Diseños de respiradores 3D con una relación de transmisión del motor paso a paso inadecuada

editado 18 de marzo en Prototipos
Ánimo a todos los colaboradores.

Abro este hilo para que se debata una cosa que me parece estar viendo en múltiples diseños 3D.

Al parecer, los diseñadores de respiradores 3D colocan el motor paso a paso como si fuera una pegatina o un bloque que se fija con tornillos y se queda ahí (con colorines, bien bonito).

Señores, señoras y señoritas, que como todos los componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos, hay unas características eléctricas y mecánicas que hay que adaptar al diseño.

Basándonos en las especificaciones clínicas que se están definiendo en este mismo foro, se pueden llegar a necesitar:
- Un flujo máximo de pico (pendiente máxima de subida en la curva) de 200l/min (si, 200 litros por minuto de pendiente, aunque sea un periodo muy corto de tiempo).
- Un frecuencia respiratoria de hasta 18 respiraciones por minuto, o incluso llegar hasta 25.

Todo esto implica un motor con picos de potencia instantánea bastante elevados, bastante corriente y una respuesta rápida.

Si nos vamos a las hojas de características de los motores Nema 17 o Nema 23 que nos encontramos habitualmente, vemos que los regímenes máximos de giro para los que están diseñados suelen estar en el rango de 1000 a 2000 rpm.

Si fijamos por seguridad el punto de trabajo en un régimen de giro del 80% del máximo, nos encontramos con motores que van a estar trabajando desde 800 a 1600 rpm (según el motor que específicamente hayamos elegido) con un torque bastante alto a esas revoluciones por minuto.

Con las reductoras aumentaríamos el torque (par) que deberían de añadirles a algunos de los diseños se conseguirían las velocidades de flujo de aire adecuadas en cada momento.

Hay que analizar las curvas respiratorias, porque no es una adaptación directa entre por ejemplo 18 rpm de frecuencia respiratoria y 800 rpm de velocidad del motor paso a paso, sino que hay que ver las velocidades instantáneas que se necesitarían en el motor en cada momento de la curva respiratoria.
Habrá momentos de velocidades altas en el motor (800 rpm), momentos de velocidades moderadas (100 a 400 rpm) y momentos en los que el motor se encuentre parado.

Bueno, se abre el debate, a ver si los diseñadores 3D ven necesario o no el uso de reductoras (con ruedas dentadas adicionales, disminuyendo el numero de dientes, usando husillos o cualquier otro sistema mecánico).

Dejo las 2 primeras hojas de características que he encontrado en google al buscar Nema 23:

Si tenéis algún motor en concreto indicar sus hojas de características para que se puedan comparar con estas.

Comentarios

  • Gracias por tu comentario Jose_Pizarro, son todo unas preguntas muy relevantes. Vamos a incluirlo en el resumen del día para que los equipos lo tengan en cuenta! Toda aportación es bienvenida!
  • Hola Jose, yo solo estoy dinamizando el grupo Respirapadre, lo paso al canal a que alguien le eche un ojo, mucha suerte y mucho ánimo a todos
  • Me comenta el ingeniero que esta al mando ( no tiene  tiempo para responder ) en el diseño Respirapadre :  No hay problema por el número de ciclos.... no tenemos un motor, y tampoco por el flujo
  • Si podéis revisar todos los diseñadores de respiradores 3D las especificaciones clínicas del Doctor Pancho_Cañizo veréis que pueden hacer falta potencias y velocidades muy altas en determinados casos:
    https://foro.coronavirusmakers.org/index.php?p=/discussion/44/especificaciones-clinicas-de-un-respirador-util-en-esta-crisis#latest

    Pensad como si fuera un motor de lavadora, que puede centrifugar a mucha velocidad, pero el motor no está acoplado directamente al tambor, sino que hay una reducción en la transmisión usando correas y poleas.

    Todo lo que sea poner a trabajar los motores en régimenes que no sean los nominales va a suponer que los motores funcionen a mucha menos potencia o se frenen.

  • Buenos días.
    Los administradores de este foro no han cumplido con su cometido.
    Con lo fácil que hubiera sido poner algo de orden.
    Debido al completo desorden del foro, la descoordinación y la falta de control de los administradores de este foro he decidido no aportar nada mas al mismo.
    - He tenido que dedicarle tiempo a corregir a otros colaboradores comentarios inciertos para que los lectores no se basaran en ellos.
    - He duplicado hilos por haberlos ensuciado otros miembros con comentarios no relacionados con estos hilos.
    - He reportado a los administradores comentarios que debieran de eliminarse de hilos y éstos no han hecho nada, dejando el hilo inservible, al dejar éste "sucio", lleno de tanta "basura".
    El estar haciendo el doble o el triple de trabajo para mantener la información en este foro me ha estado quitando el tiempo necesario para el desarrollo de un respirador viable.
    Este foro ha sido una carga, en el que aportaba, aportaba y aportaba, y nadie me ha echado una mano.
    31 hilos abiertos y más de 160 comentarios en estos días, mientras que otros se dedicaban a sus montajes (y utilizaban el foro cuando se encontraban con algún problema), yo tenía que estar redactando y documentando todo muy clarito para que los lectores lo entendieran.
    La colaboración de los demás ha sido casi nula, sólo ha servido para dedicarle mi tiempo a otros, y no para avanzar en un desarrollo factible.
    Las pocas cosas que solicitaba en las colaboraciones, que hasta estudiantes de instituto pudieran haber realizado, no la ha realizado nadie, como por ejemplo, las búsquedas en sitios específicos y la realización de listados.
    Todo el mundo se ha centrado en sus intereses, en sus desarrollos propios y no en ver todo esto desde una perspectiva mas amplia.
    Como suelo decir "el que no aporte, que se aparte", veo que para las personas de este foro no "aporto", si no hubieran permitido por ejemplo que administrara mis propios hilos o hubieran hecho relevantes estos hilos.
    Debido a que lo que estoy haciendo no le interesa a nadie, por la nula colaboración que estoy recibiendo de este foro, me aparto.
    Como siempre han decidido centrarse en otros desarrollos, se que la decisión que he tomado es la mejor decisión, por muy dura que sea.
    Después de tantos días, al igual que en un trabajo, sólo queda despedirme de mis compañeros.
    "Ánimo compañeros".
    Atentamente
    Jose_Pizarro

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