MOTORES de tamaño NEMA 17 y NEMA 23 DESCARTADOS para los respiradores. DIRIGIDO A LOS IMPRESORES 3D

editado 19 de marzo en Prototipos
NEMA 17:
A menos que haya un motor paso a paso de tamaño Nema 17 con una profundidad y longitud de eje mucho mayor a la habitual, fabricado para la Nasa, todos los motores Nema 17 de uso comercial que he visto quedarían descartados.

Como dar parámetros técnicos le va a servir de poco a la mayoría, voy a intentar que lo entendáis de la mejor forma posible.

Los respiradores con motores Nema 17 nos van a dar un pequeño caudal de aire, que aunque podría servir para niños, va a ser poco útil, ya que este tipo de pacientes no suelen necesitar este tipo de dispositivos.

NEMA23:
Lo habitual es el "peor" de los casos, para el cual el sistema sí tiene que funcionar, es el de un paciente con las siguientes características:

Perico de los Palotes:
Hombre adulto de edad avanzada, obeso, con problemas de respiración.
1.95cm de altura.
130 Kg de peso.

Creo que entenderéis que un motor de juguete de impresora no va a tener la potencia suficiente para funcionar de forma continua sin quemarse con la carga necesaria para mover los pulmones de este gran hombre durante días o semanas.

A priori, como mínimo hará falta un motor de tamaño Nema 23 de aprox. 3A por fase, alimentaciones de al menos 30Vdc y posiblemente ventilación forzada para la refrigeración del propio motor.

Con un motor de estas características, con una potencia de 100W, un rendimiento del 80%, un ciclo de trabajo equivalente del 20%, tendría que disipar en calor unos 4W.

4W no es demasiado, pero algo se puede calentar.
En la mayoría de motores la temperatura máxima soportada es 80ºC.
En las hojas de características no indican la resistencia térmica de la propia estructura del motor.
Es posible que no sea recomendable usar ventilación forzada (ventiladores) por el propio tipo de ambiente existente, para no propagar virus, pero sí que puede ser interesante usar placas de aluminio de mayor superficie (área ampliada) como soportes frontales, por ejemplo, y un disipador trasero si el motor seleccionado lo permite.

Con una potencia máxima de 100W y un ciclo de trabajo equivalente del 20% se tendría un consumo medio de 20W.

100W de potencia máxima y 20W de potencia media pueden ser "insuficientes" para Perico de los Palotes.

Hay ya algún diseño con 2 motores Nema alineados, no se el tamaño, pero si se aprecia que están alineados.
Esto no lo veo lo más adecuado,acoplamientos mecánicos y el control de 2 motores puede ser problemático.

NEMA34:
Por tanto no queda mas remedio que usar motores Nema de más potencia (con corrientes de 5 o 6A por fase):
- Nema 23 de mayor longitud (76 mm o 112mm), nada de usar los de 45 o 56 mm.
- Nema 23 "trifásicos" de alta potencia en vez de los bipolares.
- Nema 34 de alta potencia y par (torque).

Posiblemente lo más fácil de conseguir a nivel industrial sean los motores Nema 34, son motores más robustos, que pesan 2Kg o más.

Parece que un motor pesado y grande como el Nema 34 es exagerado, pues no, es lo adecuado para las velocidades máximas de flujo de las "especificaciones clínicas" de este foro.
Todo esto se debe a que el tiempo efectivo en el que motor actúa es el equivalente al 20% del tiempo total.
La potencia disipada por este motor estaría entorno a 8W en el peor de los casos.

POSIBLES SOLUCIONES AVANZADAS CON NEMA23 POCO PRÁCTICAS:
Los sistemas que "almacenan energía" permiten disminuir la potencia "media" de los motores, por eso:
1.- Los diseños con pequeños compresores no necesitan grandes y pesados motores. La energía la almacenan en forma de aire comprimido.
2.- Otra forma de almacenar la energía es usando cigüeñales. Almacenar la energía en forma de energía cinética.
3.- Almacenar la energía de forma mecánica, usando muelles o resortes, como lo hacen las ballestas o arcos, por ejemplo.
4.- Energía potencial, levantando masas (sería un sistema raro de levantamiento de masas con una trayectorias también algo raras, como cuadriláteros articulados con masas). Todo esto sería más complejo de controlar.

Y como opción extrema:
5.- Poner a funcionar el motor al 400% de la potencia máxima (se duplica la corriente máxima y la tensión máxima) durante periodos cortos de tiempo, aunque serían bastantes décimas de segundo.
Esto en la mayoría de los casos puede funcionar, pero el riesgo es muy alto.

Se puede deteriorar algún devanado y quemarse.
No se quemará todo, ya que no habrá un calentamiento general, sino una parte muy pequeña (pequeños hilos que pueda haber) o conexiones que tengan una resistencia de contacto algo mayor.

SOLUCIÓN DEFINITIVA NEMA34:
Creo que no hay "tiempo" para ponerse a "experimentar" con los Nema 23 sabiendo que no van a obtener resultados positivos.
Se paga 60 euros por motor en vez de 20 euros y problema solucionado.

Que se necesitan 10000 unidades y el coste sube más .. se le pide ayuda a quien sea, aunque sea a Amancio Ortega o a Bill Gates.

Yo ya de momento tengo que cambiar de driver, 5 o 6A ya no se controlan tan fácilmente como 3A.

Si hay alguien que quiera dar su opinión la puede dar.
O si hay alguien que ha probado los motores Nema 23 con carga, y con los flujos indicados, que lo diga.

Comentarios

  • 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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