Cuestiones relativas a máquinas, motores, piezas, componentes, tecnologías de fabricación, etc.
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#320402
Buenos días!!

Estoy construyendo una pequeña miniturbina a base de chatarra de la que dispongo y limitandome a comprar lo que no se puede fabricar de otra forma como por ejemplo los rodamientos.

La turbina es de tipo hélice, con lo que está colocada perpendicularmente con respecto al salto de agua y su eje está apoyado sobre un soporte horizontal metálico rigido, una viga cortada y preparada a tal efecto, mediante un rodamiento axial de bolas. El problema viene porque el eje de la turbina es muy delgado a la vez que largo, tiene 1,2 cm de diámetro y mide probablemente algo más de 3 metros. Esto hace que dicho eje sea muy flexible y oscile muchísimo cuando cae el agua sobre la hélice. No es posible colocar un eje más grueso porque la hélice que estoy utilizando es de un antigüo ventilador de pared y esta preparada para un eje de ese grosor. No obstante, he comprobado que instalando otro soporte más a otra altura se puede contener ese oscilamiento. Actualmente el eje tiene dos puntos de sujeción, la viga horizontal sobre la que esta apoyado mediante el rodamiento, y una perforación en el suelo realizada con una taladradora en la que se encaja el eje, la idea es colocar otro soporte más en la parte de arriba para contener las oscilaciones, que en principio debería de bastar para contenerlo de una manera razonable.

Por el tiempo que he tenido funcionando la turbina (unos 3 días) he podido comprobar que el rodamiento axial de bolas que compré no aguantó prácticamente ni los 2 primeros días. La jaula de bolas se desgastó y el rodamiento se oxidó (probablemente por el calentamiento de la fricción). He estado hablando con los operarios de la planta (tienen más experiencia que yo con rodamientos) y dicen que el problema viene de las oscilaciones del eje, y que ningún rodamiento va a aguantar. Lo que yo pienso es que una vez que le ponga el otro apoyo que le falta las oscilaciones se reducirán muchisimo, pero seguirá existiendo algo, por lo que mi idéa es colocar un rodamiento de rodillos cónicos que aguante tanto carga axial como las cargas radiales (oscilaciones). La otra opción que estoy pensando es la de poner solo un rodamiento axial pero esta vez de rodillos, ya que también pienso que el peso que tiene que soportar el rodamiento es bastante elevado. Como máximo el caudal sería de 153 litros (kilos) de agua por segundo por un metro de caída, aunque solo alrededor del 70% del chorro es absorbido por la hélice.

Que opinais vosotros ¿Será suficiente con rodamiento axial de rodillos? ¿Terminaría pasandole lo mismo que al de bolas? ¿Mejoraría en algo el cónico?

Gracias a todos por vuestra ayuda!! :hi2
Última edición por gcp900 el 15 Abr 2013, 21:53, editado 1 vez en total
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#320404
Mecaniza el cubo del ventilador y haz un eje más rígido o no te vas a aclarar con las resonancias. Eso no es un eje, es un alambre.
No nos dices la potencia ni las rpm del invento, ni si has calculado la velocidad crítica del eje, pero así a ojo tiene que ser muy baja.
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#320414
La hélice es de plástico y sería muy dificil mecanizarla, si bien es cierto que el plástico es bastante duro porque sino no aguantaría el impacto del chorro, y después de tenerlo funcionando por bastante tiempo casi diría que ha sido la única pieza que no se ha visto afectada en absoluto jeje.

Por desgracia no tengo ningún medio con el que poder medir la velocidad aunque la potencia máxima es fácil de calcular: E= m*g*h= 153*9.8*1 = 1499.4 W

La velocidad te puedo decir que así a ojo estará por los 300 rpm, pero como ya he dicho no puedo calcularla y con la resonancia tengo el mismo problema, solo puedo probar y mejorar los resultados, unque por experiencia ya se que sujetando el "alambre" por varias partes se pueden contener mucho las vibraciones y mañana mismo voy a empezar a montar el tercer punto de apoyo.
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#320435
Creo que son demasiado optimistas esos datos de potencia. Un calibrado de 12mm así a groso modo te digo que va muy ajustado en lo que a torsor se refiere para esa potencia y esas revoluciones.

Un rodamiento axial no te ofrece la sujeción radial que también necesitas. Los rodamientos muy cargados no suelen romper la jaula y menos oxidarla, tienes varios problemas, uno de engrase, otro de tamaño de eje y otro de selección de rodamiento.

No se bien el montaje que has hecho, pero en principio necesitas un eje mas grueso al menos de 20mm, rebajando las puntas para acople y turbina respectivamente, Un apoyo intermedio con rodamiento de soporte bien alineados, y un rodamiento cónico con su retén y su cajera de grasa en cabeza (cerca de donde colocas la turbina). Ten en cuenta que el agua oxida, en las zonas que el eje esté expuesto, deberá llevar algún baño electrolítico, o directamente ser de inox.
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#320469
Gracias Tor_nero, tu respuesta ha sido bastante clara.

Respecto al eje voy a intentar cambiarlo por uno más grueso y hacer lo que me dices. Respecto a los rodamientos conozco los diferentes tipos, pero tengo poca experiencia con ellos por eso abrí el post. Desde el momento en el que vi las oscilaciones del eje (que por supuesto hay que reducir) pensé en utilizar uno cónico, lo del desgaste en la jaula y la oxidación prematura también me imaginé que fue por la falta de engrase, porque si te soy sincero no lo engrasé antes de ponerlo. Quizá sean cosas muy evidentes pero esto lo hago principalmente para aprender y mi reto es conseguir producir algo de electricidad, luego ya haré mejoras. El cálculo de potencia que he hecho se refiere a la energía potencial máxima del salto, ni mucho menos a lo que voy a producir.

Te describo el montaje: Barra metálica colocada en horizontal y sujeta de pared a pared (el salto de agua está dentro de un recinto cuadrado de hormigón) perforada aproximadamente por la mitad en donde se encaja el eje en vertical con el rodamiento axial apoyado sobre la misma y sujetando el eje. Justo debajo de la perforación de la barra metálica hay otra perforación en el suelo donde se encaja el eje en vertical para sujetarlo también. Todo este montaje está realizado justo delante del salto de agua, de tal manera que la hélice se coloca a una altura entre el soporte metálico y el suelo y simplemente recibe el chorro de agua justo encima.
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