Generalidades de la maquinaria pesada
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Like this? Share it with your network

Share

Generalidades de la maquinaria pesada

on

  • 2,205 views

Se hace mension de las partes que componen una maquinaria, ya sea dieesel o gasolina ; las partes del motor

Se hace mension de las partes que componen una maquinaria, ya sea dieesel o gasolina ; las partes del motor

Statistics

Views

Total Views
2,205
Views on SlideShare
2,205
Embed Views
0

Actions

Likes
1
Downloads
80
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Generalidades de la maquinaria pesada Document Transcript

  • 1. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 1 nnjkkk PRESENTAN
  • 2. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 2 Introducción en Maquinaria Pesada El término maquinaria es de origen latino y hace referencia a todo lo que permite llevar adelante una determinada tarea, según el área en la que se esté trabajando. Antiguamente, el término era empleado para mencionar a todo arte que enseñaba las distintas etapas de la fabricación de las máquinas. En la actualidad, maquinaria no solo comprende a las máquinas en sí sino también a las piezas u otros elementos que formen parte de esa ejecución mayor. Es decir, que la combinación de piezas, máquinas, accesorios, novedades técnicas, todo eso da como resultado la maquinaria propiamente dicha. No es casual, entonces, que a la maquinaria se la clasifique por el ambiente en el que se la utiliza. Las máquinas que forman parte de la gran maquinaria también están constituidas por un conjunto de elementos, que en este caso se agrupan con una función determinada para que todo se ejecute a la perfección. Las máquinas presentan distintas variedades, aunque todas tienen como finalidad la de guiar una forma de energía con el propósito de que aumente la producción, el nivel de trabajo. Su función es la de transformar la energía, a partir del motor, que es la fuente de la cual dicha energía es tomada para que el trabajo en cuestión pueda seguir su camino. En cuanto a la clasificación de las máquinas integradoras de distintos tipos de maquinarias, los parámetros no son muy claros. Por un lado, se ha convenido en clasificar a las máquinas según los tipos de motor es que poseen, según su mecanismo (es decir, su conjunto de elementos de índole mecánico) o según el bastidor, encargado de soportar el peso del motor y del mecanismo. También se las clasifica por su utilidad, de ahí que haya máquinas compresoras, embaladoras y taladradoras. La maquinaria taladradora, por ejemplo, a su vez comprende distintos tipos de máquinas que van desde aquellas que son más simpleza aquellas máquinas que presentan características mucho más complejas. En el caso de las simples, estas son menos sofisticadas y poseen un solo eje destinado a la portación de herramientas.
  • 3. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 3 1.1. POTENCIAS Y FUENTES DE ENERGÍA. Estos conceptos los vemos con frecuencia en las tablas de especificaciones del motor de un automóvil o camión. Pero, ¿qué significan?, ¿Cómo los interpretamos? primero empecemos con unos conceptos. El torque y la potencia son dos indicadores del funcionamiento del motor, nos dicen qué tanta fuerza puede producir y con qué rapidez puede trabajar. El torque es la fuerza que producen los cuerpos en rotación, recordemos que el motor produce fuerza en un eje que se encuentra girando. Para medirlo, los ingenieros utilizan un banco ó freno dinamométrico que no es más que una instilación en la que el motor puede girar a toda su capacidad conectada mediante un eje a un freno o balanza que lo frena en forma gradual y mide la fuerza con que se está frenando. Con los dedos de la mano izquierda trate de hacerlo girar (motor) y con la mano derecha trate de impedir que gire. Mientras más fuerza haga para impedir que gire, mayor será el esfuerzo que debe hacer para hacerlo que girar. Se llama Torque máximo a la mayor cantidad de fuerza de giro que puede hacer el motor. Esto sucede a cierto número de revoluciones. Un motor con un torque máximo de 125 Nm @ 2500rpm significa que el motor es capaz de producir una fuerza de giro (Técnicamente conocido como "momento" o "par" torsional) de hasta 125 newton metro cuando está acelerado al máximo y gira a 2500 revoluciones por minuto. Recuerde que el motor esta acelerado al máximo (Técnicamente conocido como WOT ó wide open throttle) y no gira a las máximas revoluciones ya que se encuentra frenado por el freno dinamométrico. Mientras mayor sea el torque máximo de un motor, más fuerte este es. Esto es interesante al momento de comparar motores ya que sin importar el tamaño, el tipo, el sistema de encendido ó el de inyección, un motor tendrá más fuerza que otro cuando su torque máximo sea mayor. La tendencia mundial es lograr motores con el torque más alto posible en todas las revoluciones y principalmente al arrancar. Este efecto se conoce como "motor plano". ¿Qué pasó con la potencia? La potencia indica la rapidez con que puede trabajar el motor. La potencia máxima es el mayor número obtenido de multiplicar el torque del motor por la velocidad de giro en que lo genera. Potencia = Torque x velocidad angular. Veamos las unidades: En el sistema internacional el torque se expresa en Nm (Newton metro) La potencia se expresa en W (Vatios) Debido a que los motores usados en la industria automotriz, tienen muchos vatios se acostumbra usar el kW (Kilovatio) 1kW = 1000 W.
  • 4. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 4 FUENTES DE ENERGÍA Rudolf Diesel desarrolló la idea del motor diesel y obtuvo la patente alemana en 1892. Su logro era crear un motor con alta eficiencia. Los motores a gasolina fueron inventados en 1876 y, específicamente en esa época, no eran muy eficientes. Las diferencias principales entre el motor a gasolina y el Diesel son: Un motor a gasolina aspira una mezcla de gas y aire, los comprime y enciende la mezcla con una chispa. Un motor diesel sólo aspira aire, lo comprime y entonces le inyecta combustible al aire comprimido. EL calor del aire comprimido enciende el combustible espontáneamente. Un motor diesel utiliza mucha más compresión que un motor a gasolina. Un motor a gasolina comprime a un porcentaje de 8:1 a 12:1, mientras un motor diesel comprime a un porcentaje de 14:1 hasta 25:1. La alta compresión se traduce en mejor eficiencia.
  • 5. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 5 Los motores diesel utilizan inyección de combustible directa, en la cual el combustible diesel es inyectado directamente al cilindro. Los motores a gasolina generalmente utilizan carburación en la que el aire y el combustible son mezclados un tiempo antes de que entre al cilindro, o inyección de combustible de puerto en la que el combustible es inyectado a la válvula de aspiración (fuera del cilindro).Observe que el motor diesel no tiene bujía, toma el aire y lo comprime, después inyecta el combustible directamente en la cámara de combustión (inyección directa). Es el calor del aire comprimido lo que enciende el combustible en un motor diesel. En esta animación simplificada, el aparato verde pegado al lado izquierdo del cilindro es un inyector de combustible. De cualquier forma, el inyector en un motor diesel es el componente más complejo y ha sido objeto de gran experimentación en cualquier motor particular debe ser colocado en variedad de lugares. El inyector debe ser capaz de resistir la temperatura y la presión dentro del cilindro y colocar el combustible en un fino spray. Mantener el rocío circulando en el cilindro mucho tiempo, es también un problema, así que muchos motores diesel de alta eficiencia utilizan válvulas de inducción especiales, cámaras de pre combustión u otros dispositivos para mezclar el aire en la cámara de combustión y para que por otra parte mejore el proceso de encendido y combustión. Una gran diferencia entre un motor diesel y un motor a gasolina está en el proceso de inyección.
  • 6. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 6 Un motor diesel siempre inyecta su combustible directamente al cilindro, y es inyectado mediante una parte del choque de poder. Esta técnica mejora la eficiencia del motor diesel. La mayoría de motores diesel nos ofrecen un testigo de luz de algún tipo que no se muestra en la figura. Cuando el motor diesel está frío, el proceso de compresión no debe elevar el aire a una temperatura suficientemente alta para encender el combustible. El tapón de luz es un alambre calentado eléctricamente (recuerde los cables calientes que hay en una tostadora) que ayuda a encender el combustible cuando el motor está frío. Comparaciones de Combustibles Combustible Diesel Si usted ha comparado el combustible diesel y la gasolina, sabrá que son diferentes. Huelen diferente. El combustible diesel es más pesado y aceitoso. El combustible diesel se evapora mucho más lento que la gasolina, su punto de ebullición es más alto que el del agua. Usted oirá a menudo que al combustible diesel lo llaman gasoil por lo aceitoso. El combustible diesel se evapora más lento porque es más pesado. Contiene más átomos de carbón en cadenas más largas que la gasolina (la gasolina típica es C9H20 mientras el diesel es típicamente C14H30). Toma menos tiempo refinar para crear el combustible diesel, ya que es generalmente más barato que la gasolina.
  • 7. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 7 El combustible diesel tiene una densidad de energía más alta que la gasolina. En promedio, un galón de combustible diesel (3875 L.) contiene aproximadamente 147x106joules, mientras que un galón de gasolina contiene 125x106joules. Esto, combinado con la eficiencia mejorada de los motores diesel, explica por qué los motores diesel poseen mejor kilometraje que el equivalente en gasolina. MOTOR DIESEL FRENTE A MOTOR DE GASOLINA MOTOR DIESEL MOTOR DE GASOLINA Consumo Menor consumo. Mayor consumo. Combustible Gasóleo (económico). Gasolina (más caro). Precio inicial Mayor desembolso inicial. Mecánica más cara. Más barato en general. Reparaciones Más caras. Más baratas. Cambio de aceite 20000 Km. 10000 Km. Contaminación Menor contaminación. Combustión limpia. Mayor contaminación. Encendido No precisa electricidad, más fiable. Por bujía. Sobrealimentación Turbo (generalmente). Turbo (generalmente). Potencia Menor potencia a igual cilindrada. Mayor potencia a igual cilindrada.
  • 8. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 8 Par Motor Mayor par a igual potencia. Menor par a igual potencia. Peso Mayor peso al ser más robusto. Menor peso. Ruido Más ruidoso. Menos ruidoso. Relación de compresión Mayor (1:14:23). Menor (1:8:10). Los motores diesel se caracterizan por las siguientes ventajas frente a los de gasolina:  Mecánica más robusta y fiable.  Régimen de giro menor que los motores de gasolina. por lo que son más duraderos.  Menor consumo de combustible, lo que redunda en una mayor autonomía.  Combustible más barato, ya que el gasóleo se refina más fácilmente que la gasolina.  Mayor seguridad en caso de colisión, ya que el gasoil no explota como la gasolina.  Componentes técnicamente más sencillos, excepto el sistema de inyección.  Equipo de arranque eléctrico más simple, lo disminuye el riesgo de averías.  Los motores turboalimentados aumentan apreciablemente su potencia, mejorando la combustión, por lo que son menos contaminantes.  Las emisiones de un motor Diesel son tres veces menos dañinas que las que debidas a los motores de gasolina. Aunque también presentan los siguientes inconvenientes:  Son mucho más ruidosos.  Emiten una apreciable cantidad de humos.  Al requerir un motor de arranque más potente, la batería debe proporcionar mayor corriente lo que supone un mayor peso del equipo de arranque.  Los motores diesel son más caros que los de gasolina, al igual que las reparaciones.  Los gastos de mantenimiento y las piezas de repuestos son más caros en general.
  • 9. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 9 Partes de un motor diesel BLOQUE Es la estructura básica del motor, en el mismo van alojados los cilindros, cigüeñal, árbol de levas, etc. Todas las demás partes del motor se montan en él. Generalmente son de fundición de hierro o aluminio. Pueden llevar los cilindros en línea o en forma de V. Lleva una serie de aberturas o alojamientos donde se insertan los cilindros, varillas de empuje del mecanismo de válvulas, conductos del refrigerante, los ejes de levas, apoyos de los cojinetes de bancada y en la parte superior lleva unos taladros donde se sujeta el conjunto de culata.
  • 10. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 10 CIGÜEÑAL Es el componente mecánico que cambia el movimiento alternativo en movimiento rotativo. Esta montado en el bloque en los cojinetes principales los cuales están lubricados. El cigüeñal se puede considerar como una serie de pequeñas manivelas, una por cada pistón. El radio del cigüeñal determina la distancia que la biela y el pistón puede moverse. Dos veces este radio es la carrera del pistón. Podemos distinguir las siguientes partes: · Muñequillas de apoyo o de bancada. · Muñequillas de bielas. · Manivelas y contrapesos. · Platos y engranajes de mando. · Taladros de engrase.
  • 11. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 11 Una muñequilla es la parte de un eje que gira en un cojinete. Las muñequillas de bancada ocupan la línea axial del eje y se apoyan en los cojinetes de bancada del bloque. Las muñequillas de biela son excéntricas con respecto al eje del cigüeñal. Van entre los contrapesos y su excentricidad e igual a la mitad de la carrera del pistón. Por cada muñequilla de biela hay dos manivelas. Los motores en V llevan dos bielas en cada muñequilla. En un extremo lleva forjado y mecanizado en el mismo cigüeñal el plato de anclaje del volante y en el otro extremo va el engranaje de distribución que puede formar una sola pieza con él o haber sido mecanizado por separado y montado luego con una prensa. Algunos cigüeñales llevan un engranaje de distribución en cada extremo para mover los trenes de engranajes de la distribución. Otra particularidad del cigüeñal es una serie de taladros de engrase. Tiene practicados los taladros, para que pase el aceite desde las muñequillas de biela a las de bancada. Como al taladrar quedan esos orificios en los contrapesos, se cierran con tapones, que se pueden quitar para limpiar dichos conductos. CULATA Es el elemento del motor que cierra los cilindros por la parte superior. Pueden ser de fundición de hierro o aluminio. Sirve de soporte para otros elementos del motor como son: Válvulas, balancines, inyectores, etc. Lleva los orificios de los tornillos de apriete entre la culata y el bloque, además de los de entrada de aire por las válvulas de admisión, salida de gases por las válvulas de escape, entrada de combustible por los inyectores, paso de varillas de empujadores del árbol de balancines, pasos de agua entre el bloque y la culata para
  • 12. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 12 refrigerar, etc. Entre la culata y el bloque del motor se monta una junta que queda prensada entre las dos a la que llamamos habitualmente junta de culata. PISTONES Es un embolo cilíndrico que sube y baja deslizándose por el interior de un cilindro del motor. Son generalmente de aluminio, cada uno tiene por lo general de dos a cuatro segmentos. El segmento superior es el de compresión, diseñado para evitar fugas de gases. El segmento inferior es el de engrase y esta diseñado para limpiar las paredes del cilindro de aceite cuando el pistón realiza su carrera descendente. Cualquier otro segmento puede ser de compresión o de engrase, dependiendo del diseño del fabricante. Llevan en su centro un bulón que sirve de unión entre el pistón y la biela. CAMISAS Son los cilindros por cuyo interior circulan los pistones. Suelen ser de hierro fundido y tienen la superficie interior endurecida por inducción y pulida. Normalmente suelen ser intercambiables para poder reconstruir el motor colocando unas nuevas, aunque en algunos casos pueden venir mecanizadas directamente en el bloque en cuyo caso su reparación es más
  • 13. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 13 complicada. Las camisas recambiables cuando son de tipo húmedo, es decir en motores refrigerados por líquido, suelen tener unas ranuras en el fondo donde insertar unos anillos tóricos de goma para cerrar las cámaras de refrigeración, y en su parte superior una pestaña que se inserta en un rebaje del bloque para asegurar su perfecto asentamiento. SEGMENTOS Son piezas circulares metálicas, auto tensadas, que se montan en las ranuras de los pistones para servir de cierre hermético móvil entre la cámara de combustión y el cárter del cigüeñal. Dicho cierre lo hacen entre las paredes de las camisas y los pistones, de forma que los conjuntos de pistón y biela conviertan la expansión de los gases de combustión en trabajo útil para hacer girar el cigüeñal. El pistón no toca las paredes de los cilindros. Este efecto de cierre debe darse en condiciones variables de velocidad y aceleración. Los segmentos impiden que se produzca una pérdida excesiva de aceite al pasar a la cámara de combustión, a la vez que dejan en las paredes de la camisa una fina capa de aceite para lubricar. Por tanto los segmentos realizan tres funciones: · Cierran herméticamente la cámara de combustión. · Sirven de control para la película de aceite existente en las paredes de la camisa. · Contribuye a la disipación de calor, para que pase del pistón a la camisa. BIELAS Las bielas son las que conectan el pistón y el cigüeñal, transmitiendo la fuerza de uno al otro. Tienen dos casquillos para poder girar libremente alrededor del cigüeñal y del bulón que las conecta al pistón. La biela debe absorber las fuerzas dinámicas necesarias para poner el pistón en movimiento y pararlo al principio y final de cada carrera. Asimismo la biela transmite la fuerza generada en la carrera de explosión al cigüeñal.
  • 14. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 14 COJINETES Se puede definir como un apoyo para una muñequilla. Debe ser lo suficientemente robusto para resistir los esfuerzos a que estará sometido en la carrera de explosión. Los cojinetes de bancada van lubricados a presión y llevan un orificio en su mitad superior, por el que se efectúa el suministro de aceite procedente de un conducto de lubricación del bloque. Lleva una ranura que sirve para repartir el aceite mejor y más rápidamente por la superficie de trabajo del cojinete. También llevan unas lengüetas que encajan en las ranuras correspondientes del bloque las tapas de los cojinetes. Dichas lengüetas alinean los cojinetes e impiden que se corran hacia adelante o hacia atrás por efectos de las fuerzas de empuje creadas. La mitad inferior correspondiente a la tapa es lisa. Además de los de bancada, todos los motores llevan un cojinete de empuje que evita el juego axial en los extremos del cigüeñal. Otro tipo de cojinete es el usado en los ejes compensadores; es de forma de casquillo, de una sola pieza. El orificio de aceite coincide con el conducto de lubricación del bloque. VÁLVULAS Las válvulas abren y cierran las lumbreras de admisión y escape en el momento oportuno de cada ciclo. La de admisión suele ser de mayor tamaño que la de escape. En una válvula hay que distinguir las siguientes partes: · Pie de válvula. · Vástago. · Cabeza. La parte de la cabeza que está rectificada y finamente esmerilada se llama cara y asienta sobre un inserto alojado en la culata. Este asiento también lleva un rectificado y esmerilado fino. El rectificado de la cara de la válvula y el asiento se hace a ángulos diferentes. La válvula siempre es
  • 15. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 15 rectificada a 3/4 de grado menos que el asiento. Esta diferencia o ángulo de interferencia equivale a que el contacto entre la cara y el asiento se haga sobre una línea fina, proporcionando árbol de levas de un motor diesel un cierre hermético en toda la periferia del asiento. Cuando se desgaste el asiento o la válvula por sus horas de trabajo, este ángulo de interferencia varía y la línea de contacto se hace más gruesa y, por tanto, su cierre es menos hermético. De aquí, que de vez en cuando haya que rectificar y esmerilar las válvulas y cambiar los asientos. Las válvulas se cierran por medio de resortes y se abren por empujadores accionados por el árbol de levas. La posición de la leva durante la rotación determina el momento en que ha de abrirse la válvula. Las válvulas disponen de una serie de mecanismos para su accionamiento, que varía según la disposición del árbol de levas. Como partes no variables de los mecanismos podemos señalar: La guía, que va encajada en la culata del cilindro y su misión consiste en guiar la válvula en su movimiento ascendente y descendente para que no se desvíe. Los muelles con sus sombreretes, que sirven para cerrar las válvulas. · Rotador de válvulas cuyo dispositivo hace girar la válvula unos cuantos grados cada vez que ésta se abre. Tiene por objeto alargar la vida de la válvula haciendo que su desgaste sea más uniforme y reduciendo la acumulación de suciedad en la cara de la válvula y el asiento y entre el vástago y la guía. Para abrir las válvulas se utiliza un árbol de levas que va sincronizado con la distribución del motor y cuya velocidad de giro es la mitad que la del cigüeñal; por tanto, el diámetro de su engranaje será Eje de balancines de un motor diesel de un diámetro doble que el del cigüeñal. Asimismo, según su situación varía el mecanismo empujador de las válvulas.
  • 16. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 16 * Cuando el árbol de levas es lateral el mecanismo empujador consta de leva, taqué, varilla, balancín y eje de balancines. * Cuando el árbol de levas va en cabeza la leva actúa directamente sobre un cajetín cilíndrico. * También e otro motores de cuatro válvulas por cilindro la leva actúa directamente sobre un rodillo de un balancín en forma de horquilla. El principio es el mismo que el de levas laterales con la diferencia que se ha abandonado la varilla de empuje. ENGRANAJES DE DISTRIBUCIÓN Conduce los accesorios y mantienen la rotación del cigüeñal, árbol de levas, eje de leva de la bomba de inyección ejes compensadores en la relación correcta de desmultiplicación. El engranaje del cigüeñal es el engranaje motriz para todos los demás que componen el tren de distribución, por lo que deben de estar sincronizados entre si, de forma que coincidan las marcas que llevan cada uno de ellos.
  • 17. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 17 BOMBA DE ACEITE Está localizada en el fondo del motor en el cárter del aceite. Su misión es bombear aceite para lubricar cojinetes y partes móviles del motor. La bomba es mandada por u engranaje, desde el eje de levas hace circulas el aceite a través de pequeños conductos en el bloque. El flujo principal del aceite es para el cigüeñal, que tiene unos taladros que dirigen el lubricante a los cojinetes de biela y a los cojinetes principales. Aceite lubricante es también salpicado sobre las paredes del cilindro por debajo del pistón. BOMBA DE AGUA Es la encargada, en los motores refrigerados por líquido, de hacer circular el refrigerante a través del bloque del motor, culata, radiador etc. La circulación de refrigerante a través del radiador trasfiere el calor del motor al aire que circula entre las celdas del radiador. Un ventilador movido por el propio motor hace circular el aire a través del radiador.
  • 18. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 18 ANTIVIBRADORES En un motor se originan dos tipos de vibraciones, a consecuencia de las fuerzas creadas por la inercia de las piezas giratorias y de la fuerza desarrollada en la carrera de explosión. · Vibraciones verticales. · Vibraciones torsionales. AMORTIGUADORES En todos los motores se producen las vibraciones torsionales, por la torsión momentánea debida a la fuerza desarrollada en la carrera de explosión y su recuperación en el resto del ciclo. Aunque el volante se diseña con suficiente tamaño y masa, para que su inercia mantenga un giro uniforme, absorbiendo energía en los impulsos giratorios y devolviéndola en el resto del ciclo; no evita que el cigüeñal se retuerza en esos momentos de aceleración. Por ello se utiliza otro dispositivo en el otro extremo del cigüeñal, llamado amortiguador de vibración que tiene por objeto crear una fuerza torsión al igual y de sentido contrario a la que sufre en el instante de la explosión, para que sus efectos se anulen. Hay dos tipos de amortiguadores o dampers: 1. El primero utiliza como material amortiguador el caucho. Los cambios de par del cigüeñal son absorbidos por él y la energía es disipada en forma de calor. Por ello, una manera de comprobar si funciona bien un dámper es notar si está más caliente que el resto de las piezas del motor que le rodean. 2. El amortiguador tipo viscoso consta esencialmente de una corona pesada, alojada en una carcasa fijada a un extremo del cigüeñal, pudiéndose mover libremente dentro de ella al estar suspendida en un fluido (silicona). Esta corona tiende a oponerse a cualquier cambio súbito de velocidad, transmitiendo esta resistencia a través del fluido a la carcasa y por tanto al cigüeñal, contrarrestando o amortiguando la vibración torsional.
  • 19. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 19 EJES COMPENSADORES Todos los motores de cuatro cilindros, así como los de ocho en V de 60º, por tener los brazos del cigüeñal en un mismo plano, se ven afectados de un desequilibrio inherente producido por el desplazamiento del centro de gravedad de las piezas móviles durante las cuatro carreras del pistón. Esta fuerza vibratoria vertical, que tiende a hacer saltar el motor y arrancarlo de su anclaje, podemos contrarrestarla aplicando, por medio de un dispositivo, una fuerza igual y de sentido contrario. Se utilizan unos ejes compensadores que van engranados en la distribución del motor. Estos ejes o contrapesos van calados en la distribución de forma que originen una fuerza igual y contraria a la que se produce al desplazarse el centro de gravedad de las piezas móviles, anulándose sus efectos. Para ello tienen que girar a doble velocidad que el cigüeñal. Asimismo, giran entre si en direcciones opuestas, para evitar que se origine una oscilación o vibración lateral del motor. En los motores de 8 cilindros en V de 60º, llevan dos ejes excéntricos que van engranados; uno en la distribución delantera y otro en la trasera, y en estos motores, al revés que en los de 4 cilindros, los contrapesos giran en el mismo sentido que el cigüeñal. Es importante que estos ejes se compruebe van engranados en sus marcas, pues en caso contrario en vez de anular las vibraciones las aumentarían. PARTES FUNDAMENTALES DEL MOTOR DE GASOLINA (I) Desde el punto de vista estructural, el cuerpo de un motor de explosión o de gasolina se compone de tres secciones principales: 1. Culata 2. Bloque 3. Cárter
  • 20. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 20 Partes principales en las.que se divide un motor<de. gasolina. LA CULATA La culata constituye una pieza de hierro fundido (o de aluminio en algunos motores), que va colocada encima del bloque del motor. Su función es sellar la parte superior de los cilindros para evitar pérdidas de compresión y salida inapropiada de los gases de escape. En la culata se encuentran situadas las válvulas de admisión y de escape, así como las bujías. Posee, además, dos conductos internos: uno conectado al múltiple de admisión (para permitir que la mezcla aire-combustible penetre en la cámara de combustión del cilindro) y otro conectado al múltiple de escape (para permitir que los gases producidos por la combustión sean expulsados al medio ambiente). Posee, además, otros conductos que permiten la circulación de agua para su refresco.. La culata está firmemente unida al bloque del motor por medio de tornillos. Para garantizar un sellaje hermético con el bloque, se coloca entre ambas piezas metálicas una “junta de culata”, constituida por una lámina de material de amianto o cualquier otro material flexible que sea capaz de soportar, sin deteriorarse, las altas temperaturas que se alcanzan durante el funcionamiento del motor. EL BLOQUE En el bloque están ubicados los cilindros con sus respectivas camisas, que son barrenos o cavidades practicadas en el mismo, por cuyo interior se desplazan los pistones. Estos últimos se consideran el corazón del motor. La cantidad de cilindros que puede contener un motor es variable, así como la forma de su disposición en el bloque. Existen motores de uno o de varios cilindros, aunque la mayoría de los coches o automóviles utilizan motores con bloques de cuatro, cinco, seis, ocho y doce cilindros, incluyendo algunos coches pequeños que emplean sólo tres. El bloque del motor debe poseer rigidez, poco peso y poca dimensión, de acuerdo con la potencia que desarrolle.
  • 21. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 21 COMPONENTES DE UN MOTOR DE GASOLINA (I) Aunque desde la década de los años 80 del siglo pasado los fabricantes, sobre todo de automóviles, han introducido una serie de cambios y mejoras en los motores de gasolina, a continuación se exponen los componentes básicos que formaron y forman parte todavía en muchos casos o con algunas variantes, de un motor de explosión o gasolina: Ampliar 1. Filtro de aire.- Su función es extraer el polvo y otras partículas para limpiar lo más posible el aire que recibe el carburador, antes que la mezcla aire-combustible pase al interior de la cámara de combustión de los cilindros del motor. 2. Carburador.- Mezcla el combustible con el aire en una proporción de 1:10000 para proporcionar al motor la energía necesaria para su funcionamiento. Esta mezcla la efectúa el carburador en el interior de un tubo con un estrechamiento practicado al efecto, donde se pulveriza la gasolina por efecto venturi. Una bomba mecánica, provista con un diafragma de goma o sintético, se encarga de bombear desde el tanque principal la gasolina para mantener siempre llena una pequeña cuba desde donde le llega el combustible al carburador. En los coches actuales esa bomba de gasolina, en lugar de ser mecánica es eléctrica y se encuentra situada dentro del propio tanque principal de combustible. Para evitar que la cuba se rebose y pueda llegar a inundar de gasolina la cámara de combustión, existe en el interior de la cuba un flotador encargado de abrir la entrada del combustible cuando el nivel baja y cerrarla cuando alcanza el nivel máximo admisible. El propio carburador permite regular la cantidad de mezcla aire-combustible que envía a la cámara de combustión del motor utilizando un mecanismo llamado mariposa. Por medio del acelerador de pie del coche, o el acelerador de mano en los motores estacionarios, se regula transitoriamente el mecanismo de la mariposa, lo que permite una mayor o menor entrada de aire al carburador. De esa forma se enriquece o empobrece la mezcla aire-combustible que entra en la cámara de combustión del motor, haciendo que el cigüeñal aumente o disminuya las revoluciones por minuto. Cuando la mezcla de aire- combustible es pobre, las revoluciones disminuyen y cuando es rica, aumentan.
  • 22. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 22 Los motores más modernos y actuales no utilizan ya carburador, sino que emplean un nuevo tipo de dispositivo denominado “inyector de gasolina”. Este inyector se controla de forma electrónica para lograr que la pulverización de la gasolina en cada cilindro se realice en la cantidad realmente requerida en cada momento preciso, lográndose así un mayor aprovechamiento y optimización en el consumo del combustible. Es necesario aclarar que los inyectores de gasolina no guardan ninguna relación con los inyectores o bomba de inyección que emplean los motores diesel, cuyo funcionamiento es completamente diferente. Inyector de gasolina. 3. Distribuidor o Delco.- Distribuye entre las bujías de todos los cilindros del motor las cargas de alto voltaje o tensión eléctrica provenientes de la bobina de encendido o ignición. El distribuidor está acoplado sincrónicamente con el cigüeñal del motor de forma tal que al rotar el contacto eléctrico que tiene en su interior, cada bujía recibe en el momento justo la carga eléctrica de alta tensión necesaria para provocar la chispa que enciende la mezcla aire-combustible dentro de la cámara de combustión de cada pistón. 4. Bomba de gasolina.- Extrae la gasolina del tanque de combustible para enviarla a la cuba del carburador cuando se presiona el “acelerador de pie” de un vehículo automotor o el “acelerador de mano” en un motor estacionario. Desde hace muchos años atrás se utilizan bombas mecánicas de diafragma, pero últimamente los fabricantes de motores las están sustituyendo por bombas eléctricas, que van instaladas dentro del propio tanque de la gasolina. 5. Bobina de encendido o ignición.- Dispositivo eléctrico perteneciente al sistema de encendido del motor, destinado a producir una carga de alto voltaje o tensión. La bobina de ignición constituye un transformador eléctrico, que eleva por inducción electromagnética la tensión entre los dos enrollados que contiene en su interior. El enrollado primario de baja tensión se conecta a la batería de 12 volt, mientras que el enrollado secundario la transforma en una corriente eléctrica de alta tensión de 15 mil ó 20 mil volt. Esa corriente se envía al distribuidor y éste, a su vez, la envía a cada una de las bujías en el preciso momento que se inicia en cada cilindro el tiempo de explosión del combustible. 6. Filtro de aceite.- Recoge cualquier basura o impureza que pueda contener el aceite lubricante antes de pasar al sistema de lubricación del motor. 7. Bomba de aceite.- Envía aceite lubricante a alta presión a los mecanismos del motor como son, por ejemplo, los cojinetes de las bielas que se fijan al cigüeñal, los aros de los pistones, el árbol de leva y demás componentes móviles auxiliares, asegurando que todos reciban la lubricación adecuada para que se puedan mover con suavidad. 8. Cárter.- Es el lugar donde se deposita el aceite lubricante que utiliza el motor. Una vez que la bomba
  • 23. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 23 de aceite distribuye el lubricante entre los diferentes mecanismos, el sobrante regresa al cárter por gravedad, permitiendo así que el ciclo de lubricación continúe, sin interrupción, durante todo el tiempo que el motor se encuentre funcionando. 9. Aceite lubricante.- Su función principal es la de lubricar todas las partes móviles del motor, con el fin de disminuir el rozamiento y la fricción entre ellas. De esa forma se evita el excesivo desgaste de las piezas, teniendo en cuenta que el cigüeñal puede llegar a superar las 6 mil revoluciones por minuto. Como función complementaria el aceite lubricante ayuda también a refrescar los pistones y los cojinetes, así como mantenerlos limpios. Otra de las funciones del lubricante es ayudar a amortiguar los ruidos que produce el motor cuando está funcionando.. El aceite lubricante en sí ni se consume, ni se desgasta, pero con el tiempo se va ensuciando y sus aditivos van perdiendo eficacia hasta tal punto que pasado un tiempo dejan de cumplir su misión de lubricar. Por ese motivo periódicamente el aceite se debe cambiar por otro limpio del mismo grado de viscosidad recomendada por el fabricante del motor. Este cambio se realiza normalmente de acuerdo con el tiempo que estipule el propio fabricante, para que así los aditivos vuelvan a ser efectivos y puedan cumplir su misión de lubricar. Un tercio del contenido de los aceites son aditivos, cuys propiedades especiales proporcionan una lubricación adecuada. 10. Toma de aceite.- Punto desde donde la bomba de aceite succiona el aceite lubricante depositado en el cárter. COMPONENTES DE UN MOTOR DE GASOLINA (II) 11. Cables de alta tensión de las bujías.- Son los cables que conducen la carga de alta tensión o voltaje desde el distribuidor hasta cada bujía para que la chispa se produzca en el momento adecuado. 12. Bujía.- Electrodo recubierto con un material aislante de cerámica. En su extremo superior se conecta uno de los cables de alta tensión o voltaje procedentes del distribuidor, por donde recibe una carga eléctrica de entre 15 mil y 20 mil volt aproximadamente. En el otro extremo la bujía posee una rosca metálica para ajustarla en la culata y un electrodo que queda situado dentro de la cámara de combustión. La función de la bujía es hacer saltar en el electrodo una chispa eléctrica dentro de la cámara de combustión del cilindro cuando recibe la carga de alta tensión procedente de la bobina de ignición y del distribuidor. En el momento justo, la chispa provoca la explosión de la mezcla aire-combustible que pone en movimiento a los pistones. Cada motor requiere una bujía por cada cilindro que contenga su bloque. Bujía
  • 24. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 24 13. Balancín.- En los motores del tipo OHV (Over Head Valves – Válvulas en la culata), el balancín constituye un mecanismo semejante a una palanca que bascula sobre un punto fijo, que en el caso del motor se halla situado normalmente encima de la culata. La función del balancín es empujar hacia abajo las válvulas de admisión y escape para obligarlas a que se abran. El balancín, a su vez, es accionado por una varilla de empuje movida por el árbol de levas. El movimiento alternativo o de vaivén de los balancines está perfectamente sincronizado con los tiempos del motor. 14. Muelle de válvula.- Muelle encargado de mantener normalmente cerradas las válvulas de admisión y escape. Cuando el balancín empuja una de esas válvulas para abrirla, el muelle que posee cada una las obliga a regresar de nuevo a su posición normal de “cerrada” a partir del momento que cesa la acción de empuje de los balancines.. 15. Válvula de escape.- Pieza metálica en forma de clavo grande con una gran cabeza, cuya misión es permitir la expulsión al medio ambiente de los gases de escape que se generan dentro del cilindro del motor después que se quema la mezcla aire-combustible en durante el tiempo de explosión. Normalmente los motores poseen una sola válvula de escape por cilindro; sin embargo, en la actualidad algunos motores modernos pueden tener más de una por cada cilindro. Válvula de admisión.- Válvula idéntica a la de escape, que normalmente se encuentra junto a aquella. Se abre en el momento adecuado para permitir que la mezcla aire-combustible procedente del carburador, penetre en la cámara de combustión del motor para que se efectúe el tiempo de admisión. Hay motores que poseen una sola válvula de admisión por cilindro; sin embargo, los más modernos pueden tener más de una por cada cilindro. 16. Múltiple o lumbrera de admisión.- Vía o conducto por donde le llega a la cámara de combustión del motor la mezcla de aire-combustible procedente del carburador para dar inicio al tiempo de admisión. 17. Cámara de combustión.- Espacio dentro del cilindro entre la culata y la parte superior o cabeza del pistón, donde se efectúa la combustión de la mezcla aire-combustible que llega del carburador. La capacidad de la cámara de combustión se mide en cm3 y aumenta o disminuye con el movimiento alternativo del pistón. Cuando el pistón se encuentra en el PMS (Punto Muerto Superior) el volumen es el mínimo, mientras que cuando se encuentra en el PMI (Punto Muerto Inferior) el volumen es el máximo. 18.Varilla empujadora.- Varilla metálica encargada de mover los balancines en un motor del tipo OHV(Over Head Valves – Válvulas en la culata). La varilla empujadora sigue siempre el movimiento alternativo que le imparte el árbol de levas. 19. Árbol de levas.- Eje parecido al cigüeñal, pero de un diámetro mucho menor, compuesto por tantas levas como válvulas de admisión y escape tenga el motor. Encima de cada leva se apoya una varilla
  • 25. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 25 empujadora metálica, cuyo movimiento alternativo se transmite a los balancines que abren y cierran las válvulas de admisión o las de escape. Culata de un motor de explosión o gasolina, del tipo DOHV (Dual Over.Head Valves – Culata de válvulas dobles), donde se puede apreciar el.funcionamiento de las válvulas de admisión y de escape. Esas válvulas.son accionadas directamente por dos árboles de levas (vistos de frente), que actúan directamente encima de éstas, para abrirlas y cerrarlas, sin.necesidad de utilizar, ni varilla empujadora, ni balancín. El árbol de levas se encuentra sincronizado de forma tal que efectúa medio giro por cada giro completo del cigüeñal. Los motores OHV (Over Head Valves – Válvulas en la culata) tienen un solo árbol de levas, mientras que los DOHV (Dual Over Head Valves – Válvulas dobles en la culata) tienen dos árboles de levas perfectamente sincronizados por medio de dos engranes accionados por el cigüeñal. En los motoresDOHV los árboles de levas están colocados encima de la culata y actúan directamente sobre las válvulas sin necesidad de incluir ningún otro mecanismo intermediario como las varillas de empuje y los balancines que requieren los motores OHV. 20. Aros del pistón.- Los aros son unos segmentos de acero que se alojan en unas ranuras que posee el pistón. Los hay de dos tipos: de compresión o fuego y rascador de aceite. Las funciones de los aros son las siguientes: De compresión o fuego:  Sella la cámara de combustión para que durante el tiempo de compresión la mezcla aire- combustible no pase al interior del cárter; tampoco permite que los gases de escape pasen al cárter una vez efectuada la explosión.  Ayuda a traspasar a los cilindros parte del calor que libera el pistón durante todo el tiempo que se mantiene funcionando el motor.  Ofrece cierta amortiguación entre el pistón y el cilindro cuando el motor se encuentra en marcha.  Bombea el aceite para lubricar el cilindro. Rascador de aceite:  Permite que cierta cantidad de lubricante pase hacia la parte superior del cilindro y “barre” el sobrante o el que se adhiere por salpicadura en la parte inferior del propio cilindro, devolviéndolo al cárter por gravedad.
  • 26. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 26 Normalmente cada pistón posee tres ranuras para alojar los aros. Las dos primeras la ocupan los dos aros de compresión o fuego, mientras que la última la ocupa un aro rascador de aceite. Los aros de compresión son lisos, mientras que el aro rascador de aceite posee pequeñas aberturas a todo su alrededor para facilitar la distribución pareja del lubricante en la superficie del cilindro o camisa por donde se desplaza el pistón. COMPONENTES DE UN MOTOR DE GASOLINA (III) 21.- Pistón.- El pistón constituye una especie de cubo invertido, de aluminio fundido en la mayoría de los casos, vaciado interiormente. En su parte externa posee tres ranuras donde se insertan los aros de compresión y el aro rascador de aceite. Mas abajo de la zona donde se colocan los aros existen dos agujeros enfrentados uno contra el otro, que sirven para atravesar y fijar el bulón que articula el pistón con la biela. Estructura del pistón: 1.- Cabeza. 2.- Aros de compresión o de fuego. 3.- Aro rascador de aceite. 4.- Bulón. 5.- Biela. 6.- Cojinetes. 22.- Biela.- Es una pieza metálica de forma alargada que une el pistón con el cigüeñal para convertir el movimiento lineal y alternativo del primero en movimiento giratorio en el segundo. La biela tiene en cada uno de sus extremos un punto de rotación: uno para soportar el bulón que la une con el pistón y otro para los cojinetes que la articula con el cigüeñal. Las bielas puedes tener un conducto interno que sirve para hacer llegar a presión el aceite lubricante al pistón. 23.- Bulón.- Es una pieza de acero que articula la biela con el pistón. Es la pieza que más esfuerzo tiene que soportar dentro del motor. 24.- Cigüeñal.- Constituye un eje con manivelas, con dos o más puntos que se apoyan en una bancada integrada en la parte superior del cárter y que queda cubierto después por el propio bloque del motor, lo que le permite poder girar con suavidad. La manivela o las manivelas (cuando existe más de un cilindro) que posee el cigüeñal, giran de forma excéntrica con respecto al eje. En cada una de las manivelas se fijan los cojinetes de las bielas que le transmiten al cigüeñal la fuerza que desarrollan los pistones durante el tiempo de explosión.
  • 27. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 27 A.- Cigüeñal. B.- Árbol de levas. Ilustración esquemática en la que se puede apreciar la forma en que los pistones transforman el movimiento rectilíneo alternativo que producen las explosiones en la cámara de combustión, en movimiento giratorio en el cigüeñal. 25.- Múltiple de escape.- Conducto por donde se liberan a la atmósfera los gases de escape producidos por la combustión. Normalmente al múltiple de escape se le conecta un tubo con un silenciador cuya función es amortiguar el ruido que producen las explosiones dentro del motor. Dentro del silenciador los gases pasan por un catalizador, con el objetivo de disminuir su nocividad antes que salgan al medio ambiente. 26.- Refrigeración del motor.- Sólo entre el 20 y el 30 porciento de la energía liberada por el combustible durante el tiempo de explosión en un motor se convierte en energía útil; el otro 70 u 80 porciento restante de la energía liberada se pierde en forma de calor. Las paredes interiores del cilindro o camisa de un motor pueden llegar a alcanzar temperaturas aproximadas a los 800 ºC. Por tanto, todos los motores requieren un sistema de refrigeración que le ayude a disipar ese excedente de calor. Entre los métodos de enfriamiento más comúnmente utilizados se encuentra el propio aire del medio ambiente o el tiro de aire forzado que se obtiene con la ayuda de un ventilador. Esos métodos de enfriamiento se emplean solamente en motores que desarrollan poca potencia como las motocicletas y vehículos pequeños. Para motores de mayor tamaño el sistema de refrigeración más ampliamente empleado y sobre todo el más eficaz, es el hacer circular agua a presión por el interior del bloque y la
  • 28. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 28 culata. Para extraer a su vez el calor del agua una vez que ha recorrido el interior del motor, se emplea un radiador externo compuesto por tubos y aletas de enfriamiento.. Cuando el agua recorre los tubos del radiador transfiere el calor al medio ambiente ayudado por el aire natural que atraviesa los tubos y el tiro de aire de un ventilador que lo fuerza a pasar a través de esos tubos. En los coches o vehículos antiguos, las aspas del ventilador del radiador y la bomba que ponía en circulación el agua se movían juntamente con el cigüeñal del motor por medio de una correa de goma, pero en la actualidad se emplean ventiladores con motores eléctricos, que se ponen en funcionamiento automáticamente cuando un termostato que mide los grados de temperatura del agua dentro del sistema de enfriamiento se lo indica. El radiador extrae el calor del agua hasta hacer bajar su temperatura a unos 80 ó 90 grados centígrados, para que el ciclo de enfriamiento del motor pueda continuar. En los coches modernos el sistema de enfriamiento está constituido por un circuito cerrado, en el que existe un cámara de expansión donde el vapor del agua caliente que sale del motor se enfría y condensa. Esta cámara de expansión sirve también de depósito para poder mantener la circulación del agua fresca por el interior del motor. En invierno, en aquellos lugares donde la temperatura ambiente desciende por debajo de 0 ºC (32 ºF), es necesario añadir al agua de enfriamiento del motor sustancias "anticongelante" para evitar su congelación, ya que por el efecto de expansión que sufre ésta al congelarse puede llegar a romper los tubos del sistema, o dejar de circular, lo que daría lugar a que el motor se gripara (fundiera). 27.- Varilla medidora del nivel de aceite.- Es una varilla metálica que se encuentra introducida normalmente en un tubo que entra en el cárter y sirve para medir el nivel del aceite lubricante existente dentro del mismo. Esta varilla tiene una marca superior con la abreviatura MAX para indicar el nivel máximo de aceite y otra marca inferior con la abreviatura MIN para indicar el nivel mínimo. Es recomendable vigilar periódicamente que el nivel del aceite no esté nunca por debajo del mínimo, porque la falta de aceite puede llegar a gripar (fundir) el motor. 28.- Motor de arranque.- Constituye un motor eléctrico especial, que a pesar de su pequeño tamaño comparado con el tamaño del motor térmico que debe mover, desarrolla momentáneamente una gran potencia para poder ponerlo en marcha. El motor de arranque posee un mecanismo interno con un engrane denominado “bendix”, que entra en función cuando el conductor acciona el interruptor de encendido del motor con la llave de arranque. Esa acción provoca que una palanca acoplada a un electroimán impulse dicho engrane hacia delante, coincidiendo con un extremo del eje del motor, y se acople momentáneamente con la rueda dentada del volante, obligándola también a girar. Esta acción provoca que los pistones del motor comiencen a moverse, el carburador (o los inyectores de gasolina), y el sistema eléctrico de ignición se
  • 29. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 29 pongan funcionamiento y el motor arranque. Una vez que el motor arranca y dejar el conductor de accionar la llave en el interruptor de encendido, el motor de arranque deja de recibir corriente y el electroimán recoge de nuevo el piñón del bendix, que libera el volante. De no ocurrir así, el motor de arranque se destruiría al incrementar el volante las revoluciones por minuto, una vez que el motor de gasolina arranca. 29.- Volante.- En un motor de gasolina de cuatro tiempos, el cigüeñal gira solamente media vuelta por cada explosión que se produce en la cámara de combustión de cada pistón; es decir, que por cada explosión que se produce en un cilindro, el cigüeñal debe completar por su propio impulso una vuelta y media más, correspondientes a los tres tiempos restantes. Por tanto, mientras en uno de los tiempos de explosión el pistón “entrega energía” útil, en los tres tiempos restantes “se consume energía” para que el cigüeñal se pueda mantener girando por inercia. Esa situación obliga a que parte de la energía que se produce en cada tiempo de explosión sea necesario acumularla de alguna forma para mantener girando el cigüeñal durante los tres tiempos siguientes sin que pierda impulso. De esa función se encarga una masa metálica denominada volante de inercia, es decir, una rueda metálica dentada, situada al final del eje del cigüeñal, que absorbe o acumula parte de la energía cinética que se produce durante el tiempo de explosión y la devuelve después al cigüeñal para mantenerlo girando. Cuando el motor de gasolina está parado, el volante también contribuye a que se pueda poner en marcha, pues tiene acoplado un motor eléctrico de arranque que al ser accionado obliga a que el volante se mueva y el motor de gasolina arranque. En el caso de los coches y otros vehículos automotores, la rueda del volante está acoplada también al sistema de embrague con el fin de transmitir el movimiento del cigüeñal al mecanismo diferencial que mueve las ruedas del vehículo. FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR TÍPICO DE GASOLINA DE CUATRO TIEMPOS Ciclos de tiempo del motor de combustión interna Los motores de combustión interna pueden ser de dos tiempos, o de cuatro tiempos, siendo los motores de gasolina de cuatro tiempos los más comúnmente utilizados en los coches o automóviles y para muchas otras funciones en las que se emplean como motor estacionario. Una vez que ya conocemos las partes, piezas y dispositivos que conforman un motor de combustión interna, pasamos a explicar cómo funciona uno típico de gasolina. Como el funcionamiento es igual para todos los cilindros que contiene el motor, tomaremos como referencia uno sólo, para ver qué ocurre en su interior en cada uno de los cuatro tiempos:
  • 30. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 30  Admisión  Compresión  Explosión  Escape Ciclos de tiempos de un motor de combustión interna: 1.- Admisión. 2.- Compresión. 3.- Explosión. 4.- Escape. (Clic sobre la imagen para ver el motor funcionando). Funcionamiento del motor de combustión interna de cuatro tiempos Primer tiempo Admisión.- Al inicio de este tiempo el pistón se encuentra en el PMS (Punto Muerto Superior). En este momento la válvula de admisión se encuentra abierta y el pistón, en su carrera o movimiento hacia abajo va creando un vacío dentro de la cámara de combustión a medida que alcanza el PMI (Punto Muerto Inferior), ya sea ayudado por el motor de arranque cuando ponemos en marcha el motor, o debido al propio movimiento que por inercia le proporciona el volante una vez que ya se encuentra funcionando. El vacío que crea el pistón en este tiempo, provoca que la mezcla aire-combustible que envía el carburador al múltiple de admisión penetre en la cámara de combustión del cilindro a través de la válvula de admisión abierta. Segundo tiempo Compresión.- Una vez que el pistón alcanza el PMI (Punto Muerto Inferior), el árbol de leva, que gira sincrónicamente con el cigüeñal y que ha mantenido abierta hasta este momento la válvula de admisión para permitir que la mezcla aire-combustible penetre en el cilindro, la cierra. En ese preciso momento el pistón comienza a subir comprimiendo la mezcla de aire y gasolina que se encuentra
  • 31. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 31 dentro del cilindro. Tercer tiempo Explosión.- Una vez que el cilindro alcanza el PMS (Punto Muerto Superior) y la mezcla aire- combustible ha alcanzado el máximo de compresión, salta una chispa eléctrica en el electrodo de la bujía, que inflama dicha mezcla y hace que explote. La fuerza de la explosión obliga al pistón a bajar bruscamente y ese movimiento rectilíneo se transmite por medio de la biela al cigüeñal, donde se convierte en movimiento giratorio y trabajo útil. Cuarto tiempo Escape.- El pistón, que se encuentra ahora de nuevo en el PMI después de ocurrido el tiempo de explosión, comienza a subir. El árbol de leva, que se mantiene girando sincrónicamente con el cigüeñal abre en ese momento la válvula de escape y los gases acumulados dentro del cilindro, producidos por la explosión, son arrastrados por el movimiento hacia arriba del pistón, atraviesan la válvula de escape y salen hacia la atmósfera por un tubo conectado al múltiple de escape. De esta forma se completan los cuatro tiempos del motor, que continuarán efectuándose ininterrumpidamente en cada uno de los cilindros, hasta tanto se detenga el funcionamiento del motor. CICLO OTTO El motor de gasolina de cuatro tiempos se conoce también como “motor de ciclo Otto”, denominación que proviene del nombre de su inventor, el alemán Nikolaus August Otto (1832-1891). El ciclo de trabajo de un motor Otto de cuatro tiempos, se puede representar gráficamente, tal como aparece en la ilustración de la derecha. Esa representación gráfica se puede explicar de la siguiente forma: 1. La línea amarilla representa el tiempo de admisión. El volumen del cilindro conteniendo la mezcla aire-combustible aumenta, no así la presión. 2. La línea azul representa el tiempo de compresión. La válvula de admisión que ha permanecido abierta durante el tiempo anterior se cierra y la mezcla aire-combustible se comienza a comprimir. Como se puede ver en este tiempo, el volumen del cilindro se va reduciendo a medida que el pistón se desplaza. Cuando alcanza el PMS (Punto Muerto Superior) la presión dentro del cilindro ha subido al máximo.
  • 32. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 32 3. La línea naranja representa el tiempo de explosión, momento en que el pistón se encuentra en el PMS. Como se puede apreciar, al inicio de la explosión del combustible la presión es máxima y el volumen del cilindro mínimo, pero una vez que el pistón se desplaza hacia el PMI (Punto Muerto Inferior) transmitiendo toda su fuerza al cigüeñal, la presión disminuye mientras el volumen del cilindro aumenta. 4. Por último la línea gris clara representa el tiempo de escape. Como se puede apreciar, durante este tiempo el volumen del cilindro disminuye a medida que el pistón arrastra hacia el exterior los gases de escape sin aumento de presión, es decir, a presión normal, hasta alcanzar el PMS.. El sombreado de líneas amarillas dentro del gráfico representa el "trabajo útil" desarrollado por el motor. ALGUNAS CAUSAS QUE PUEDEN IMPEDIR QUE UN MOTOR DE GASOLINA FUNCIONE CORRECTAMENTE Las causas para que el motor de gasolina falle o no funcione correctamente pueden ser muchas. No obstante la mayoría de los problemas que puede presentar un motor de gasolina se deben, principalmente, a defectos eléctricos, de combustible o de compresión. A continuación se relacionan algunos de los fallos más comunes: 1.- Defectos eléctricos  Bujía demasiado vieja o con mucho carbón acumulado.  Cables deteriorados que producen salto de chispa y, por tanto, pérdidas de la corriente de alto voltaje.  Cable partido o flojo en la bobina de ignición, el distribuidor, las bujías o en el sistema electrónico de encendido.  La bobina de ignición, el ruptor o el distribuidor que envía la chispa a la bujía no funciona adecuadamente.  Distribuidor desfasado o mal sincronizado con respecto al ciclo de explosión correspondiente, lo que produce que la chispa en la bujía se atrase o adelante con relación al momento en que se debe producir.  Mucho o poco huelgo en el electrodo de la bujía por falta de calibración o por estar mal calibradas.  Batería descargada, por lo que el motor de arranque no funciona.
  • 33. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 33  Cables flojos en los bornes de la batería. 2.- Fallos de combustible  No hay combustible en el tanque, por lo que el motor trata de arrancar utilizando solamente aire sin lograrlo.  Hay gasolina en el tanque, en la cuba del carburador o en los inyectores, pero la toma de aire se encuentra obstruida, impidiendo que la mezcla aire-combustible se realice adecuadamente.  El sistema de combustible puede estar entregando muy poca o demasiada gasolina, por lo que la proporción de la mezcla aire-combustible no se efectúa adecuadamente.  Hay impurezas en el tanque de gasolina como, por ejemplo, agua o basuras, que se mezclan con el combustible. En el caso del combustible mezclado con agua, cuando llega a la cámara de combustión no se quema correctamente. En el caso de basura, puede ocasionar una obstrucción en el sistema impidiendo que el combustible llegue a la cámara de combustión. 3.- Fallos de compresión Cuando la mezcla de aire-combustible no se puede comprimir de forma apropiada, la combustión no se efectúa correctamente dentro del cilindro produciendo fallos en el funcionamiento del motor. Estas deficiencias pueden estar ocasionadas por:  Aros de compresión o fuego del pistón gastados, por lo que la compresión de la mezcla aire- combustible no se efectúa convenientemente y el motor pierde fuerza.  Las válvulas de admisión o las de escape no cierran herméticamente en su asiento, provocando escape de la mezcla aire-combustible durante el tiempo de compresión.  Escapes de compresión y de los gases de combustión por la culata debido a que la “junta de culata”, que la sella herméticamente con el bloque del motor se encuentra deteriorada. Otros defectos que pueden ocasionar el mal funcionamiento del motor de gasolina son los siguientes:  Cojinetes de las bielas desgastados, impidiendo que el cigüeñal gire adecuadamente  Tubo de escape obstruido  Falta de lubricante en el cárter, lo que impide que el pistón se pueda desplazar suavemente por el cilindro llegando incluso a gripar o fundir el motor.
  • 34. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 34 1.2. TREN DE FUERZAS La fuerza es todo agente capaz de modificar la velocidad o la forma de los objetos. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o energía. El tren de fuerza es la parte más importante y es el encargado de convertir la energía del combustible en movimiento de los neumáticos para impulsarlo, puede ser de diversas arquitecturas de acuerdo al propósito a que se destine el vehículo. A continuación los esquemas más comunes utilizados en los automóviles de hoy. En todos los casos es necesaria la existencia de un elemento de desconexión/conexión entre el motor y el resto de la transmisión conocido como embrague. El tren de fuerzas de una maquinaria es aquel conjunto de dispositivos encargado de convertir toda la energía en movimiento, ya sea para trasladar a la máquina o a que esta misma desarrolle cierta acción. En otras palabras es la encargada de transmitir la fuerza al suelo. Entre los dispositivos que conforman el tren de fuerza de la maquinaria generalmente se encuentran los: Motores Un motor es una máquina capaz de transformar cualquier tipo de energía (eléctrica, de combustibles fósiles), en energía mecánica capaz de realizar un trabajo. En los automóviles este efecto es una fuerza que produce el movimiento. Existen diversos tipos, siendo los más comunes: Motores térmicos: cuando el trabajo se obtiene a partir de energía térmica. Motores de combustión interna: son motores térmicos en los cuales se produce una combustión del fluido motor, transformando su energía química en energía térmica, a partir de la cual se obtiene energía mecánica. El fluido motor antes de iniciar la combustión es una mezcla de un comburente (como el aire) y un combustible, como los derivados del petróleo, los del gas natural o los biocombustibles. Motores de combustión externa: son motores térmicos en los cuales se produce una combustión en un fluido distinto al fluido motor. El fluido motor alcanza un estado térmico de mayor energía mediante la transmisión de energía a través de una pared. Motores eléctricos: cuando el trabajo se obtiene a partir de una corriente eléctrica. Generalmente en la actualidad la maquinaria pesada usa motores diesel, el motor diesel es un motor térmico de combustión interna cuyo encendido se logra por la temperatura elevada que produce la compresión del aire en el interior del cilindro.
  • 35. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 35 Dentro del motor distinguimos varios circuitos o sistemas, como son los sistemas "IN", "OUT" y "AUX". a. Motor eléctrico Como hemos indicado anteriormente, un motor transforma energía, en este caso energía eléctrica en energía mecánica. Entre sus características se encuentran: - Posibilidad de fabricarse en cualquier tamaño. - Tiene un par de giro elevado y prácticamente constante. - Rendimiento muy elevado. Se encuentra en torno al 80%. - Poca movilidad y escasa autonomía debido a su constante dependencia de una fuente de energía fija. La energía eléctrica tiene la característica de ser muy difícil de almacenar en grandes cantidades, no siendo rentable para su uso en maquinaria de grandes dimensiones, por su nivel de consumo. En una batería de varios kilos, la energía que contiene equivale a la de 80 gramos de gasolina. Este tipo de motores son usados en construcción casi exclusivamente para pequeñas herramientas, debido a la escasa autonomía y potencia que proporcionan. b. Motor térmico Este tipo de motores pueden ser continuos (turbinas) o alternos (los más usuales). El funcionamiento de los motores alternos está basado en la transformación química del combustible enenergía calorífica y, posteriormente, en energía mecánica, aprovechando la expansión de los gases inflamados en los cilindros en movimiento rectilíneo, y que, por medios mecánicos (cigüeñal), da origen a la rotación de un eje.
  • 36. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 36 Normalmente se les añade el término "de combustión interna" si el proceso se produce dentro de los cilindros. El combustible puede ser gas (natural, propano,...), gasolina, gasóleo, o incluso aceite de girasol (biocombustibles). En general, podemos distinguir entre motor de encendido provocado (MEP) y motor de encendido por compresión (MEC). El número de cilindros y su capacidad nos determinan la potencia del motor. Su número puede ser muy diverso. Los hay de 1 ó 2 cilindros, como sucede en maquinaria pequeña (volquetes, pequeños grupos electrógenos, motocompresores). En maquinaria pesada lo más usual son los motores de 4 ó 6 cilindros, aunque existen también de 8 y 12 para máquinas mayores. Según la colocación de los cilindros, se clasifican en: - Motor en Línea (que es lo más usual); - Motor en V; - Motor en Paralelo; - Motor en Estrella. Según el ciclo del motor, se diferencian entre: - Motor de 2 Tiempos. - Motor de 4 Tiempos.
  • 37. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 37 Diferencias entre un motor MEP y un MEC (más utilizado en construcción) El motor transforma una fuente de energía en otra que se manifiesta en un giro. Si transforma energía eléctrica será un motor eléctrico, y si la transformación es térmica (por ejemplo, combustión) será motor térmico. Partes del motor El bloque motor constituye el cuerpo o estructura básica que soporta todos los demás elementos del motor. Su principal característica es la rigidez, para que sea capaz de realizar grandes esfuerzos sin sufrir deformaciones. El bloque contiene los cilindros y la bancada, en la que se apoya y gira el cigüeñal.
  • 38. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 38 La parte superior del bloque es perfectamente plana para hacer un cierre hermético con la culata, interponiendo una junta. En su parte inferior se atornilla el cárter, que sirve como depósito para el aceite de engrase. Se divide en tres zonas: - Culata. - Bloque. - Cárter. Partes del motor Funcionamiento del motor Los cuatro tiempos de funcionamiento del motor son los siguientes: a) Admisión La válvula de admisión, situada en la parte superior izquierda del gráfico, se abre permitiendo la entrada del aire en el cuerpo del cilindro. El pistón baja. La presión se puede decir que es sensiblemente igual a 1 Atm en motores de admisión directa. En motores turboalimentados, la entrada de aire se realiza bajo presión producida por la turbina del turbo, que la transmite al compresor, y éste aumenta el caudal del aire que entra en el cilindro. b) Compresión Las válvulas están cerradas. El pistón sube, comprime el aire (40 bar.), que se va calentando debido al incremento de presión, hasta alcanzar una temperatura cercana a los 700 ºC.
  • 39. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 39 c) Combustión o tiempo motor Al final de la compresión, y con las válvulas cerradas, a través de los inyectores se inyecta el combustible pulverizado, que hace combustión debido a las altas presiones y temperaturas alcanzadas. El cilindro baja impulsado, transmitiendo el esfuerzo al cigüeñal. d) Escape Se abre la válvula de escape mientras la de admisión permanece cerrada. El pistón sube y los gases quemados son expulsados. Sección de motor Si lo representamos en una gráfica de presiones y ciclo, sería como vemos en la Figura 5:
  • 40. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 40 Gráfica de presiones y fases El pistón se mueve impulsado sólo durante el tiempo de combustión, ya que el resto de las veces se mueve gracias a la inercia acumulada en el volante de inercia. En los motores de 4 tiempos, el cigüeñal da dos vueltas en cada ciclo, lo que supone que aproximadamente un ciclo se produzca entre 20 y 50 veces por segundo. Circuitos del motor Dentro del motor podemos distinguir varios circuitos, atendiendo a su funcionamiento. a) Circuito IN o de Entrada  Sistema de admisión Para que un motor funcione debemos introducir aire (oxígeno) dentro del cilindro. Este aire tiene que estar libre de impurezas, para que la combustión del mismo sea lo más perfecta posible y deje el menor número de restos, por lo que este aire debe estar previamente filtrado. Esto es especialmente importante en el caso de máquinas para la construcción, debido al medio en el que se desenvuelve su trabajo, ya que la concentración de partículas sólidas en suspensión en el ambiente es mucho mayor en las obras. Por lo tanto, nos encontramos un prefiltro, situado en el exterior de la máquina, y un filtro que va junto al motor.
  • 41. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 41 El mantenimiento de estas piezas es vital para la vida del motor, ya que si no se mantienen en correcto estado de limpieza, el motor no recibe la cantidad de aire que necesita en cada momento, ni con la calidad requerida, y se producirían averías. El buen funcionamiento de la máquina depende de su mantenimiento, en especial de los sistemas de ayuda al funcionamiento. La localización de la entrada de aire debe prevenir la entrada de polvo, agua, aire caliente o gases de escape. Es importante evitar la entrada de aire a temperaturas muy altas para prevenir: a) que el motor no cumpla con las normas de emisiones; b) la reducción de la potencia, respuesta y confiabilidad del mismo. Sistema de admisión Para conseguir que la entrada de aire esté sincronizada con el movimiento de los pistones, tenemos el sistema de distribución, compuesto por el árbol de levas, los empujadores, los balancines y las válvulas, que también regulan el escape. La presión a la que entra el aire en el cilindro, por el efecto de aspiración del pistón, es igual a la atmosférica. En cambio, si queremos aumentar la potencia, necesitamos más aire, y la forma en que podemos lograrlo es a través de un compresor.  El turbocompresor El turbocompresor está formado por una turbina y un compresor conectados al mismo eje.
  • 42. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 42 Transmisiones diferenciales Se conoce como diferencial al componente encargado, de trasladar la rotación, que viene del motor, transmisión, hacia las ruedas encargadas de la tracción. Un diferencial es el elemento mecánico que permite que las ruedas derecha e izquierda de un vehículo giren a revoluciones diferentes, según éste se encuentre tomando una curva hacia un lado o hacia el otro. El diferencial consta de engranajes dispuestos en forma de “U" en el eje. Cuando ambas ruedas recorren el mismo camino, por ir el vehículo en línea recta, el engranaje se mantiene en situación neutra. Sin embargo, en una curva los engranajes se desplazan ligeramente, compensando con ello las diferentes velocidades de giro de las ruedas. La diferencia de giro también se produce entre los dos ejes. Las ruedas directrices describen una circunferencia de radio mayor que las no directrices, por ello se utiliza el diferencial. Los diferenciales son los conjuntos que van colocados en el centro del eje que soporta las ruedas. Tienen dos misiones fundamentales: primero cambiar el flujo de potencia que viene de la transmisión en ángulo recto para accionar las ruedas, y segundo hacer que las ruedas giren a distinta velocidad cuando la máquina efectúa un giro. Para cambiar la dirección del flujo de fuerza no es necesario en realidad un diferencial, sino que es suficiente con un eje cónico y un engranaje, de hecho hay algunas máquinas que llevan un eje de este tipo porque el radio de giro es lo suficientemente amplio como para no necesitar el efecto diferencial. Sin embargo la mayoría de las máquinas si lo usan, para evitar el desgaste excesivo de los neumáticos y proporcionar mayor maniobrabilidad en los giros.
  • 43. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 43 1.3. SISTEMAS AUXILIARES Un sistema (lat. systema) es un conjunto de funciones, virtualmente referenciada sobre ejes, bien sean estos reales o abstractos. También suele definirse como un conjunto de elementos dinámicamente relacionados formando una actividad para alcanzar un objetivo operando sobre datos, energía y/o materia para proveer información. Un sistema siempre está dentro de otro sistema. El concepto de sistema tiene dos usos muy diferenciados, que se refieren respectivamente a los sistemas conceptualmente ideados (sistemas ideales) y a los objetos encasillados dentro delo real. Ambos puntos establecen un ciclo realimentado, pues un sistema conceptualmente ideado puede pasar a ser percibido y encasillado dentro de lo real; es el caso de los ordenadores, los coches, los aviones, las naves espaciales, los submarinos, la fregona, la bombilla y un largo etc. qué referencia a los grandes inventos del hombre en la historia. Sistema eléctrico Sistema eléctrico a un conjunto de dispositivos cuya función es proveer la energía necesaria para el arranque y correcto funcionamiento de los accesorios eléctricos tales como luces, electrodomésticos y diversos instrumentos. Cuando los expertos diseñan un sistema eléctrico lo hacen pensando en cómo proveer energía aún en las peores condiciones de operación; los sistemas de 12 volts son los más tradicionales y, a su vez, los menos costosos, los de 24 volts se consideran los más eficientes. En la actualidad los sistemas eléctricos de las máquinas han evolucionado tremendamente comparados con los existentes hace relativamente poco tiempo. La introducción de la electrónica en ellos hace que cada nuevo modelo que sale al mercado suponga la introducción de nuevos componentes y nuevas funciones.
  • 44. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 44 Las funciones básicas del sistema eléctrico comienzan nada más arrancar la máquina. Consisten en suministrar la energía necesaria para arrancar el motor, utilizar luces, accesorios eléctricos, instrumentos, indicadores etc. Los componentes electrónicos que forman parte del sistema eléctrico sirven en su mayoría para efectuar un control más fino de los distintos componentes como la inyección del motor, control de cambios de transmisión, control de las funciones hidráulicas, etc., y todo ello de una forma que permite el ajuste o modificación de los parámetros de funcionamiento, de manera que la máquina se adapte en cada momento a las condiciones en que trabaja, de una forma automática. La Batería La batería es la encargada de mantener una reserva de corriente para hacer funcionar el arranque y los accesorios mientras la máquina esta parada. También actúa de reserva cuando el generador no es suficiente porque el consumo eléctrico momentáneo supere su capacidad de producir corriente, y estabiliza el sistema absorbiendo las cargas puntuales que se producen cuando se enciende o apaga algún componente de fuerte consumo. Normalmente suelen ser de plomo y ácido. El almacenamiento de la energía se hace de forma química y la potencia la da en forma de electricidad. Actualmente la mayoría de las baterías utilizadas en máquinas no requieren mantenimiento alguno durante toda su vida útil, sin embargo es conveniente comprobar de vez en cuando el estado de los bornes y conexiones, puesto que la intensidad de corriente que pasa por ellos es tan fuerte que un borne flojo puede dar lugar a una avería prematura de la batería. Motor de Arranque
  • 45. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 45 El motor de arranque va montado en la carcasa del volante del motor de manera que, mediante una corona dentada, al accionar la llave de encendido hace girar el cigüeñal del motor para que comience el ciclo de combustión. Lleva incorporado un relé que tiene la función doble de desplazar el piñón del arranque para que engrane con la corona y a la vez cierra el circuito de potencia que hace girar el arranque. El motor de arranque no requiere mantenimiento habitualmente, únicamente es conveniente revisarlo cuando el motor diesel necesite a su vez una reconstrucción, teniendo en cuenta revisar la corona del volante del motor diesel y sustituyendo los elementos del motor de arranque que estén gastados por el uso, como casquillos, contactos del relé, escobillas, etc. Existen dos tipos de cámaras: de inyección directa e inyección indirecta. a). Cámaras de inyección directa. La inyección se realiza directamente en el cilindro, con alojamientos especiales en la cabeza del pistón que varían en su forma, para actuar como cámara de turbulencia y ayudar a la vaporización del combustible. La más usual es la de forma toroidal, que es una cavidad circular normalmente simétrica en el centro de la cabeza del pistón, con un pequeño cono en centro y apuntando hacia arriba.
  • 46. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 46 Cualquiera que sea el tipo de cavidad, debe estar adaptada al inyector presente, que se monta en posición vertical o ligeramente inclinada sobre la culata, formando un ángulo preciso. Dicho inyector contará con varios orificios de vertido del combustible, estando adaptado también al diseño de la cámara de combustión. Dado que el grado de turbulencia es bajo, las relaciones de compresión son muy elevadas, del orden de 15:1 a 20:1, con lo que se consiguen grandes presiones y temperaturas y que hacen necesaria también una gran presión de la inyección. Es un motor con poca pérdida de calor a través de las paredes, con lo que los arranques en frio se ven mejorados. b). Cámaras de inyección indirecta. En esta disposición la combustión se desarrolla en dos cámaras, una de ellas la de turbulencia que normalmente es esférica, y que desemboca en la principal, que está constituida por el espacio comprendido entre el pistón y la culata. La cámara de turbulencia representa los dos tercios del volumen total de la cámara de combustión. En estas cámaras la presión de inyección es menos elevada, ya que la turbulencia creada en la precámara ayuda a la pulverización del combustible. Esto se traduce en un funcionamiento del motor más suave y con menos sufrimiento para los distintos órganos que lo forman, ya que el paso de la combustión de una cámara a otra hace que la fuerza sobre el pistón se aplique de una forma más progresiva. Dadas las elevadas compresiones que se alcanzan en estos motores y el gran calor que desarrollan, los componentes que los forman están más reforzados y son más pesados que sus equivalentes de un motor de gasolina, por lo que estos motores son menos revolucionados, pero con una mayor disponibilidad de par motor a pocas revoluciones. Sus sistemas de refrigeración están más estudiados y cuidados que otros motores. Sistemas hidráulicos Todas las máquinas de movimiento de tierras actuales, en mayor o menor medida, utilizan los sistemas hidráulicos para su funcionamiento; de ahí la importancia que estos tienen en la configuración de los equipos y en su funcionamiento. Un sistema hidráulico constituye un método o relativa mente simple de aplicar grandes fuerzas que se pueden regular y dirigir de la forma más conveniente. Otras de las características de los sistemas hidráulicos son su confiabilidad y su simplicidad. Todo sistema hidráulico consta de unos cuantos
  • 47. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 47 componentes relativamente simples y su funcionamiento es fácil de entender. Vamos a tratar de describir algunos principios de funcionamiento así como algunos componentes simples y la forma en que se combinan para formar un circuito hidráulico. Hay dos conceptos que tenemos que tener claros el de fuerza y el de presión. Fuerza es toda acción capaz de cambiar de posición un objeto, por ejemplo el peso de un cuerpo es la fuerza que ejerce, sobre el suelo, ese objeto. La presión es el resultado de dividir esa fuerza por la superficie que dicho objeto tiene en contacto con el suelo. La presión se mide generalmente en Kilogramos/Cm2 .La hidráulica consiste en utilizar un líquido para transmitir una fuerza de un punto a otro. Los líquidos tienen algunas características que los hacen ideales para esta función, como son las siguientes: Incompresibilidad. (Los líquidos no se pueden comprimir) Movimiento libre de sus moléculas. (Los líquidos se adaptan a la superficie que los contiene). Viscosidad. (Resistencia que oponen las moléculas de los líquidos a deslizarse unas sobre otras). Densidad. (Relación entre el peso y el volumen de un líquido). D=P/V La densidad patrones la del agua que es 1, es decir un decímetro cúbico pesa un kilo. El principio más importante de la hidráulica es el de Pascal que dice que la fuerza ejercida sobre un líquido se transmite en forma de presión sobre todo el volumen del líquido y en todas direcciones. Generalmente la fuerza Hidráulica se consigue empujando el aceite por medio de una bomba conectada a un motor, se transmite a través de tuberías metálicas, conductos, latiguillos, etc. y se proyecta en cilindros hidráulicos, motores, etc. Un circuito hidráulico básico podría constar de un depósito de aceite, una bomba que lo impulsa, una tubería que lo transmite y un cilindro que actúa. 1.4. MEDIOS DE LOCOMOCIÓN Al seleccionarse un tractor debe considerarse distintos factores que determinarán el tamaño, potencia, tipo de hoja a utilizar, entre otros. Algunos de estos factores son: El tamaño que se requiere para determinada obra. La clase de obra en la que se empleará, conformación. El tipo de terreno sobre el que viajará, alta o baja eficiencia de tracción.
  • 48. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 48  La firmeza del camino de acarreo.  La rigurosidad del camino.  Pendiente del camino.  La longitud de acarreo.  El tipo de trabajo que tenga que hacerse después de terminada la obra. Por lo tanto en este tema trataremos los medios de locomoción ya que también representan un factor importante en el desempeño de la tarea o trabajo a realizar, porque de la velocidad de desplazamiento de la máquina dentro del área de trabajo implica relativamente el avance de la obra o proyecto realizado. Así pues hemos considerado dos medios de locomoción principales como son las cadenas de tránsito y los neumáticos utilizados para diferentes tipos de maquinaria, más adelante mostraremos las características y mencionaremos sus ventajas y desventajas de estos medios de locomoción. Cadenas o tránsito: utilizadas para terrenos inestables de topografía accidentada Presentan mayor tracción en el suelo, pero menor velocidad de desplazamiento. Un claro ejemplo de maquinaria que se desplaza por medio de cadenas o de transito son los tractores buldócer. Dentro de los buldócer o tractores tenemos los tipos de locomoción por medio de cadenas o tránsitos (orugas). Las cadenas conocidas como orugas, son de muchísima ventaja para la utilización puesto que al presentar mayor tracción sobre las ruedas de tránsito, estas favorecen la potencia de empuje del motor, este tipo de cadenas los podemos ver en diversas variantes de maquinaria pesada. Los tractores y palas de cadenas así como las excavadoras de cadenas tienen en común el rodaje, pero en el caso de los dos primeros este componente supone un coste muy elevado en el costo horario de la máquina, mientras que en el caso de las excavadoras de cadenas aun suponiendo también un coste, este es mucho menor dadas las características de funcionamiento de cada una de las máquinas.
  • 49. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 49 Generalmente en tractores y palas cargadoras de cadenas se suelen utilizar los rodajes con lubricación permanente de su sistema de bulones y casquillos, mientras que en las excavadoras el sistema va montado en seco, aunque la tendencia general en estos momentos es el de lubricar de forma permanente los rodaje de excavadora con grasa. En el caso de los primeros como se puede suponer es crítico el que el aceite que lubrica el interior del rodaje se conserve dentro del mismo el mayor tiempo posible, para lo cual estos rodajes están dotados de unos retenes que impiden la salida del aceite al exterior. En las excavadoras también llevan retenes aunque su utilidad está más bien orientada a evitar la entrada de materiales dentro del casquillo-bulón, con el fin de que estos materiales no contribuyan al desgaste de los componentes internos de la cadena. Como consecuencia de las diferentes formas de trabajar de unas máquinas y otras, ya hemos dicho que la influencia del rodaje en el costo horario de la máquina, puede ser importante.
  • 50. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 50 Algunos ejemplos de cadenas utilizadas como medio de locomoción
  • 51. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 51 Neumático. Un neumático, también denominado cubierta en algunas regiones, es una pieza toroidal de caucho que se coloca en las ruedas de diversos vehículos y máquinas. Su función principal es permitir un contacto adecuado por adherencia y fricción con el pavimento, posibilitando el arranque, el frenado y la guía . Los neumáticos generalmente tienen hilos que los refuerzan. Dependiendo de la orientación de estos hilos, se clasifican en diagonales o radiales. Los de tipo radial son el estándar para casi todos los automóviles modernos. En 1887, el veterinario e inventor escocés, John Boyd Dunlop, desarrolló el primer neumático con cámara de aire para el triciclo que su hijo de nueve años de edad usaba para ir a la escuela por las calles bacheadas de Belfast. Para resolver el problema del traqueteo del triciclo, Dunlop infló unos tubos de goma con una bomba de aire para inflar balones. Después envolvió los tubos de goma con una lona para protegerlos y los pegó sobre las llantas de las ruedas del triciclo. Hasta entonces, la mayoría de las ruedas tenían llantas con goma maciza, pero los neumáticos permitían una marcha notablemente más suave. Desarrolló la idea y patentó el neumático con cámara el 7 de diciembre de 1888. Sin embargo, dos años después de que le concedieran la patente, Dunlop fue informado oficialmente de que la patente fue invalidada por el inventor escocés Robert William Thomson, quien había patentado la idea en Francia en 1847 y en Estados Unidos en 1891. Dunlop ganó una batalla legal contra Robert William Thomson y revalidó su patente. http://www.youtube.com/watch?v=XHbAfwcStdY
  • 52. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 52 Neumáticos: Generalmente utilizada para terrenos firmes de topografía sensiblemente plana, presentan menor tracción en el suelo y una mayor velocidad de desplazamiento
  • 53. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 53 CONCLUSION: Cada parte que constituye una maquinaria pesada tiene una función e importancia para que la maquina pueda realizar su trabajo ya que todas estas piezas forman un conjunto que la hace funcionar en su totalidad, aunque algunas partes son más importantes para que le maquina realice su trabajo básico, el mal funcionamiento de algunas de las piezas secundarias podrá ocasionar que la maquina sufra retrasos en sus actividades o que no trabaje con la fuerza que tiene propiamente, entonces cada una de las partes antes mencionadas conllevara a que una maquinaria pesada realiza los trabajos de gran tamaño para el cual están diseñadas y que lo haga en costo y tiempo que más convenga al ingeniero civil. Conocer el principio básico del funcionamiento de una maquina pesada es de suma importancia, ya que a partir de estos conocimientos se podrán tomar decisiones importantes para determinada obra que se desee realizar, en donde intervienen factores como el tipo de obra a realizar, la magnitud, la ubicación en donde se encuentra, el tipo de terreno en donde se construirá, y en base a estos factores se deben poner a practica el saber cuál maquina será la adecuada, que capacidad o potencia debe tener y si de
  • 54. UNIDAD 1. MAQUINARIA PESADA GENARALIDADES DE LA MAQUINARIA PESADA 54 acuerdo a estas condiciones realizara un trabajo eficaz, si podría presentar una falla en cualquier parte de su sistema o fuente de energía, como solucionarla y con qué rapidez trabajara nuevamente. BIBLIOGRAFÍA http://www.asifunciona.com/mecanica/af_motor_gasolina/af_motor_gasolina_2.htm http://mecanicadiesellive.blogspot.mx/p/textos.html http://ingenieriacivil-emi.blogspot.mx/2012/04/potencia-y-fuentes-de-energia-en.html http://maquinariapesada.blog.terra.com.pe/2010/06/27/el-concepto-de-funcionamiento-del- tren-de-fuerza/ http://www.construmatica.com/construpedia/Encargado_de_Obra_Civil._Maquinaria_y_Medios_ Auxiliares:_Tren_de_Potencia http://maquinariayconstruccion.blogspot.mx/2011/09/sistemas-auxiliares.html http://maquinariayconstruccion.blogspot.mx/2011/09/medios-de-locomocion.html