

depende fundamentalmente de la frecuencia de operación, de la forma y del

tipode material a ser calentado. Este fenómeno puede ser entendido

utilizándose el principio de la inducción electromagnética. La corriente

inducida en la pieza siempre genera un campo magnético que se opone al

campo magnético que lo creó. Se puede dividir la pieza en camadas

imaginarias, donde la corriente inducida en las camadas más externas de la

pieza, tiende a reducir el campo magnético de inducción de las camadas más

internas de la pieza resultando en una densidad de corriente mayor en la

superficie, reduciéndose en dirección al centro de forma exponencial.

Además existe un desplazamiento de fase del campo magnético en el interior

del conductor, con relación al campo en la superficie para una frecuencia

determinada como se observa en la figura 5.

63

FIGURA 5. EFECTO SKIN

4. SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN USADOS PARA EL CALENTAMIENTO

INDUCTIVO.

4.1.Sistemas Conectados Directamente a la Red (50Hz-60Hz).

En estos sistemas, no existe la conversión de frecuencia. Solamente se

utiliza en transformadores, condensadores para la corrección del factor de

potencia y circuitos de comando y protección. La potencia envuelta en

estos sistemas puede llegar a centenas de Megawatts. Así como en el

transformador, la potencia transferida es proporcional a la frecuencia de

operación. Por ser esta baja (50Hz-60Hz), el equipo presenta un volumen

considerable, o sea, baja densidad de potencia. Normalmente se utiliza

esta frecuencia de operación en el calentamiento de materiales

voluminosos, en los cuales se desea una uniformidad en el calentamiento,

como por ejemplo, en la fundición de metales a gran escala. De esta

63

forma, para que el efecto Skin sea poco pronunciado, se debe operar en

baja frecuencia.

4.2.Sistemas de media frecuencia (500Hz-10KHz)

Inicialmente los sistemas de media frecuencia eran compuestos por

conjuntos motor y generador, que suministraban la tensión alterna para

elbobinado de inducción. No obstante, esta tecnología suele ser bastante

robusta y bien dominada en la aplicación de sistemas de calentamiento

inductivo, existen algunas desventajas que limitan su uso. Estos sistemas

operan con frecuencia fija, baja eficiencia, baja densidad de potencia,

ruido audible y mayor necesidad de mantención debido a la existencia de

piezas móviles.

En este tipo de aplicación, los convertidores estáticos utilizando tiristores,

surgieron como una alternativa interesante para la implementación de

sistemas de calentamiento inductivo. La utilización de convertidores

estáticos permite minimizar las desventajas presentadas por el conjunto

motor y generador, además de permitir un mayor control en el proceso de

calentamiento. Una vez que las características de los materiales varían

con la temperatura, durante el proceso de calentamiento, es necesario el

uso de un circuito de control para la optimización del proceso.

63

5. APLICACIONES MÁS UTILIZADAS DEL CALENTAMIENTO INDUCTIVO

El calentamiento inductivo fue inicialmente utilizado en la industria en

lafundición de metales, pero con su desarrollo, el campo de aplicaciones se

tornó muy amplio. Básicamente en todo proceso el cual envuelve el

calentamiento de piezas metálicas se puede emplear, de forma eficiente, el

calentamiento inductivo. Algunas de las aplicaciones típicas donde se utiliza

este método son las siguientes:

Fundición de metales.

Soldado y fusión.

Temperatura superficial y total.

Calentamiento para extrusión y forja.

El calentamiento inductivo también puede ser utilizado de forma indirecta, al

calentar una pieza metálica que a su vez calienta un material no conductor.

Como ejemplo se puede mencionar:

Fabricación de tintas y secado de pinturas en superficies metálicas.

Equipos de inyección de materiales plásticos.

Los sistemas de calentamiento inductivo pueden ser clasificados conforme a

su frecuencia de operación. Para cada tipo de aplicación existe un espectro

de frecuencias que es más adecuado en función de las dimensiones de la

63

pieza, del tiempo envuelto en el proceso, de la uniformidad del calentamiento,

razones económicas, etc.

6. DESMAGTIZACION

Los materiales se desmagnetizan cuando las moléculas magnéticas dentro de

una sustancia son asignadas al azar, causando desorden general dentro del

material magnético. Para que se produzca el magnetismo, las moléculas

magnéticas o la unidad de los imanes están alineadas en una dirección,

creando una fuerza uniforme de moléculas que atraicionen en la misma

dirección. Si un imán se rompe, cada parte del imán roto creará los dos polos,

que se llaman norte y sur. Individualmente, cada pieza rota se convertirá en

un imán.

1.1.TIPOS DE DESMAGNETIZADO

CALENTAMIENTO:Calentar un pedazo de metal magnetizado en una llama

causará la desmagnetización destruyendo el orden de largo alcance de las

moléculas dentro del imán. Al calentar un imán, cada molécula es

impregnada de energía. Esto lo obliga a que se mueva, sacando a cada

molécula del orden dentro del imán y dejando la pieza de metal con muy

poca o nada de magnetización.

MARTILLEO: Cuando un imán se martilla o se forja, las vibraciones

causadas por el impacto en el imán aleatorizan las moléculas magnéticas

dentro de este, sacándolas de orden y destruyendo el orden de largo

alcance del imán.

CAMPO DE CORRIENTE ALTERNA:Usar corriente alterna produce un

campo magnético que se puede mover y reducir para

desmagnetizar materiales. Este campo creado por la corriente alterna lleva

63

las moléculas magnéticas del imán en direcciones diferentes. Cuando la

corriente alterna es alterada o es reducida, no todas las moléculas dentro del

imán regresan a sus posiciones anteriores, lo que causa la aleatorización de

las moléculas y la reducción de la fuerza del imán.

6. PANTALLA LCD 2x16.

Un LCD es una pantalla de cristal líquido de cuarzo que visualiza unos ciertos

caracteres. Para poder hacer funcionar un LCD, debe de estar conectado a

un circuito en el que estén integrados los controladores del display y los pines

para la conexión del display. Rodeado por una estructura metálica que lo

protege.

En total se pueden visualizar 2 líneas de 16 caracteres cada una, es decir,

2x16=32 caracteres. A pesar de que el display solo puede visualizar 16

caracteres por línea, puede almacenar en total 40 por línea. Es el usuario el

que especifica qué 16 caracteres son los que se desean visualizar.

Tiene un consumo de energía de menos de 5mA y son ideales para

dispositivos que requieran una visualización pequeña o media.

FIGURA 6. PANTALLA LCD 2X16.

63

6.1.Asignación de los pines del LCD

A continuación podemos ver la asignación de pines en una pantalla LCD

FIGURA 7. ASIGNACIÓN DE PINES.

63

6.2. Interface del Display con un Microcontrolador

Las conexiones entre un microcontrolador y una pantalla LCD, será la del bus

de datos de 4 bits y las de los pines de control, es decir, E, RS y R/W. Debido

a esto, el microcontrolador debe utilizar 7 bits para controlar la pantalla.

FIGURA 8.INTERFACE DEL DISPLAY CON UN MICROCONTROLADOR 16F877A.

63

7. MICROCONTROLADOR 16F877a

Es un circuito integrado programable que acepta un listado de instrucciones y

contiene todos los componentes de un computador. Se utilizan para realizar

determinadas tareas o para gobernar dispositivos, debido a su reducido

tamaño, suele ir incorporado en el propio dispositivo que gobierna. El

microcontrolador es un dispositivo dedicado. En su memoria solo reside un

programa destinado a gobernar una aplicación determinada, sus líneas de

entradas y salidas (I/O) permiten la conexión de sensores, relay, motores, etc.

Una vez programado y configurado el microcontrolador solamente sirve para

gobernar la tarea asignada

FIGURA 9.MICROCONTROLADOR 16F877A.

63

Un microcontrolador propone normalmente de los siguientes componentes:

Procesador o CPU (Unidad Central de Proceso).

Memoria RAM para Contener los datos.

Memoria para el programa tipo ROM/PROM/EPROM/EEPROM & FLASH

Líneas de (entrada / salida) para comunicarse con el exterior.

Diversos módulos para el control de periféricos (temporizadores, Puertos

Serie y Paralelo, A/D y D/A, etc.).

Generador de impulsos de reloj que sincronizan el funcionamiento de todo el

sistema.

7.1.Consumo muy bajo:

< 2 m A típico a 5 volt, 4MHz.

15 µA típico a 2 volt, 32KHz.

>0.5 µA típico de corriente en reposo a 2 volts.

7.2.Características que lo hacen destacarse por su popularidad en el

mundo de la electrónica:

Soporta modo de comunicación serial, posee dos pines para ello.

Amplia memoria para datos y programa.

Memoria reprogramable: La memoria en este PIC es la que se denomina

FLASH de 8K; este tipo de memoria se puede borrar electrónicamente

(esto corresponde a la “F” en el modelo).

63

Set de instrucciones reducidas (tipo RISC), pero con las instrucciones

necesarias para facilitar su manejo.

7.3.En su arquitectura además incorporan:

3 temporizadores

4 puertos I/O.

Comunicación serie y paralela: USART, PSP.

Bus I2C

Modulo Convertidor analógico a digital A/D.

Modulo Comparador con un voltaje de referencia.

63

7.4.EL ENCAPSULADO.

FIGURA 10.EL ENCAPSULADO DEL PIC 16F877A.

63

8. SENSOR DE TEMPERATURA LM35D.

FIGURA 11. PATILLAJE DEL LM35DZ.

El LM35 es un sensor de temperatura, cuya tensión de salida es linealmente

proporcional a temperatura en ºC (grados centígrados). El LM35 por lo tanto

tiene una ventaja sobre los sensores de temperatura lineal calibrada en grados

Kelvin: que el usuario no está obligado a restar una gran tensión constante para

obtener grados centígrados. El LM35 no requiere ninguna calibración externa o

ajuste para proporcionar una precisión típica de ± 1.4 ºC a temperatura ambiente

y ± 3.4 ºC a lo largo de su rango de temperatura (de -55 a 150 ºC). El dispositivo

se ajusta y calibra durante el proceso de producción. La baja impedancia de

salida, la salida lineal y la precisa calibración inherente, permiten la creación de

circuitos de lectura o control especialmente sencillos. El LM35 puede funcionar

con alimentación simple o alimentación doble (+ y -)

63

Requiere sólo 60 µA para alimentarse, y bajo factor de auto-calentamiento,

menos de 0,1 ºC en aire estático. El LM35 está preparado para trabajar en una

gama de temperaturas que abarca desde los- 55 ºC bajo cero a 150 ºC,

mientras que el LM35D está preparado para trabajar entre 0 ºC y 100 ºC (con

mayor precisión).

8.1.Características

Calibrado directamente en grados Celsius (Centígrados).

Factor de escala lineal de +10 mV / ºC.

0,5ºC de precisión a +25 ºC.

Rango de trabajo: -55 ºC a +150 ºC.

Apropiado para aplicaciones remotas.

Bajo coste.

Funciona con alimentaciones entre 4V y 30V.

Menos de 60 µA de consumo.

Bajo auto-calentamiento (0,08 ºC en aire estático).

Baja impedancia de salida, 0,1W para cargas de 1mA.

9. OPTOTRIAC MOC 3041.

Son conocidos como optoacopladores o dispositivos de acoplamiento óptico,

basan sufuncionamiento en el empleo de un haz de radiación luminosa para

pasar señales de un circuito aotro sin conexión eléctrica. Estos son muy útiles

cuando se utilizan por ejemplo, Microcontroladores PICs y/o PICAXE si

queremos proteger nuestro microcontrolador estedispositivo es una buena

63

opción. En general pueden sustituir los relés ya que tienen una velocidad

conmutación mayor, así como, la ausencia de rebotes. Este integrado es una

excelente opción cuando se quiere controlar con un circuito digital un circuito

de 220v.

La gran ventaja de un optoacoplador reside en el aislamiento eléctrico que

puede establecerse entrelos circuitos de entrada y salida. Fundamentalmente

este dispositivo está formado por una fuenteemisora de luz, y unfoto sensor

de silicio, que se adapta a la sensibilidad espectral del emisor luminoso, todos

estos elementos se encuentran dentro de un encapsulado que por lo general

es del tipo DIP.

FIGURA 12. CIRCUITO TIPICO DEL OPTOTRIAC

63

10.TRIAC BT136.

Un TRIAC o Tríodo para Alternar Corriente es un dispositivo semiconductor,

de la familia de los tiristores. La diferencia con un tiristorconvencional es que

éste es unidireccional y el TRIAC es bidireccional. De forma común podría

decirse que el TRIAC es un interruptor capaz de conmutar la corriente alterna.

Su estructura interna se asemeja en cierto modo a la disposición que

formarían dos SCR en direcciones opuestas.

Posee tres electrodos: A1, A2 (en este caso pierden la denominación de

ánodo y cátodo) y puerta. El disparo del TRIAC se realiza aplicando una

corriente al electrodo puerta.

10.1. Aplicaciones más comunes

Su versatilidad lo hace ideal para el control de corrientes alternas.

Una de ellas es su utilización como interruptor estático ofreciendo

muchas ventajas sobre los interruptores mecánicos convencionales y

losrelés.

Funciona como interruptor electrónico y también a pila.

Se utilizan TRIACS de baja potencia en muchas aplicaciones

como atenuadores de luz, controles de velocidad para motores

eléctricos, y en los sistemas de control computarizado de muchos

elementos caseros. No obstante, cuando se utiliza con cargas

inductivas como motores eléctricos, se deben tomar las precauciones

63

necesarias para asegurarse que el TRIAC se apaga correctamente al

final de cada semiciclo de la onda de Corriente alterna.

FIGURA 13.DIAGRAMA TIPICO DEL TRIAC

63

CAPITULO III

ESTUDIO DEL CIRCUITOPROPUESTO

1. ESPECIFICACIONES NECESARIAS PARA LA CONSTRUCCION DEL

CIRCUITO

1.1Efecto de la Dilatación Lineal en el Montaje de Rodamientos

Para el montaje de rodamientos, el calentamiento inductivo es un

proceso en el cual, a través de una diferencia de temperatura aplicada

al rodamiento (aumento de temperatura producido por las pérdidas por

corrientes parásitas), éste sufre una variación lineal de sus

dimensiones, en caso de ser un aumento de temperatura su diámetro

interior aumentará según la siguiente ecuación:

Donde:

Lf: Es la longitud del diámetro interior del rodamiento después de ser

sometido a un aumento de temperatura.

Li: Es la longitud inicial del diámetro interior del rodamiento.

Δt: Es la variación de temperatura aplicada al rodamiento.

αac: Es el coeficiente de dilatación lineal para el acero.

63

1.2. Expansión Térmica del Diámetro Interior del Rodamiento

Debido al aumento del diámetro interior del rodamiento, por efecto de la

dilatación lineal, este puede ser montado en el eje sin ser sometido a

presión ni golpes, lo que disminuiría su vida útil. Es muy importante

conocer el nivel de dilatación que se pretende alcanzar para el montaje

del rodamiento, de tal manera de obtener el ajuste de interferencia

adecuado entre el aro interior del rodamiento y el eje. De esta manera

se puede determinar la temperatura requerida para obtener una

aplicación adecuada del calentamiento. La tabla 1 muestra los distintos

tipos de ajuste con el eje requeridos por los rodamientos para distintas

aplicaciones, para distintos tipos de rodamientos y para diferentes

dimensiones de su diámetro interior. Una vez conocido el ajuste

requerido para el rodamiento, se puede observar en la tabla 2 la

expansión térmica (dilatación) del diámetro interior, expresada en (μm),

requerida para su montaje en el eje.

Ajuste de rodamientos radiales con su eje.

63

TABLA 1.EXPANCION TERMICA DEL DIAMETRO INTERIOR DEL RODAMIETO.

Los valores mostrados en la tabla 1 y en la tabla 2 fueron obtenidos del

Catálogo de NSK “Temperatura y Expansión del Aro Interno”, por lo cual el

análisis posterior será realizado en base a los niveles de expansión del

diámetro.

a. Dilatación Necesaria para el Montaje de los Rodamientos.

TABLA 2.DILATACION NECESARIA PARA EL MONTAJE DE RODAMIENTOS.

63

b. Temperatura Necesaria para el Montaje de los Rodamientos

La temperatura del rodamiento al momento de ser montado

sobre el eje no debe exceder los 120 º C, normalmente se

calienta el rodamiento entre 30 a 50 º C por encima de la

temperatura ambiental.

La tabla 3 muestra la expansión térmica para diferentes variaciones de

temperatura con respecto al diámetro interior del rodamiento.

Dónde:

E: es la expansión térmica del diámetro interior del rodamiento y está medida

en (μ m).

Do: es la longitud del diámetro interior del rodamiento, que está en un rango

de 20 a 100 (mm).

Δt: es la variación de temperatura. En la tabla 3 se muestran distintas

variaciones de temperatura (Δt= 30…80º C).

63

Tabla 3.EXPANSIÓN TÉRMICA DEL DIÁMETRO INTERIOR, CON RESPECTO A

LA VARIACIÓN DE TEMPERATURA.

Por lo tanto, para determinar la temperatura necesaria para una correcta

aplicación del calentamiento inductivo en el montaje de rodamientos,

debemos guiarnos por la siguiente secuencia:

Según el tipo de rodamiento que se necesita calentar (dimensiones, forma,

aplicación, etc.), se obtiene el tipo de ajuste con el eje a través de la tabla 1

Una vez que se obtiene el tipo de ajuste con el eje, se sabe la expansión del

diámetro requerida, a través de la tabla 2

Posteriormente, de la tabla 3 se obtiene la variación de temperatura

necesaria para alcanzar la expansión requerida.

63

Siguiendo los pasos anteriormente señalados se puede obtener la expansión

del diámetro interior y la variación de temperatura necesaria, para todo el

rango de rodamientos a ser utilizados en el calentamiento a través del circuito

diseñado esto se puede ver en la tabla 4.

DIÁMETRO INTERIOR

(mm)

EXPANSION DEL

DIAMETRO

(um)

VARIACION DE LA T°

(°C)

20

30

40

50

60

11-15

15-18

18-20

20-25

25-30

40-50

50-60

60-70

70-80

80-85

TABLA .4 DILATACIÓN Y VARIACIÓN DE TEMPERATURA.

2. CIRCUITO EQUIVALENTE Y LA CARGA

El circuito equivalente del conjunto bobina de inducción–carga es similar a

un transformador con “N” numero de espiras en el primario y con el

secundario constituido por sólo una espira que sería el rodamiento, el

conjunto es análogo a un transformador con el secundario en cortocircuito.

Esto se representa en la figura

63

FIGURA 14.PRINCIPIO DE CALENTAMIENTO DEL RODAMIENTO.

En la figura 14 se puede apreciar que el rodamiento es modelado a travésde

una resistencia. Esta resistencia varía dependiendo de las dimensiones

delrodamiento que está siendo calentado, de la temperatura aplicada y de la

corriente.

3. ELPRINCIPIO DEL CALENTAMIENTO POR INDUCCIÓN

Un calentador de inducción puede semejarse a un transformador, el cual

tiene una bobina con un número de espiras, denominada primaria, y una

segunda bobina con varias espiras, llamada secundaria. Dichas bobinas

atraviesan una misma masa de hierro llamada núcleo.

La relación entre la tensión a la entrada en la primaria y a la salida en la

secundaria es igual a la relación entre el número de espiras de dichas

bobinas, siendo constante la energía. Consecuentemente, por la

secundaria circulará una corriente de baja tensión y alta intensidad.

63

En el caso del calentador de inducción, el primario se encuentra dentro del

calentador, el rodamiento que se quiere calentar constituye el secundario

que forma una sola espira y los yugos forman el "núcleo".

Como el rodamiento no presenta discontinuidades, se está

cortocircuitando alsecundario. Este hecho provoca un rápido calentamiento

del rodamiento, mientras que el calentador y los yugos permanecen a la

temperatura ambiente.

Como este tipo de calentamiento induce una corriente eléctrica a través

del rodamiento, éste se magnetiza.

Es muy importante asegurar que al final del calentamiento, el rodamiento

sea desmagnetizado evitándose así la atracción de numerosas y

perjudiciales partículas metálicas hacia el rodamiento. Lo cual causara un

desgaste en la vida útil del rodamiento.

63

CAPITULO IV

IMPLEMENTACIÓN DEL PROYECTO

1. INTRODUCCIÓN AL SISTEMA DE POTENCIA UTILIZADO.

1.1.Explicación del funcionamiento de la parte de potencia.

1.2.Núcleo de hierro- silicio.

Para lograr el núcleo de hierro se optó por comprar unas chapas de núcleos

en formas de E, lo que normalmente se encuentra en el mercado.Es un acero

especial fabricado para poseer determinadas propiedades magnéticas como

una zona de histéresis pequeña (poca disipación de energía por ciclo), que

equivale a bajas perdidas en el núcleo y una alta permeabilidad magnética.

63

FIGURA 15. NUCLEO DE HIERRO-SILICIO.

Encontrandoel inconvenienteque se quería contar con un núcleo en forma de

U para así tener la facilidad de colocar el rodamiento para ser calentados y las

bobinas; por lo que se decidió cortar la parte del centro de las chapas, luego

se tuvo que realizar los huecos en los extremos de las chapas para luego

colocar los pernos para tener la sujeción y compactación de las chapas tanto

en la parte en forma de U y también a las chapas en forma de I.

1.3.Bobinas.

Para lograr el calentamiento por inducción se optó por calcular el bobinado;

secalculó el tipo de alambre a utilizar y también la cantidad de vueltas para

así obtener la corriente suficiente para que el calentamiento sea

óptimodespués de todo eso se empezó a bobinar.

63

Nro. De bobinas : 2

Alambre de cobre Nro. :22 AWG

Numero de vueltas en cada bobinado : 450 espiras

FIGURA 16. BOBINADO.

1.4. Inductor.

Teniendo listo el núcleo y las bobinas se empezó a montar el calentador de

inducción colocando las bobinas en el núcleo que se tiene preparado,

terminando este paso, el inductor queda como se muestra en la siguiente

imagen:

63

FIGURA 17.INDUCTOR.

1.5.Pruebas de funcionamiento del Inductor.

Para comprobar su funcionamiento se colocó las bobinas en serie teniendo en

cuenta la dirección delbobinado, luego se alimentó con 220 voltios de CAa 60

Hz, luego se midió la corriente de consumo queal encender el equipo el

consumo de corriente fue de 1.5 amperios.

Logrando obtener los resultados esperados en el proceso de calentamiento lo

cual fue de manera rápida y homogénea.

Se tuvo una observación respecto al ruido que el equipo produce en

funcionamiento, esto fue solucionando colocando una esponja debajo del

núcleo la cual está pegada a la carcasa con silicona, que sirve como

amortiguación para el núcleo logrando de esta manera el cometido de reducir

el ruido y la vibración del equipo.

50°c en un tiempo de 1 minuto y 30 segundos.

Dilatación fue de 50 micras (medido con Vernier).

63

FIGURA 18.CALENTAMIENTO DE RODAMIENTO.

2. Explicación del proyecto la parte electrónica de control (simulado).

2.1.Control de Temperatura con LM35.

Para lograr que el calentador por induccióntenga un control se decidió

elaborar un control de temperatura el cual indique cual es el valor de

temperatura del rodamiento; para esto se utilizó un MICROCONTROLADOR

PIC 16F877A , un sensor de temperatura el LM35 y una pantalla LCD 2x16

para visualizar la temperatura.

Serealizó la programación en el lenguaje C y la simulación en el programa

PROTEUSla temperatura configurada abarcaba un rango desde la

temperatura ambiente 20°c hasta 120°c.

En la pantalla se visualizara:

En los primeros 16 caracteres: temperatura que se desea.

En los 16 caracteres restantes: temperatura finalmedida por el sensor.

63

FIGURA 19. VISUALIZACIÓN EN LA PANTALLA LCD.

2.2.Pulsadores

Para lograr el control de la temperatura así también como marcha y paro del

equipo se instaló 4 sensores:

1er pulsador (amarillo) aumento de temperatura.

2to pulsador (negro)reducción de temperatura.

3to pulsador (azul) marcha.

4topulsador (rojo) paro.

2.3.Zumbador y Led indicador

Estos componentes nos indican:

63

En primer lugar, después de dar marcha el LED se enciende indicando que el

equipo está en funcionamiento y el zumbador da dos pitidos indicando que el

equipo está en funcionamiento

En segundo lugar, el zumbador da tres pitidos esto nos indica que el proceso

de calentamiento y desmagnetizado ha terminado

3. CIRCUITO DE POTENCIA (SIMULADO).

3.1.Optotriac MOC 3041 y Triac bt136

Para lograr el corte de la alimentación (220 V) cuando el calentador alcance

la temperatura deseada. La fase de desmagnetizadose da por ciclos el cual

trabaja en conjunto con el optoacoplador y el PIC logrando de esta manera

que la tensión en el inductor se haga cero. El TRIAC funciona como un

interruptor en conjunto con el OPTOTRIAC hacen la función de un DIMMER

este circuito protege y permite controlar con un microprocesador un circuito

de corriente alterna, se optó también por incorporar un varistor en el circuito

para protección del TRIAC contra los picos altos de tención.

4. PLANOS DE TALLER.

2.2Cm

63

8.8 cm7 cm

2,2 cm

63

63

63

FECHA:

REVISADO PROF: Vladimir Cuno

DIBUJO NRO 4

63

PROYECTO DE INNOVACION TECNOLOGICA

Diseño de Placa Impresa DIBUJONRO 5

20 cm

20 cm

63

3. PROYECTO FISICO.

3.1.Placa terminada

63

FIGURA 21. PLACA MONTADA.

63

FIGURA 22.PANTALLA LCD MONTADA EN PLACA.

3.2.MONTAJE DEL PROYECTO

Para poder tener en el circuito 5 voltios DC continuos se decidió colocarle los

siguientes componentes:

El transformador de 220/12 voltios.

Puente de diodo 2 amperios.

2 condensadores100 nF

Condensador 2200 uf 16 voltios.

Regulador de voltaje 7805.

63

Con todos estos componentes se logró obtener 5 voltios continuos con la finalidad

de alimentar todo el circuito de control.

FIGURA 23.MONTAJE DEL TRAMNSFORMADOR Y CIRCUITO ESTABILISADOR

Para poder fijar los componentes como el núcleo los pulsadores la pantalla LCD y tener

espacio para poder colocar la I y el rodamiento para el calentado respectivo, se procedió al

calado correspondiente de cada componente antes mencionado con la ayuda de un taladro

de mano y una cuchilla de electricista para poder hacer los cortes respectivos.

FIGURA 24. CALADO DE LA CARCASA

63

Luego se procedió a tomar las medidas para el calado de la salida del cable de

alimentación y el interruptor de encendido los cuales están ubicados en la parte

lateral de la caja.

FIGURA 25. CALADO DEL CABLE Y EL INTERUPTOR.

63

4. PROYECTO: CALENTADOR DE RODAMIENTOS POR INDUCCIÓN

TERMINADO.

4.5.1 DATOS TÉCNICOS

Voltaje : 100/240 V A 60 Hz

Potencia (máxima) : 330 watt

Gama de tamaño de rodamientos:

- Diámetro interior : 32 A 50 mm

- Ancho :< 35 mm

Funciones de control:

- Control por temperatura :50-120°C

- Precisión de control por temperatura : 1°C

63

Dimensiones:

- Cuerpo del calentador : 200 x 200 x 80.30 mm

- Peso : 3.5 kg

4.5.2 Instrucciones de uso.

Procedimiento:

1. Conectar el cable a de alimentación a la red (200 – 250 v)

2. Encender el interruptor principal.

3. Colocar el rodamiento a calentar

4. Colocar el sensor de temperatura encima del rodamiento.

5. Colocar la temperatura para dicho rodamiento con los pulsadores:

- Pulsador negro decremento de temperatura de 10 en 10.

- Pulsador amarillo aumento de temperatura de 10 en 10.

6. Iniciar el proceso

- Pulsador azul: marcha empieza enseguida el buzzer con dos pitidos

nos indicara que el dispositivo está en funcionamiento.

7. Cuando la temperatura del rodamiento alcance a la deseada,

inmediatamenteel proceso de desmagnetización dará inicio, al terminar este

proceso sonara el buzzer con tres pitidosindicando que el proceso ha

culminado.

8. Colocarse los guantes resistentes a alta temperatura.

9. Sacar el rodamiento del calentador y colocarlo en el eje. (Con precisión).

63

ADVERTENCIA:

- No manipular el rodamiento caliente sin los guantes para altas

temperaturas.

- No manipular el equipo con metales en la mano o cerca de él cuándo este

esté en funcionamiento.

63

CAPITULO V

EVALUACIÓN ECONÓMICA Y CRONOGRAMA DE TRABAJO

1. COSTOS DE MATERIALES.

A continuación se detalla los principales costos, de los materiales requeridos,

para la construcción del calentador por inducción.

DESCRIPCIÓN PRECIO

UNITARIO S/.

CANTIDAD PRECIO

TOTAL S/.

Núcleo de Fe-Si 60.00 1 60.00

Transformador 20 VA 50.00 1 50.00

Alambre de cobre 22mm 35.00 2 70.00

Sensor de temperatura lm35 15.00 1 15.00

Carcasa plástico 20X20 22.00 1 22.00

Placa 8X8cm 10.00 1 10.00

condensador cerámico 0.20 4 0.80

Condensador electrolítico 1.50 3 4.50

Cable 16 AWG 5.00 4m 20.00

Puente de diodo 1.5 A 5.00 1 5.00

PIC 16f877 26.00

7.00

1 26.00

Optotriac MOC 3041 1 7.00

Triac BT136 3.00 1 3.00

Pantalla LCD 2X16 1 18.00

63

18.00

1.50Pulsadores 5 7.50

Zumbador 5.00 1 5.00

Led 5mm 1.00 1 1.00

Cable Belden 3X20 AWG 18.00 1m 18.00

cable de poder 18 AWG 3.50 1 3.50

Integrado regulador 7805 2.00 1 2.00

Trimpot 1.00 1 1.00

Potenciómetro multivueltas 1.50 1 1.50

Pernos 1.00 8 8.00

Estoboles 1.30 10 13.00

cinta poliéster 2.50 3 7.50

Moles de 2,3,6 1.50 6 9.00

prensaestopas Nro9 2.00 1 2.00

Resistencias de carbón 1/4 0.40 10 4.00

TOTAL 460.80

63

5.2 MANO DE OBRA REQUERIDA PARA LA PRODUCCIÓN DEL

CALENTADOR DE RODAMIENTOS PORINDUCCIÓN.

MANO DE OBRATIEMPO DE

EJECUCION

CANTIDAD COSTO POR

UNIDAD S/.

COSTO

TOTAL

S/.

Elaboración de circuito

impreso 5 días 4 40.00 120.00

Armado de placa 3 día 4 50.00 100.00

Armado de inductores 6 días 4 30.00 120.00

Ensamblaje del circuito 6días 4 60.00 180.00

Construcción de la carcasa 5días 4 20.00 100.00

TOTAL 620.00

5.3 COSTO TOTAL

COSTO TOTAL

MATERIALES S/460.80

MANO DE OBRA S/ 620.00

TOTAL S/1080.80

63

CAPITULO VI

CONCLUSIONES Y BENEFICIOS

1. CONCLUSIONES.

A través del análisis del circuito es elaborado se puede deducir que el

calentamiento inductivo es un proceso que otorga muchas ventajas en sus

distintas aplicaciones dentro del ámbito industrial.

La gran ventaja del calentador de rodamientos por inducción con

Desmagnetizador respecto a otros sistemas de montaje de rodamientos

utilizados, es que el calentamiento por inducción es un método extraordinario

para proporcionar calor de manera rápida y controlada sin dañar la pieza.

Es un método alternativo a los tradicionales, como los hornillos, baños de

aceite y sopletes de soldar, es más seguro y no daña el medio ambiente. Los

métodos tradicionales producen humos o malgastan aceite y son peligrosos

para la salud y la seguridad del personal.

El circuito presenta buena eficiencia como se pudo apreciar, donde se

observa que debido al tamaño de los componentes del circuito y del proyecto,

63

el calentador se convierte en una herramienta muy útil, compacta, fácil de

llevar, ideal para el tipo de aplicación a utilizarse, ya que no se necesita llevar

el rodamiento hacia el calentador, porque éste se puede transportar

fácilmente dentro de una fábrica.

El estudio económico de la implementación del calentador por inducción, a la

empresa es factible ya que arrojó resultados satisfactorios debido a la

rentabilidad del proyecto.

6.2 BENEFICIOS

Fácil manejo y tiempos de montaje optimizados.

Elevado comodidad y bajo coste.

Calentamiento controlado mediante el modo combinado temperatura-tiempo.

Calentamiento uniforme del anillo interior y exterior.

Protección del usuario contra el campo magnético.

Piezas libres de tensión.

Seguridad para trabajadores, dispositivos de calentamiento, piezas y

maquinaria.

Mejora la calidad de trabajo.

El material no se daña ni pierde su vida útil.

63

Anexo n°2

Respecto al montaje de rodamientos

1. RESPECTO DEL MONTAJE DE RODAMIENTOS

1.1Montaje

Aproximadamente el 16% de todos los fallos prematuros de los rodamientos

está causado por un montaje inadecuado o el uso de técnicas de montaje

incorrectas.

Distintas aplicaciones pueden requerir métodos de montajes mecánicos,

hidráulicos o por calentamiento para lograr un montaje correcto y eficiente de

los rodamientos.

Seleccionar el método de montaje apropiado para su aplicación ayudará a

prolongar la vida útil de sus rodamientos y a reducir los costes generados por

el fallo prematuro de los mismos, así como los posibles daños a la aplicación.

2. Tipos de montajes.

1.1.Montaje De Rodamientos En Frío

Los rodamientos de tamaño pequeño y mediano generalmente se montan en

frío. Tradicionalmente, el rodamiento se monta con un martillo y un trozo de

tubo. Esta práctica puede provocar la transmisión de fuerzas a través de los

elementos rodantes, dañando los caminos de rodadura.

63

El fallo prematuro puede ocasionarse como consecuencia del daño producido

al montar un rodamiento incorrectamente.

Los problemas típicos que pueden

Causar fallos prematuros es:

Daños causados durante el procedimiento de montaje.

Ejes y soportes incorrectos: ajustes demasiado fuertes o demasiado flojos.

Las tuercas de retención se aflojan durante el funcionamiento

Ejes y soportes arañados y dañados.

Rodamientos montados incorrectamente.

1.2.Montaje Incorrecto

Cuando los rodamientos se montan en frío se debe asegurar que las fuerzas

de calado se aplican al aro con el ajuste de interferencia. Se pueden producir

daños en el rodamiento que provocarán fallos prematuros si se transmite la

fuerza de montaje a través de los elementos rodantes causando daños a los

caminos de rodadura

La distribución desigual de las fuerzas puede ocasionar daños en las pistas

de rodadura

1.3.Montaje Correcto

63

La forma correcta de minimizar el daño en un camino de rodadura es utilizar

las herramientas específicas diseñadas por SKF - la serie TMFT.

Estas herramientas aseguran que las fuerzas de calado se aplican efectiva y

suavemente al componente con el ajuste de interferencia evitando daños en

los caminos de rodadura.

Con las correctas herramientas se evitan daños en las pistas

2. Montaje De Rodamientos En Caliente

El Principio Del Calentamientoː por Inducción

Un calentador de inducción puede asemejarse a un transformador, el cual tiene

una bobina con un gran número de espiras, denominada primaria, y una segunda

bobina con sólo una o varias espiras, llamada secundaria. Dichas bobinas

atraviesan una misma masa de hierro llamada núcleo.

La relación entre la tensión a la entrada en la primaria y a la salida en la

secundaria es igual a la relación entre el número de espiras de dichas bobinas,

siendo constante la energía. Consecuentemente, por la secundaria circulará una

corriente de baja tensión y alta intensidad.

En el caso del calentador de inducción, la primaria se encuentra dentro del

calentador, el rodamiento que se quiere calentar constituye la secundaria que

forma una sola espira y los yugos forman el "núcleo".

63

Como el rodamiento no presenta discontinuidades, se está cortocircuitando la

secundaria. Este hecho provoca un gran y rápido calentamiento del rodamiento,

mientras que el calentador y los yugos permanecen a la temperatura ambiente.

Como este tipo de calentamiento induce una corriente eléctrica a través del

rodamiento, éste se magnetiza.

Es muy importante asegurar que al final del calentamiento, el rodamiento sea

desmagnetizado evitándose así la atracción de numerosas y perjudiciales

partículas metálicas hacia el rodamiento

Los baños de aceite se suelen usar para calentar los rodamientos antes del

montaje. No obstante, este método puede contaminar el rodamiento, provocando

el fallo prematuro del mismo.

Hoy en día, el calentamiento por inducción es el método más común para

calentar los rodamientos, ya que permite un alto grado de control, eficiencia y

seguridad.

63

La diferencia de temperatura requerida entre el aro interior del rodamiento y

su asiento (eje) depende de la magnitud del ajuste de interferencia y el

tamaño del rodamiento. Normalmente, una temperatura en el rodamiento de

80 a 90 °C por encima de la temperatura del eje es suficiente para el montaje.

En general, no debe calentarse un rodamiento a más de 125°C, porque el

material puede cambiar estructuralmente y producir alteraciones en diámetro

o dureza. Los sobrecalentamientos locales deben ser evitados, en particular

los producidos por el uso de sopletes o equipos de llama abierta.

Úsense guantes termos resistentes y limpios cuando se monten rodamientos

en caliente.

Con aparatos elevadores se puede facilitar enormemente el montaje. Empuje

el rodamiento hasta el resalte del eje y mantenga presionando el rodamiento

en dicha posición durante algún tiempo hasta obtener el ajuste fuerte en el

eje.

3. Montaje De Rodamientos Con Técnicas Hidráulicas

Las técnicas hidráulicas de montaje de rodamientos fueron inventadas por SKF

en la década de los años 40. Desde entonces, los métodos hidráulicos de SKF

han sido desarrollados hasta convertirse en los métodos de montaje preferidos

para rodamientos grandes así como para otros componentes.

Estas técnicas han ayudado a simplificar las disposiciones de rodamientos y a

facilitar un montaje correcto y sencillo.

63

Estas técnicas han ayudado a simplificar las disposiciones de rodamientos y a

facilitar un montaje correcto y sencillo.

4. Estadística de fallas en los rodamientos

Las estadísticas en el gráfico de la figura C.1 son para rodamientos de todas

marcas, distintas medidas de diámetro interior y para distintas aplicaciones de

éstos, estas muestras fueron analizadas por el centro técnico de NSK en Ann

Arbor, Michigan en los Estados Unidos. En el gráfico se puede ver que la gran

mayoría de los rodamientos no llega a su vida útil estimada.

A continuación se detalla algunas de las principales fallas por las cuales los

rodamientos no llegan a su vida útil establecida por el fabricante.

• Contaminación

Problema: Contaminación adentro del rodamiento

Descripción: Abolladuras en la pista de los aros.

63

• Lubricación

Problema: Lubricación inicial inadecuada, grasa excesivamente dura y alta

aceleración inicial con baja carga.

Descripción: Ralladuras y marcas entre la pista y los elementos rodantes.

• Montaje Incorrecto

Problema: Montaje incorrecto (montando el rodamiento en un eje aplicando

presión al aro externo)

Descripción: Abolladuras y descamación en el borde de las pistas.

• Impacto

Problema: Impacto

Descripción Inicial: Las pistas tienen abolladuras elípticas al mismo espacio

de las bolas. Después de que el rodamiento funciona por un tiempo, las

abolladuras

C-5 iniciales se convierten en descamación. Las descamaciones están a la

misma distancia de las bolas.

• Interferencia (Ajuste) Insuficiente con el Eje

Problema: Interferencia (Ajuste) Insuficiente con el Eje

Descripción: Desgaste del eje y de la superficie del agujero. Existe un claro

desgaste en las zonas donde estaban los rodamientos.

63

• Calor Excesivo

Problema: Calentamiento

Descripción: Coloración carmelita oscuro y azul

Causa: Calor externo, precarga excesiva, generación de calor por mala

lubricación.

En el gráfico de la figura C.1, se observa que la causa principal de falla en los

rodamientos es la contaminación, en la mayoría de los casos ésta se produce al

momento del montaje debido a que no se utiliza un sistema de calentamiento

adecuado y en los casos en que se utiliza un calentador inductivo, el rodamiento

queda magnetizado al final del proceso de calentamiento. Por esto, al utilizar un

calentador por inducción magnética en alta frecuencia esta estadística disminuiría

considerablemente, ya que el rodamiento no quedaría magnetizado luego de ser

calentado.

Figura C.1. Estadística de fallas en los rodamientos.

63

5. MANEJO DE LOS RODAMIENTOS

Aunque la temperatura del rodamiento puede ser generalmente estimada

partiendo de la temperatura de la superficie exterior del alojamiento, es más

aconsejable medir directamente la temperatura del rodamiento accediendo a

través de los agujeros de engrase. La temperatura del rodamiento debería

incrementarse gradualmente hasta alcanzar su nivel permanente tras una o dos

horas de funcionamiento. Si el rodamiento o su montaje son defectuosos, la

temperatura del rodamiento se puede incrementar rápidamente y llegar a ser

anormalmente elevada. La causa de esta temperatura anormal puede ser una

excesiva cantidad de lubricante, un juego interno insuficiente, montaje incorrecto

a la fricción excesiva de los sellados.

En los casos de funcionamiento a alta velocidad, la selección incorrecta del tipo

de rodamiento o método de engrase puede causar incrementos anormales de

temperatura. El sonido del rodamiento puede ser comprobado con un localizador

de ruido u otros instrumentos. Las condiciones anormales del rodamiento son

indicadas por un ruido metálico grave, u otros ruidos anormales, y sus posibles

causas pueden incluir la lubricación incorrecta, pobre alineamiento del eje y

alojamiento, o la entrada de cuerpos extraños en el rodamiento.

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7. Inspección

Detección y Corrección de Irregularidades

Con el fin de mantener las prestaciones originales de un rodamiento el

máximo de tiempo posible, se deben llevar a cabo un mantenimiento e

inspección adecuados. Si se siguen los procedimientos adecuados, se

pueden evitar muchos problemas y la fiabilidad, productividad y coste de

funcionamiento de los equipos que contienen los rodamientos pueden ser

mejorados. Se sugiere la realización de un mantenimiento periódico siguiendo

los procedimientos especificados. Este mantenimiento periódico compagina la

supervisión de las condiciones de funcionamiento, el suministro o sustitución

de lubricantes e inspecciones periódicas regulares. Los puntos que deben ser

comprobados periódicamente durante el funcionamiento incluyen el ruido,

vibraciones, temperatura y lubricación. Si se detectara alguna irregularidad

durante el funcionamiento, se debe determinar la causa y emprender las

acciones correctoras pertinentes, indicadas en la Tabla 14.2. Si es necesario,

el rodamiento debe ser desmontado y examinado en detalle. Consulte la

sección 14.5, “Desmontaje de Rodamientos”, sobre procedimiento para

desmontaje e inspección.

8. Fallos en los Rodamientos

En general, si los rodamientos son utilizados correctamente, sobrevivirán a su

vida de fatiga esperada. No obstante, a menudo sufren fallos prematuros debido

a errores evitables. En contraste con la vida de fatiga estos fallos prematuros son

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causados por montajes, manejo o lubricación incorrectos, entrada de cuerpos

extraños o generación anormal de calor. Por ejemplo, las causas de ralladuras en

los rebordes, como ejemplo de fallo prematuro, pueden ser debidas a una

lubricación insuficiente o inadecuada, a un fallo del sistema de lubricación,

entrada de cuerpos extraños, error de montaje del rodamiento, deflexión excesiva

del eje o incluso a una combinación de varias de estas causas. En consecuencia

es difícil determinar las causas de algunos fallos prematuros de los rodamientos.

Si se conocen todas las condiciones existentes en el momento del fallo y

anteriores al mismo, incluyendo la aplicación, condiciones de trabajo y entorno,

estudiando la naturaleza del fallo y sus posibles causas, la posibilidad de un fallo

similar puede quedar considerablemente reducida.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

MANUAL DE USUARIO DEL COMPILADOR PCW DE CCS Escrito por Andrés

Cánovas López

Reeditado para formato PDF por Víctor Dorado.

Tesis guía.

http://lep.eie.pucv.cl/TesisLeoFinal.pdf

http://www.mx.nsk.com/Catalagos/NSK%20Cat%20Bearing%20Doc

%20Espanhol.pdf

Transformadores y alambres de cobre.

http://www.cpraviles.com/fpblog/ELE/Calculosimplificadotransformadorespeque

%F1apotencia.pdf

Regulador de voltaje 7805

http://www.schaeffler.com/remotemedien/media/_shared_media/08_media_library/

01_publications/schaeffler_2/datasheet_1/downloads_4/pdb_027_es_es.pdf

Montaje adecuado de rodamientos.

http://www.rodaunion.com/descargas/catalogos/pdf/rodamientos_y_accesorios/fag/

Montaje_rodamientos_WL801003_SB_0603%20.pdf

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Tutorial de PIC 16F877A.

http://es.scribd.com/doc/30475681/Tutorial-PIC16F877A-Algunas-Mejoras

Moc 3041

http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/motorola/MOC3042.pdf

Triac BT 136

http://www.nxp.com/documents/data_sheet/BT136_SERIES.pdf