Motor Lineal

7/21/2019 Motor Lineal

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UNIVERSIDAD TECNOLGICA DEL PERINGENIERA ELECTRONICA

MAQUINAS ELECTRICAS

=====================================================

MOTOR LINEAL

PROFESOR:

(Ing. Richard Figueroa Velazco)

Integrantes:

Vsquez Len Italo

Alberto Len Richard

Santiago Gmez Pedro

2015

Fecha de entrega:


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01/12/2015

INDICE

Introduccin1

Historia2

Motor lineal

Tipos

Continua.4

Sincrnico..6

Asncrono...

!ntre"ierro plano12Conclusiones # $i$lio%ra&a..22


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Introduccin

!l 'otor lineal co'o concepto $(sico al i%ual )ue la 'a#ora de las '()uinasel*ctricas data de &ines del si%lo pasado. !+iste una patente de 'otor lineal &ec"ada enel a,o 1--.

/ese a tener antecedentes tan re'otos no "a tenido un desarrollo 'u# si%ni&icatio enla pri'era 'itad de este si%lo # esto se de$e a )ue se $ien posee al%unas entaassi%ni&icatias e+isten al%unos inconenientes )ue desalientan su utiliacin.3(sica'ente el 'otor lineal est( &or'ado por una parte &ia # una parte 'il deconstruccin adaptada a las caractersticas a o$tener la cual trans'itir( la &uerare)uerida entre ellas sin interencin de trans'isiones.!l principio de &unciona'iento del 'otor lineal per'ite o$tener una &or'a deconersin de la ener%a cu#as entaas se i'ponen en &or'a deter'inante en todoslos sectores en donde est(n en ue%o &ueras para traslacin el 'otor lineal proeepor s 'is'o un es&uero de propulsin sin nin%n 'edio de trans'isin 'ec(nica #con sola'ente el nculo electro'a%n*tico entre las partes &ias # 'iles. 7e esta&or'a se eli'ina el recurso cl(sico de trans&or'ar el 'oi'iento de rotacin del 'otor

conencional en un 'oi'iento lineal eli'inando los conocidos pro$le'as de lossiste'as de trans'isin # de ad"erencia en las ruedas 'otrices. !l principalinconeniente radica en el "ec"o de )ue es '(s di&cil 'antener las distancias entreinductor e inducido )ue en los 'otores rotantes # ale la plena recordar )ue elentre"ierro es lo )ue de'anda la 'a#or intensidad de ca'po para lo%rar la induccinnecesaria. 8os 'otores lineales tienen por lo %eneral 'a#or ta'a,o # 'enorrendi'iento )ue los 'otores rotantes de i%ual potencia.!s &(cil deducir )ue a pesar de su costo todaa de'asiado eleado estos tipos de

'otores per'iten resoler diersos pro$le'as #a sea en el ca'po del transporte co'o

en de las '()uinas "erra'ientas.

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Historia

a!a ac"#"racin

8a "istoria de los 'otores lineales el*ctricos se re'onta a 1-40 con los tra$aos

de C"arles 9"eatstoneen el :in%;s Colle%een 8ondres pero el 'odelo de

9"eatstone era 'u# ine&iciente lo cual lo "acia i'pr(ctico. 'otor sincrnico lineal. 8os

'otores lineales 7C no son utiliados #a )ue su costo es 'a#or # los SGM lineales

poseen una potencia $aa.

A#ta ac"#"racin

Se "a propuesto el uso de 'otores lineales de alta aceleracin para arias

aplicaciones. Se los "a ealuado para utiliarlos co'o ar'as dado )ue las

'uniciones per&oradoras de $lindaeactuales consisten de pe)ue,os pro#ectiles con

una 'u# alta ener%a cin*tica para lo cual estos 'otores son adecuados.

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https://es.wikipedia.org/wiki/Charles_Wheatstonehttps://es.wikipedia.org/wiki/King's_College_de_Londreshttps://es.wikipedia.org/wiki/Hermann_Kemperhttps://es.wikipedia.org/wiki/Hermann_Kemperhttps://es.wikipedia.org/wiki/Motor_lineal#cite_note-2https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Eric_Laithwaite&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Imperial_Collegehttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=R%C3%ADo_magn%C3%A9tico&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Levitaci%C3%B3n_magn%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Levitaci%C3%B3n_magn%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Tren_de_levitaci%C3%B3n_magn%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Tren_de_levitaci%C3%B3n_magn%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Linimo&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Linimo&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Nagoyahttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Bombardier_Advanced_Rapid_Transit&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Bombardier_Advanced_Rapid_Transit&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Bombardier_Advanced_Rapid_Transit&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Bombardierhttps://es.wikipedia.org/wiki/Bombardierhttps://es.wikipedia.org/wiki/Tokiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Monta%C3%B1as_rusashttps://es.wikipedia.org/wiki/Tranv%C3%ADashttps://es.wikipedia.org/wiki/Mineriahttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Control_de_movimiento&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Tranv%C3%ADashttps://es.wikipedia.org/wiki/Citadishttps://es.wikipedia.org/wiki/Citadishttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Eurotram&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Eurotram&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Dibujo_t%C3%A9cnicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Armahttps://es.wikipedia.org/wiki/AP_(munici%C3%B3n)https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/King's_College_de_Londreshttps://es.wikipedia.org/wiki/Hermann_Kemperhttps://es.wikipedia.org/wiki/Motor_lineal#cite_note-2https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Eric_Laithwaite&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Imperial_Collegehttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=R%C3%ADo_magn%C3%A9tico&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Levitaci%C3%B3n_magn%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Tren_de_levitaci%C3%B3n_magn%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Tren_de_levitaci%C3%B3n_magn%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Linimo&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Nagoyahttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Bombardier_Advanced_Rapid_Transit&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Bombardierhttps://es.wikipedia.org/wiki/Tokiohttps://es.wikipedia.org/wiki/Monta%C3%B1as_rusashttps://es.wikipedia.org/wiki/Tranv%C3%ADashttps://es.wikipedia.org/wiki/Mineriahttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Control_de_movimiento&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Tranv%C3%ADashttps://es.wikipedia.org/wiki/Citadishttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Eurotram&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Dibujo_t%C3%A9cnicohttps://es.wikipedia.org/wiki/Armahttps://es.wikipedia.org/wiki/AP_(munici%C3%B3n)https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Charles_Wheatstone


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Muc"as'onta,as rusasde par)ues de diersiones utilian en la actualidad 'otores

de induccin lineales para i'pulsar el tren a alta elocidad co'o un siste'a

alternatio a la alternatia de la eleacin por 'edios 'ec(nicos al co'ieno del

recorrido. 8a 'arina de !stados


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Motor lineal

!l 'otor lineal est( &or'ada por una parte &ia # una parte 'il de construccin

adaptada a las caractersticas a o$tener la cual trans'itir( la &uera re)uerida entre

ellas sin interencin de trans'isiones. !l principio de &unciona'iento del 'otor lineal

per'ite o$tener una &or'a de conersin de la ener%a cu#as entaas se i'ponen en&or'a deter'inante en todos los sectores en donde est(n en ue%o &ueras para

traslacin el 'otor lineal proee por s 'is'o un es&uero de propulsin sin nin%n

'edio de trans'isin 'ec(nica # con sola'ente el nculo electro'a%n*tico entre las

partes &ias # 'iles. 7e esta &or'a se eli'ina el recurso cl(sico de trans&or'ar el

'oi'iento de rotacin del 'otor conencional en un 'oi'iento lineal eli'inando los

conocidos pro$le'as de los siste'as de trans'isin # de ad"erencia en las ruedas

'otrices. !l principal inconeniente radica en el "ec"o de )ue es '(s di&cil 'antener

las distancias entre inductor e inducido )ue en los 'otores rotantes # ale la pena

recordar )ue el entre"ierro es lo )ue de'anda la 'a#or intensidad de ca'po para

lo%rar la induccin necesaria. 8os 'otores lineales tienen por lo %eneral 'a#or ta'a,o

# 'enor rendi'iento )ue los 'otores rotantes de i%ual potencia. !s &(cil deducir )ue apesar de su costo todaa de'asiado eleado estos tipos de 'otores per'iten

resoler diersos pro$le'as #a sea en el ca'po del transporte co'o en de las

'()uinas "erra'ientas.

$%u& "s un 'otor #in"a#(

8a e+plicacin "a$itual de lo )ue es un 'otor lineal es )ue se trata de un 'otor

rotatorio desenrolladoN es decir )ue se "a cortado por uno de sus radios # se "a

estirado "asta dearlo plano.

Ha$lando de un 'odo '(s preciso un 'otor lineal consiste en un ele'ento pri'ario

donde se encuentran los deanados # un ele'ento secundario )ue se e+tiende a lolar%o de la distancia )ue se a a recorrer aportando co'o entaa la posi$ilidad de

poder disponer de arios pri'arios so$re un 'is'o secundario. Al i%ual )ue en el caso

de los 'otores rotatorios pueden e+istir 'odelos sncronos # asncronos. Kunto con

las %uas lineales el siste'a de 'edida lineal # el re%ulador electrnico &or'an el

conunto actio de acciona'iento lineal.

Integracin de un motor lineal en un carro de mquina herramienta.

$%u& o)r"c"n #os 'otor"s #in"a#"s(

/or 'u# &ino )ue se "ile en el proceso de sintona de los acciona'ientos el alorli'itado de la ri%ide unto con la e+istencia de posi$les "ol%uras en la trans'isin

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'ec(nica restrin%e el uso de "usillos a $olas "asta una lon%itud de unos 6' una

elocidad de unos 60 ' O 'in # una aceleracin de "asta 1% en el 'eor de los casos.

8as aplicaciones con 'otores lineales eli'inan los ele'entos de trans'isin

'ec(nica )ue de$ido a su elasticidad "acen )ue los acciona'ientos se co'porten

con una naturalea oscilatoria li'itando la din('ica # la %anancia del &actor :. 8a

trans'isin de la &uera se realia a"ora directa'ente por el ca'po 'a%n*tico. Todo

ello proporciona una serie de entaas so$re los acciona'ientos tradicionales $asados

en trans'isiones 'ec(nicasL

Ma#ores alores de elocidad pudiendo lle%ar "asta =00 'O'in.

Ma#ores alores de aceleracin lo )ue es 'uc"as eces 'as i'portante )ue

el alor de la elocidad '(+i'a para reducir los tie'pos de 'ecaniado. 8os

alores tpicos andan en torno a 1 2% o incluso '(s.

Ma#or anc"o de $anda del siste'a de acciona'iento # 'a#ores alores del

&actor : )ue dan una idea de la rapide # calidad de respuesta del ee. !l

siste'a es '(s preciso cuando se desplaa a altas elocidades por lo )ue la

calidad de la interpolacin as co'o la elocidad # precisin en aplicaciones de

contorneado se incre'entan nota$le'ente

Geduccin de los nieles de i$racin Ma#ores cursos sin co'pro'eter el

%rado de prestaciones

8a ta$la 'uestra una pe)ue,a co'paracin entre las prestaciones tpicas )ue o&recen

los 'otores lineales # los "usillos a $olas

Husillo a $olas Motor lineal

elocidad '(+i'a 05 'Os 2 'Os >= 4 posi$le

Aceleracin '(+i'a 05 P 1 % 2 P 10 %

Gi%ide din('ica P 1- B%&O'' 6P 21 B%&O''

Tie'po posicionado 100 's 10 P 20 's

uera '(+i'a 26.00 F .000 FO$o$ina

ia$ilidad 6.000 P 10.000 " 50.000 ">Fuente: High Speed Machining with GEF!"#$ %inear Motor&. 'echnical (rie)*

/or otro lado tal # co'o era de esperar no son todo irtudes. !l uso de 'otores

lineales presenta una serie de inconenientes.


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)ue realiarla el controlador electrnico por lo )ue *ste tiene )ue ser e+tre'ada'ente

r(pido parta 'antener la esta$ilidad. !s "a$itual e'plear t*cnicas de &iltrado

so&isticadas )ue eitan las resonancias 'ec(nicas cuando los 'otores se utilian en

condiciones din('icas e+i%entes.

Mdulo de mecani+ado (a&ado en motore& lineale& de&arrollado en Ide,o- conelocidade& de /00 m1min 2 aceleracione& de /0 m1&3.

Ti*os d" 'otor #in"a#

8a analo%a )ue e+iste entre los 'otores rotantes # los 'otores lineales conduce

o$ia'ente a conce$ir las 'is'as &a'ilias de 'otores las cuales sonL ? los 'otores de

corriente continua ? los 'otores sincrnicos ? los 'otores asincrnicos 8a di&icultad

causada por los contactos roantes conducen a pre&erir en la 'a#ora de los casos el

'otor lineal del tipo asincrnico.

+otor d" corri"nt" contin,a

8os 'otores de corriente continua '(s conocidos co'o 'otores lineales son

'()uinas )ue utilian ener%a el*ctrica # la trans&or'an en ener%a 'ec(nica estos

producen un 'oi'iento rotatorio.


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+otor sincrnico

!stos 'otores se deno'inan sincrnicos por)ue la elocidad de %iro depende

nica'ente de la &recuencia de la corriente de ali'entacin # del n'ero de polos

siendo independiente de la car%a )ue de$a encer. !sta elocidad est( dada por larelacinL

F R 120 & O p

donde & es la &recuencia de la red # p el n'ero de polos del conductor.

7e esta propiedad sur%e la li'itacin de uso de los 'otores sincrnicos )ue se

e'plean cuando se re)uiere una elocidad a$soluta'ente constante. /ara los de'(s

casos se pre&ieren los 'otores asincrnicos )ue son '(s sencillos # %eneraliados.

/rincipio de &unciona'ientoL

$serando la &i%ura 1. !n un instante deter'inado durante 'edio ciclo de lacorriente alternada la corriente circulara en el sentido indicado por las &lec"as. Co'o

la corriente es aria$le ta'$i*n lo ser( el ca'po 'a%n*tico producido por ella # entre

este ca'po # el otro del rotor se eercer( una accin din('ica )ue tendera a

desplaar al rotor en un sentido )ue se o$tiene aplicando la re%la de la 'ano

i)uierda.

!n el caso de la &i%ura 1 para la ra'a i)uierda de la espira colocare'os la pal'a de

la 'ano en posicin ertical # uelta "acia la derec"a de acuerdo con la polaridad

Forte. 8os dedos estirados de$en se,alar "acia &uera pues esa es la direccin de la

corriente en el conductor es decir )ue la 'u,eca )ueda contra la pared # los dedos

saliendo de *l. !l pul%ar en tal situacin indicara "acia a$ao es decir )ue el conductortendera a ser desplaado "acia a$ao pero co'o esta &io el ca'po 'a%n*tico ser(

repelido "acia arri$a %irando entonces el rotor en el sentido indicado en la &i%ura.

/ara la ra'a derec"a de la espira se podra de'ostrar )ue el 'oi'iento de %iro

coincide con el producido en la otra ra'a aplicando la 'is'a re%la.

7espu*s de transcurrido 'edio ciclo la corriente en los conductores de la espira

ca'$ia de sentido de circulacin pero si en el 'is'o tie'po el rotor "a dado 'edia

uelta ta'$i*n se "a$r( producido una inersin en los sentidos de las lneas de

&uera pues tendre'os el polo Forte a la derec"a # el Sur a la i)uierda. Ca'$iando

los sentidos de las corrientes # del ca'po al 'is'o tie'po el 'oi'iento per'anece

en el 'is'o sentido.

!sto dice )ue para )ue un 'otor sincrnico co'ience a &uncionar re%ular'ente se

de$e tener )ue el rotor %ire a elocidad tal )ue se produca al 'is'o tie'po la

inersin de la corriente # de la polaridad 'a%n*tica en cada punto de la uelta

co'pleta. Co'o cuando el rotor est( detenido ello no es posi$le estos 'otores

re)uieren ser lleados a la elocidad de sincronis'o 'ediante un 'otor o dispositio

au+iliar.


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)ue el 'is'o desen%anc"a de$i*ndose "acer arrancar nuea'ente si se )uiere )ue

si%a &uncionando.

!n la pr(ctica ni el estator tiene una sola espira ni el rotor un solo electroi'(n. !l

arran)ue se consi%ue con un 'otor au+iliar de potencia reducida o dotando al 'otor

de un arrolla'iento especial para )ue arran)ue co'o asincrnico.

Fig./

Ca'*o -iratorio

Hasta a)u "e'os considerado al 'otor sincrnico co'o una espira &ia )ue &or'a$a

el estator # un par de polos )ue &or'a el rotor. !n la practica los 'otores sincrnicos

son tri&(sicos de 'anera )ue por lo 'enos tendr(n tres $o$inados i%uales

desplaados 120 %eo'*tricos en la peri&eria del estator. 8a rueda polar o rotor tendr(

tantos polos co'o los )ue ten%a el $o$inado del estator.

A &in de co'prender 'eor el &unciona'iento de los 'otores sincrnicos nos

re&erire'os al tipo de ca'po 'a%n*tico &or'ado por un deanado tri&(sico repartidoen la peri&eria del estator # ali'entado por un siste'a tri&(sico sinusoidal de acuerdo a

la &i%ura 2 estando las tres sinusoides desplaadas 120 entre s.

Fig. 3

!n el estator colocare'os tres $o$inados i%uales pero apartados de 120

%eo'*tricos en la &or'a )ue se e en la &i%ura =.

!n el interior del estator el &luo 'a%n*tico resultante ser( la su'a de los producidos

por las tres $o$inas de 'anera )ue en cada instante "a$r( )ue su'ar %r(&ica'ente

los tres &luos de sus respectias $o$inas.


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corriente )ue lo produce tal co'o resulta de aplicar la re%la del tira$un. 7e 'anera

)ue si aplica'os el tira$un a las $o$inas de nuestro estator supon%a'os )ue

cuando la corriente es positia o sea "acia arri$a del ee en la &i%ura 2 el &luo ser(

saliente desde el centro %eo'*trico del estator # cuando la corriente es ne%atia ser(

entrante "acia el centro .

Fig. 4

To'e'os la posicin 1 )ue corresponde a un instante deter'inado. 8as trescorrientes tienen alores )ue se pueden er en la &i%ura 2. I1 e I=- tienen la 'itad del

alor '(+i'o # son positias 'ientras )ue I2- tiene su alor '(+i'o pero es

ne%atia. 8lee'os esto al %r(&ico de los &luos de cada $o$ina. 8os de las $o$inas

recorridas por I1e I=tendr(n un alor dado proporcional a esas corrientes # estar(n

diri%idas "acia a&uera desde el &luo producido por I2- ser( do$le de los otros #

estar( diri%ido "acia adentro es decir "acia pero lo pode'os di$uar saliendo de 0

en direccin opuesta a su $o$ina. Su'e'os a"ora los tres &luos # e'os )ue da una

resultante en la direccin del 2 # con alorL

r R 1.52

co'o el F 2 esta$a en su alor '(+i'o se e )ue el &luo resultante es 15 eces elalor '(+i'o de cual)uiera de las &ases.

/ase'os a"ora al instante 2 de la &i%ura =. A)u la corriente I1tiene su alor '(+i'o

positio # su &luo de$er( ser saliente de # "acia su $o$ina. 8as otras dos

corrientes tienen la 'itad del alor '(+i'o pero ne%atio # sus &luos de$en

coner%er "acia o ta'$i*n salir de pero en direccin opuesta. !n la &i%ura se e

)ue su'ando los tres ectores se o$tiene un ector resultante i%ual al de la posicin

anterior pero desplaado de un cierto (n%ulo en el sentido de las a%uas del relo.

/ase'os a"ora a las posiciones si%uientes # se e )ue si se procede en la 'is'a

&or'a el &luo resultante de la posicin = est( dado por el 'is'o alor )ue en las otras

posiciones pero corrido '(s "acia adelante en el sentido del relo. es eidente pues

la su'a %eo'*trica se "ar( con un &luo ne%atio # '(+i'o correspondiente a la

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corriente I=- )ue ser( el nico )ue sale de en direccin opuesta a su $o$ina # dos

&luos de alor 'itad del '(+i'o en direccin positia es decir desde "acia sus

respectias $o$inas. para la posicin 4 resulta ta'$i*n un &luo del 'is'o alor pero

desplaado an%ular'ente.

Si se "iciera esta operacin para todas las posiciones o instantes durante un ciclo se

era )ue sie'pre el &luo resultante en el interior del estator tiene un alor constante

pero se desplaa continua'ente %irando en un sentido deter'inado. Ca'$iando la

sucesin de &ases %ira en sentido contrario. !sto per'ite considerar a ese ca'po

co'o e)uialente al producido por una corriente continua pero )ue %irara

continua'ente en torno al estator. /or este 'otio tal ca'po se lla'aL giratorio.

lo )ue sucede durante un ciclo se repetir( en los de'(s de 'anera )ue con un

siste'a de tres co'entes alternadas des&asadas el*ctrica'ente )ue recorren tres

$o$inas desplaadas %eo'*trica'ente se consi%ue un ca'po 'a%n*tico )ue no es

alternado sino constante en alor # si%no pero )ue %ira con elocidad uni&or'e dada

por la conocida e+presinL

FR 120 & O p

en reoluciones por 'inuto. !s eidente )ue el n'ero de polosp de$e interenir

pues en la &i%ura = "e'os considerado un solo $o$inado por &ase lo )ue da dos polos

nica'ente. Cuando "a# '(s polos se cu'ple un ciclo en 'enos de una uelta. 8a

&recuencia ) de la red adonde se conecta el $o$inado del estator ta'$i*n interiene

pues es la )ue da la elocidad de rotacin de las &ases o ta'$i*n la duracin del

perodo.

!&ecto del ca'po %iratorio.

Fig. 5

ola'os a"ora a nuestro 'otor sincrnico # e'os )ue de$e'os colocar una rueda

polar )ue ten%a tantos polos co'o el $o$inado del estator para )ue a cada norte del

estator corresponda uno en el rotor # as sucesia'ente. Si "ace'os %irar el rotor

"asta )ue coincida con la elocidad de sincronis'o se producir(n los si%uientes

e&ectosL en el 'o'ento )ue un polo norte de la rueda polar esta &rente a un polo del

deanado del estator )ue en ese 'o'ento ten%a ni cara norte "acia adentro se

produce un rec"ao entre los dos polos nortes # la 'asa polar del rotor ser( atrada

por la seccin de $o$inado estatrico )ue esta colocado in'ediata'ente pr+i'o a la

peri&eria. Co'o de$e "a$er i%ual cantidad de polos en el estator co'o en el rotor esto

'is'o esta sucediendo con todos los de'(s polos uno de los cuales se e en la

&i%ura 4 # co'o el ca'po %iratorio %ira en el sentido indicado por la &lec"a el rotor%irara en el 'is'o sentido. 8a &uera )ue i'pulsa a %irar al rotor esta dada por la le#

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de atraccin # repulsin de 'asas 'a%n*ticas de 'odo )ue depender( de la

intensidad de los ca'pos 'a%n*ticos de la rueda polar # del estator o lo )ue es lo

'is'o del &luo 'a%n*tico del rotor # de la intensidad de corriente en el estator. Al ee

del 'otor se aplica el 'ecanis'o )ue este de$e 'oer # )ue por lo tanto opondr(

cierta resistencia al %iro. Si la cupla )ue su'inistra el 'otor es 'a#or )ue la opuesta

por la resistencia 'ec(nica el rotor %irara con elocidad constante cual)uiera )ue seaesa resistencia puesto )ue la elocidad sincrnica depende de la &recuencia 2nu'ero

de polos )ue son inaria$les # no de la car%a.

Si la cupla resistente supera a la cupla 'otora el 'oi'iento se &rena deteni*ndose el

rotor lo )ue se lla'a de&enganche.

Gesu'iendo para poner en &unciona'iento un 'otor sincrnico "a# )ue proocar )ue

la rueda polar en%anc"e con el ca'po %iratorio para lo cual "a# )ue "acerlo %irar

"asta alcanar o so$repasar la elocidad de sincronis'o de(ndolo entonces li$re. !n

esas condiciones el 'otor en%anc"a # 'antiene una elocidad cte. i%ual a la

sincrnica 'ientras la resistencia opuesta al 'oi'iento no sea tan %rande )ue

proo)ue *l desen%anc"e. Si esto sucediera "a# )ue oler a realiar la 'anio$ra depuesta en 'arc"a. 7e estas consideraciones se deduce )ue los 'otores sincrnicos

ser(n aplica$les en a)uellos casos en )ue se re)uiera una elocidad a$soluta'ente

constante pues su 'a#or costo con respecto a otros 'otores de corriente alternada #

el inconeniente de necesitar corriente continua para los ca'pos restrin%e su 'ar%en

de aplicacin. /osterior'ente ere'os )ue a eces se lo utilia por su cualidad de

co'pensador del des&asae de la red.

/ara las redes de 50 ciclos por se%undo de &recuencia se constru#en 'otores

sincrnicos cu#o nu'ero de polos de$e estar de acuerdo con la elocidad sincrnica

deseada. 8a ta$la adunta da las elocidades respectiasL

elocidades sncronas a 50 H.

F de /ares de

/olos

p

elocidad sncrona

ns

re O 'in.

F de /ares de

/olos

p

elocidad sncrona

ns

re O 'in.

1 =000 42

2 1500 - =5

= 1000 ===

4 50 10 =00

5 600 12 250

6 500 15 200

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+otor #in"a# asincrnico

8os 'otores asncronos o de induccin son un tipo de'otor de corriente alternaen el

)ue la corriente el*ctrica del rotor necesaria para producir torsin es inducida por

induccin electro'a%n*tica del ca'po 'a%n*tico de la $o$ina del estator. /or lo tantoun 'otor de induccin no re)uiere unacon'utacin 'ec(nicaaparte de su 'is'a

e+citacin o para todo o parte de la ener%a trans&erida del estator al rotor co'o en

los uniersales 7C# 'otores %randes sncronos. !l pri'er prototipo de 'otor

el*ctrico capa de &uncionar con corriente alterna &ue desarrollado # construido por el

in%eniero FiBola Tesla# presentado en el!merican In&titute o) Electrical Engineer&>en

espa,ol In&tituto !mericano de Ingeniero& El6ctrico& actual'ente I!!! en 1---.

Considerare'os las soluciones preistas para la realiacin tanto del inductor co'o

del inducido con re&erencia particular a la eleccin del tipo de $o$inado # del n'ero

de &ases. !l 'otor lineal de induccin puede deriarse de un 'otor de induccin

nor'al cort(ndolo a+ial'ente # considerando un sector plano del estator >o pri'ario# del rotor >o secundario co'o si &uera 'otor asincrnico cu#o rotor tiene un radio

in&inito por lo cual el 'oi'iento del ca'po 'a%n*tico siendo rotante con radio

in&inito se trans&or'a en lineal. !l ca'po 'a%n*tico rotante se trans&or'a en

consecuencia en un ca'po 'a%n*tico de translacin # en lu%ar de un par

electro'a%n*tico se tiene una &uera o e'pue electro'a%n*tico.

Con el 'otor lineal )ue representa co'o se e+plicar( a continuacin una erdadera

cre'allera 'a%n*tica se puede o$tener propulsin directa sin nin%n nculo

'ec(nico. 8os inducidos se clasi&ican enL inducidos con "ierro >)ue da una &uera de

atraccin entre el inductor e inducido # sin "ierro >)ue reacciona con el inductor solo

por los e&ectos electrodin('icos. Ade'(s se puede "acer otra clasi&icacin se%n la

&or'a del entre"ierro. 8os 'otores lineales pueden ser de entre"ierro plano cu#a

aplicacin es el transporte # los de ca'po arrollado o >tu$ulares )ue se desarrollan

co'o '()uinas de acciona'iento de cortos recorridos >no se usa en transporte por el

costo. Ta'$i*n se puede e'plear el 'otor lineal co'o acciona'iento de 'etal

&undido pero con un rendi'iento 'u# $ao.

+otor #in"a# d" "ntr".i"rro *#ano/

/ar('etros principales.

8os par('etros principales de un 'otor asincrnico lineal sonL

? 8a elocidad

? 8a &uera en r*%i'en no'inal

? 8a construccin 'ec(nica del inductor # del inducido.>esto de&ine 'uc"ascaractersticas del 'otor

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https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corriente_alternahttps://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corriente_alternahttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Conmutaci%C3%B3n_mec%C3%A1nica&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Conmutaci%C3%B3n_mec%C3%A1nica&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_universalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Motor_DChttps://es.wikipedia.org/wiki/Motor_s%C3%ADncronohttps://es.wikipedia.org/wiki/Nikola_Teslahttps://es.wikipedia.org/wiki/IEEEhttps://es.wikipedia.org/wiki/Motor_de_corriente_alternahttps://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Conmutaci%C3%B3n_mec%C3%A1nica&action=edit&redlink=1https://es.wikipedia.org/wiki/Motor_universalhttps://es.wikipedia.org/wiki/Motor_DChttps://es.wikipedia.org/wiki/Motor_s%C3%ADncronohttps://es.wikipedia.org/wiki/Nikola_Teslahttps://es.wikipedia.org/wiki/IEEE


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? 8a ariacin de la &uera en &uncin de la elocidad.

elocidad A pesar de la analo%a e+istente entre el 'otor asincrnico rotante # el

'otor lineal e+iste una di&erencia entre estos dos tipos de 'otor. Mientras en el 'otor

rotante la elocidad sincrnica an%ular esta dada por la &recuencia # por el n'ero de

polos en el 'otor lineal la elocidad sincrnica lineal est( deter'inada por el paso

polar # por la &recuenciaL dondeL

Vs 0 1 2 P* 2 )

s R elocidad sincrnica en 'etros por se%undo

/p R paso polar en 'etros

& R &recuencia de ali'entacin

/or consi%uiente el n'ero de polos no interiene en la deter'inacin de la elocidad

# es por lo tanto de li$re eleccin. 8a elocidad lineal podr( tener un alor cual)uiera

pero a cada elocidad corresponder( una eecucin especial del circuito 'a%n*tico.

>lon%itud del paso polar.

Aun)ue el n'ero de polos no interen%a en la elocidad sincrnica del 'il interesa

ele%ir ese n'ero lo 'as alto posi$le para dis'inuir la i'portancia relatia de las

p*rdidas suple'entarias en el e+tre'o del circuito. !l c(lculo # la e+periencia indican

)ue a partir de un n'ero de polos i%ual a oc"o estas p*rdidas se uelen acepta$les

para 'otores de 'edia # $aa potencia. 8a lon%itud 'ni'a del 'otor ser( por lo tantoL

/ara elocidades eleadas >superiores a los 20 'Ose%. la lon%itud del 'otor se "acei'portante # a eces pro"i$itia. Ser( $astante entaoso au'entar la &recuencia de

ali'entacin para 'antener las di'ensiones 'ec(nicas co'pati$les con los r%anos

a traccionar so$retodo si la instalacin co'prende arios 'otores. /ara elocidades

$aas >in&erior a 2 'Ose%. se podr( ele%ir li$re'ente el n'ero de polos lo

su&iciente'ente eleado para ase%urar el rendi'iento en la reduccin de la elocidad

>a partir de los 2 'Ose%. aparece la di&icultad tecnol%ica de la &a$ricacin

>particular'ente por los la'inados # por los $o$inados. /ara eitar estos

inconenientes se podr( recurrir a una ali'entacin a &recuencia distinta de la de la

red >&recuencia in&erior.

&i%. 2 !ste tipo de '()uina tiene una potencia relatia'ente d*$il en relacin a

su 'asa # su e'pleo es interesante sola'ente para pe)ue,as potencias cuando se

pretende eitar las reducciones 'ec(nicas o no se puede tener acceso al ee &sico de

la rueda a i'pulsar

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3u"r4a

8a &uera es para una induccin dada proporcional a la super&icie del 'il en el

ca'po.


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!n e&ecto las di'ensiones de las ca$eas de $o$ina crece r(pida'ente con el paso

polar # por lo tanto con la elocidad. !n consecuencia la dispersin # las p*rdidas por

e&ecto Koule au'entan.

!l arrolla'iento en anillo >&i%. 4 per'ite reducir en un 'odo 'u# aprecia$le la lon%itud

total del conductor pero au'enta la altura del inductor.

E#"ccin d" #a natura#"4a d"# inducido

8os distintos tipos de inducidos se pueden clasi&icar en dos cate%oras )ue reaccionan

en &or'a distinta con el inductorL

1. los 'iles con "ierro )ue dan una &uera de atraccin 'a%n*tica entre inductor e

inducido.

2. los 'iles sin "ierro )ue reaccionan con el inductor sola'ente por los e&ectos

electrodin('icos.

!n cada uno de estos dos tipos se encuentra diersas clases de 'iles # 'uc"as

estructuras de 'otores lineales.

Inducido con .i"rro

A esta clase pertenecen tres tipos de inducidos con diersas caractersticas

particular'ente desde el punto de ista de la &uera 'a%n*tica entre inductor e

inducido # de la traccin en &uncin de la elocidad.

!stos sonL

1. inducidos total'ente en "ierro 'a%n*tica'ente isotrpicos

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2. inducidos 'i+tos construidos en un conunto de dos partes isotrpicas de las cuales

una es 'a%n*tica # la otra conductora.

=. inducidos tipo aula >o $ien tipo escalera donde las $arras conductoras est(n

dispuestas en un pa)uete de la'inado 'a%n*tico en una disposicin an(lo%a a la

aula de ardillaE en un 'otor rotante.

Con los inducidos 'encionados es posi$le recurrir a un solo inductor. !n esta

eecucin aparece una &uera 'a%n*tica unilateral de atraccin no co'pensada entre

el inductor # el inducido )ue re)uerir( la presencia de un ro$usto dispositio de %ua

para eitar roa'ientos. !sta &uera es aria$le en &uncin de la naturalea del

inducido 'as )ue del alor del entre"ierro.

8a atraccin 'a%n*tica es 'as d*$il con inducido 'i+to por)ue el entre"ierro

'a%n*tico ser( en tal caso 'a#or )ue en los otros tipos de inducido #a )ue el 'is'oco'prende el espesor de la planc"a conductora.

8os alores de relacin entre atraccin 'a%n*tica # &uera '(+i'a para los distintostipos de inducido se indican en &uncin del entre"ierro # de las caractersticas de los'is'os en la &i% 5.!n pri'era instancia esta &uera de atraccin puede parecer perudicial pero a ecespuede ser utiliada por ee'plo para au'entar la ad"erencia.

)igura 7 . a*do(le inductor (*do(le inducido

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Con una estructura )ue presenta dos inductores a un lado # al otro del inducido ota'$i*n con un solo inductor # dos inducidos las &ueras de atraccin se co'pensansie'pre # cuando el siste'a sea ri%urosa'ente si'*trico. >&i%. 6 8a &uera di&erencialser( '(s d*$il )ue la atraccin unilateral.

Inducido sin .i"rro/!stos inducidos est(n &or'ados por un conductor istropo no 'a%n*tico co'o por

ee'plo el co$re el alu'inio o cual)uier conductor no 'a%n*tico.

8a estructura del 'otor ser( de dos inductores o sino de un inductor # un #u%o decierre del &luo.> &i%

!ntre el inductor # el inducido no "a$r( &uera 'a%n*tica sola'ente aparecer(n loes&ueros electrodin('icos de repulsin. !n ca'$io aparecer( un atraccin 'a%n*ticaentre los inductores lo )ue i'plicara la necesidad de recurrir a un 'ontae 'ec(nicoparticular'ente slido para conserar a los inductores paralelos # a su distancia.Caracterstica de la traccin en &uncin de la elocidad.!n la &i%. - se puede apreciar )ue para una traccin dada la elocidad de&unciona'iento ser( in&erior con inducido 'a%n*tico istropo.!l res$ala'iento supera a 'enudo el 50 U # la ariacin de elocidad en &uncin de la

car%a es 'u# i'portante.Con el secundario tipo escalera el res$ala'iento puede ser 'u# $ao # la car%a tendr(poca in&luencia en la elocidad.Modi&icando la naturalea del 'etal conductor la caracterstica puede ariar supendiente # la traccin '(+i'a puede u$icarse en correspondencia con una elocidadcual)uiera.!n el inducido 'i+to la ariacin del espesor de la planc"a conductora # la naturaleade esta lti'a per'iten o$tener esta cura con '(s o 'enos pendiente.

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Con inducido sin "ierro la caracterstica traccin s. elocidad es si'ilar a la de

inducido 'i+to.

Caractersticas en &uncin de la &or'a constructia.

!n el 'otor lineal el rendi'iento # el &actor de potencia ser(n 'enores a paridad depotencia )ue los correspondientes a un 'otor asincrnico rotante.

8os alores del &actor de potencia pueden resultar in&eriores al li'ite &iado para lasredes de distri$ucin. !n e&ecto el &actor de potencia est( estrec"a'ente li%ado a laeleccin del tipo de inducido # a la distancia entre el inductor # el inducido.8a &i%. indica la reduccin )ue puede producirse entre los alores de &actor depotencia de un 'otor rotante asincrnico nor'al >1 :9 ? 4 polos # los de distintostipos de 'otores lineales de la 'is'a potencia.!n la eecucin con inducido de "ierro 'acio o $ien con "ierro la'inado conconductores tipo escalera el alor del entre"ierro ser( sie'pre 'a#or )ue el de un'otor rotante e)uialente.!l au'ento del entre"ierro induce a 'odi&icar la %eo'etra de las ranuras del inductor)ue de$er(n ser 'a#ores. !stos dos &actores producir(n en consecuencia una

i'portante reduccin del &actor de potencia.

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!n la eecucin con inducido 'i+to el entre"ierro es i%ual a la distancia 'ec(nicaentre el inductor # el inducido 'as el espesor del estrato conductor. !n este tipo derealiacin el &actor de potencia es 'as d*$il )ue en los dos tipos de eecucinprecedentes.Con el inducido nica'ente conductor el alor de &actor de potencia es an 'asreducido.!l rendi'iento ta'$i*n ara con el tipo de inducido.!n co'paracin con el 'otorrotante el rendi'iento ser( in&erior de$ido a la p*rdida en los e+tre'os # ariar( en&uncin del n'ero de polos #a )ue al au'entar el n'ero de polos se reducenporcentual'ente las p*rdidas suple'entarias en los e+tre'os.8a &i%. l0 representa la reduccin del rendi'iento entre los 'otores asincrnicosrotantes nor'ales >1:D ? 4 polos # los distintos tipos de 'otores en eecucin lineal.!stas caractersticas indican )ue el rendi'iento es '(s eleado con el inducido tipoescalera.

Se puede 'eorar el rendi'iento 'ediante la utiliacin de una 'a#or cantidad de'aterial lo )ue o$ia'ente i'plica un au'ento de peso # de precio./eso del inductor en &uncin del tipo de inducido.8a ta$la si%uiente indica la 'asa de los inductores de diersos 'otores linealesali'entados a 50 H # con las si%uientes condicionesL

1 ? teniendo la 'is'a potencia til2 ? teniendo la 'is'a elocidad a car%a no'inal >ase%urando por consi%uiente la'is'a &uera a car%a no'inal= ? para distintos tipos de inducido en co'paracin con la 'asa de un 'otor rotanteestandariado de 4 polos de la 'is'a potencia ali'entado a 5 H.!n esta ta$la la 'asa del 'otor estandariado se to'a co'o unidad. /ara los distintos'otores lineales la 'asa considerada co'prende solo la del inductor.

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7isposicin %eneral # constitucin.!l 'otor lineal puede serLa de inductor lar%o con inducido corto >(lido en %eneral para aplicaciones )uere)uieren pe)ue,os desplaa'ientos # aceleraciones i'portantes

$ de inductor corto con inducido lar%o >para 'oi'ientos de %ran a'plitud.!n cual)uiera de estos casos se pueden colocar inducido e inductor de distintas&or'as se%n la naturalea del inducido del arrolla'iento del inductor del espaciodisponi$le # del 'oi'iento a realiar.

Con el inducido en "ierro se pueden colocarL un inductor # un inducido contrapuestoscara a cara dos inductores con un solo inducido o ta'$i*n un solo inductor # dosinducidos.8a &i%ura 11 'uestra los distintos tipos de 'ontae de los ele'entos inductor einducido.8a &or'a constructia de un 'otor lineal es 'u# diersa # depender(&unda'ental'ente de la aplicacin del 'otor. 8os &actores a tener en cuenta en eldise,o de un 'otor lineal sonL1 el 'oi'iento a realiarL? si es pe)ue,o o de %ran a'plitud? si e+iste inersin o 'oi'iento continuo

? si es rotante o rectilneo2 la lon%itud a e)uipar a &in de deter'inar el costo 'ni'o de pri'ario # secundariose%n la i'portancia del desplaa'iento= el espacio disponi$le en alto anc"o # lar%o4 el r%ano a co'andar >si se puede por ee'plo inte%rar el inducido en este lti'o5 la prestacinL elocidad aceleracin traccin 'ni'a ariacin ad'isi$le de laelocidad para una ariacin de car%a inercia a i'pulsar o &renar6 el ciclo de &unciona'ientoL &actor de &unciona'iento n'ero "orario de i'pulsin oinersin.!e'plos de aplicacin./ese a )ue es una '()uina de 'enor rendi'iento )ue las rotantes # aparente'ente

de 'a#or costo es 'u# usada por el "ec"o de eitar la trans'isin 'ec(nica.

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!l 'otor lineal tiene aplicacin en el ca'po del transporte de las '()uinas"erra'ientas de los trans&erts en las lneas de &a$ricacin de los aceleradores # delos &renos.8os 'oi'ientos de traslacin pueden clasi&icarse en tres cate%orasL? 'oi'ientos continuos de %ran a'plitud >en esta cate%ora entran los transportescintas transportadoras etc.? 'oi'ientos de pe)ue,a a'plitud con elocidad # posiciona'iento controladoco'ando de ele'entos de '()uinas puertas etc.? 'oi'ientos alternatiosL de pe)ue,a a'plitud # %ran &recuencia o ta'$i*n de %rana'plitud # pe)ue,a &recuencia!s en los 'oi'ientos continuos de %ran a'plitud en donde tiene su 'eor aplicacinel 'otor lineal # su principal 'ani&estacin lo constitu#en los trenes de 'u# altaelocidad.!n estos tipos de 'oi'ientos es donde aparecen al%unas di&icultades con elentre"ierro #a )ue las %randes lon%itudes i'plican curas su$idas # $aadas. 7ee'plearse entre"ierros 'u# $rees el 'otor de$era e&ectuar sie'pre 'oi'ientosrectilneos.

Motor de ca'po arrollado o tu$ular.!ste tipo de 'otor consta da un inductor tu$ular # un inducido interior de la 'is'a

&or'a. &i%ura

12

/ara construir el pri'ario se cortan placas de "ierro # tu$os de "ierro se%n &i%ura 14.

!n realidad "a# )ue tra$aar con 'ateriales la'inados para dis'inuir las p*rdidas en

el "ierro. !n los espacios inter'edios se colocar(n los $o$inados.

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8a construccin de este tipo de '()uina es sencilla pero 'u# di&cil de calcular.!l 'otor lineal tu$ular se puede aplicar al desplaa'iento de 'etal &undido. 8ascorrientes inducidas asu'ir(n en tal caso la &or'a de corrientes de oucault pero elresultado &inal ser( indiscuti$le'ente un e'pue de naturalea electro'a%n*tica )uese eercer( entre el ele'ento inductor pri'ario # el ele'ento conductor secundario.!l 'otor lineal tu$ular aplicado al desplaa'iento de 'etal &undido i'plica unaaislacin t*r'ica entre *ste # el resto de la '()uina. !l 'etal &undido acta co'osecundario.!sta '()uina tiene 'u# $ao rendi'iento por)ue si el 'etal a 'oer no es "ierro el

circuito 'a%n*tico es de alta reluctancia # es necesario %astar 'uc"a ener%a para

crear el ca'po 'a%n*tico # an en el caso de )ue se tratara de "ierro las paredes

aislantes crean un entre"ierro 'u# %rande con resultados si'ilares.

Conc#usion"s5

8os 'otores lineales eli'inan los co'ponentes 'ec(nicos de las trans'isiones

utiliadas en los acciona'ientos tradicionales proporcionado un i'portante

incre'ento en los nieles de elocidad aceleracin # precisin a alta elocidad lo cual

presenta eidentes entaas a$ri*ndoles un a'plio ca'po de aplicacin # de &uturo.

Sin e'$ar%o los 'otores lineales no sustituir(n los acciona'ientos rotatorios de

&or'a in'ediata. Fo es su&iciente colocar 'otores lineales en dise,os #a e+istentes

sino )ue es necesario realiar un co'pleto redise,o de la '()uina "erra'ienta para

aproec"ar las entaas )ue o&recen. !s necesario se%uir de cerca la eolucin de

esta tecnolo%a # tenerla en cuenta a la "ora de realiar nueos desarrollos.

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Motor Lineal

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