SELECCION DEL TIPO REDUCTOR A101ES-a.pdf

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Instrucción A Selección de Reductores

SELECCION DEL TIPO REDUCTOR A101ES-a.doc 02.11.1998

1. SELECCION DEL TIPO REDUCTO

1.1 La garantia del fabricante y la responsabilidad del comprador

Tanto el comprador como Sew Eurodrive son responsables conjuntamente de la selección del reductor SEW EURODRIVE. El comprador proporciona los siguiente datos: especificación del accionamiento, ciclo de trabajo y condiciones de funcionamiento. La elección final la realiza Sew Eurodrive, así como la garantia del reductor es responsabilidad de Sew Eurodrive. Con el objetivo de aceptar la validez de la garantia el comprador debe asegurar que el almacenaje, montaje, engrase, funcionamiento y mantenimiento del reductor se lleva a cabo según las instrucciones de Sew Eurodrive y las condiciones de funcionamiento son las especificadas en el contrato. El contratista principal es responsable de la estabilidad del sistema de accionamiento porque él ostenta el control sobre los factores determinantes de dicha estabilidad. El sistema de piezas rotativas conectadas debe ser compatible, exento de cualquier velocidad crítica así como de vibraciones torsionales y de otro tipo dentro del rango de velocidad especificada.

1.2 Factor de utilidad FS

La selección se lleva a cabo en base a las potencias en el eje de entrada (HSS). HSS = (High speed shaft) Eje de Velocidad Alta LSS = (Low speed shaft) Eje de Velocidad Baja Potencia nominal (PN1) ≥≥≥≥ Factor de utilidad (FS) x Potencia transmitida (PK1)

(1) PN1 ≥≥≥≥ F x PS K1

El factor de utilidad se determina a través de la característica de carga de la máquina accionada y de la máquina motriz y el tiempo de marcha. Para asegurar que se alcanza la duración de vida prevista, es muy importante que el factor de utilidad seleccionado sea el correcto para la aplicación. En la Tabla 1 aparece una lista de factores de utilidad recomendados. En la Tabla 4 aparece una clasificación de cargas para varias aplicaciones que se divide en cuatro grupos. Si la máquina accionada no aparece en la tabla, se puede determinar su clasificación mediante la comparación con máquinas similares. Los casos poco claros deben ser consultados con Sew Eurodrive. Estos factores de utilidad se dan solo como una guía general. Para condiciones de trabajo excepcionales, tales como golpes bruscos de la carga, arranques frecuentes a plena carga, accionamento reversible, aceleración o deceleración rápida, frenado, cargas externas elevadas en los extremos de los ejes y condiciones ambientales extremas, se ruega encarecidamente consultar con Sew Eurodrive.

1.3 Potencia mecánica y clasificaciones de par

1.3.1 Potencia nominal PN1 y par nominal MN2

Los valores que aparecen en las tablas de clasificación son las clasificaciones de potencia nominal en el eje de entrada (HSS) PN1 basadas en un factor de utilidad FS = 1.0. Supuesto que la máquina motriz principal es un motor eléctrico, que la carga de la máquina accionada es uniforme, que no aparecen cargas externas en el eje y que el tiempo de marcha continua es 10 h/d (= horas al día). El par nominal de salida MN2 correspondiente a la potencia nominal de entrada PN1 es:

(2) M = 9550 x x P

nN2

N1

2

ηηηη

nn

iex

21

====

MN2 [Nm]

η = rendimiento PN1 [kW] iex = reducción exacta n1 = HSS velocidad de giro n2 = LSS velocidad de giro RPM = min

-1

Los siguientes valores (mínimos) de rendimiento pueden aplicarse a reductores cilindricos y a reductores cónicos:

1-tren : η = 0.985

2-trenes : η = 0.97

3-trenes : η= 0.955

4-trenes : η = 0.94

5-trenes : η = 0.93 Las clasificaciones de potencia se dan para velocidades de giro en el eje de entrada (HSS) de 1800, 1500, 1200 y 1000 min

-1. Se pueden obtener

valores intermedios mediante interpolación lineal. Si la velocidad de giro excede de 1800 min

-1 o es inferior a

1000 min-1

consultar con Sew Eurodrive.

1.3.2 Potencia de funcionamiento PK1, PK2 y par de funcionamiento MK2

Ambos expresan la potencia o el par exigidos por la máquina accionada, o en otras palabras, la potencia de funcionamiento PK2 o el par de funcionamiento MK2 del eje de salida (LSS). Al seleccionar el reductor a partir de la tabla de potencias (fórmula 1), la forma de calcular un cambio en la correspondiente potencia de funcionamiento del eje de entrada (HSS) es la siguiente:

(3) PP

KK

12

====ηηηη

(4) PK1 ====M x n

9550 x

K2 2

ηηηη

2



PK1, PK2 [kW] MK2 [Nm] La potencia exigida por la máquina accionada puede determinarse o calcularse: - en base a mediciones - en base a cálculos teóricos El comprador es responsable de proporcionar los tipos correctos de cargas. Debe comprobarse que el reductor seleccionado aguanta los pares de arranque, de frenado y de golpe de la carga.

1.3.3 Control de la potencia máxima PK1max y del par máximo MK2max

El reductor puede sobrecargarse momentáneamente. Cuando se controlan las cargas máximas, se deben considerar los sigulentes tipos de carga - golpes de la carga o picos de la carga por hora

durante la marcha - arranques por hora - renados por hora Los máximos valores de carga deben evaluarse teóricamente o mediante mediciones. El comprador es responsable de proporcionar las cargas correctas. Deben cumplirse las siguientes condiciones.

(5) PK1max <<<<2 x P

F

N1

F

(6) MK2 max <<<<2 x M

F

N2

F

FF es un factor que tiene en cuenta la cadencia con la que aparece la carga máxima. El factor FF aparece en la Tabla 3. La aparición de un solo pico de carga o de la carga máxima no debe exceder los 10 segundos. Si el pico o las cargas máximas exceden estos limites, hay que seleccionar un reductor de mayor tamaño o se le debe dotar de una protección contra la sobrecarga (limitador de par).

1.3.4 Accionamiento reversible

Las clasificaciones de potencias PN1 y de par MN2 dadas en las tablas se calculan solo para un sentido de giro constante. Cuando el sentido de giro cambia frecuentemente, se debe poner en conocimiento de Sew Eurodrive la frecuencia y la carga de dichos cambios de sentido. Cuando el sentido de giro cambia a plena carga una vez por minuto, puede utilizarse el 70% de PN1 y MN2, ya que es la resistencia a la flexión de los dientes la que está limitando los valores máximos.

1.4 Reducciones

Las reducciones mostradas en las tablas de clasificación son reducciones nominales iN de acuerdo

a las series de Renard R20. Las correspondientes reducciones exactas iex (= reducciones estandard) aparecen en el prospecto. Se recomienda el uso de reducciones estandard. Bajo pedido se diseñan reducciones.

1.5 Cargas externas en los extremos de los ejes

Los rodamientos del eje de entrada (HSS) se diseñan para soportar las cargas radiales normales asociadas a un accionamiento de correa trapezoidal a velocidades de entrada inferiores a 1500 min

-1. En los casos más

complicados, se debe contactar con Sew Eurodrive. Las cargas radiales en los ejes de salida (LSS) tienen que comprobarse según las instrucciones. Para capacidades de carga axiales, ponerse en contacto con Sew Eurodrive.

1.6 Potencia térmica y sistemas de refrigeración

La potencia térmica nominal PTN es la potencia real que el reductor puede transmitir continuamente sin exceder los +90°C de temperatura calculada para el aceite, suponiendo una temperatura ambiente de +20°C y sin dispositivos de retrigeración. Los valores medios de PTN

aparecen en las tablas de clasificación. Los valores de las tablas son válidos cuando los reductores están funcionando al aire dentro de edificios industriales. La potencia térmica PT en condiciones reales debe ser igual o mayor que la potencia de funcionamento PK1. Si PT sin sistemas de refrigeración es menor que PK1, el reductor tiene que equiparse con sistemas de refrigeración, las alternativas más comunes son: - uno o dos ventiladores montados sobre las

prolongaciones del eje de entrada (HSS) - agua externa o intercambiador de calor aceite/aire o

aceite/agua conectado al sistema de engrase - serpentín de refrigeración por agua situado en el

colector de aceite El sistema de refrigeración a emplear depende de las condiciones de funcionamiento. La potencia térmica PT depende de la temperatura ambiente según las siguientes fórmulas:

(7) PT ==== F x PT TN (con o sin ventilador/es de refrigeración)

(8) P PK1 T≤≤≤≤ Los factores FT aparacen en la Tabla 2. Si se usa un serpentin de refrigeración por agua o intercambiador de aceite externo, Sew Eurodrive seleccionará el tipo y el tamaño del refrigerador en base a la información proporcionada por el comprador. Solo existen consideraciones especiales allí donde existan condiciones excepcionales. Ejemplos típicos son:

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- funcionamiento en espacio cerrado (por ej cámpana

acústica) - sitios donde polvo u otros materiales cubren el

reductor - funcionamento en ambientes calurosos tales como

proximidad de motores, turbinas de vapor y hornos En caso de funcionamiento intermitente es posible usar potencias térmicas aumentadas. En tales casos contactar con Sew Eurodrive.

1.7 Exigencia de nivel de ruido

Cuando se exige un nivel de ruido, se debe especificar un valor máximo aceptable de nivel de presión sonora Lp(A). Cuando la presión sonora excede este nivel, puede reducirse mediante la adopción de los siguientes métodos: - fabricando el reductor con mayor precisión,

modificaciones extraordinarias y rigidez superior, y equilibrando los engranajes

- en caso de que el método anterior mencionado no fuese suficiente, el reductor puede cubrirse con una campana acústica

Debe tenerse en cuenta que Sew Eurodrive proporciona los niveles de ruido para reductores que solamente trabajan en espacios abiertos. El comprador es responsable de evitar: - entornos que aumentan el ruido - vibraciones que aparecen en el sisterna rotativo

conectado: máquina motriz y máquina accionada - vibraciones que aparecen en los cimientos Estos factores pueden causar un aumento destacable en el nivel de ruido en un reductor perfecto. Diagrama 1. Reductores industriales estandard con engranes cilíndricos o cónicos.Nivel de presión sonora estimada Lp(A) medida en un entorno de espacio abierto a un (1) metro de distancia de la superficie del reductor. El diagrama 1 proporciona solo valores de Lp(A) estimados y no son límites garantizados. Los valores de Lp(A) garantizados se proporcionan por Sew Eurodrive bajo pedido.

70

80

90

100

110200

400

800

85

Tipo-C: tamañodel reductordistancia delsuelo al centrodel eje [mm]

10 20 50 100 200 500 1000 2000 5000 Potencia mecána PK1 [kW]

Nivel depresiónsonoraLp(A)[dB(A)]estimado

Diagrama 1

1.8 Otras exigencias

Al seleccionar los reductores, todas las exigencias especiales, debido a las condiciones de funcionamiento y al control del accionamiento, deben ser tenidas en cuenta. Algunos ejempios: - prolongaciones en el eje intermedio para el

accionamiento de sistemas auxiliares (la potencia exigida para ellos tiene que considerarse en los cálculos de potencia)

- antirretomos (por ej. para transportadores inclinados) - juntas especiales (por ej. juntas de taconita para

lugares muy polvorientos) - limitadores de velocidad

2. Datos tecnicos exigidos con informaciones y pedidos

2.1 Máquina accionada

- tipo o descripción - clasificación de cargas (grupos U-H tabla 4) - momento de inercia (J), si se pide - carga en marcha (PK2) y velocidad de giro (n2); a

velocidades bajas es preferible el par de salida exigido (MK2)

- picos de potencia o de par (PK2max ó MK2max) - duración del servicio h/d y h/a (= horas al año) - par de arranque y cadencia - par de frenado y cadencia - cargas de pico y cadencia

2.2 Máquina motriz

- tipo o descripción - potencia nominal y velocidad de giro - par máximo MK1max - par de arranque MK1max - momento de inercia (J), si se exige

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2.3 Reductor

- tipo exigido (reductor de montaje por patas o de eje hueco)

- disposición del eje (paralelo o ángulo recto, horizontal o vertical)

- diámetro del eje hueco (reductores de eje hueco) - fuente de alimentación (tensión de red y frecuencia

para motores, bombas de aceite con motor, calentadores de aceite, etc.)

- tensión de control (para los controles de presión, termostatos, controles de flujo, etc.)

- cualquier otro detalle relevante, tal como cuestiones de espacio disponible

2.4 Conexiones del eje

- entre la máquina motriz y el reductor - entre el reductor y la máquina accionada Cuando se realiza la conexión mediante una correa, cadena o un reductor al aire, el diámetro de la polea, rueda de cadena o piñón a montar en el extremo del eje, así como la distancia y el sentido de giro de la carga deben ser puestos en conocimiento de Sew Eurodrive. Si se usan acoplamientos rigidos, cualquier carga radial o axial aplicada a los ejes conviene consultar con Sew Eurodrive.

2.5 Condiciones ambientales

- temperatura del entomo (situación del reductor; exterior o interior, pais de localización, etc.)

- condiciones excepcionales, tales como humedad, polvo, componentes atmosféricos especiales por ej. productos químicos, luz solar directa, hielo, etc.

3. Practica de seleccion

3.1 Tipo de reductor

La máquina accionada, la máquina motriz y el espacio disponible determinan el tipo de reductor seleccionado.

3.2 Tamaño del reductor

El procedimiento normal es el que sigue (dentro de los paréntesis se hace referencia a los puntos del párrafo 1).

3.2.1 Capacidad de transmisión de potencia mecánica (puntos 1.2-1.4)

- calcular la reducción iex = n1 / n2 y elegir la reducción nominal más cercana iN (punto 1.4)

- elegir el tipo de reductor según la reducción iN y las exigencias del comprador

- elegir el factor de utilidad FS (punto 1.2)

- calcular FS x PK1 (punto 1.3.2, fórmula 3 & 4) - seleccionar el tamaño del reductor de la tabla de

clasificaciones de las respectivas series de forma que la potencia nominal PN1 satisfaga las exigencias

- PN1 ≥≥≥≥ FS x PK1 (punto 1.2, fórmula 1) - comprobar que el reductor seleccionado soporta la

potencia y el par máximo PK1max < (2 x PN1) / FF y MK2max < (2 x MN2) / FF (punto 1.3.3, fórmula 5 & 6).

- comprobar la reducción exacta del reductor iex (punto 1.4).

3.2.2 Cargas externas en los extremos de los ejes (punto 1.5)

- comprobar las conexiones de los ejes de entrada (HSS) y de salida (LSS) y las posibles cargas radiales y axiales en los extremos de los ejes

3.2.3 Potencia térmica (punto 1.6)

- determinar la potencia térmica PT del reductor (sin refrigeración auxiliar) a la temperatura ambiente real (fórmula 7)

- si PT < PK1, comprobar qué método de refrigeración sería la mejor solución para las condiciones de funcionamiento

3.3 Método de engrase

Comprobar a partir de la tabla de clasificaciones el método de engrase del reductor, es decir por barboteo o a presión.

3.4 Nivel de ruido (punto 1.7)

Si se ha especificado un nivel de ruido determinado, Sew Eurodrive comprobará las posibilidades y medios para satisfacer esta exigencia.

3.5 Otras exigencias (punto 1.8)

Comprobar qué exigencias especiales debido a condiciones de funcionamiento se precisan y cómo se cumplen, en otras palabras qué cambios de diseño y/o equipamiento auxiliar se necesitan en el reductor.

3.6 Selección final

Es aconsejable que el comprador y el representante de Sew Eurodrive determinen conjuntamente la mejor solución técnica y comercial. Sew Eurodrive es responsable de seleccionar el reductor adecuado. El comprador es responsable de facilitar las exigencias técnicas correctas.

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4. Ejemplos de seleccion (puntos principales)

Ejemplo 1 Ejemplo 2 Máquina accionada Triturador de piedra Filtro de aspiración Clase de carga (tabla 4) Grupo H Grupo M Velocidad de giro n2 130 min

-1 0.8...4.3 min

-1

PK2 o MK2 155 kW 41000 Nm Picos de carga (PK2max o MK2max) 270 kW 48000 Nm Duración del servicio 10 h/d, 2400 h/a 24 h/d, 8000 h/a Cadencia de arranque 1 arranque por hora Ocasional Máquina motriz Motor de jaula de ardilla Motor DC Potencia nominal / velocidad de giro 200 kW / 1482 min

-1 5-26 kW / 250-1500 min

-1

Tipo de reductor Montaje por patas Eje hueco Posición del eje Horizontal, paralelo Horizontal, águlo recto Diámetro de eje hueco -- 200 mm Conexiones Motor-reductor Acoplamiento flexible Accionamiento por correa trapezoidal 1:1 Reductor-máquina accionada Acoplamiento de engranes Eje hueco Temperatura -30...+30°C +35°C Otras condiciones Mucho polvo Humedad Selección del reductor n1 / n2 = reducción iex 1482 / 130 = 11.4:1 1500 / 4.4 = 348.8:1 Reducción nominal más próxima iN 11.2:1 355:1

Tipo de reductor (y rendimiento) 2C-N (η = 0.97) 5TKC-N (η = 0.93) Exigido FS (tabla 1) 1.75 1.5

PP M x n

9550 x K1

K2 K2 2==== ====

η η 159.8 kW 19.9 kW

FS x PK1 279.7 kW 29.8 kW Reductor seleccionado 2C250N 5TKC355N

Real FP

PS

N1

K1

= 350 kW / 159.8 kW = 2.19 41.3 kW / 19.9 kW = 2.07

Comprobaciones y exigencias Reducción exacta del reductor iex 11.0833 344.0901 Comprobación de PK2max y MK2max 2C250N reune las condiciones 5TKC355N reune las condiciones Potencia térmica PT = FT x PTN 0.8 x 130 kW = 104 kW 0.7 x 86 kW = 60.2 kW (para temperatura ambiente +30°C) Sistemas de refrigeración Se necesita serpentín de refrigeración-- por agua o sistema de refrigeración extema con engrase a presión Método de engrase Engrase por barboteo Engrase a presión (debido a la velocidad variable) Exigencias de mucho polvo o Retéu de taconita en el eje lento humedad (LSS) y retéu de labios con borde para polvo en eje rápido (HSS) Exigencias de temperatura ambiente Usar aceite sintético PAO fría (arranque en frío, etc.) Tabla 1. Factor de utilidad FS

Máquina motriz Clasificación de las Horas de servicio al día

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cargas de la máquina accionada < 3 3…10 < 10 Motor eléctrico Grupo U 1.00 1.10 1.25 Turbina de vapor o de gas Grupo M 1.15 1.25 1.50 Turbina hidráulica Grupo C 1.35 1.50 1.75 Motor hidráulico Grupo H 1.55 1.75 2.00 Motor de combustión de Grupo U 1.15 1.25 1.50 cilindros múltiple Grupo M 1.35 1.50 1.75 Grupo C 1.55 1.75 2.00 Grupo H 1.80 2.00 2.25

Tabla 2. Factor de temperatura FT

Tipo de refrigeración Temperatura ambiente °C 20 30 40 50 Reductores sin ventiladores 1.00 0.80 0.60 0.40

Reductores con ventilador en HSS

- Reductores cilíndricos - 1 ventilador en el lado del extremo del eje 1.25 0.95 0.70 0.45 - 1 ventilador en el lado opuesto al extremo eje 1.65 1.35 1.00 0.65 - 2 ventiladores 2.00 1.65 1.25 0.85 - Reductores cónico-cilindricos - 1 ventilador 1.55 1.25 0.95 0.65

Tabla 3. Factor FF de aparición de la carga máxima FF

Noveces/hora, de apa rición de la carga max

FF

1…5 1.0 6…20 1.2

21…40 1.3 41…80 1.5

81…160 1.75 >160 2.0

Tabla 4. Clasificación de Cargas de la Máquina Accionada Grupo U = Carga uniforme Grupo M = Golpes moderados Grupo C = Golpes notables Grupo H = Golpes fuertes

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Aplicación Clase de carga Aplicación Clase de carga Agitadores y mezcladores Homos rotativos C Cemento M Industria Minera Liquidos (densidad constante) y sólidos U Accionamientos de Cabezal Cortante C Liquidos (densidad variable) M Trituradores H Soplantes y Ventiladores M Cribas y Vibradores H Compresores Industria Petrolífera * Centrífugos U Industria Papelera y de la Pulpa * Tipo Roots M Agitadores (cofre y dos ejes) M Alternativos, de varios cilindros M Tambores Descortezadores H Alternativos, de un solo cilindro, tornillo C Batidores y Picadoras H Transportadores, con Carga pesada Calandras (Rodamientos Antifriccion) C Banda articulada, Paletas, Tornillo sin fin U Cortadora H Bandas, Cangilones, Cadena U Cilindros de secado (Rodamientos) C Transportadores, con Carga Uniforme Filtros (Presión y aspiración) M Banda articulada, Paletas, Tornillo sin fin M Jordans C Bandas, Cangilones, Cadena M Ejes de transmisión M Rodillos locos * Prensas (Descortezar,Filtro,Igualar,Succión) C Sacudidor, alternativo H Accionadores de pulpa C Grúas y Elevadores * Enrollador C Ascensores Rodillos (Recogida, Accionamiento y C Cangilones, Carga pesada M succionado por cable) Cangilones, Carga Uniforme U Lavadoras M Escaleras Mecánicas M Cilindros Yanky (Secadores) * Para carga M Industria del plástico y del caucho Para personas * Calandras y Amoladoras H Industria Alimenticia Extrusoras (Plásticos) M Cortador de remolacha M Extrusoras (Caucho) C Trituradores y Molinos C Molinos de mezclado * Tambores de secado M Refinadores H Trituradores de Caña de Azúcar M Molinos de caucho, 2 en línea H Generadores U Molinos de caucho, 3 en línea C Industria Maderera * Laminadoras H Máquina Herramienta * Entubadoras * Fábricas de Metal Molinos de calentamiento C Carro para de estiramiento y accionamiento M Bombas (ligeras) Máquinas de aplastamiento * Centrífugas M Tajaderas H Alternativas (cilindros múltiples) M Transportadores de mesa, No reversibles Alternativas (un solo cilindro) C --Accionamientos Múltiples C Rotativas (Engranes, Tipo Roots, Paletas) U --Accionamientos Individuales H Bombas de tornillo M Transportadores de tablillas, Reversibles * Equipamiento de Depuradoras de aguas Máquinas de Estirado de Cable C Resid. Bobinadoras C Aireadores C Molinos y Tambores (Tipo Rotativo) Colectores M De bolas (Molinos) C Mezcladores M De bolas (pesado) y Molino de cabilla H Espesantes M Hornos de cemento C Filtros de aspiración M Molinos de carbón H Molinos de viento * Secadores y Refrigeradores M

Notas: *Consultar con Sew Eurodrive Para aplicaciones no incluídas en la tabla 4 por favor consultar con Sew Eurodrive Nota: A la hora de seleccionar reductores accionamientos de engranes para máquinas de papel y de pulpa es necesario consultar con Sew Eurodrive. RDC = Capacidad del Accionamiento Recomendado (es la mayor solicitación posible de potencia bajo condiciones desfavorables anticipadas), NRL = Carga Normal de Funcionamiento (normalmente se usan los términos NRL y RDC a la hora de describir las cargas de las máquinas de papel).

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