perdidas - rendimientos y factor servicio en transmisiones mecanicas

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

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  • PROYECTO DE MAQUINAS (67-29) Pag. 1 de 12 DETERMINACIN DE POTENCIAS DE SELECCIN O PROYECTO - CARACTERISTICAS EXTERNAS - PERDIDAS Y RENDIMIENTO - FACTORES DE SERVICIO -------------------------------------------------------------------------- CARACTERSTICAS EXTERNAS DE UNA MAQUINA Se denominan Caracteristicas Externas a las magnitudes que permiten medir el trabajo til de la mquina considerada y la velocidad de operacin de la misma, deben ser cuantificables con la precisin necesaria. El trabajo ser erogado en caso de una mquina motriz o consumido y transformado a la forma cinematica y dinamicamente necesaria en el til de una mquina operadora. La determinacin de estas caractersticas de la mquina a seleccionar (proyectar) es uno de los primeros pasos de fundamental importancia en el desarrollo de un proyecto, pues su magnitud es esencial para definir caractersticas de proyecto (tipo de solucin adoptada, morfologa, etc.) y para el dimensionamiento de sus componentes. Dentro del campo de la mecnica puede clasificarse las mquinas en funcin de las magnitudes que miden sus caractersticas externas (miden el trabajo que erogan o absorven y su velocidad de operacin), en uno de los siguientes tres grupos.

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

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

    energa) y la resistencia del fluido a vencer (o energa obtenida por unidad de volumen del mismo) medida como la diferencia de presin del fluido entre la entrada y la salida de la mquina p ( N / m2) ( o su combinacin la potencia N( N * m / seg.)) (Ej.: bomba centrf.)

    La productividad de una mquina se define en un sentido amplio como la cantidad de trabajo mecnico til entregado por una mquina por unidad de tiempo La necesidad de medir la rapidez con que se entrega el trabajo til para evaluar la productividad de una mquina, hace que la potencia sea la caracterstica externa comnmente usada para definirla. Dado su carcter global debe ser interpretada cuidadosamente, analizando en cada caso sus componentes. Calculadas por va racional utilizando herramientas de fisica mecnica o teoras bsicas de los fenmenos fsicos que se utilizan en el diseo, todas las caractersticas externas mas arriba mencionadas arrojan un dato, que debe completarse con consideraciones adicionales. 1) PERDIDAS Y RENDIMIENTOS : Para definir las magnitudes que realmente pueden erogarse en el organo de salida de una mquina motriz o deben absorverse en el de entrada de una mquina operadora debe incluirse el concepto de perdidas. En toda mquina mecnica existen resistencias pasivas que provocan prdidas de energa, que se presentan en forma de calor entre otras (por ejemplo en forma de sonido o vibraciones). Estas perdidas estan en su mayor parte asociadas a fenomenos de friccin, p. ejemplo: choque y friccin entre flancos de dientes de engranajes en contacto, friccin por rodadura entre los elementos rotantes y las pistas de los cojinetes por rodadura, friccin interna entre las moleculas de un lubricante que soporta un cojinete de deslizamiento en regimen hidrodinmico,

  • PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Pgina 2 de 12 friccin entre las moleculas de cualquier fluido que circula por caeras formando parte de la mquina considerada y an entre las moleculas de un cuerpo slido mas o menos elstico como es evidente en una correa. Existe an otras prdidas generadas por fenomenos variados no tipificables pero que en general son individualizables. Como ejemplo se cita el caso de una fraccin del total del fluido al que se le aporta energa en una bomba o compresor y que desde el sector de alta presin de la mquina retorna al sector de baja presin por la imposibilidad de establecer sellos mecnicos perfectos entre ambos sectores de la mquina; la energa aportada a esa fraccin del fluido se pierde (o como mnimo se degrada su calidad). Es comn a todos estos casos el hecho de tener un origen identificable, de provocar una reduccin en la energa que entrega el rgano de salida de la mquina respecto a la recibida en el rgano de entrada y de ser de dificil (o imposible en trminos tecnico-econmicos segn el proyecto particular) evaluacin racional. RENDIMIENTOS: Las prdidas por estoas causas se evaluan mediante un factor denominado rendimiento (), que es siempre menor que uno. El valor del rendimiento esta directamente asociado al diseo de la mquina en todas sus etapas, depende desde la morfologa general de la misma hasta de las decisiones de ingeniera de detalle (p.ej:tipo de cojinetes que se utilizar en sus ejes), por lo que debe ser bien conocido y evaluado por el proyectista-diseador en conjunto con las demas variables que condicionen el proyecto. En caso de presentarse varias causas de prdida simultanemente (siempre es as) el rendimiento total es el producto de los rendimientos asociados a cada causa individual. Su inclusin, multiplicado por la potencia (u otra magnitud caracterstica) calculada por va racional, permite cuantificar la magnitud que realmente se dispone instantaneamente en el organo de salida de una mquina motriz. Dividiendo la potencia a erogar por el rendimiento total se obtiene la potencia que hay que aportar a una mquina operadora para incluir la compensacin de las prdidas. Caso contrario las perdidas se reflejarn en una reduccin de la fuerza (cupla) y/o velocidad (lineal/angular) disponibles en el til. Las magnitudes realmente erogadas (o consumidas) por la mquina en operacin se identifican por el agregado de los trminos efectivo o real a su nombre. (Ej.: Cupla efectiva, Potencia efectiva o Potencia real). En los casos de seleccin de una mquina estandar el rendimiento debera ser un dato aportado por el fabricante. Las perdidas son un problema inevitable de la ingeniera de proyecto: Se debe aportar a la mquina energa que indefectiblemente se perder. Se debe idear y dimensionar la maquina para que sea capaz de soportar, adems de la potencia necesaria en el til de salida, la energa adicional que indefectiblemente se perdera. 2)Las magnitudes (caractersticas externas) calculadas de acuerdo con las consideraciones mencionadas antes (parte 1)) son correctas pero insuficientes e incompletas a los fines la seleccin (o proyecto) de una mquina. ------------------------------

  • PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Pgina 3 de 12 CONDICIONES NO CUANTIFICABLES POR VIA RACIONAL Existen otras condiciones que alteran las caractersticas externas antes mencionadas (potencia efectiva) diferencindolas de las finalmente definidas como caractersticas de seleccin (o proyecto) de una mquina. Estas condiciones no admiten mtodos de clculo racionales (o los mtodos racionales resultan inexactos por las hiptesis que requiere su aplicacin o implican gastos no justificados de proyecto) y solo son mensurables por procedimientos estadsticos o por experiencia. Estas condiciones provienen de las solicitaciones externas y de funcionamiento o de las diferencias entre las hipotesis ideales necesarias en el estudio de los principios tericos funcionales aplicados en el diseo y el proyecto de ua mquina real materealizable (caso de maquinas de base racional). Su evaluacin y correccin tiene por objetivo evitar fallas (o diferencias en las caractersticas externas obtenidas) respecto del funcionamiento previsto en el diseo, que aparecen a lo largo de la vida til. La correccin se obtiene por modificacion en el dimensionamiento de la mquina, a partir de la correccin de las carcteristicas externas utilizadas para datos de seleccin (o de proyecto). Las condiciones dependientes de las diferencias entre principios teoricos y el ajuste de esas teoras a la realidad factible se toman en cuenta mediante coeficientes propios durante el proyecto de las mquinas de base racional (no en seleccin). No forman parte de las consideraciones contenidas en este apunte. a) CONDICONES PROVENIENTES DE SOLICITACIONES EXTERNAS FACTORES DE SERVICIO POTENCIA NOMINAL a1)General Estas condiciones afectan siempre a las mquinas cuyo dimensionamiento depende nicamente de clculos resistenciales de sus componentes, denominadas mquinas de base emprica, tipicamente mquinas y componentes de transmisin de movimientos mecnicos (P.ej.: reductores, acoples, frenos, embragues, ejes, rodamientos, otros mecanismos articulados, etc.). Pueden afectar tambin con importancia variable a las mquinas denominadas de base racional.(P.ej.: bombas centrifugas). Toda fbrica o unidad de produccin est compuesta por un conjunto de mquinas y elementos mecanicos de transmisin que en funcin de las caractersticas del proceso trabajan durante distintos periodos de tiempo, continuos o no; sufren o no sobrecargas instantneas; requieren distinto grado de confiabilidad y trabajan en ambientes de distinto grado de agresividad. Se debe proyectar cada mquina para sus propias caractersticas de tiempo de trabajo, sobrecarga, confiabilidad, etc, de manera tal que todos los componentes tengan la misma vida til total planeada para la unidad de produccin. De otro modo (si todas las mquinas se proyectaran para iguales condiciones) o las expuestas a condiciones mas severas fallaran antes de la vida til prevista para el conjunto, o las expuestas a condiciones menos severas estaran en condiciones de seguir funcionando al cumplirse la vida til prevista para el conjunto o ambas situaciones simultneamente. a2) Caractersticas externas de Seleccin(o proyecto) Factores de servicio Se llaman caractersticas externas de seleccin (o proyecto) (P Ej. Potencia de seleccin) a los valores utilizados en la o seleccin (o los clculos de proyecto) de una mquina o componente. Resultan del producto de la caracterstica externa real o efectiva afectada por un Factor de Servicio. Se denomina Factor de Servicio a un nmero que cuantifica las particulares condiciones de solicitaciones de la mquina o componente en etapa de seleccin (o proyecto). Dado el carcter generico de las correcciones (como se ver a continuacin), la aplicacin al caso de proyecto debe hacerse con particular atencin de las condiciones evaluadas y si no es posible otro mtodo ms especifico (mas racional) de evaluacin.

  • PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Pgina 4 de 12 a3) Determinacin del Factor de Servicio Dado el carcter estadstico (por acopio de datos) de la evaluacin de las condiciones generadas por las solicitaciones externas, ha resultado esencial para determinar estos Factores el papel cumplido por los proyectistas y fabricantes de mquinas incialmente y por las asociaciones normalizadoras posteriormente, en contacto con los usuarios de mquinas. Los fabricantes de mquinas y proyectistas fueron los primeros que reunieron datos sobre el desempeo operativo de las mquinas, relacionndolo con las caractersticas del servicio prestado. Por este medio se avanz en conocimientos que no siempre estan disponibles libremente, siendo en determinada etapa de la industria de carcter reservado y un elemento de la competencia entre distintos fabricantes. An en la actualidad las grandes empresas de proyecto aplican sus propias Factores de Servicio (en los casos en que no deben legalmente apegarse a una norma) que reflejan su particular experiencia. La propia dinmica del proceso industrial puso en evidencia la convivencia de la unificacin de criterios. En esta etapa fue especialmente valiosa la accin de las asociaciones de fabricantes y de las sociedades normalizadoras. Estas ltimas reunieron las distintas informaciones disponibles y las redistribuyeron con un criterio unificado y de mayor ecuanimidad. DESARROLLARON PROCEDIMIENTOS TIPIFICADOS MEDIANTE NORMAS, que a partir de su aceptacin pasaron a ser una referencia comn de evaluacin para los proyectistas, fabricantes y consumidores. El procedimiento aqu desarrollado, cuya metodologia es similar y reconocible en los clculos de la mayoria de las Normas reconococidas para determinar factores de servicio, es aplicable en forma directa a la seleccin de componentes estandar y (se reitera) resulta una referencia valiosa en el caso de proyectos particulares, aunque en este caso es necesario evaluar detenidamente su aplicabilidad total o parcial. En primer trmino se define el conjunto de condiciones externas que arbitrariamente (por acumulacin de datos experimentales) se considera normal. Estas condiciones abarcan el tiempo diario de funcionamiento en horas, la fluctuacin admisible de carcter cclico o acclico tanto de la carga como de la fuerza motriz y las condiciones ambientales para las que se espera que la mquina considerada cumpla normalmente la vida til asignada convencionalmente. Las condiciones de estado normal han sido elegidas de manera tal que la potencia nominal coincide con la potencia efectiva. Las condiciones de estado normal son: un tiempo diario de funcionamiento mximo de 10 hs, uniformidad de carga y de par motriz admitindose una sobrecarga por cada perodo diario de trabajo (arranque) y un ambiente de aire limpio con temperatura y humedad especificados. En segundo trmino se definen factores que cuantifican la diferencia de cada caso particular respecto del caso considerado normal, constituyendo el factor de servicio total. a4) COMPOSICION DEL FACTOR DE SERVICIO El factor de servicio total es el producto de tres factores bsicos (eventualmente alguna causa aplicable a alguna mquina en particular puede determinar la inclusin de algn factor adicional aplicable a esa mquina). Cada uno proviene de un tipo de condicin externa: I)Factor de tiempo de funcionamiento (Cst): procura ajustar la velocidad de desgaste de la mquina en funcin de su tiempo de utilizacin continuo diario a partir de la verificacin

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

    hasta Horas/ da Excepcional 0,5 Intermitente 3 0,8 Normal 10 1 Continuo 24 1,25 Pablo Tedeschi, fundador de la cateara de Proyecto de Mquinas de la Facultad de Ingeniera de la Universidad de Buenos Aires, analizo estos datos concluyendo que responden con buena aproximacin a la siguiente funcion: (1) Cst = ( te/10)1/4 en que te es el tiempo de empleo dando valores a la variable se obtienen los siguientes resultados: te Cst= (te/10)1/4 Cst A.G.M.A. 0,473 0,5 3 0,741 0,8 10 1 1 24 1,245 1,25 La importancia de la analoga se observa trasponiendo la funcin (1) obtenindose te = 10* Cst4 que permite evaluar la alta sensibilidad del tiempo mximo de uso diario (grado de seguridad obtenido) del componente mecnico, respecto del coeficiente Cst. Es decir que pequeos aumentos de Cst determinan grandes aumentos del tiempo mximo diario ( o seguridad) de utilizacin. NOTA: El considerar tanto el rendimiento () como el factor de tiempo de funcionamiento (Cst) fenomenos asociados al desgaste, inseparable de la friccin, puede conducir a una confusin conceptual y a la erronea idea de estar ante la superposicin de correcciones sobre una misma causa. En realidad se trata de la evaluacin de dos aspectos distintos de un mismo fenomeno. Mediante el rendimiento se evalua la potencia adicional que debe realmente aportarse a la mquina para ser aplicada exclusivamente al desgaste (por ser este un fenomeno inevitable). Mediante el Cst se procura compensar (va modificacin del dimensionamiento) la destruccin que el desgaste provoca en las partes de la mquina a lo largo de la vida til pretendida. No representa una potencia que se transmite o consume realmente.

  • PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Pgina 6 de 12 Puede decirse que al poner en funcionamiento una mquina se pierde dos veces: una por el consumo de la fraccin de energa que inevitablemente se utiliza en friccin y desgaste y otra por la destruccin progresiva que esa energa provoca en la mquina. Lo anterior destaca la importancia de evaluar y tomar decisiones correctas en relacin con los desgastes durante los procesos de diseo o seleccin de una mquina. El estudio de los fenmenos asociados al desgaste se ha agrupado en una de las especialidades de mayor desarrrollo esperable en avances y aplicacin: la TRIBOLOGIA. II) Factor de fluctuacin cclica de par motriz (Csm) : Este tipo de fluctuacin afecta, tambin, la vida til de los componentes. El motor elctrico cuenta con la cualidad de transmitir su potencia a cupla constante (dado un rgimen de rotacin), por esta razn no se producen sobrecargas respecto de la potencia efectiva. En consecuencia, todos los enfoques (proyectistas o asociaciones normalizadoras) coinciden en adjudicar al Csm provocado por un motor elctrico el valor unitario. Igual criterio es, en general, aplicable a la turbina como planta motriz. El motor alternativo por su propio diseo genera una variacin cclica del par motor, dependiente del nmero de carreras motrices y de carreras pasivas del ciclo. El grado de irregularidad del par es inversamente proporcional al nmero de cilindros del motor. Tedeschi recomienda la aplicacin en este caso de la funcin : Csm = 1,6 0,1 P Donde P es el nmero de cilindros y adopta un valor mximo de 4, an tratndose de motor de ms cilindros. El volante, caracterstico del motor alternativo, debe garantizar un grado de irregularidad mximo de 1/100 para que esta funcin sea aplicable. III) Factor de variacin de carga sobre la mquina mandada (Csr): evalua la variacin cclica y acclica de la carga sobre el til y probabilidad de sobrecargas. Si bien las velocidades de operacin de los tiles de las mquinas (en general sensiblemente menores que las de las de las plantas motrices), permite calcular con mayor exactitud las cargas cclicas, es practica normal agrupar los efectos de las cargas cclicas y acclicas mediante un factor de servicio estadstico. Este factor incluye, adems, la probabilidad de sobrecargas aciclicas y las caractersticas del ambiente en que opera la mquina. La norma A.G.M.A. adopta el criterio de clasificar las distintas mquinas, grupos de mquinas e industrias en: servicio liviano correspondiente a condiciones de servicio normales y medio o pesado segn el grado de severidad adicional del servicio. Fig. 1. A.G.M.A. (y los catlogos de seleccin de componentes basados en ellas) asocian los efectos de solicitaciones cclicas de la planta motriz y del tiempo de funcionamiento diario (I y II), en tablas en que para cada caso se obtiene un factor de servicio nico. Se adjuntan las tablas resumen de Normas A.G.M.A. para reductores, mandos de transmisin por cadena y acoples y embragues ( en el caso de los embragues existe adems un factor que relaciona la cantidad de accionamientos por unidad de tiempo con la posibilidad de evacuar el calor generado en cada accionamiento, dado que no puede acumularse) Fig.3

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

    En el caso de los ejes o arboles transmisores de potencia no es determinante el desgaste en funcin del tiempo diario de accionamiento ( Cst = 1) ya que no se presentan superficies con movimientos (deslizamientos) relativos, pero si las sobrecargas de torsin y de flexin provenientes del motor o la carga y las condiciones ambientes ( Csm y Csr 1). Esta situacin se ve reflejada en la clasica formula A.S.M.E. de verificacin de diametros en ejes transmisores de potencia. En dicha formula (que fue originalmente una aplicacin de la teora de rotura de la maxima tensin tangencial y responde actualmente a la teoria de maxima energa de distorsin) las solicitaciones de flexion y torsin de la seccin considerada estn afectadas unicamente por factores que para cada caso toman en cuenta la constancia o variabilidad de las cargas (simil Csm y Csr). Los fenomenos asociados a la fatiga del material (calculado para vida infinita), se toman en cuenta mediante una reduccin en el valor de la tensin lmite admisible.

  • PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Pgina 8 de 12 Los cojinetes por rodadura (rodamientos) no son elementos de transmisin propiamente dichos, sino que son vnculos que soportan las fuerzas axiales y radiales que transmiten los rboles de transmisin en sus apoyos, permitiendo al mismo tiempo su giro. De esta descripcin surge la determinante influencia en su vida util del desgaste generado por fatiga por la aplicacin repetida de tensiones normales de contacto por rodadura de los elementos rotantes sobre las pistasy la nula influencia de la variacin de las solicitaciones de torsin sobre el eje desde el motor o la carga. Las funciones que regulan su capacidad de carga en funcin de su tiempo total de utilizacin (la vida de un rodamiento depende de consideraciones de desgaste por tensiones de contacto) han sido ampliamente estudiadas. A. Palmgrem demostr experimentalmente que la relacin entre carga (F) y vida til (B) de rodamientos puede expresarse mediante la siguiente relacin: (F1/F2 )k = B2/B1 trasponiendo terminos y considerando F1 y B1 como condiciones normales (o sea constantes en la ecuacin) se obtiene: F2= Cte.* (B2) 1/k Variando el valor del exponente que resulta 1/3 para rodamientos a bola y 3/10 para rodamientos a rodillos. Se observa que esta ecuacion tiene la misma forma (con distinto exponente) que la (1), propuesta por Tedeschi como analoga del factor Cst de A.G.M.A. y que tambin interpreta experimentalmente procesos de desgaste. ---------------------------------------- EJEMPLO COMPARATIVO ENTRE EL METODO A.G.M.A. Y EL MODIFICADO POR P. TEDESCHI A fin de evaluar los criterios de ambas fuentes de informacin se incluyen tres alternativas de condiciones de servicio para un mismo proyecto: Proyecto (o seleccin) de un reductor para una mquina transportadora de troncos (Industria Maderera). 1ra. alternativa de operacin: Planta Motriz: alternativo multicilndrico NC: 8 Servicio diario: 16 Hs. Mximo Segn Norma A.G.M.A. 151 02 Tipo de Servicio (Fig 1): para esa mquina se aplica Servicio Pesado (P) Factor de servicio (Fig 3): Para servicio P, mximo uso 24 Hs. Y motor multicilndrico Cs: 2,25 Se observa que no existe una especificacin para 16 Hs., para mximo 10 Hs. corresponderia Fs: 2 El procedimiento general de la Norma indica que debe aplicarse el Fs. inmediato superior ante situaciones indefinidas, o sea Cs: 2,25 (mximo 24 Hs.) asumiendose un sobre -dimensionamiento. Segn informacin Tedeschi: Factor por Tipo de Servicio (Fig 2): mq. Nro.de orden 75 Csr: 1,5 Factor motor alternativo: NC>4 (frmula 2) Csm: 1,2 Factor tiempo diario de servicio: (frmula 1) Cst: 1,127 Finalmente Cs = Csm * Csr * Cst = 2,03

  • PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Pgina 9 de 12 2da. alternativa de operacin: Planta Motriz: alternativo multicilndrico Servicio diario: 24 Hs. Segn Norma A.G.M.A. 151 02 Cs:2,25 Segn informacin Tedeschi: Factor motor alternativo: NC>4 C : 1,2 (formula 2) Factor tiempo diario de servicio: Cst : 1,245 (formula 1) Factor por Tipo de Servicio : 1,5 (Fig 2) Por lo que Cs:2,24 3ra. alternativa de operacin: Planta Motriz: motor alternativo bicilndrico Servicio diario: 24 Hs. mximo Segn Norma A.G.M.A. 151 02 que indica Cs:2,25 Segn informacin Tedeschi: Factor tipo de servicio Csr: 1,5 Factor tiempo diario Cst: 1,245 Factor motor bicilndrico Csm: 1,4 que indican Cs : 2,61 Conclusin: Se observa que hay una convergencia razonable de valores, si bien la evaluacin de las condiciones de servicio particulares generan desvos de hasta un 16% entre los valores del coeficiente.

    Fig. 4

  • PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Pgina 10 de 12

    Fig 3 (tabla 2)

  • PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Pgina 11 de 12 Fig. 2

  • PDM-FACTOR SERVICIO-RENDIMIENTO Pgina 12 de 12

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