TIPOS DE VENTOSAS

Ventosas electropermanentes con imán incorporado:La atracción y el mantenimiento del material ferromagnético es obtenido por imanes permanentesincorporados en la ventosa, esta no presenta armaduras móviles, es de circuito magnético abierto. Además delos imanes permanentes incorpora una bobina que cuando se excita anula parte del campo magnético del imán,permitiendo soltar la pieza, al cesar la excitación la ventosa recupera su fuerza inicial

Ventosas electromagnéticas:La atracción y el mantenimiento del material ferromagnético es obtenido al excitar la bobina, no presentaarmaduras móviles, es de circuito magnético abierto. Al cesar la excitación la pieza se suelta.

CONCEPTOS BÁSICOS

Ferromagnetismo:Propiedad magnética de los materiales conpermeabilidad mr>>1.Polos magnét icos (Norte =N) (Sur =S).Caras de atracción sobre las que se sujetan losmateriales ferromagnéticos y puntos por los queentra y sale el flujo magnético (F).

Fuerza de mantenimiento (Fm):Es la fuerza perpendicular a las caras de atracciónque se necesita para mantener la pieza atraida. Está indicada en las hojas técnicas y se refiere a latotalidad de la superficie de contacto.

Fuerza de desplazamiento (FL):Es la fuerza paralela a la cara de atracción que senecesita para despegar la pieza atraída. Dependiendo del acabado superficial de la piezaatraída la fuerza (FL) varia entre el 20% y el 35% de(Fm).

Entrehierro (dL):Es la distancia media entre la cara de atracción dela ventosa y la superf ic ie de la piezaferromagnética. La forma y la rugosidad de estasdos superficies así como la de los materiales nomagnéticos que se encuentren entre ellos. (Porejemplo: protecciones galvánicas, esmalte,cascarilla, etc...) determina su valor.

Tensión nominal (Un):Es el valor para el que se ha fabricado el bobinadode la ventosa.

Factor de marcha (ED%):Es el cociente entre la duración de la conexión y laduración total del ciclo de maniobras expresado entanto por ciento. Las ventosas normalizadas estánpreparadas para ED100%.

Todos los productos fabricados por NAFSA, cumplen con la Directiva Europea 2006/95/CE sobre el materialeléctrico destinado a utilizarse con determinados límites de tensión.Normas de fabricación aplicadas: DIN VDE0580, UNE-EN 60204-1, NFC79300.

Remanencia (Br):Es la fuerza con la que la ventosa retiene a la piezaferromagnética después de anular el campomagnético. Su valor aproximado es del 5% de (Fm)según la pieza (tamaño, rugosidad, material, etc...).

Inversión de polaridad:Para anular el magnetismo remanente en la cara deatracción en las ventosas electromagnéticas despuésde cortar la alimentación al bobinado, es necesariouna inversión de polaridad de duración e intensidadlimitada.

Potencia nominal (Pn) consumida:Es el consumo indicado para cada ventosa.

Régimen caliente:Es el aumento de temperatura de la ventosa porencima de la temperatura ambiente de referencia,es debido al consumo del bobinado bajo tensión. Deno indicarse lo contrario la temperatura de referenciase toma 35ºC.

Clase de material aislante:Correspondencia entre el aislamiento del bobinadoy una temperatura límite del material empleado enlos bobinados de las ventosas . Como norma generalse usan aislamientos de clase térmica B (130ºC).

Temperatura ambiente máxima defuncionamiento:55ºC.

Tipos de protección:Protección de las superficies metálicas contra lacorrosión, por tratamiento galvánico. Norma UNE-EN 12329.Protección contra penetración de cuerpos extraños.Normas CEI-IEC 60529 (Código IP).

Duración del tiempo con tensión Duración del tiempo con tensiónTiempo con tensión + Tiempo sin tensión Duración de un cicloED% = x100 =

Cálculo del factor de marcha (ED%):

Explicación técnica: Ventosas

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Circuito magnético abierto Circuito magnético cerrado por la pieza a mantener

N - S Polos magnéticosdL EntrehierroFm Fuerza de mantenimientoFL Fuerza de desplamiento lateralD Espesor óptimo de la pieza a mantenerF Flujo magnético

Flujo magnético F:Las ventosas generan sobre la superficie demantenimiento un campo magnético entre los polosNorte y Sur.Al aproximar la pieza a mantener el circuito magnéticose cierra por medio de esta, con lo que se aumentael flujo magnético útil F. El número de líneas defuerza por cm2 que atraviesa perpendicularmenteuna superficie es la densidad de flujo tambiénllamado inducción magnética B.

Pieza a mantener y superficie de contacto:La superficie de contacto entre la ventosa y la piezaa mantener es la cara de atracción de la ventosa yla superficie de la pieza a mantener es la que estáen contacto con la cara atracción de la ventosa. Lafuerza de mantenimiento en la superficie de atracciónes prácticamente constante.Es la pieza a mantener, quien en función del tamañode la superficie de contacto y el espesor determinael valor de la máxima fuerza de mantenimiento (Fm).

Material de la pieza a mantener:Los materiales empleados en la fabricación de lasventosas por las que discurre el campo magnéticoson de hierro dulce de alta permeabilidad magnéticaal ser de buena conductividad magnética, lamáxima fuerza de mantenimiento depende entreotros factores de la permeabilidad de la pieza amantener. La estructura interna y la composiciónvaria para los diferentes materiales. Impurezas decarbono, cromo, niquel, manganeso, molibdeno,cobre, plomo, etc... reducen la conductividadmagnética.Las piezas templadas presentan una reducciónadicional de la fuerza de mantenimiento, cuantomayor sea el temple, peor será la conductividadmagnética.

Curvas de imantación de diversos materiales.

Para una intensidad de campo H, determinada porel imán o la bobina de la ventosa, la inducción quese puede alcanzar depende del tipo de material amanipular. B=f(H). Ver figura 2.

Para una misma ventosa las fuerzas demantenimiento varían según las característicasmagnéticas del material que vamos a mantener.Entre otros factores, la inducción de saturación delmaterial determina la fuerza máxima demantenimiento.

Fm

dL

FL

H= intensidad del campo magnético (AV/cm)B= inducción (Teslas)

Lineas de fuerza

Figura 2

0

1

2

0 50 100 150H (AV/cm)

B (T

esla

)

Armco Telar 57 St37St60 Acero coladoFundición maleable 20MnCr5Hierro colado

Comportamiento del campo magnético y laslíneas de campo en función del espesor de lapieza a mantener

Pieza espesor 0,2mm Pieza espesor 10mm

Figura 2

N S NNN S

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Eje de empuje Núcleo móvil

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Carga pequeña

Fuerza magnetica

Carga pesada

LIMITACIÓN DE POTENCIA:

Potencia insuficiente de la fuente de alimentación:Si la fuente de alimentación destinada a alimentarel electroimán tiene menos potencia que lademandada por el mismo, la fuerza será menor ala especificada en las fichas técnicas..Medidas a tomar:Asegurarse que la fuente de alimentación tienepotencia disponible superior a la demandada por elelectroimán.

INFLUENCIA DEL CABLEADO EN ELFUNCIONAMIENTO DEL ELECTROIMÁN:

En un electroimán de resistencia baja (por ejemplo:tensión baja, factor de marcha bajo) si el cable dealimentación es muy largo y con resistencia alta,esta resitencia se puede sumar al de la bobinabajando la potencia del electroimán y por lo tantoperdiendo fuerza sobre los valores indicados en lasfichas técnicas.Medidas a tomar:Se debe instalar la fuente de alimentción lo máscerca posible del electroimán.

MONTAJE:

Montaje del electroimán con relación a la cargay piezas adicionales:Es recomendable montar el electroimán en el mismoeje de la carga, evitando esfuerzos laterales sobreel núcleo móvil, que pudieran reducir la vida útil delas guías de deslizamiento.Medidas a tomar:Asegurarse que la carga no produce esfuerzoslaterales y que no interfiere en el desplazamiento deeste.

Montaje de elementos de fijación y elección delos mismos:Asegurarse que los elementos de fijación nointerfieren en el normal desplazamiento delelectroimán.Evitar el uso de tornillos muy largos que puedanllegar a entrar en contacto con la bobina.Ver ficha técnica de cada producto para la profudidadrosca adecuada.

Ajuste de la posición de montaje y uso deaccesorios sobre el eje de deslizamiento:Asegurarse que durante la instalación de partesauxiliares sobre el eje o núcleo móvil del electroimáneste no se vea dañado ni pierda la concentricidadde fabricación entre el eje de empuje y el núcleomóvil.

VARIACIONES DE TENSIÓN:

Las variaciones admitidas son de +5% y -10% sobrelas tensiones nominales.Las tensiones nominales figuran en la placa decaracterísticas de cada aparato.

Tensión superior al +5%:Provoca el aumento de la fuerza de empuje, causandoun mayor impacto entre los núcleos del electroimán.Lo que puede influir en la vida útil, también se produceun incremento en la temperatura del electroimán, loque puede causar daños en la bobina y cables dealimentación.Incluso dependiendo del valor de la sobretensiónpuede llegar a destruirse la bobina.

Tensión inferior al -10%:Disminuye la fuerza de empuje y retardo en el tiempode respuesta.Medidas a tomar:Seleccionar el electroimán teniendo en cuenta lasvariaciones en la tensión de alimentación.Si se quiere trabajar con márgenes de tensiónmayores habrá que adecuar el bobinado delelectroimán desde su fase de diseño por parte deNAFSA.

PICOS DE TENSIÓN GENERADOS POR LADESCONEXIÓN DE LA BOBINA:

Daños en los elementos de control por picos alcorte de la tensión en el electroimán:Los elementos de control de alimentación alelectroimán de gran sensibilidad pueden dañarsedebido a estos picos que pueden llegar a alcanzarentre 5 y 10 veces el valor de la tensión nominal.Medidas a tomar:Añadir dispositivos de protección tales como diodosvolantes, varistores...Ver página 121, proteccionesde bobina.

DIFERENCIAS DE VALOR ENTRE LA FUERZADEL ELECTROIMÁN Y LA CARGA A VENCER:

Medidas a tomar:Seleccionar el electroimán en función de la carga,con un margen de seguridad entre 2 y 3.Ejemplo: Si queremos vencer una carga de 10Nhabrá que seleccionar un electroimán con una fuerzade 20-30N. Ver ficha técnica de cada producto.

Explicación técnica: Electroimanes de accionamiento

Fuerza de electroimán muysuperior a la carga a desplazar:Hace que el núcleo móvil impactefuertemente lo que puedeproducir que se acorte la vida delelectroimán.Fuerza electroimán ligeramentemayor que la carga a desplazar:La fuerza magnética de atracciónsera menor asi como el tiempode respuesta

PRECAUCIONES A TENER EN CUENTA EN LA MANIPULACIÓN E INSTALACIÓN DE ELECTROIMANES

Carga

Posición de montaje incorrecta:Posición de montaje correcta:

Evitar esfuerzos laterales

Carga

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CONEXIÓN DE BOBINAS POLARIZADAS:En electroimanes que tengan sistema de imanesincorporados se necesitara polarizar correctamentela bobina tales como series ERB, ERDI, ECI yventosasVM/NDEjemplo: Principio de funcionamiento según modode alimentacíon de serie ERB.

Cable rojo: +VdcCable negro: -Vdc

Cable rojo: -VdcCable negro: +Vdc

Posición bloqueo Posición desbloqueo

(F-S) Bobina+iman

(F-S)Resorte

F-S:Fuerza-carrera

FRECUENCIA DE USO EN NÚMERO DEMANIOBRAS (sólo para electroimanes deaccionamiento, las ventosas quedan exentas):

El número de maniobras de vida útil depende de losmateriales de construcción de las guías dedeslizamiento y condiciones de uso, instalación,carga...Medidas a tomar:Si el número de maniobras es elevado (>200maniobras al día), usar electroimanes con casquillosde deslizamiento autolubricados. Ejemplo: SeriesERC, CU, ECH, ECR.En caso de duda consultar al departamento técnicode NAFSA.

NO RESPETAR LOS FACTORES DE MARCHA:

En caso de no respetar los factores de marchaindicados para cada electroimán, pueden ocurrir doscosas:1) Que el electroimán este más tiempo de lo indicadoen el factor de marcha bajo tensión:Esto puede quemar la bobina, fundir los materialesde plástico y que la guía no deslice correctamente,inutilizando el electroimán.2) Que el electroimán este menos tiempo de lo queindica el factor de marcha bajo tensión:Esto es beneficioso para el electroimán ya que secalentara menos.

CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTOAMBIENTALES:

Adhesion de aceites, polvo y otros materialesextraños a las guías de deslizamiento delelectroimán:Si materiales como aceites, polvo u otros materiales penetran en las guías de deslizamiento, esto puede piezas deslizantes, esto puede influir en la fuerzade tracción o empuje asi como en el tiempo derespuesta, con la posibilidad de que el electroimándeje de funcionar por agarrotamiento.El electroimán debe estar alejado del agua, polvoy en general de ambientes agresivos, salvo queesten expresamente diseñados para este tipo deaplicación. Algunos materiales tienen menorresitencia a los ácidos u otros agentes químicos.Medidas a tomar:Tomar medidas de protección auxiliares al electroimány adaptar el diseño para cada caso.

Temperatura ambiente superior a 35ºC:Cuanto más alta sea la temperatura ambiente (V13)mayor será la temperatura final del electroimán (V23),lo cual supone una menor fuerza, ver página 1.3apartado Temperatura y aislamientos.Medidas a tomar en caso de problemas:Seleccionar un electroimán con un factor de marchasuperior, ver página 1.2, apartado Cálculo de factorde marcha.

FENÓMENOS FÍSICOS QUE PUEDEN INFLUIREN EL FUNCIONAMIENTO DEL ELECTROIMÁN:

Magnetismo:Prestar atención a la posición y sentido de montajedel electroimán, y si este esta rodeado de cualquierfuente de generación de campos magnéticos quepueda influir en el campo magnetico del electroimán.Medidas a tomar:Alejar suficientemente el electroimán de la fuente degeneración de campos magnéticos.

Influencia de la temperatura en la electrónicaasociada:Debido al calor que genera el electroimán, loscomponentes con menor resistencia al calor, talescomo semiconductores, pueden dañarse.Si el electroimán está montado en una caja selladase deberá tener especial cuidado y control sobre elcalentamiento.Medidas a tomar:Ante problemas de este tipo seleccionar unelectroimán con un factor de marcha superior, y porlo tanto que genere menos calentamiento para elmismo tiempo de uso.

FUSIÓN DE ELEMENTOS DE PROTECCÍON(fusibles térmicos, varistores, diodos etc..):

Las sobretensiones o el uso de tensiones dealimentación muy superiores a la normal, puedendestruir los elemetos de protección que contenga elelectroimán en cada caso.Medidas a tomar:Añadir medidas preventivas en el circuito dealimentación para evitar que flujos de electricidadanormales lleguen al electroimán o usar fusiblestérmicos reseteables.Verificar que la tensión de alimentación correspondacon su nominal.

BOBINA DAÑADA POR LONGITUD EXCESIVA DETORNILLOS DE FIJACIÓN:

ROTURA DE CABLES :

Evitar los tirones bruscos en los cables dealimentación, terminales etc..

Si la longitud de lostornillos de fijación esdemasiado larga, puedenpenetrar en la bobinacausando la rotura delhilo de cobre.Esto puede crear uncortocircuito en la bobina.

Explicación técnica: Electroimanes de accionamientoPRECAUCIONES A TENER EN CUENTA EN LA MANIPULACIÓN E INSTALACIÓN DE ELECTROIMANES

Longitud tornillocorrecto

Longitud tornilloexcesiva,evitar