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Automatizacion Industrial y Control
Calculadoras de Automatizacion Industrial: Reductores, Servos, Variadores, Transportadores y Neumatica
Cada calculadora clave de automatizacion que un constructor de maquinas o un ingeniero de planta necesita para dimensionar las partes moviles de una linea: dimensiona un motorreductor por velocidad y par de salida, dimensiona un servomotor por relacion de inercia y par RMS, mira cuanto ahorra un variador de frecuencia en una bomba o ventilador, dimensiona un tanque pulmon de aire comprimido, fija la velocidad de una banda transportadora y la potencia del motor, y calcula la fuerza y el aire de un cilindro neumatico. Gratis, sin registro, y tus numeros se quedan en tu navegador.
Que calculadora de automatizacion industrial necesitas?
Las herramientas se agrupan por la parte de la maquina que dimensionan, desde el tren de transmision que gira los ejes hasta el aire y la energia que lo alimentan y los transportadores que mueven el trabajo. Cada una llega con un metodo con fuentes, ejemplos resueltos y una grafica.
Relaciona la pregunta con la herramienta
| Si quieres averiguar | Empieza con esta herramienta | Que necesita |
|---|---|---|
| La velocidad y el par de salida de un motorreductor | Par de Motor y Reductor | Potencia del motor o par de entrada, relacion y eficiencia |
| Si un servo puede acelerar la carga | Dimensionamiento de Servomotor | Inercia de la carga, el perfil de movimiento y la inercia del rotor |
| Si un eje servo tiene una relacion de inercia segura | Dimensionamiento de Servomotor | Inercia de carga reflejada y la inercia del motor |
| Cuanto ahorra un variador en una bomba o ventilador | Ahorro con Variador | Potencia del motor, horas de operacion, reduccion de velocidad y tarifa |
| El tamano de tanque pulmon que sostiene la presion | Demanda de Aire y Tanque Pulmon | Demanda de aire en CFM, tiempo de ciclo y banda de presion |
| La velocidad de banda que produce un motriz | Velocidad de Banda Transportadora | Diametro del tambor o polea y las RPM del motriz |
| La potencia del motor que mueve un transportador | Velocidad de Banda Transportadora | Carga, velocidad de banda, longitud y pendiente |
| La fuerza que hace un cilindro neumatico | Fuerza de Cilindro Neumatico | Diametro del embolo, del vastago y la presion del aire |
Hecho para decisiones reales de automatizacion
Metodos estandar
El par a partir de la potencia, las leyes de afinidad, los terminos de transportadores CEMA y las areas de cilindro ISO, tal como los definen las referencias de ingenieria, no reglas aproximadas.
Muestra el desarrollo
Cada herramienta muestra las partes detras del resultado, la inercia reflejada, la relacion cubica de potencia y las areas de avance y retroceso, para que puedas defender cada cifra.
Corre en tu navegador
Todo el calculo es del lado del cliente. Los numeros que ingresas nunca se envian a un servidor, ni se guardan, ni se venden.
Exporta y comparte
Descarga un PDF limpio o exporta a CSV, para que un estudio de dimensionamiento viaje del escritorio de diseno a la revision intacto.
Valores por defecto sensatos
Cada herramienta abre con un ejemplo resuelto ya cargado, para que veas un resultado correcto antes de tocar un numero.
Metrico e imperial
Acepta unidades SI o de EE. UU. donde aplica, para que una maquina dibujada en una unidad se lea igual en la otra.
Dimensionar el tren de transmision
Casi toda maquina arranca con un motor que gira demasiado rapido y con poco par para el trabajo, asi que un reductor cambia la velocidad por la fuerza que la carga realmente necesita. La relacion de transmision fija ese cambio: la velocidad de salida es la velocidad de entrada dividida entre la relacion, y el par de salida es el par de entrada multiplicado por la relacion y por la eficiencia de la etapa. El par sale de la potencia y la velocidad, con el par en newton-metro igual a 9550 por los kilowatts entre las RPM. Un eje servo agrega una preocupacion mas, la inercia. La inercia de la carga vista en el eje del motor cae con el cuadrado de la relacion, y la relacion entre esa inercia reflejada y la inercia del rotor suele mantenerse por debajo de diez a uno, y cerca de cinco a uno para un movimiento rapido y preciso. Dimensiona la relacion y la inercia juntas y el eje acelera limpio en vez de oscilar.
Energia y aire, las dos utilidades de la automatizacion
Los motores son la mayor carga electrica en casi toda planta, y un variador de frecuencia es la forma mas barata de recortar lo que cuestan. En una bomba o un ventilador centrifugo las leyes de afinidad juegan a favor de la planta: el caudal sigue a la velocidad, la altura al cuadrado de la velocidad, y la potencia al cubo. Baja un ventilador al ochenta por ciento de su velocidad y consume cerca de la mitad de la potencia, por eso una reduccion pequena en un ventilador rara vez al maximo se paga tan rapido. El aire comprimido es la otra utilidad, y es caro de producir, asi que se dimensiona dos veces. La demanda de aire del sistema en CFM fija el compresor, y el tanque pulmon se dimensiona para que un pico de demanda no colapse la presion entre el arranque y el paro del compresor, a partir de la demanda, la banda de presion permitida y cada cuanto se deja ciclar al compresor.
Mover el material por la linea
Una banda transportadora es el caballo de batalla del manejo de materiales, y dos numeros la definen. La velocidad de la banda sale directo del motriz: la banda avanza pi por el diametro del tambor en cada vuelta, asi que la velocidad es pi por el diametro por las RPM del tambor, ajustada por cualquier reduccion entre el motor y el tambor. La potencia del motriz es la mitad mas dificil, y el metodo CEMA la arma con la fuerza para vencer la friccion de la banda y los rodillos a lo largo del tramo, la fuerza para elevar la carga por cualquier subida vertical, y la fuerza para acelerar el material sobre la banda, todo multiplicado por la velocidad. Acierta la velocidad y la linea cumple su ritmo; acierta la potencia y el motor sube una banda llena por una pendiente en el peor dia sin detenerse. La banda tambien se conoce como cinta transportadora en gran parte de Latinoamerica.
Actuar con aire
Cuando una maquina tiene que empujar, sujetar o elevar, casi siempre lo hace un cilindro neumatico, y su fuerza es sencillamente la presion por el area del embolo. En la carrera de avance empuja toda el area del embolo, asi que la fuerza es la presion por pi entre cuatro por el diametro al cuadrado; en la carrera de retroceso el vastago quita algo de area, asi que la fuerza de tiro usa el diametro al cuadrado menos el del vastago al cuadrado. El mismo cilindro tambien consume aire, y el consumo por ciclo, el volumen desplazado corregido a aire libre y multiplicado por la cadencia, es lo que en realidad dimensiona el compresor y el tanque detras. Eso cierra el ciclo con las herramientas de aire y energia, y liga este silo con los silos de Gestion Energetica y Produccion Esbelta, donde las mismas cargas de aire y de motor aparecen como costo y como tiempo de ciclo.
Preguntas frecuentes sobre calculadoras de automatizacion industrial
Que son las calculadoras de automatizacion industrial?
Las calculadoras de automatizacion industrial son las herramientas que un constructor de maquinas, un ingeniero de control o un equipo de mantenimiento usa para dimensionar las partes moviles y energizadas de una linea automatizada. Responden las preguntas practicas detras de una maquina: que relacion de transmision y par entrega un motorreductor, si un servo puede acelerar una carga sin sobrecalentarse, cuanta energia ahorra un variador de frecuencia en una bomba o ventilador, que tamano de tanque pulmon de aire comprimido necesita un sistema, a que velocidad corre una banda transportadora y cuanta potencia de motor la mueve, y cuanta fuerza y aire necesita un cilindro neumatico. Cada una corre en tu navegador y muestra el desarrollo detras del resultado.
Como calculo la relacion de transmision y el par de salida?
La relacion de transmision es la velocidad de entrada dividida entre la velocidad de salida, o de forma equivalente el numero de dientes de la rueda conducida entre el de la motriz. La velocidad de salida es la del motor dividida entre la relacion, y el par de salida es el par de entrada multiplicado por la relacion y por la eficiencia, ya que una reduccion multiplica el par por el mismo factor con que divide la velocidad. Si conoces la potencia en vez del par, obten primero el par: el par en newton-metro es 9550 por los kilowatts entre las RPM, o en libra-pie es 5252 por los HP entre las RPM. Dimensiona el motorreductor para que su par de salida nominal supere el par de la carga por un factor de servicio.
Que es la relacion de inercia y por que importa al dimensionar un servo?
La relacion de inercia es la inercia de la carga reflejada al eje del motor dividida entre la inercia del propio rotor del motor. Importa porque un servo controla el motor, no la carga directamente, y cuando la inercia de la carga supera por mucho a la del motor el eje se vuelve dificil de sintonizar y propenso a sobrepasar y oscilar. La inercia reflejada cae con el cuadrado de la relacion de transmision, asi que un reductor es una forma de traer una carga pesada al rango. Una guia comun mantiene la relacion en diez a uno o menos para movimiento general, y cerca de tres a uno o cinco a uno para posicionamiento rapido y preciso. Un dimensionamiento completo tambien compara el par RMS del perfil de movimiento contra el par continuo del motor, y el par pico de aceleracion contra su par pico.
Cuanta energia ahorra un variador en una bomba o ventilador?
En una bomba o ventilador centrifugo un variador de frecuencia ahorra energia segun las leyes de afinidad, donde la potencia varia con el cubo de la velocidad. Correr al ochenta por ciento de la velocidad plena consume cerca de 0.8 al cubo, o mas o menos el 51 por ciento de la potencia plena, asi que bajar un poco la velocidad de esa carga ahorra mucho. El ahorro anual es la diferencia de potencia multiplicada por las horas de operacion y la tarifa electrica, ajustada por la eficiencia del motor y la pequena perdida del variador. La ley cubica solo aplica a cargas de par variable como bombas y ventiladores; una carga de par constante como un transportador ahorra mas o menos en proporcion a la velocidad, no a su cubo. Un estimado por perfil de carga que pese las horas a cada velocidad da el numero mas honesto.
Como dimensiono un tanque pulmon de aire comprimido?
Un tanque pulmon se dimensiona para que un pico de demanda de aire no baje la presion del sistema por debajo de lo que las herramientas necesitan antes de que el compresor responda. La formula comun es V igual a t por C por la presion atmosferica entre la caida de presion permitida, donde t es el tiempo que el tanque debe cubrir, C es la demanda de aire en CFM por encima de lo que entrega el compresor, y las presiones fijan la banda de presion util. Una regla frecuente reserva mas o menos de tres a cinco galones de tanque por CFM de compresor en una planta estable, y mas donde la demanda es irregular. Un tanque bien dimensionado tambien deja que un compresor de velocidad fija corra en ciclos mas largos y menos frecuentes, lo que es mas suave para la maquina y su motor.
Como calculo la velocidad de banda y la potencia del motor de un transportador?
La velocidad de la banda sigue al tambor motriz: la banda avanza pi por el diametro del tambor en cada vuelta, asi que la velocidad es pi por el diametro por las RPM del tambor, donde las RPM del tambor son las del motor entre cualquier reduccion. La potencia del motor es la parte mas dificil, armada al estilo CEMA con tres fuerzas multiplicadas por la velocidad de la banda: la friccion de la banda y los rodillos a lo largo de la longitud, el peso del material elevado por cualquier subida vertical, y la fuerza para acelerar el material sobre la banda. Dividir la tension efectiva por la velocidad entre la eficiencia da la potencia requerida. Agrega un factor de servicio para que el motor arranque una banda llena en una pendiente.
Como calculo la fuerza de un cilindro neumatico?
Un cilindro neumatico hace una fuerza igual a la presion del aire por el area del embolo. En la carrera de avance empuja todo el embolo, asi que la fuerza es la presion manometrica por pi entre cuatro por el diametro del embolo al cuadrado. En la carrera de retroceso el vastago ocupa parte de la cara del embolo, asi que la fuerza de tiro usa el diametro del embolo al cuadrado menos el del vastago al cuadrado. Con unidades consistentes, la presion en pascales y el area en metros cuadrados dan la fuerza en newton, mientras que la presion en psi y el area en pulgadas cuadradas dan la fuerza en libras. Los ingenieros suelen dejar un margen de diez a veinte por ciento entre la fuerza teorica y la carga, para cubrir la friccion de los sellos y la contrapresion del escape.
Estas calculadoras son gratis y guardan mis datos?
Si, cada herramienta es gratis y sin registro, y todo el calculo ocurre en tu navegador. Los numeros que ingresas nunca se envian a un servidor, ni se guardan, ni se comparten. Cada herramienta ademas exporta un PDF o CSV limpio. Estas calculadoras son para fines educativos y de planeacion; confirma cualquier cifra que respalde una decision de capital, de seguridad o de diseno de maquina con un ingeniero calificado y la norma que rige tu equipo.
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