Hispanopedia WikiUn motor de cera es un dispositivo actuador lineal que convierte la energía térmica en energía mecánica aprovechando el comportamiento de cambio de fase de las ceras . [ 1 ] Durante la fusión, la cera normalmente se expande en volumen entre un 5 y un 20 % ( Freund et al. 1982 ) .
En los motores de cera se puede utilizar una amplia gama de ceras, desde hidrocarburos altamente refinados hasta ceras extraídas de materia vegetal. Un ejemplo específico son las ceras de parafina de la serie de n-alcanos de cadena lineal. Estas se funden y solidifican en un rango de temperatura estrecho y bien definido.
Diseño
Los componentes principales de un motor de cera son:
- Un volumen cerrado de cera
- Un émbolo o varilla de carrera para convertir la fuerza termohidráulica de la cera en una salida mecánica útil.
- Una fuente de calor como por ejemplo:
- Corriente eléctrica; normalmente un termistor PTC , que calienta la cera.
- Radiación solar; por ejemplo, las rejillas de ventilación de los invernaderos.
- Calor de combustión; por ejemplo, el exceso de calor de los motores de combustión interna.
- Calor ambiental
- Un sumidero para rechazar energía térmica como por ejemplo:
- Convección hacia aire ambiente más frío
- Dispositivo de efecto Peltier dispuesto para transferir energía térmica
Cuando se activa la fuente de calor, el bloque de cera se calienta y se expande , impulsando el émbolo hacia afuera por desplazamiento de volumen. Al retirar la fuente de calor, el bloque de cera se contrae al enfriarse y la cera se solidifica. Para que el émbolo se retraiga, generalmente se requiere una fuerza de precarga para vencer la resistencia mecánica de los sellos que contienen la cera líquida. Esta fuerza de precarga suele ser del 20 % al 30 % de la fuerza de operación y a menudo se proporciona mediante un resorte mecánico o un peso muerto alimentado por gravedad aplicado externamente al motor de cera ( Duerig 1990 , p. 214) .
Dependiendo de la aplicación específica, los motores de cera pueden presentar ventajas sobre los solenoides magnéticos:
- Proporcionan una gran fuerza hidráulica debido a la expansión de la cera del orden de 4000 N (que corresponde a aproximadamente 400 kg o 900 lb en gravedad estándar) ( Tibbitts 1988 , p. 13) .
- Tanto la aplicación como la liberación del motor de cera no son instantáneas, sino más bien suaves y delicadas.
- Debido a que el motor de cera es una carga resistiva en lugar de una carga inductiva , los motores de cera controlados por TRIAC no requieren circuitos de amortiguación .
- Los motores de cera pueden funcionar de forma totalmente pasiva aprovechando fuentes de energía ambiental. Dado que la cera utilizada en el motor presenta diversos puntos de fusión, se puede seleccionar uno que se ajuste al rango de temperaturas ambiente de funcionamiento en una aplicación específica. De esta forma, la cera se funde y solidifica dentro de este rango mediante la transferencia de energía térmica. Al ubicarse junto a la fuente de calor, los motores de cera pueden funcionar sin necesidad de una fuente de alimentación externa adicional.
Aplicaciones
Controles aeroespaciales
Los motores de cera se utilizan ampliamente en la industria aeroespacial, donde se emplean para controlar el combustible, el sistema hidráulico y otros aceites esenciales para la seguridad en los vuelos de los aviones modernos. [ 2 ]
Válvulas mezcladoras - HVAC
Los motores de cera están contenidos dentro de válvulas mezcladoras termostáticas "autoaccionadas" , donde el motor de cera detecta el cambio de temperatura y responde en consecuencia para obtener la temperatura deseada del fluido mezclado.
lavadoras de ropa
Algunas lavadoras de carga frontal utilizan motores de cera para accionar el mecanismo de bloqueo de la puerta. Al iniciar un ciclo, un motor de cera se activa, empujando un pasador hacia afuera y bloqueando la puerta. Este diseño ofrece ventajas en cuanto a costo, confiabilidad y seguridad. En condiciones de humedad, un motor de cera resulta más económico y ofrece la misma confiabilidad que un solenoide electromagnético o un pestillo motorizado. Presenta un retardo de liberación pasiva predecible. En caso de un corte de energía, la puerta permanece bloqueada brevemente, durante un tiempo mayor que el de la desaceleración del ciclo de centrifugado a alta velocidad, y luego se desbloquea de forma segura al enfriarse la cera.
Sistemas de calentamiento de agua
Los motores de cera también se utilizan habitualmente para accionar válvulas de zona en sistemas de calefacción hidrónicos (de agua caliente).
Lavavajillas
Se utilizan en muchos lavavajillas para liberar el pestillo de la puerta del dispensador de detergente. El motor de cera actúa como un solenoide cuando se activa mediante el temporizador o el control del lavavajillas, y el pistón acciona el mecanismo que libera el pestillo de la puerta del dispensador. También se utilizan para controlar la salida de aire durante el ciclo de secado.
Ventilaciones de invernadero
Los motores de cera se utilizan ampliamente para accionar las rejillas de ventilación que regulan la temperatura en los invernaderos.
En esta aplicación, a medida que aumenta la temperatura ambiente dentro del invernadero, la cera se derrite, activando el émbolo y abriendo las rejillas de ventilación. Cuando la temperatura del invernadero ha descendido lo suficiente, la cera se enfría y solidifica, permitiendo que las rejillas se cierren de nuevo.
Microactuador de parafina
Un microactuador de parafina es un tipo de motor de cera, a menudo fabricado mediante tecnología de sistemas microelectromecánicos (MEMS) o, en ocasiones, mediante mecánica de precisión. [ 3 ]
Véase también
Referencias
- ↑ Setright, LJK (1976). «Refrigeración». En Ian Ward (ed.). Anatomía del automóvil . Orbis. págs. 61–62 . ISBN 0-85613-230-6.
- ↑ Grupo, Techbriefs Media (octubre de 2018). "Soluciones termostáticas para aplicaciones de control de temperatura" . www.aerodefensetech.com . Consultado el 15 de marzo de 2021 .
{{cite web}}:|last=tiene nombre genérico ( ayuda ) - ↑ Ogden, Sam; Klintberg, Lena; Thornell, Greger; Hjort, Klas; Bodén, Roger (30 de noviembre de 2013). "Revisión sobre actuadores, válvulas y bombas de cambio de fase de parafina miniaturizados" . Microfluidics and Nanofluidics . 17 : 53–71 . doi : 10.1007/s10404-013-1289-3 . S2CID 85525659 .
- Freund, M.; Csikos, R; Keszthelyi, S; Mozes, Gy (1982). Productos de parafina: propiedades, tecnologías y aplicaciones . Budapest, Hungría: Academia Húngara de Ciencias . ISBN 963-05-2680-8.
- Duerig, TW (1990). Aspectos de ingeniería de las aleaciones con memoria de forma . Oxford: Butterworth-Heinemann . ISBN 0-7506-1009-3.
- Tibbitts, Scott (1988). "Actuadores de parafina de alto rendimiento: Utilización en mecanismos aeroespaciales" . Servidor de informes técnicos de la NASA . Hanover, MD: Centro de Información Aeroespacial de la NASA (CASI) . Recuperado el 31 de mayo de 2019 .
Enlaces externos
- Fabricante de motores de cera - Rostra Vernatherm
- Información general sobre el actuador térmico - Motor de cera
- Fabricante de motores de cera y termoactuadores | iSwell
Un motor de cera fabricado por iSwell.
- Actuadores