http://www.skf.com/portal/skf/home/products?maincatalogue=1〈=es&newlink=1_4_21
lunes, 29 de noviembre de 2010
Catalogo de rodamientos
Para el diseño de los ejes se buscan las dimensiones de los rodamientos, que a manera de ejmplo se pueden encontrar en la página: http://www.skf.com/portal/skf/home/products?maincatalogue=1〈=es&newlink=1_4_1
http://www.skf.com/portal/skf/home/products?maincatalogue=1〈=es&newlink=1_4_21
http://www.skf.com/portal/skf/home/products?maincatalogue=1〈=es&newlink=1_4_21
jueves, 11 de noviembre de 2010
Generador Eólico
Imagenes de Un generador eólico.
En el video se observan las partes del gnerador que se han estudiado: Un plato fijo donde se ubican las bobinas, uno o dos platos móviles donde estan ubicados los imanes permanentes y que van conectados directamente a las aspas del generador.
Tambien observamos que el generador está montado sobre un eje que gira de acuerdo a la dirección del viento que se orienta automaticamente por la veleta trasera.
Otro ejemplo de genradores eólicos:
En el video se observan las partes del gnerador que se han estudiado: Un plato fijo donde se ubican las bobinas, uno o dos platos móviles donde estan ubicados los imanes permanentes y que van conectados directamente a las aspas del generador.
Tambien observamos que el generador está montado sobre un eje que gira de acuerdo a la dirección del viento que se orienta automaticamente por la veleta trasera.
Otro ejemplo de genradores eólicos:
miércoles, 10 de noviembre de 2010
Quiz de Resortes
1. Que es un resorte?
2. Enuncie clases de resortes?
3. De tres características para tener en cuenta en la construcción de un resorte?
4. Enuncie 4 aplicaciones de resortes.
lunes, 8 de noviembre de 2010
MAPA DISTRIBUCION DE VIENTOS COLOMBIA
Potencial eólico de Colombia . (5GW–20GW). Clasificación ALTO
Península de la Guajira, Santanderes, Piedemonte Llanero y San Andrés.
En la Guajira tenemos el siguiente regimen de vientos:
"Facilidades de Importación de equipos. (¿No se podran fabricar en Colombia?)"
Complementariedad con hidroelectricidad
Mientras que en los parques Europeos
Esfuerzos actuales para notmatizar el suministro de Energia Eòlica enColombia:
ELEMENTOS PARA EL DESARROLLO DE LA ENERGÍA EÓLICA EN COLOMBIA
Península de la Guajira, Santanderes, Piedemonte Llanero y San Andrés.
En la Guajira tenemos el siguiente regimen de vientos:
- Vientos Alisios (E-W) 9,85m/s @50m.
- Rango (0.30 - 18,7m/s).
- Baja Turbulencia.
"Facilidades de Importación de equipos. (¿No se podran fabricar en Colombia?)"
Complementariedad con hidroelectricidad
Mientras que en los parques Europeos
- Velocidades medias son de 7 m/s
- Vientos máximos del orden de 25 a 30 m/s
Esfuerzos actuales para notmatizar el suministro de Energia Eòlica enColombia:
- . Comité 185 de ICONTEC.
- . Dos anteproyectos de NTC: Requisitos de seguridad de los sistemas de
- generación eólicos y Ensayo curva de potencia de Aerogeneradores.
- . Guías Técnicas Colombianas para el uso de molinos en bombeo de agua y
- generación de electricidad.
- IEC 61400-25-1,2,3,4,5: 2006. Comunicaciones para monitoreo y control de centrales eólicas.
- IEC 61400-21:2008. Medición Calidad de la Potencia de WT conectadas a la red.
- IEC 61400-12-1:2005. Desempeño de las WT en producción de potencia eléctrica.
ELEMENTOS PARA EL DESARROLLO DE LA ENERGÍA EÓLICA EN COLOMBIA
- A pesar del alto potencial, los proyectos de aprovechamiento eólico en Colombia son mínimos. Se observa una gran holgura con respecto al límite de penetración estándar del 20%.
- Dadas las características del SIN y la ubicación de los posibles emplazamientos eólicos, casi seguramente se requerirán refuerzos de transmisión en la red.
jueves, 4 de noviembre de 2010
Turbina Eólica hecha en Casa (Homebrew 10' Wind Turbine construction)
http://www.otherpower.com/turbineplans.shtml
This page serves as an index of pages that detail how we build a 10' diameter wind turbine. The machine is of a simple design, largely based on Hugh Piggott's designs. It features and axial flux 3 phase alternator. It should be fairly efficient in low winds (producing perhaps in the ballpark of 100 watts in low 10mph winds) and it should produce around 700 watts in winds of 25mph, at which time the machine should begin to furl. Peak power we see from this machine is about twice that (1500 watts) although I don't believe the alternator can withstand that for long. It makes for a nice, quiet low wind machine. Below are links to different stages of the project.
Esta página sirve de indice para las páginas que muestran en detalle como construir una turbina eólica de 10 pies de diámetro. La máquina tiene un diseño simple basado en las ideas de Hug Piggott. Tiene un generador de flujo axial trifásico. Presenta alta eficiencia en vientos de baja velocidad (generando cerca de 100 wattios con vientos de 10 milas por hora- 15 Km/h) y para mayores velocidades aumenta la potencia entregada ( cerca de 700 wattios con vientos de 25 mph).
This page serves as an index of pages that detail how we build a 10' diameter wind turbine. The machine is of a simple design, largely based on Hugh Piggott's designs. It features and axial flux 3 phase alternator. It should be fairly efficient in low winds (producing perhaps in the ballpark of 100 watts in low 10mph winds) and it should produce around 700 watts in winds of 25mph, at which time the machine should begin to furl. Peak power we see from this machine is about twice that (1500 watts) although I don't believe the alternator can withstand that for long. It makes for a nice, quiet low wind machine. Below are links to different stages of the project.
Esta página sirve de indice para las páginas que muestran en detalle como construir una turbina eólica de 10 pies de diámetro. La máquina tiene un diseño simple basado en las ideas de Hug Piggott. Tiene un generador de flujo axial trifásico. Presenta alta eficiencia en vientos de baja velocidad (generando cerca de 100 wattios con vientos de 10 milas por hora- 15 Km/h) y para mayores velocidades aumenta la potencia entregada ( cerca de 700 wattios con vientos de 25 mph).
sábado, 30 de octubre de 2010
DISEÑO DE TORNILLOS
Tornillos
Las roscas se pueden emplear para:
a) Unir piezas de manera permanente o temporal, éstas pueden tener movimiento o quedar fijas. La unión se hace por medio de tornillos y tuercas, elementos que contienen una rosca. Para que un tornillo sea acoplado con su tuerca ambos deben tener las medidas adecuadas y el mismo tipo de rosca.
b) Generar movimiento en máquinas o en transportadores. Los mejores ejemplos de esta aplicación se tiene en los tornos, en los que por medio de un tornillo sinfín se puede mover el carro o en los elevadores de granos en los que por medio de un gusano se transportan granos de diferentes tipos.
¿Por qué funciona una rosca?
La forma más sencilla de entender y explicar el funcionamiento de una rosca es la siguiente: Imagine que enrolla en un perno cilíndrico recto un triángulo rectángulo de papel. La trayectoria que sigue la hipotenusa del triángulo es una hélice que se desarrolla sobre la superficie del cilindro, esa es la rosca que nos sirve para fijar o transportar objetos.
El mismo papel que se enrolló sobre el cilindro del tornillo nos indica que las roscas actúan como un plano inclinado, pues al deslizarse la tuerca por las orillas de la rosca se está siguiendo la trayectoria de un plano inclinado, del cual su fórmula elemental es:
P x L = W x h
P = fuerza aplicada
L = longitud del plano inclinado
W = fuerza generada
h = altura del plano inclinado
Lo anterior se puede reflejar en la fuerza que se generaría en una prensa de husillo como se puede observar a continuación.
Las orillas de la rosca en el tornillo actúan como el plano inclinado. Por cada vuelta que se da a la la manivela se logra un avance de "h", generando una fuerza de "W", todo esto producto de la fuerza aplicada en la manivela "P" en una trayectoria igual al perímetro "2Pi x r". Con lo anterior se puede construir la siguiente expresión.
P x 2Pi x r = W x h
Por ejemplo: si se aplica en una prensa como la mostrada, con avance "h" en cada vuelta de 2 mm, brazo de palanca "r" de 200 mm y si se aplica una fuerza "P" de 15 kg, se tendrá.
Sustituyendo en la ecuación de la prensa
(15) (2)(3.14)(200) = W (2)
Despejando "W"
W = 9,420 kg
Como la fricción en la rosca genera una pérdida de la fuerza de un 40% se tendrá:
W = 9,420 x 0.6 = 5,652 kg
Lo anterior implica que con nuestra pequeña prensa y 15 kg, se obtengan más de 5.5 toneladas de fuerza.
Tipos de rosca
En el mercado existen diferentes tipos de roscas, su forma y características dependerán de para qué se quieren utilizar. La primera diferencia que se puede distinguir es su forma, ya que hay de cinco tipos de roscas:
a) agudas o de filete triangular
b) trapeciales
c) de sierra
d) redondas o redondeadas
f) de filete cuadrado
Las roscas de filete triangular o agudas se usan en tornillos de fijación o para uniones de tubos. Las trapeciales, de sierra y redondas se utilizan para movimiento o trasporte y las cuadradas casi nunca se usan.
Las roscas agudas o triangulares quedan definidas por los diámetros exterior (d), del núcleo (d1) y del de los flancos (d2), así como por el ángulo de los flancos (alfa) y su paso (h)
El sentido de las roscas es otra de sus características. Hay roscas derechas e izquierdas. La rosca derecha se tiene si al girar el tornillo de acuerdo a las manecillas del reloj este tiene penetración y la rosca izquierda se tiene si al girar al tornillo en contra de las manecillas del reloj este avanza penetrando también.
Las roscas pueden tener una sola hélice (un sólo triángulo enrollado) o varios, esto indica que las roscas tendrán una o varias entradas.
A) Rosca sencilla B) Rosaca doble C) Rosca triple
Las roscas están normalizadas, en términos generales se puede decir que existen dos tipos fundamentales de roscas las métricas y las Whitworth. Las normas generales son las siguientes:
Sistema métrico
BS 3643: ISO Roscas métricas
BS 4827: ISO Roscas miniatura o finas
BS 4846: ISO Roscas trapeciales o trapezoidales
BS 21: Roscas para conexiones y tubos de paredes delgadas
Sistema inglés
BS84: Roscas Whitworth
BS93: Roscas de la British Assiciation (BA)
La mayoría de las normas se pueden encontrar en el manual Machinery's Screw Thread Book.
Las principales características y dimensiones proporcionales de las roscas triangulares métricas y Whitworth se observan en los siguientes dibujos.
Rosca métrica en la que su altura (t1) es igual a 0.6495h y el radio de giro (r) del fondo es igual a 0.1082h
Rosca Whitworth en la que la profundidad (t1) de la rosca es igual a 0.64033h y el radio de giro (r) de su fondo y extrremos es de 0.13733h
Como se puede observar las principales diferencias entres los dos tipos de roscas son:
Métrica. Los ángulos de los las espiras son de 60°, en tornillos se redondea el fondo de la rosca y las puntas son planas, en el caso de las tuercas mientras que en las Whitworth es de 55°. Otra gran diferencia es que mientras en las roscas métricas su parte externa de los filetes es chata a una altura t1=0,64595h y la interna redonda con r = 0.1082h, en las Whitworth tanto la punta exterior como la parte interna son redondas, con altura de t1 = 0.64033h y r = 0.13733h.
En las roscas métricas el paso se indica por el avance en milímetros por cada vuelta, mientras en las Whitworth se da por número de hilos por pulgada.
Mecanizado o tallado de roscas
Las roscas pueden fabricarse por medio de diferentes procesos de manufactura. El procedimiento seleccionado dependerá del número de piezas a fabricar, la exactitud y la calidad de la superficie de la hélices, el tallado más común de roscas es por medio de:
a) machuelos o terrajas (manuales o de máquina)
b) útilies de roscar en torno
c) fresado
d) laminado
fig. del libro Alrededor de las máquinas de Gerling
a) Roscas con machuelo b) Roscas con terraja c) Rosacas con útil de roscar
d) Fresado de roscas e) Rosacado por esmeril f) Laminado de roscas
Uso de machuelos o terrajas en torno para hacer una rosca
Algunas veces se usan roscas fundidas o prensadas.
Fabricación de roscas por medio de machuelos y terrajas
Es el método más sencillo y económico, se utiliza para roscas triágulares. El tallado se logra por medio de una herramienta de acero de alta calidad, que si es para hacer una rosca exterior o macho (como la de un tornillo) se llama terraja y cuando se requiere hacer una rosca interior o hembra (como la de una tuerca) se utilizan unas herramientas llamadas machuelos.
Machuelos Terraja
El tallado de una rosca con terraja está limitado por las dimensiones del perno a roscar, en las roscas Whitworth el diámetro máximo es de 1 1/4 " y en las métricas es de 30 mm. Cualquier rosca mayor a 16 mm o 5/8 de pulgada debe iniciarse con un roscado previo, para evitar que se rompan los filetes.
En el caso de roscas interiores fabricadas con machuelos, es muy importante hacer el barreno previo a la rosca con el diámetro adecuado, para definirlo de acuerdo a la rosca que se va a fabricar, existen normas como la DIN 336, de la cual se presenta un extracto a continuación.
Roscas métricas
Rosca* M3 M3.5 M4 M5 M6 M8 M10 M11 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27
Para acero 2.5 2.9 3.3 4.2 5 6.7 8.4 10 11.75 13.75 15.25 17.25 19.25 20.75 23.75
Para fundición gris y laton 2.4 2.8 3.2 4.1 4.8 6.5 8.2 9.9 11.5 13.5 15 17 19 20.5 23.5
*En las roscas métricas su diámetro en mm se indica después de la letra "M"
Roscas Whitworth
Rosca* 1/4" 5/16" 3/8" 1/2" 5/8" 3/4" 7/8" 1" 1 1/8" 1 1/4" 1 3/8" 1 1/2" 1 5/8" 1 3/4" 2"
Para acero 5.1 6.5 7.9 10.5 13.5 16.5 19.25 22 24.75 27.75 30.5 33.5 35.5 39 44.5
Para fundición gris y laton 5 6.4 7.7 10.25 13.25 16.25 19 21.75 24.50 27.50 30 33 35 38.5 44
Todos los diámetros están dados en milímetros.
Recomendaciones para elaborar roscas con machuelos y terrajas
Uso de machuelos
1. deben estar bien afilados
2. se debe hacer girar en redondo al machuelo, evitando el cabeceo
3. cuándo se va a realizar una rosca grande, se debe iniciar con un machuelo menor y en otras pasadas con machuelos de mayor tamaño, se debe aproximar al tamaño adecuado.
4. debe haber lubricación abundante.
5. se debe hacer la penetración de una vuelta y el retroceso del machuelo para que la viruta salga y no se tape la rosca.
Uso de terrajas
1. el dado de la terraja debe estar limpio y bien lubricado.
2. se debe hacer girar a la terraja en redondo y sin cabeceo.
3. el perno a roscar deberá estar preparado con un chaflán en la punta a 45°
4. la terraja debe colocarse de manera perpendicular a el perno a roscar.
5. se debe hacer girar la terraja una vuelta y regresarla para desalojar la viruta.
6. debe haber lubricación abundante.
Fabricación de roscas por medio del torno
Se puede utilizar un torno de plantilla con husillo de trabajo movil, como el que se muestra en la figura.
Como se puede observar en el extremo izquierdo del husillo principal se coloca una plantilla con la rosca que se quiere fabricar (a), ésta se acopla a una tuerca (b) que sirve de guía al husillo principal del torno. Observe que el husillo es el que se desplaza o avanza de acuerdo a lo que requiere la plantilla, como lo demandaría un tornillo acoplándose a su tuerca, mientras que el útil de roscar está inmóvil.
En este tipo de tornos se pueden utilizar como útiles con varias puntas como los peines de roscar.
Peines de roscar para rosca exterior e interior
Por lo regular las roscas en los tornos se realizan por medio de varias pasadas no se recomienda desbastar en reversa.
Para el tallado de roscas también se pueden utilizar tornos de tipo horizontal, para ello se debe usar el husillo de guía y la tuerca matriz de los tornos horizontales. Observe en el dibujo, como se acoplan el husillo de roscar y el husillo principal por medio de los engranes de velocidades y como funciona la tuerca que cierra las mordazas. Esto hace que el carro del torno se mueva de acuerdo a el husillo de roscar.
a) Tuerca de fijación b) tuerca de fijación cerrada
Para lograr la fabricación de una rosca con el paso requerido, es necesario que se guarde la relación de revoluciones adecuada entre el husillo guía o de roscar y las de la pieza. Por ejemplo si se requiere tallar una rosca con paso de 4 mm el carro deberá tener un avance de 4 mm por cada revolución, si el husillo de roscar en cada vuelta avanza 4 mm la relación será de uno a uno. Pero si el husillo de roscar avanza 8 mm en cada revolución, éste deberá sólo dar media vuelta, mientras el husillo principal debe dar una vuelta, por lo que puede decirse que se requiere una relación de dos a uno, pues por cada vuelta de 8 mm que dé el husillo de roscar, la pieza deberá haber dado una, avanzando 4 mm.
El ajuste de las relaciones se logra por medio del cambio de las ruedas dentadas que transmiten el movimiento del husillo principal al husillo de roscar. Lo anterior se puede observar en el siguiente dibujo.
Gs = paso de la rosca a tallar
Ls = paso del husillo de roscar
Z1 = número de dientes del engrane del husillo principal
Z2 = número de dientes del engrane del husillo de roscar
Z = rueda intermedia sin influencia en el cambio de revoluciones
Ejemplo del cálculo del tallado de una rosca en un torno con engranes intercambiables.
Se requiere una rosca con paso (Gs) de 2 mm y se tiene un torno con un
husillo de roscar ( Ls) de 6 mm. ¿qué engranes Z1 y Z2 debemos utilizar, para fabricar esta rosca?
Lo primero que se debe hacer es establecer la relación que se requiere entre los dos pasos si el paso de la pieza debe ser 2 y el del husillo de roscar es 6 se tendrá que la relación es 2/6 = 1/3. Por lo que cualquier par de engranes que den esta relación servirán, así se pueden tener un engrane Z1 de 20 dientes y un Z2 con 60 dientes, como la relación de 20/60 es igual a 1/3 funcionará bien, como también lo hará con una relación de un Z1= 15 y un Z2=45.
Si se requiere una relación muy pequeña se pueden poner más engranes entre el husillo principal y el husillo de roscar. Por ejemplo si se necesita hacer una rosca con paso de 1 mm y se tiene un husillo de roscar con paso de 12 mm, se tiene que la relación es de 1/12, como las ruedas dentadas con estas relaciones son difíciles de obtener, pues con una Z1de 10 dientes (la que es muy pequeña) se requerirá una Z2 de 120 dientes, la que es muy grande, por lo que se buscan dos quebrados que multiplicados nos den la relación de 1/12, por ejemplo 1/4 por 1/3, lo que nos indica que podemos utilizar una doble reducción en nuestro torno, en la que se pueden usar las siguientes relaciones 20/80 y 20/60. Por lo que se pueden usar los siguientes engranes:
Un engrane motriz Z1 de 20 dientes, acoplado a uno de 80, a ese de 80 dientes se junta con uno de 20, con lo que ahora funcionará como motríz con esos 20 dientes, los que transmitirán su movimiento a uno de 60 dientes, el que es engrane Z4 que transmite el movimiento al husillo de roscar. Lo anterior se observa en el siguiente dibujo.
Existen juegos de engranes intercambiables en los tornos horizontales, por ejemplo es común encontrar juegos con los siguientes engranes:
20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 125, 127. Los husillos de roscar normalizados tienen los siguientes pasos: 4, 6, 12, 15, 24 en milímetros y 1/4 y 1/2 pulgadas.
El hacer el cambio de las ruedas dentadas en los tornos es muy tardado y molesto, por lo que ya existen transmisiones que permiten las relaciones adecuadas, sin necesidad de los cambios físicos. En la mayoría de los tornos se instalan tablas con las que se obtienen las relaciones de las ruedas dentadas con las que cuentan las transmisiones.
Las roscas se pueden emplear para:
a) Unir piezas de manera permanente o temporal, éstas pueden tener movimiento o quedar fijas. La unión se hace por medio de tornillos y tuercas, elementos que contienen una rosca. Para que un tornillo sea acoplado con su tuerca ambos deben tener las medidas adecuadas y el mismo tipo de rosca.
b) Generar movimiento en máquinas o en transportadores. Los mejores ejemplos de esta aplicación se tiene en los tornos, en los que por medio de un tornillo sinfín se puede mover el carro o en los elevadores de granos en los que por medio de un gusano se transportan granos de diferentes tipos.
¿Por qué funciona una rosca?
La forma más sencilla de entender y explicar el funcionamiento de una rosca es la siguiente: Imagine que enrolla en un perno cilíndrico recto un triángulo rectángulo de papel. La trayectoria que sigue la hipotenusa del triángulo es una hélice que se desarrolla sobre la superficie del cilindro, esa es la rosca que nos sirve para fijar o transportar objetos.
El mismo papel que se enrolló sobre el cilindro del tornillo nos indica que las roscas actúan como un plano inclinado, pues al deslizarse la tuerca por las orillas de la rosca se está siguiendo la trayectoria de un plano inclinado, del cual su fórmula elemental es:
P x L = W x h
P = fuerza aplicada
L = longitud del plano inclinado
W = fuerza generada
h = altura del plano inclinado
Lo anterior se puede reflejar en la fuerza que se generaría en una prensa de husillo como se puede observar a continuación.
Las orillas de la rosca en el tornillo actúan como el plano inclinado. Por cada vuelta que se da a la la manivela se logra un avance de "h", generando una fuerza de "W", todo esto producto de la fuerza aplicada en la manivela "P" en una trayectoria igual al perímetro "2Pi x r". Con lo anterior se puede construir la siguiente expresión.
P x 2Pi x r = W x h
Por ejemplo: si se aplica en una prensa como la mostrada, con avance "h" en cada vuelta de 2 mm, brazo de palanca "r" de 200 mm y si se aplica una fuerza "P" de 15 kg, se tendrá.
Sustituyendo en la ecuación de la prensa
(15) (2)(3.14)(200) = W (2)
Despejando "W"
W = 9,420 kg
Como la fricción en la rosca genera una pérdida de la fuerza de un 40% se tendrá:
W = 9,420 x 0.6 = 5,652 kg
Lo anterior implica que con nuestra pequeña prensa y 15 kg, se obtengan más de 5.5 toneladas de fuerza.
Tipos de rosca
En el mercado existen diferentes tipos de roscas, su forma y características dependerán de para qué se quieren utilizar. La primera diferencia que se puede distinguir es su forma, ya que hay de cinco tipos de roscas:
a) agudas o de filete triangular
b) trapeciales
c) de sierra
d) redondas o redondeadas
f) de filete cuadrado
Las roscas de filete triangular o agudas se usan en tornillos de fijación o para uniones de tubos. Las trapeciales, de sierra y redondas se utilizan para movimiento o trasporte y las cuadradas casi nunca se usan.
Las roscas agudas o triangulares quedan definidas por los diámetros exterior (d), del núcleo (d1) y del de los flancos (d2), así como por el ángulo de los flancos (alfa) y su paso (h)
El sentido de las roscas es otra de sus características. Hay roscas derechas e izquierdas. La rosca derecha se tiene si al girar el tornillo de acuerdo a las manecillas del reloj este tiene penetración y la rosca izquierda se tiene si al girar al tornillo en contra de las manecillas del reloj este avanza penetrando también.
Las roscas pueden tener una sola hélice (un sólo triángulo enrollado) o varios, esto indica que las roscas tendrán una o varias entradas.
A) Rosca sencilla B) Rosaca doble C) Rosca triple
Las roscas están normalizadas, en términos generales se puede decir que existen dos tipos fundamentales de roscas las métricas y las Whitworth. Las normas generales son las siguientes:
Sistema métrico
BS 3643: ISO Roscas métricas
BS 4827: ISO Roscas miniatura o finas
BS 4846: ISO Roscas trapeciales o trapezoidales
BS 21: Roscas para conexiones y tubos de paredes delgadas
Sistema inglés
BS84: Roscas Whitworth
BS93: Roscas de la British Assiciation (BA)
La mayoría de las normas se pueden encontrar en el manual Machinery's Screw Thread Book.
Las principales características y dimensiones proporcionales de las roscas triangulares métricas y Whitworth se observan en los siguientes dibujos.
Rosca métrica en la que su altura (t1) es igual a 0.6495h y el radio de giro (r) del fondo es igual a 0.1082h
Rosca Whitworth en la que la profundidad (t1) de la rosca es igual a 0.64033h y el radio de giro (r) de su fondo y extrremos es de 0.13733h
Como se puede observar las principales diferencias entres los dos tipos de roscas son:
Métrica. Los ángulos de los las espiras son de 60°, en tornillos se redondea el fondo de la rosca y las puntas son planas, en el caso de las tuercas mientras que en las Whitworth es de 55°. Otra gran diferencia es que mientras en las roscas métricas su parte externa de los filetes es chata a una altura t1=0,64595h y la interna redonda con r = 0.1082h, en las Whitworth tanto la punta exterior como la parte interna son redondas, con altura de t1 = 0.64033h y r = 0.13733h.
En las roscas métricas el paso se indica por el avance en milímetros por cada vuelta, mientras en las Whitworth se da por número de hilos por pulgada.
Mecanizado o tallado de roscas
Las roscas pueden fabricarse por medio de diferentes procesos de manufactura. El procedimiento seleccionado dependerá del número de piezas a fabricar, la exactitud y la calidad de la superficie de la hélices, el tallado más común de roscas es por medio de:
a) machuelos o terrajas (manuales o de máquina)
b) útilies de roscar en torno
c) fresado
d) laminado
fig. del libro Alrededor de las máquinas de Gerling
a) Roscas con machuelo b) Roscas con terraja c) Rosacas con útil de roscar
d) Fresado de roscas e) Rosacado por esmeril f) Laminado de roscas
Uso de machuelos o terrajas en torno para hacer una rosca
Algunas veces se usan roscas fundidas o prensadas.
Fabricación de roscas por medio de machuelos y terrajas
Es el método más sencillo y económico, se utiliza para roscas triágulares. El tallado se logra por medio de una herramienta de acero de alta calidad, que si es para hacer una rosca exterior o macho (como la de un tornillo) se llama terraja y cuando se requiere hacer una rosca interior o hembra (como la de una tuerca) se utilizan unas herramientas llamadas machuelos.
Machuelos Terraja
El tallado de una rosca con terraja está limitado por las dimensiones del perno a roscar, en las roscas Whitworth el diámetro máximo es de 1 1/4 " y en las métricas es de 30 mm. Cualquier rosca mayor a 16 mm o 5/8 de pulgada debe iniciarse con un roscado previo, para evitar que se rompan los filetes.
En el caso de roscas interiores fabricadas con machuelos, es muy importante hacer el barreno previo a la rosca con el diámetro adecuado, para definirlo de acuerdo a la rosca que se va a fabricar, existen normas como la DIN 336, de la cual se presenta un extracto a continuación.
Roscas métricas
Rosca* M3 M3.5 M4 M5 M6 M8 M10 M11 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27
Para acero 2.5 2.9 3.3 4.2 5 6.7 8.4 10 11.75 13.75 15.25 17.25 19.25 20.75 23.75
Para fundición gris y laton 2.4 2.8 3.2 4.1 4.8 6.5 8.2 9.9 11.5 13.5 15 17 19 20.5 23.5
*En las roscas métricas su diámetro en mm se indica después de la letra "M"
Roscas Whitworth
Rosca* 1/4" 5/16" 3/8" 1/2" 5/8" 3/4" 7/8" 1" 1 1/8" 1 1/4" 1 3/8" 1 1/2" 1 5/8" 1 3/4" 2"
Para acero 5.1 6.5 7.9 10.5 13.5 16.5 19.25 22 24.75 27.75 30.5 33.5 35.5 39 44.5
Para fundición gris y laton 5 6.4 7.7 10.25 13.25 16.25 19 21.75 24.50 27.50 30 33 35 38.5 44
Todos los diámetros están dados en milímetros.
Recomendaciones para elaborar roscas con machuelos y terrajas
Uso de machuelos
1. deben estar bien afilados
2. se debe hacer girar en redondo al machuelo, evitando el cabeceo
3. cuándo se va a realizar una rosca grande, se debe iniciar con un machuelo menor y en otras pasadas con machuelos de mayor tamaño, se debe aproximar al tamaño adecuado.
4. debe haber lubricación abundante.
5. se debe hacer la penetración de una vuelta y el retroceso del machuelo para que la viruta salga y no se tape la rosca.
Uso de terrajas
1. el dado de la terraja debe estar limpio y bien lubricado.
2. se debe hacer girar a la terraja en redondo y sin cabeceo.
3. el perno a roscar deberá estar preparado con un chaflán en la punta a 45°
4. la terraja debe colocarse de manera perpendicular a el perno a roscar.
5. se debe hacer girar la terraja una vuelta y regresarla para desalojar la viruta.
6. debe haber lubricación abundante.
Fabricación de roscas por medio del torno
Se puede utilizar un torno de plantilla con husillo de trabajo movil, como el que se muestra en la figura.
Como se puede observar en el extremo izquierdo del husillo principal se coloca una plantilla con la rosca que se quiere fabricar (a), ésta se acopla a una tuerca (b) que sirve de guía al husillo principal del torno. Observe que el husillo es el que se desplaza o avanza de acuerdo a lo que requiere la plantilla, como lo demandaría un tornillo acoplándose a su tuerca, mientras que el útil de roscar está inmóvil.
En este tipo de tornos se pueden utilizar como útiles con varias puntas como los peines de roscar.
Peines de roscar para rosca exterior e interior
Por lo regular las roscas en los tornos se realizan por medio de varias pasadas no se recomienda desbastar en reversa.
Para el tallado de roscas también se pueden utilizar tornos de tipo horizontal, para ello se debe usar el husillo de guía y la tuerca matriz de los tornos horizontales. Observe en el dibujo, como se acoplan el husillo de roscar y el husillo principal por medio de los engranes de velocidades y como funciona la tuerca que cierra las mordazas. Esto hace que el carro del torno se mueva de acuerdo a el husillo de roscar.
a) Tuerca de fijación b) tuerca de fijación cerrada
Para lograr la fabricación de una rosca con el paso requerido, es necesario que se guarde la relación de revoluciones adecuada entre el husillo guía o de roscar y las de la pieza. Por ejemplo si se requiere tallar una rosca con paso de 4 mm el carro deberá tener un avance de 4 mm por cada revolución, si el husillo de roscar en cada vuelta avanza 4 mm la relación será de uno a uno. Pero si el husillo de roscar avanza 8 mm en cada revolución, éste deberá sólo dar media vuelta, mientras el husillo principal debe dar una vuelta, por lo que puede decirse que se requiere una relación de dos a uno, pues por cada vuelta de 8 mm que dé el husillo de roscar, la pieza deberá haber dado una, avanzando 4 mm.
El ajuste de las relaciones se logra por medio del cambio de las ruedas dentadas que transmiten el movimiento del husillo principal al husillo de roscar. Lo anterior se puede observar en el siguiente dibujo.
Gs = paso de la rosca a tallar
Ls = paso del husillo de roscar
Z1 = número de dientes del engrane del husillo principal
Z2 = número de dientes del engrane del husillo de roscar
Z = rueda intermedia sin influencia en el cambio de revoluciones
Ejemplo del cálculo del tallado de una rosca en un torno con engranes intercambiables.
Se requiere una rosca con paso (Gs) de 2 mm y se tiene un torno con un
husillo de roscar ( Ls) de 6 mm. ¿qué engranes Z1 y Z2 debemos utilizar, para fabricar esta rosca?
Lo primero que se debe hacer es establecer la relación que se requiere entre los dos pasos si el paso de la pieza debe ser 2 y el del husillo de roscar es 6 se tendrá que la relación es 2/6 = 1/3. Por lo que cualquier par de engranes que den esta relación servirán, así se pueden tener un engrane Z1 de 20 dientes y un Z2 con 60 dientes, como la relación de 20/60 es igual a 1/3 funcionará bien, como también lo hará con una relación de un Z1= 15 y un Z2=45.
Si se requiere una relación muy pequeña se pueden poner más engranes entre el husillo principal y el husillo de roscar. Por ejemplo si se necesita hacer una rosca con paso de 1 mm y se tiene un husillo de roscar con paso de 12 mm, se tiene que la relación es de 1/12, como las ruedas dentadas con estas relaciones son difíciles de obtener, pues con una Z1de 10 dientes (la que es muy pequeña) se requerirá una Z2 de 120 dientes, la que es muy grande, por lo que se buscan dos quebrados que multiplicados nos den la relación de 1/12, por ejemplo 1/4 por 1/3, lo que nos indica que podemos utilizar una doble reducción en nuestro torno, en la que se pueden usar las siguientes relaciones 20/80 y 20/60. Por lo que se pueden usar los siguientes engranes:
Un engrane motriz Z1 de 20 dientes, acoplado a uno de 80, a ese de 80 dientes se junta con uno de 20, con lo que ahora funcionará como motríz con esos 20 dientes, los que transmitirán su movimiento a uno de 60 dientes, el que es engrane Z4 que transmite el movimiento al husillo de roscar. Lo anterior se observa en el siguiente dibujo.
Existen juegos de engranes intercambiables en los tornos horizontales, por ejemplo es común encontrar juegos con los siguientes engranes:
20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 125, 127. Los husillos de roscar normalizados tienen los siguientes pasos: 4, 6, 12, 15, 24 en milímetros y 1/4 y 1/2 pulgadas.
El hacer el cambio de las ruedas dentadas en los tornos es muy tardado y molesto, por lo que ya existen transmisiones que permiten las relaciones adecuadas, sin necesidad de los cambios físicos. En la mayoría de los tornos se instalan tablas con las que se obtienen las relaciones de las ruedas dentadas con las que cuentan las transmisiones.
lunes, 25 de octubre de 2010
GENERADOR DE FLUJO AXIAL
DISEÑO DE UN GENERADOR DE FLUJO AXIAL CON IMANES PERMANENTES PARA APLICACIONES EÓLICAS. Revista Facultad de Ingeniería, enero-junio, vol. 7. Universidad de Tarapaca. Arica, Chile. Se encuentra en la dirección: redalyc.uaemex.mx/pdf/114/11400701.pdf
APORTACIONES AL ESTUDIO DE LAS MAQUINAS ELECTRICAS DE FLUJO AXIAL MEDIANTE LA APLICACION DEL METODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS. TESIS DOCTORAL. Eduardo Frías Valero. Departamento de Ingeniería Eléctrica. UPC. Año 2.004
Las ventajas de las máquinas axiales se presentan cuando se dan las siguientes condiciones:
• Elevado número de polos
• Baja velocidad
• Geometría exterior con pequeña longitud comparada con el radio
• Geometrías con radio interior y exterior similares
• Grandes radios
• Elevado número de discos
• Bajo coste.
• Poco peso.
• Bajas velocidades de rotación.
• Elevados pares.
• Operación normal en régimen de velocidad variable.
• El lugar donde se encuentra el aerogenerador.
• La velocidad media del viento.
• La velocidad nominal del viento.
Lo anterior significa, que estos generadores se deben diseñar para todo el rango de velocidades que proporciona el viento y no para un punto de operación específico.
El documento completo en la dirección www.tdr.cesca.es/TESIS_UPC/AVAILABLE/...//05Efv05de23.pdf
Se presenta el diseño de un generador de flujo axial e imanes permanentes para aplicaciones eólicas. El diseño está orientado a que la máquina genere a partir de bajas velocidades de viento, lo cual reduce la razón de transmisión del mecanismo elevador de velocidad, lo que mejora el rendimiento del sistema eólico. Para lograr una mayor potencia del generador se trabaja con ondas de flujo trapezoidal, las que se logran con una adecuada geometría de los imanes permanentes.
Se considera aleación amorfa para el circuito magnético del generador, lo que favorece la disminución de las pérdidas por histéresis. La máquina se diseña con siete fases y tres devanados independientes, cada uno de los cuales se conecta a un rectificador tipo puente de catorce pulsos, los que a su vez se pueden conectar en serie con el fin de aumentar la tensión en bornes del generador.
Se considera aleación amorfa para el circuito magnético del generador, lo que favorece la disminución de las pérdidas por histéresis. La máquina se diseña con siete fases y tres devanados independientes, cada uno de los cuales se conecta a un rectificador tipo puente de catorce pulsos, los que a su vez se pueden conectar en serie con el fin de aumentar la tensión en bornes del generador.
APORTACIONES AL ESTUDIO DE LAS MAQUINAS ELECTRICAS DE FLUJO AXIAL MEDIANTE LA APLICACION DEL METODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS. TESIS DOCTORAL. Eduardo Frías Valero. Departamento de Ingeniería Eléctrica. UPC. Año 2.004
Las ventajas de las máquinas axiales se presentan cuando se dan las siguientes condiciones:
• Elevado número de polos
• Baja velocidad
• Geometría exterior con pequeña longitud comparada con el radio
• Geometrías con radio interior y exterior similares
• Grandes radios
• Elevado número de discos
Aerogeneradores
Los generadores convencionales de los aerogeneradores operan generalmente a altas revoluciones, necesitando trenes reductores para adecuarlas a la velocidad de la turbina. Este tipo de solución, a parte de ruidosa, requiere mantenimiento constante y mantener la lubricación, lo que redunda en un coste elevado.
Cuanto mayor es la potencia de la turbina más baja es su velocidad de giro, por ejemplo, las turbinas de 300 kW operan a velocidades alrededor de 40 rpm, mientras que las de 10 kW tienen una velocidad de operación de 400-800 rpm.
Debido a la especial configuración de este tipo de generación, donde el generador se encuentra situado en la cumbre de una torre, el criterio de peso de la máquina es crítico. Los criterios generales para este tipo de generadores son:
• Bajo coste.
• Poco peso.
• Bajas velocidades de rotación.
• Elevados pares.
• Operación normal en régimen de velocidad variable.
De todo lo expuesto se deduce que las máquinas axiales, caracterizadas por su elevada densidad de par, y por la capacidad de poder incluir un elevado número de polos, se adecuan perfectamente a esta aplicación. Con la ventaja añadida de que empleando un elevado número de polos pueden conectarse directamente al eje de la turbina, sin necesidad de emplear reductores mecánicos.
Aplicación de máquinas axiales a los generadores
La velocidad de giro de las turbinas en los aerogeneradores está sujeta a un régimen variable impuesto por la velocidad del viento, que sigue una distribución de probabilidad de Weibull. Esta función de probabilidad depende de:
• El lugar donde se encuentra el aerogenerador.
• La velocidad media del viento.
• La velocidad nominal del viento.
Lo anterior significa, que estos generadores se deben diseñar para todo el rango de velocidades que proporciona el viento y no para un punto de operación específico.
Para cumplir con el primer condicionante de los aerogeneradores, el coste, la máquina axial que más se adecua es la de estator toroidal, sin ranuras y bobinado tipo toroidal. Además es conveniente que la construcción tanto de estator como de rótor sea modular, es decir, construir los polos por separado con el fin de poder emplear matrices y bobinadoras más sencillas y de mayor ratio de producción.
Es decir, la máquina se construiría a base de pares de polos individuales, montados sobre fijaciones que presentasen las características mecánicas necesarias para resistir los esfuerzos de atracción entre polos.
El documento completo en la dirección www.tdr.cesca.es/TESIS_UPC/AVAILABLE/...//05Efv05de23.pdf
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