Maquinaria Pesada Generalidades de la Maquinaria Pesada
Contenido Introducción-1.1 Potencia y Fuentes de Energía en Maquinaria Pesada........................4 1.1 Potencia y Fuentes de Energía en Maquinaria Pesada..... ................... .............................. ....................5 ....5
...................................... ....................................... ........................................ ........................................ ................................ ............ 5 Potencia...................
Fuentes de energía .................................................................................................6
Conclusiones...................................................................................8 Introducción-1.2-Tren
de fuerzas (Motores, convertidores, transmisiones diferenciales, mandos nales!.........................................................." 1.2-Tren de fuerzas (Motores, convertidores, transmisiones diferenciales, mandos nales!........................................................1# Tren T ren de fuerzas................................ fuerzas.................................................... ................................................ .......................................... .............. 10 Motores............................ Motores......... ....................................... ........................................ ........................................ ...................................... .................. 10 Ventajas y desentajas de d e los !otores diesel................................................ diesel................................................11 11 Conertidores de "ar "ar....................... ........................................... ....................................... ...........................................1# ........................1# Multi"li$a$i%n de "ar................................ "ar................................................... ...................................................... ................................... 15 Trans!isiones T rans!isiones diferen$iales........................................... diferen$iales.................................................................. ................................ ......... 16 Mandos &inales..............................................................................................1'
$ntroducci%n-1.& 'istemas u)iliares (*l+ctricos, idrulicos, neumticos, frenos!.......................................................................2# 1.& 'istemas u)iliares (*l+ctricos, idrulicos, neumticos, neumticos, frenos! 21 Sistema eléctrico................................................................................................21
Pro(le!as en las l as (ater)as*.................................................... (ater)as*.......................................................................... ......................22 22 +l !otor de arranque................ arranque................................... ....................................... .................................................. .............................. 2# ,er)as !-s $o!unes................. $o!unes.................................... ....................................... ............................................. ......................... 2 +l alternador..................................................................................................25 Cara$ter)sti$as del alternador alternador........................... ............................................... .................................... ...................... ...... 25 ,er)as !-s $o!unes................. $o!unes.................................... ....................................... ............................................. ......................... 25
'istemas idrulicos..................................................................................26 Co!"onentes (-si$os de los $ir$uitos idr-uli$os......................................26 o!(as idr-uli$as de enranajes o "iones.............................................23 o!(as idr-uli$as de "aletas...................................................................2' o!(as idr-uli$as de "istones.................................................................2' 4as tu(er)as................................................ tu(er)as.................................................................... ......................................... ............................ ....... 2
Contenido Introducción-1.1 Potencia y Fuentes de Energía en Maquinaria Pesada........................4 1.1 Potencia y Fuentes de Energía en Maquinaria Pesada..... ................... .............................. ....................5 ....5
...................................... ....................................... ........................................ ........................................ ................................ ............ 5 Potencia...................
Fuentes de energía .................................................................................................6
Conclusiones...................................................................................8 Introducción-1.2-Tren
de fuerzas (Motores, convertidores, transmisiones diferenciales, mandos nales!.........................................................." 1.2-Tren de fuerzas (Motores, convertidores, transmisiones diferenciales, mandos nales!........................................................1# Tren T ren de fuerzas................................ fuerzas.................................................... ................................................ .......................................... .............. 10 Motores............................ Motores......... ....................................... ........................................ ........................................ ...................................... .................. 10 Ventajas y desentajas de d e los !otores diesel................................................ diesel................................................11 11 Conertidores de "ar "ar....................... ........................................... ....................................... ...........................................1# ........................1# Multi"li$a$i%n de "ar................................ "ar................................................... ...................................................... ................................... 15 Trans!isiones T rans!isiones diferen$iales........................................... diferen$iales.................................................................. ................................ ......... 16 Mandos &inales..............................................................................................1'
$ntroducci%n-1.& 'istemas u)iliares (*l+ctricos, idrulicos, neumticos, frenos!.......................................................................2# 1.& 'istemas u)iliares (*l+ctricos, idrulicos, neumticos, neumticos, frenos! 21 Sistema eléctrico................................................................................................21
Pro(le!as en las l as (ater)as*.................................................... (ater)as*.......................................................................... ......................22 22 +l !otor de arranque................ arranque................................... ....................................... .................................................. .............................. 2# ,er)as !-s $o!unes................. $o!unes.................................... ....................................... ............................................. ......................... 2 +l alternador..................................................................................................25 Cara$ter)sti$as del alternador alternador........................... ............................................... .................................... ...................... ...... 25 ,er)as !-s $o!unes................. $o!unes.................................... ....................................... ............................................. ......................... 25
'istemas idrulicos..................................................................................26 Co!"onentes (-si$os de los $ir$uitos idr-uli$os......................................26 o!(as idr-uli$as de enranajes o "iones.............................................23 o!(as idr-uli$as de "aletas...................................................................2' o!(as idr-uli$as de "istones.................................................................2' 4as tu(er)as................................................ tu(er)as.................................................................... ......................................... ............................ ....... 2
4as -lulas..................................................... -lulas......................................................................... .................................... ....................... ....... 2 4os de"%sitos idr-uli$os...................... id r-uli$os......................................... ....................................... ................................... ............... 2 4os $ilindros o (otellas....................................................... (otellas................................................................................2 .........................2 Motores idr-uli$os.......................... idr-uli$os.............................................. ....................................... ....................................... ....................2 2 &iltros idr-uli$os......................... idr-uli$os............................................. ........................................ ........................................... ....................... 2
efri/eraci%n................................................................................. &a$tores que afe$tan al siste!a de enfria!iento..........................................#1
'istema de 0renos.........................................................................................## Conclusiones..................................................................................&5 $ntroducci%n-1.4 Medios de locomoci%n...........................................& 1.4 Medios de locomoci%n...............................................................& Trenes T renes de oda!iento de 7ruas 7ruas y sus "artes.............................................. #3 e"uestos +quialentes "ara Maquinaria C,T8............................................#' 9ellos y +!"aquetaduras..............................................................................#' Ti"os de $adenas................................ $adenas.................................................... .......................................................... ........................................ # :eu!-ti$os*...................................................................................................2
Conclusiones..................................................................................4
Introducción-1.1 Potencia y Fuentes de Energía en Maquinaria Pesada
El término maquinaria maquinaria es de origen latino latino y hace referencia a todo lo que permite permite llev llevar ar adela adelant ntee una una dete determ rmin inad adaa tare tarea, a, según según el área área en la que se esté esté trab trabaj ajan ando do !ntigu !ntiguame amente nte,, el término término era emplead empleadoo para menciona mencionarr a todo todo arte que ense"ab ense"abaa las distintas distintas etapas de la fabricaci#n fabricaci#n de las máquinas máquinas En la actualidad, actualidad, maquinaria maquinaria no solo comprende comprende a las máquinas máquinas en sí sino también también a las pie$as u otros elementos elementos que formen parte de esa ejecuci#n ejecuci#n mayor mayor Es decir, decir, que la combinaci#n combinaci#n de pie$as, máquinas, máquinas, accesorios, accesorios, novedades novedades técnicas, técnicas, todo eso da como resultado resultado la maquinaria maquinaria propiamente dicha %o es casual, entonces, que a la maquinaria se la clasifique por el ambiente en el que qu e se la utili$ utili$a a las máquina máquinass que forman forman parte parte de la gran maquin maquinari ariaa tambié tambiénn están están constit constituid uidas as por un conjunt conjuntoo de elemen elementos, tos, que en este este caso caso se agrupan agrupan con una funci#n determinada para que todo se ejecute a la perfecci#n &as máquinas presentan distintas variedades, aunque todas tienen como finalidad la de guiar una forma de energía con el prop#sito pr op#sito de que aumente la producci#n, el nivel de trabajo trab ajo 'u funci#n es la de transformar la energía, a partir del motor, que es la fuente de la cual dicha energía energía es tomada para que el trabajo en cuesti#n pueda seguir su camino En cuanto a la clasificaci#n de las máquinas integradoras de distintos tipos de maquinarias, los parámetros no son muy claros Por un lado, se ha convenido en clasificar a las máquinas según los tipos de motores que poseen, según su mecanismo (es decir, su conjunto de elementos de índole mecánico) o según el bastidor, bastidor, encargado encargado de soportar soportar el peso del motor y del mecanismo *ambién *ambién se las clasifica clasifica por su utilidad, utilidad, de ahí que haya máquinas máquinas compresoras, compresoras, embaladoras embaladoras y taladradoras taladradoras &a maquinaria maquinaria taladradora, taladradora, por ejemplo, ejemplo, a su ve$ comprende distintos tipos de máquinas que van desde aquellas que son más simples a aquellas máquinas que presentan características mucho más complejas En el caso cas o de las simples, simples, estas son menos sofisticadas sofisticadas y poseen un solo eje destinado destinado a la portaci#n de herramientas !demás de esto, sus partes constitutivas son+ la columna, el cabe$al y el pie Entre los ejemplos ejemplos de estas maquinas maquinas simples simples nos nos podemos podemos encontrar encontrar con las que se utili$ utili$an an para lograr lograr taladrado taladradoss rápidos, rápidos, impresc imprescind indibl ibles es en obras de con constru strucci cci#n #n y reparaci#n Entre las ventajas, se encuentra su peso, que generalmente es muy liviano, lo lo cual hace de estas máquinas máquinas un elemento c#modo y de fácil transporte tros tros ejemplos de estas máquinas máquinas cuentan cuentan con el mismo número número de pie$as, aunque a éste se le agregan mesas o bancos donde pueden ser también montadas -ay otra variedad de máquinas simples, dentro de las maquinarias, que son aquellas que no se limitan a tareas relativamente sencillas 'on aquellas máquinas empleadas para reali$ar agujeros de tama"os significativos Por esta ra$#n, se recomienda el modelo de máquina simple que, opuesto al caso mencionado, es mucho más pesada y menos rápida, rápida, pero muy efectiva efectiva par a cuando se quieren trabajar trabajar en superficies superficies de mayor tama"o
1.1 Potencia y Fuentes de Energía en Maquinaria Pesada Potencia Estos conceptos los vemos con frecuencia en las tablas de especificaciones del motor de un autom#vil o cami#n Pero, .qué significan/, .0#mo los interpretamos/ Empecemos con una analogía+ !l sentirnos enfermos visitamos al médico para consultarle sobre nuestro malestar &uego de escuchar nuestra narraci#n, nos reali$a algunas pruebas sencillas+ nos toma el pulso y la presi#n sanguínea Estas pruebas le permiten conocer el estado de funcionamiento del cora$#n Es decir con qué rapide$ y fuer$a está trabajando nuestro motor El torque y la potencia son dos indicadores del funcionamiento del motor, nos dicen qué tanta fuer$a puede producir y con qué rapide$ puede trabajar El torque es la fuer$a que producen los cuerpos en rotaci#n, recordemos que el motor produce fuer$a en un eje que se encuentra girando Para medirlo, los ingenieros utili$an un banco # freno dinamométrico que no es más que una instilaci#n en la que el motor puede girar a toda su capacidad conectado mediante un eje a un freno o balan$a que lo frena en forma gradual y mide la fuer$a con que se está frenando 1ientras observa la figura superior, tome un lápi$ por los e2tremos con la punta de los dedos de ambas manos 0on los dedos de la mano i$quierda trate de hacerlo girar (motor) y con la mano derecha trate de impedir que gire 1ientras más fuer$a haga para impedir que gire, mayor será el esfuer$o que debe hacer para hacerlo que girar 'e llama *orque má2imo a la mayor cantidad de fuer$a de giro que puede hacer el motor Esto sucede a cierto número de revoluciones 'iguiendo el ejemplo de la gráfica en la figura inferior+ 3n motor con un torque má2imo de 456 %m 7 5688rpm significa que el motor es capa$ de producir una fuer$a de giro (*écnicamente conocido como 9momento: o 9par: torsional) de hasta 456 ne;ton metro cuando está acelerado al má2imo y gira a 5688 revoluciones por minuto
ué pas# con la potencia/ &a potencia indica la rapide$ con que puede trabajar el motor &a potencia má2ima es el mayor número obtenido de multiplicar el torque del motor por la velocidad de giro en que lo genera En el caso de la figura, el motor tiene una potencia má2ima de ?@ A= 7 ?888 rpm Potencia B *orque 2 velocidad angular Ceamos las unidades+ En el sistema internacional el torque se e2presa en %m (%e;ton metro) &a potencia se e2presa en = (Catios)
Debido a que los motores usados en la industria automotri$, tienen muchos vatios se acostumbra usar el A= (ilovatio) 4A= B 4888 =
K 3n motor a gasolina aspira una me$cla de gas y aire, los comprime y enciende la me$cla con una chispa 3n motor diesel s#lo aspira aire, lo comprime y entonces le inyecta combustible al aire comprimido E& calor del aire comprimido enciende el combustible espontáneamente K 3n motor diesel utili$a mucha más compresi#n que un motor a gasolina 3n motor a gasolina comprime a un porcentaje de @+4 a 45+4, mientras un motor diesel comprime a un porcentaje de 4H+4 hasta 56+4 &a alta compresi#n se traduce en mejor eficiencia K &os motores diesel utili$an inyecci#n de combustible directa, en la cual el combustible diesel es inyectado directamente al cilindro &os motores a gasolina generalmente utili$an carburaci#n en la que el aire y el combustible son me$clados un tiempo antes de que entre al cilindro, o inyecci#n de combustible de puerto en la que el combustible es inyectado a la válvula de aspiraci#n (fuera del cilindro) bserve que el motor diesel no tiene bujía, toma el aire y lo comprime, después inyecta el combustible directamente en la cámara de combusti#n (inyecci#n directa) Es el calor del aire comprimido lo que enciende el combustible en un motor diesel En esta animaci#n simplificada, el aparato verde pegado al lado i$quierdo 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 e2perimentaci#n en cualquier motor particular debe ser colocado en variedad de lugares El inyector debe ser capa$ de resistir la temperatura y la presi#n dentro del cilindro y colocar el combustible en un fino spray 1antener el rocío circulando en el cilindro mucho tiempo, es también un problema, así que muchos motores diesel de alta eficiencia utili$an válvulas de inducci#n especiales, cámaras de precombusti#n u otros dispositivos para me$clar el aire en la cámara de combusti#n y para que por otra parte mejore el proceso de encendido y combusti#n 3na gran diferencia entre un motor diesel y un motor a gasolina está en el proceso de inyecci#n &a mayoría de los motores de barcos utili$an inyecci#n de puerto o un
carburador en lugar de inyecci#n directa en el motor de un barco, por consiguiente, todo el combustible es guardado en el cilindro durante el choque de aspiraci#n, y se quema todo instantáneamente cuando la bujía dispara 3n motor diesel siempre inyecta su combustible directamente al cilindro, y es inyectado mediante una parte del choque de poder Esta técnica mejora la eficiencia del motor diesel &a mayoría de motores diesel nos ofrecen un testigo de lu$ de algún tipo que no se muestra en la figura 0uando el motor diesel está frío, el proceso de compresi#n no debe elevar el aire a una temperatura suficientemente alta para encender el combustible El tap#n de lu$ 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 0ombustible Diesel 'i usted ha comparado el combustible diesel y la gasolina, sabrá que son diferentes -uelen diferente El combustible diesel es más pesado y aceitoso El combustible diesel se evapora mucho más lento que la gasolina , su punto de ebullici#n es más alto que el del agua 3sted oirá a menudo que al combustible diesel lo llaman gasoil por lo aceitoso El combustible diesel se evapora más lento porque es más pesado 0ontiene más átomos de carb#n en cadenas más largas que la gasolina (la gasolina típica es 0G-58 mientras el diesel es típicamente 04H-?8) *oma menos tiempo refinar para crear el combustible diesel, ya que es generalmente más barato que la gasolina El combustible diesel tiene una densidad de energía más alta que la gasolina En promedio, un gal#n de combustible diesel(?L@I6 &) contiene apro2imadamente 4HI248Jjoules, mientras que un gal#n de gasolina contiene 456248Jjoules Esto, combinado con la eficiencia mejorada de los motores diesel, e2plica porqué los motores diesel poseen mejor Ailometraje que el equivalente en gasolina
Conclusiones Para concluir, es bueno recordar que+ M El torque y la potencia son indicadores de lo que el motor puede hacer M &os valores de torque y potencia que publican los fabricantes cumplen normas internacionales las cuales pueden variar según el origen del motor, y lo que leemos en las especificaciones se trata de los valores má2imos M 'e dice caballo de potencia y no 9caballo de fuer$a: M El torque es la fuer$a del motor ya que la entrega en forma de giro M &a potencia se obtiene a partir del torque y las revoluciones M 3n motor tiene torque má2imo y potencia má2ima y en los motores de combusti#n interna estos no se presentan a las mismas revoluciones
Introducción-1.2-Tren
de fuerzas (Motores, convertidores, transmisiones diferenciales, mandos nales!
&a fuer#a es todo agente capa$ de modificar la velocidad o la forma de los objetos %o debe confundirse con los conceptos de esfuer$o o energía En el 'istema Nnternacional de 3nidades ('N) y en el 0egesimal (cgs), el hecho de definir la fuer$a a partir de la masa y la aceleraci#n (magnitud en la que intervienen longitud y tiempo), conlleva a que la fuer$a sea una magnitud derivada Por en contrario, en el 'istema *écnico la fuer#a es una 3nidad Fundamental y a partir de ella se define la unidad de masa en este sistema, la unidad técnica de masa, abreviada utm (no tiene símbolo) Este hecho atiende a las evidencias que posee la física actual, e2presado en el concepto de Fuer$as Fundamentales, y se ve reflejado en el 'istema Nnternacional de 3nidades 'istema Nnternacional de 3nidades ('N) ne;ton ($) 'istema *écnico de 3nidades AilogramoOfuer$a (%gf ) o Ailopondio (%) 'istema 0egesimal de 3nidades dina (dyn) 'istema !nglosaj#n de 3nidades Poundal NP &ibra fuer$a (l&f ) Equi'alencias
4 ne;ton B 488 888 dinas 4 AilogramoOfuer$a B G,@8J J6 ne;tons 4 libra fuer$a H,HH@ 555 ne;tons El tren de fuer$a 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 prop#sito a que se destine el vehículo ! continuaci#n los esquemas más comunes utili$ados en los autom#viles de hoy En todos los casos es necesaria la e2istencia de un elemento de descone2i#ncone2i#n entre el motor y el resto de la transmisi#n conocido como embrague
1.2-Tren de fuerzas (Motores, convertidores, transmisiones diferenciales, mandos nales! Tren de fuerzas El tren de fuer$as de una maquinara 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 acci#n En otras palabreas es la encargada de transmitir la fuer$a al suelo
4
Entre los dispositivos que conforman el tren de fuer$a de la maquinaria generalmente se encuentran los+
Motores 3n motor es una máquina capa$ de transformar cualquier tipo de energía (eléctrica, de combustibles f#siles,), en energía mecánica capa$ de reali$ar un trabajo En los autom#viles este efecto es una fuer$a que produce el movimiento E2isten diversos tipos, siendo los más comunes+ 1otores térmicos+ cuando el trabajo se obtiene a partir de energía térmica 1otores de combusti#n interna+ son motores térmicos en los cuales se produce una combusti#n 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 combusti#n es una me$cla de un comburente (como el aire) y un combustible, como los derivados del petr#leo, los del gas natural o los biocombustibles 1otores de combusti#n e2terna+ son motores térmicos en los cuales se produce una combusti#n en un fluido distinto al fluido motor El fluido motor alcan$a un estado térmico de mayor energía mediante la transmisi#n de energía a través de una pared 1otores eléctricos+ cuando el trabajo se obtiene a partir de una corriente eléctrica Qeneralmente en la actualidad la maquinaria pesada usa motores diesel, el motor diesel es un motor térmico de combusti#n interna cuyo encendido se logra por la temperatura elevada que produce la compresi#n del aire en el interior del cilindro 1 2
Tren de fuerzas Cater"illar. ;iara!a de un tren de fuerzas de un $arador de ruedas.
?
3entaas desventaas de los motores diesel &a principal ventaja de los motores diesel, comparados con los motores a gasolina, estriba en su menor consumo de combustible En automoci#n, las desventajas iniciales de estos motores (principalmente precio, costos de mantenimiento y prestaciones) se están reduciendo debido a mejoras como la inyecci#n electr#nica y el turbocompresor %o obstante, la adopci#n de la precámara para los motores de automoci#n, con la que se consiguen prestaciones semejantes a los motores de gasolina, presenta el inconveniente de incrementar el consumo, con lo que la principal ventaja de estos motores prácticamente desaparece *omando como referencia a la compa"ía 0aterpillar los motores se pueden dividir en ? categorías o nivelesR motores nivel N, nivel NN y nivel NNNR que deriva del trabajo que la máquina reali$ará ! continuaci#n se enlistan las partes de cada motor+ Motor nivel I • • • • • •
#
!nillos de pist#n 0ojinetes de bancada, cojinetes de vástago Quías de válvula 0ojinetes de turbo 'ellos de turbo Empaquetadurassellos
Corte de un !otor Cater"illar C<15.
4
Motor nivel II • • • •
Pistones 0amisas Cálvulas Srboles de levas
6
Motores nivel III • • • •
5
Tloques 0ulatas 0igUe"ales Tielas
Motor niel =. Motor niel ==.
J
Convertidores de 6ar. El convertidor de par hace las funciones de embrague entre el motor y la transmisi#n &as ventajas de un convertidor de par sobre un embrague convencional son las siguientes+ !bsorbe las cargas de choque Evita que el motor se sobrecargue y llegue a calarse, permitiendo el funcionamiento a la ve$ del sistema hidráulico Proporciona las multiplicaciones de par automáticamente para hacer frente a la carga, sin tener que cambiar de velocidad dentro de unos límites 'e elimina la necesidad de embrague &a carga de trabajo va tomándose de forma gradual 'e precisan menos cambios de velocidad • •
•
• • •
I
El funcionamiento del convertidor de par es relativamente sencillo 0onsta de dos turbinas enfrentadas, una de las cuales movida por el motor diesel impulsa el aceite que hay en el 6 3
Motor niel ===. ;iara!a de un $onertidor de "ar.
interior del convertidor contra la otra turbina, haciendo que esta gire y ven$a la resistencia de la transmisi#n y de las ruedas o cadenas El cigUe"al del motor hace girar el Nmpulsor y este la turbina que mueve el eje de salida -asta ahora hemos descrito un embrague convencional que funciona por aceite, lo que en realidad hace cambiar el par es una tercera turbina llamada estator que proporciona una cierta graduaci#n de la energía que se transmite del motor a la transmisi#n !l girar el motor, la fuer$a centrífuga lan$a el aceite hacia la periferia del impulsor, en cada uno de os espacios delimitados por cada dos paletasR de éstos pasa a los espacios análogos delimitados por las paletas de la turbina, desde la periferia al centro, y después vuelve nuevamente al impulsor estableciéndose un circuito cerrado 'i la velocidad de rotaci#n es suficientemente elevada, la turbina es arrastrada y gira a la misma velocidad, transmitiendo así el giro del motor a la transmisi#n, sin resbalamiento de la turbina Esto ocurre, por ejemplo, cuando la máquina se mueve por inercia o cuesta abajo, o en un terreno llano sin carga 0uando la máquina tiene que vencer una carga, por ejemplo cuando se encuentra con una pendiente pronunciada, baja la velocidad de giro de la transmisi#n, y por lo tanto la de la turbina !l girar la turbina más despacio que el impulsor el aceite choca contra las paletas convirtiendo la energía perdida en calor 1ientras más despacio gire la turbina, con respecto al impulsor, habrá más pérdidas de energía del aceite Cemos que si solamente usamos dos turbinas al aumentar la carga no hay aumento de par &as partes que forman realmente un convertidor de par que funciona como tal, son las siguientes (ver figura)+ ,. Nmpulsor . *urbina C. Estator ;. 0arcasa giratoria +. 0arrier o soporte &. Eje de salida
@
Flujo de aceite dentro de un convertidor de par.
'
Partes de un $onertidor de "ar.
&a carcasa giratoria D es impulsada por un estriado interior que lleva el volante del motor, y el impulsor ! está empernado a la carcasa, por lo que gira con ella &a carcasa suele ser de fundici#n y el impulsor de aluminio &a turbina T recibe el aceite procedente del impulsor y acciona el eje de salida F del convertidor &a turbina suele ser de aluminio y manda aceite al estator El estator 0 está fijado por el soporte E a la tapa o cárter del convertidor y permanece estacionario El aceite que recibe de la turbina lo manda al impulsor El estator suele ser de acero Ceamos el flujo que sigue el aceite en el convertidor El aceite, procedente del grupo de válvulas de control de la transmisi#n, entra al impulsor ! por un conducto taladrado que tiene el soporte E El impulsor !, accionado por la carcasa giratoria D y por el motor, actúa como una bomba centrifuga y arroja el aceite hacia la periferia, el aceite es obligado a pasar a la turbina T El aceite a elevada velocidad golpea las paletas de la turbina, haciendo girar a ésta y al eje de salida F El aceite procedente de la turbina T pasa al estator 0 y éste lo dirige nuevamente al impulsor !, comen$ando de nuevo el ciclo
G
Multi6licaci%n de 6ar.
0uando en el eje de salida no hay ninguna resistencia a girar, y el eje de salida gira a la misma velocidad que el volante del motor, el impulsor y la turbina giran a la misma velocidad Tajo estas condiciones el aceite sale del estator con una direcci#n tal que choca bruscamente contra las paletas del impulsor 0omo el impulsor no puede girar más deprisa, porque va unido al volante del motor, el aceite pierde la velocidad que llevaba y por lo tanto, la casi totalidad de su energía se transforma en calor producido por el choque con las paletas del impulsor 0omo en anteriores choques con las paletas de la turbina y del estator el aceite ha ido perdiendo velocidad y energía, con respecto a la que llevaba cuando sali# del impulsor, resulta que al llegar de nuevo a éste no puede ayudar al aceite que sale de él a circular más deprisa y con más energía, que es la única forma de poder aumentar el par de salida con respecto al de entrada 'i el eje de salida coge carga, dicho eje, y por lo tanto la turbina, giraran más despacio que el impulsorR al girar más despacio la turbina, el aceite entra al estator con una direcci#n tal que cuando sale de él se dirige al impulsor de tal forma que ahora parte del aceite no choca y se incorpora al que mueve el convertidor, comunicándole su energía y velocidad !hora
;iara!a del >ujo de a$eite dentro de un $onertidor de "ar.
tenemos dos puntos muy importantesR por un lado la turbina gira más despacio, y por lo tanto cada espacio entre paletas está más tiempo enfrentado con cada chorro de aceite que sale del impulsor, y por otro lado tenemos que además le entra aceite a más velocidad y con más energía que antes, debido a esa energía que le ha comunicado al aceite que sale del impulsor el aceite procedente del estator 0omo la velocidad en el eje de salida es menor, y la potencia del motor no baja al coger la carga el eje de salida, sino que permanece casi constantemente gracias a ese aumento de aceite sobre la turbina y que es en definitiva el que soporta el aumento de carga del eje de salida, el par aumenta Entonces está claro que el aumento de par depende de la direcci#n con que el aceite sale de la turbina, entra en el estator, sale del estator y entra al impulsor y la direcci#n con que el aceite sale de la turbina depende de la velocidad de ésta con respecto al impulsor -ay una determinada velocidad de la turbina con respecto al impulsor en la cual el aceite entra a éste con tal direcci#n, procedente del estator, que se aprovecha toda la velocidad y energía con que el aceite sale del estator y no se pierde prácticamente nada en choques y ro$amientos, o sea, en calor
Transmisiones diferenciales 'e conoce como diferencial al componente encargado, de trasladar la rotaci#n, que viene del motor, transmisi#n, hacia las ruedas encargadas de la tracci#n 3n diferencial es el elemento mecánico que permite que las ruedas derecha e i$quierda de un vehículo giren a revoluciones diferentes, según éste se encuentre tomando una curva hacia un lado o hacia el otro El diferencial consta de engranajes dispuestos en forma de V3V en el eje 0uando ambas ruedas recorren el mismo camino, por ir el vehículo en línea recta, el engranaje se mantiene en situaci#n neutra 'in embargo, en una curva los engranajes se despla$an ligeramente, compensando con ello las diferentes velocidades de giro de las ruedas &a diferencia de giro también se produce entre los dos ejes &as ruedas directrices describen una circunferencia de radio mayor que las no directrices, por ello se utili$a el diferencial &os diferenciales son los conjuntos que van colocados en el centro del eje que soporta las ruedas *ienen dos misiones fundamentales+ primero cambiar el flujo de potencia que viene de la transmisi#n en ángulo recto para accionar las ruedas, y segundo hacer que las ruedas giren a distinta velocidad cuando la máquina efectúa un giro Para cambiar la direcci#n del flujo de fuer$a no es necesario en realidad un diferencial, sino que es suficiente con un eje c#nico 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 'in embargo la mayoría de las máquinas si lo usan, para evitar el desgaste e2cesivo de los neumáticos y proporcionar mayor maniobrabilidad en los giros
El diferencial consta de los elementos siguientes+ 0orona Planetario 0aja de satélites Palier Pi"#n c#nico 'atélite • • • • • •
44
10
+je $on trans!isi%n diferen$ial. Partes de la trans!isi%n diferen$ial.
11
45
Mandos 0inales &os mandos finales son aquellos dispositivos que se encargan de canali$ar la potencia del motor para poder dar movimiento a cualquier elemento del la maquinaria
4?
(onclusión 12
;iferen$ial Me$-ni$o. ;iara!a de un !ando ?nal.
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En este apartado del temario el alumno se familiari$# con el concepto de tren de fuer$as de la maquinaria pesada !hora podemos definir claramente que el tren de fuer$as es el conjunto de dispositivos encargados de dar potencia a la maquinaria, dada por el motor, el cual en principio nos da la capacidad de despla$ar a la máquina, además la potencia también es aprovechada por los elementos locomotores para reali$ar cualquier trabajo que deseemos, para esto la maquinaria cuenta con transmisiones diferenciales para darle una mayor agilidad, los convertidores de par ayuda a duplicar la fuer$a de la máquina sin necesidad de cambiar la marcha, lo cual reduce el desgaste del motor y por último los mandos finales nos ayudan a mover de la manera deseada los aditamentos de la maquinaria para desarrollar las tareas que se deben cumplir
$ntroducci%n-1.# 9iste!as ,u@iliares A+lB$tri$os idr-uli$os neu!-ti$os frenosD 3n sistema (lat systema, proveniente del griego σύστημα) es un conjunto de funciones, virtualmente referenciada sobre ejes, bien sean estos reales o abstractos *ambién suele definirse como un conjunto de elementos dinámicamente relacionados formando una actividad para alcan$ar un objetivo operando sobre datos, energía yo materia para proveer informaci#n 3n 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 de lo real !mbos puntos establecen un ciclo realimentado, pues un sistema conceptualmente ideado puede pasar a ser percibido y encasillado dentro de lo realR es el caso de los ordenadores, los coches, los aviones, las naves espaciales, los submarinos, la fregona, la bombilla y un largo etc que referencia a los grandes inventos del hombre en la historia
1.# 9iste!as ,u@iliares A+lB$tri$os idr-uli$os neu!-ti$os frenosD 'istema eléctrico Sistema eléctrico a un con)unto de disositi'os cuya función es ro'eer la energía necesaria ara el arranque y correcto funcionamiento de los accesorios eléctricos tales como luces* electrodomésticos y di'ersos instrumentos. 0uando los e2pertos dise"an un
sistema eléctrico lo hacen pensando en c#mo proveer energía aún en las peores condiciones de operaci#nR los sistemas de 45 volts son los más tradicionales y, a su ve$, los menos costosos, los de 5H volts se consideran los más eficientes En la actualidad los sistemas eléctricos de las máquinas han evolucionado tremendamente comparados con los e2istentes hace relativamente poco tiempo &a introducci#n de la electr#nica en ellos hace que cada nuevo modelo que sale al mercado suponga la introducci#n de nuevos componentes y nuevas funciones En estos artículos vamos a tratar de forma general los componentes más importantes así como sus funciones, dejaremos los sistemas electr#nicos para otros capítulos posteriores teniendo en cuenta su complejidad &as funciones básicas del sistema eléctrico comien$an nada más arrancar la máquina 0onsisten en suministrar la energía necesaria para arrancar el motor, utili$ar luces, accesorios eléctricos, instrumentos, indicadores etc &os componentes electr#nicos que forman parte del sistema eléctrico sirven en su mayoría para efectuar un control más fino de los distintos componentes como la inyecci#n del motor, control de cambios de la servotransmisi#n, control de las funciones hidráulicas, etc, y todo ello de una forma que permite el ajuste o modificaci#n de los parámetros de funcionamiento, de manera que la máquina se adapte en cada momento a las condiciones en que trabaja, de una forma automática Sistema de carga y arranque. El sistema se compone de &atería* motor de arranque y alternador
con su regulador incorporado Es el sistema que requiere más potencia de todos los de la máquina En motores antiguos también se contemplan bujías de precalentamiento o calentadores para motores dotados de sistema de pre combusti#n La &atería es
la encargada de mantener una reserva de corriente para hacer funcionar el arranque y los accesorios mientras la máquina esta parada *ambién actúa de reserva cuando el generador no es suficiente porque el consumo eléctrico momentáneo supere su capacidad de producir corriente, y estabili$a el sistema absorbiendo las cargas puntuales que se producen cuando se enciende o apaga algún componente de fuerte consumo %ormalmente 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
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!ctualmente la mayoría de las baterías utili$adas en máquinas no requieren mantenimiento alguno durante toda su vida útil, sin embargo es conveniente comprobar de ve$ en cuando el estado de los bornes y cone2iones, 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 Pro7lemas en las 7ateras9 'e pueden presentar diversos problemas en las baterías entre los que se pueden destacar+
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Partes de una (ateria
*l 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 cigUe"al del motor para que comience el ciclo de combusti#n &leva incorporado un relé que tiene la funci#n doble de despla$ar el pi"#n del arranque para que engrane con la corona y a la ve$ 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 ve$ una reconstrucci#n, 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
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!ntiguamente la e2plosi#n o combusti#n de los motores podía comen$arse con sistemas manuales como la manivela, de compresi#n de muelles, de aire comprimido, etc El motor de arranque eléctrico es la forma habitual de comen$ar la ignici#n de los motores de vehículos y maquinaria en la actualidad, aunque subsisten algunos sistemas de aire en aplicaciones marinas El motor de arranque tiene la funci#n de hacer girar el cigUe"al del motor térmico con el fin de que comience el ciclo de e2plosi#n o combusti#n, y hasta que este último es capa$ de continuar por si solo &os motores de arranque constan de dos elementos principales+ El motor eléctrico simple que suele ser un motor VserieV de corriente continua 1otor VserieV quiere decir que la corriente pasa inicialmente por sus bobinas inductoras y a continuaci#n por el inducido sin ninguna 15
Motor de arranque
derivaci#n Este tipo de motor se caracteri$a por un elevado par de arranque que lo hace optimo en esta aplicaci#n El relé principal de arranque que tiene la misi#n de conectar al motor eléctrico con la batería directamente y en segundo lugar despla$ar el pi"#n del arranque para que este se conecte con la corona del volante de inercia del motor térmico y así poder transmitir el giro del arranque al cigUe"al El circuito eléctrico e2terno que pone en funcionamiento un motor de arranque es simple, consta de un cable grueso de positivo de batería conectado directamente al relé del arranque y otro de control que va a la llave de contacto y de esta al relé del arranque para darle la se"al de encendido veras ms comunes. &as averías en un motor de arranque una ve$ descartado el circuito e2terno al mismo pueden ser eléctricas o mecánicas Dentro de las mecánicas podemos hablar de+
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Partes de un !otor de arranque
*l alternador es un elemento fundamental entre los componentes de un motor y tiene dos funciones fundamentales, la primera recargar la batería y dejarla en condiciones de efectuar un nuevo arranque del motor térmico en cuanto sea preciso y la segunda alimentar de corriente eléctrica los componentes au2iliares del motor térmico así como el alumbrado, sensores, indicadores, etc !ntiguamente se usaba una dinamo de corriente continua para estas funciones, actualmente los componentes electr#nicos hacen más sencillo y barato usar un alternador para esta labor, el alternador produce más corriente con un tama"o menor de componentes y necesita menos revoluciones de motor para hacerlo El alternador en una máquina síncrona trifásica que genera corriente alterna la cual se rectifica mediante unos diodos para así alimentar la batería y el resto de componentes con una corriente de 4H voltios para turismos y 5@ voltios para vehículos industriales y máquinas grandes
Caractersticas del alternador. Entrega de potencia útil incluso al ralentí 1enor volumen a igual potencia suministrada que las dinamos &arga vida útil por no tener muchos elementos m#viles Tuena resistencia a elementos e2ternos como humedad, calor, vibraciones, polvo, etc • • • •
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veras ms comunes. &as averías más frecuentes de un alternador pueden ser de dos tipos+ 1ecánicas+ Fallo en el mecanismo de arrastre del rotor por correas flojas, engrasadas o rotas o bien la polea rota o desgastada 'uele detectarse por un ruido de patinamiento de las correas Fallo en los rodamientos con su consiguiente agarrotamiento y la destrucci#n completa del alternador en la mayoría de los casos 'uele producirse ruido de agarrotamiento con anterioridad Eléctricas+ Fallo en el bobinado de rotor o inducido 'e comprueba desmontando el alternador y comprobando su continuidad Fallo en el regulador 'olo se puede comprobar sustituyéndolo por otro Fallo en los rectificadores, en los alternadores modernos se sustituyen como un conjunto y se comprueban con polímetro •
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'istemas idrulicos *odas las máquinas de movimiento de tierras actuales, en mayor o menor medida, utili$an los sistemas hidráulicos para su funcionamientoR de ahí la importancia que estos tienen en la configuraci#n de los equipos y en su funcionamiento 3n sistema hidráulico constituye un método relativamente simple de aplicar grandes fuer$as que se pueden regular y dirigir de la forma más conveniente tras de las características de los sistemas hidráulicos son su confiabilidad y su simplicidad *odo sistema hidráulico consta de unos cuantos componentes relativamente simples y su funcionamiento es fácil de entender Camos 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 -ay dos conceptos que tenemos que tener claros el de fuer$a y el de presi#n Fuer$a es toda acci#n capa$ de cambiar de posici#n un objeto, por ejemplo el peso de un cuerpo es la fuer$a que ejerce, sobre el suelo, ese objeto &a presi#n es el resultado de dividir esa fuer$a por la superficie que dicho objeto tiene en contacto con el suelo &a presi#n se mide generalmente en ilogramos0m5 &a hidráulica consiste en utili$ar un liquido para transmitir una fuer$a de un punto a otro &os líquidos tienen algunas características que los hacen ideales para esta funci#n, como son las siguientes+ Incomresi&ilidad. (&os líquidos no se pueden comprimir) Mo'imiento li&re de sus moléculas (&os líquidos se adaptan a la superficie que los contiene) +iscosidad (
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Cálvulas Dep#sitos 0ilindros o botellas 1otores Filtros
Las &om&as ,idrulicas en maquinaria suelen ser de tres tios fundamentalmente" om&as de engrana)es* &om&as de aletas y &om&as de istones.
idrulica es un dispositivo tal, que recibiendo energía mecánica de una fuente e2terior, la transforma en una energía de presi#n transmisible de un lugar a otro de un sistema hidráulico a través de un líquido cuyas moléculas estén sometidas precisamente a esa presi#n 'e dice que una bomba es de despla$amiento negativo cuando su #rgano propulsor no contiene elementos m#vilesR es decir, que es de una sola pie$a, o de varias ensambladas en una sola tra definici#n para aclarar los términos dice que las bombas de despla$amiento negativo son las que despla$an una cantidad variable de líquido dependiendo de la presi#n del sistema ! mayor presi#n menor cantidad de líquido despla$ará ! este caso pertenecen las bombas centrífugas, cuyo elemento propulsor es el rodete giratorio En este tipo de bombas, se transforma la energía mecánica recibida en energía hidroOcinética imprimiendo a las partículas cambios en la proyecci#n de sus trayectorias y en la direcci#n de sus velocidades Es muy importante en este tipo de bombas que la descarga de las mismas no tenga contrapresi#n pues si la hubiera, dado que la misma regula la descarga, en el caso límite que la descarga de la bomba estuviera totalmente cerrada, la misma seguiría en movimiento % generando caudal alguno trabajando no obstante a plena carga con el má2imo consumo de fuer$a matri$ /na 7om7a
:om7as idrulicas de en/ranaes o 6i;ones Este es uno de los tipos más populares de bombas de caudal constante usados en la maquinaria En su forma más común, se componen de dos pi"ones dentados acoplados que dan vueltas, con un cierto juego, dentro de un cuerpo estanco El pi"#n motri$ o principal esta enchavetado sobre el árbol de arrastre accionando generalmente por el motor diesel o por una toma de fuer$a de la transmisi#n, etc &as tuberías de aspiraci#n o succi#n y de salida o descarga van conectadas cada una por un lado, sobre el cuerpo de la bomba &os dientes de los pi"ones al entrar en contacto por él lado de salida e2pulsa el aceite contenido en los huecos, en tanto que el vacío que se genera a la salida de los dientes del engranaje provoca la aspiraci#n del aceite en los mismos huecos &os ejes de ambos engranajes están soportados por sendos cojinetes de rodillos ubicados en cada e2tremo
El aceite es atrapado en los espacios entre los dientes y la caja de funci#n que los contiene y es transportado alrededor de ambos engranajes desde la lumbrera de aspiraci#n hasta la descarga gicamente el aceite no puede retornar al lado de admisi#n a través del punto de engrane :om7as idrulicas de 6aletas &as bombas hidráulicas de paletas se utili$an a menudo en circuitos hidráulicos de diversas máquinas de movimiento de tierras 'on típicas en los sistemas hidráulicos de direcci#n de las máquinas 0onstan de varias partes+ !nillo e2céntrico
:om7as idrulicas de 6istones &as bombas de pistones están formadas por un conjunto de peque"os pistones que van subiendo y bajando de forma alternativa de un modo parecido a los pistones de un motor a partir de un movimiento rotativo del eje Estas bombas disponen de varios conjuntos pist#nOcilindro de forma que mientras unos pistones están aspirando liquido, otros lo están impulsando, consiguiendo así un flujo menos pulsanteR siendo más continuo cuantos más pistones haya en la bombaR el liquido pasa al interior del cilindro en su carrera de e2pansi#n y posteriormente es e2pulsándolo en su carrera de compresi#n, produciendo así el caudal &a eficiencia de las bombas de pistones es, en general, mayor que cualquier otro tipo, venciendo, generalmente, presiones de trabajo más elevadas que las bombas de engranajes o de paletas &as tolerancias muy ajustadas de estas bombas las hacen muy sensibles a la contaminaci#n del líquido 'egún la disposici#n de los pistones con relaci#n al eje que los acciona, estas bombas pueden clasificarse en tres tipos+ !2iales+ los pistones son paralelos entre si y también paralelos al eje
0omo consecuencia de los cambios que están e2perimentando los circuitos hidráulicos tanto en cuanto a su configuraci#n, (nuevos elementos electr#nicos, sensores más eficaces, pasos de aceite más restringidos), como en cuanto a su tecnología, (ajustes de válvulas más peque"os, cilindros y vástagos con mecani$ados más finos, menores tolerancias en general en los circuitos), cada ve$ es mas critica la limpie$a del aceite que circula por los mismos,
los mantenimientos de los circuitos hidráulicos, al contrario que en otros sistemas, se están acortando 3n circuito hidráulico en el que se produ$ca una avería que dé lugar a la rotura de algún componente, por sus especiales características, trasladará la contaminaci#n inmediatamente a todo el resto del circuito, siendo muy probable que se tenga que desmontar y limpiar el circuito completo para solucionar el problema
efri/eraci%n *odos los motores de combusti#n interna se calientan durante el funcionamiento Este calor se produce al quemar el combustible dentro de los cilindros El sistema de enfriamiento debe poder eliminar suficiente calor como para mantener el motor a una temperatura apropiada para la operaci#n, pero no debe eliminar tanto calor como para que el motor funcione en frío !demás, en ciertas aplicaciones, el sistema de enfriamiento debe eliminar también el calor La ilustración de la dereca se muestra un sistema de en!riamiento marcando el recorrido del re!ri"erante.
El sistema de enfriamiento afecta directamente al funcionamiento y a la vida útil de la máquina 'i el sistema de enfriamiento no es del tama"o apropiado, o si no recibe buena atenci#n de mantenimiento o si la máquina no se opera de la forma debida, puede producirse recalentamiento o e2ceso de enfriamiento 0omo estos dos factores pueden acortar la vida útil del motor o causar un rendimiento deficiente, es muy importante descubrir y corregir de inmediato cualquier problema en el sistema de enfriamiento -ay muchos sistemas de enfriamientoR la mayoría tiene un radiador y un ventilador para eliminar el calor del motor mientras que otros usan un intercambiador de calor, enfriadores de agua salada o torres de enfriamiento &os componentes básicos de la mayoría de los sistemas de enfriamiento son+ refrigerante, bomba de agua, enfriador de aceite del motor, termostatos, ventilador y radiador Durante el funcionamiento normal, la bomba de agua envía refrigerante al bloque del motor a través del enfriador de aceite del motor El refrigerante fluye después a través del bloque del motor a la culata o culatas de los cilindros en donde es enviado a las superficies calientes de las mismas, pasa luego a la caja del termostato
0uando el motor esta frío, los termostatos impiden el flujo del refrigerante hacia el radiador y el refrigerante vuelve directamente a la bomba del agua !l ir aumentando la temperatura del refrigerante, los termostatos comien$an a abrirse y permiten que parte del refrigerante fluya al radiador
0actores que afectan al sistema de enfriamiento. 0ltitud
&a velocidad de transferencia de calor del radiador al aire esta en relaci#n directa con la diferencia entre las temperaturas del refrigerante y del aire 3na temperatura ambiente elevada hará que la temperatura del refrigerante sea más alta que la normal ! medida que aumenta la altitud se reduce la densidad del aire Por lo tanto se reduce la velocidad de transferencia térmica del aire a medida que aumenta la altitud 'in embargo la temperatura ambiente se reduce a mayores altitudes con lo que se contrarrestan los efectos So&recarga
&a operaci#n de una máquina sobrecargada también puede producir sobrecalentamiento &a selecci#n de velocidades adecuadas es muy importante 'e puede recalentar el sistema de enfriamiento si la máquina funciona durante un largo tiempo en una velocidad cercana a la de calado de convertidor En tales condiciones el motor y el convertidor generan grandes cantidades de calor a la ve$ que se reduce la velocidad del ventilador y la bomba de agua Enfriador aceite motor
1uchos motores tienen también enfriadores de aceite motor &a mayor parte del calor proviene del rociado de la parte inferior de los pistones &a alta temperatura de los pistones se debe a la alta temperatura del aire de admisi#n por la acci#n del turbo, también se puede producir por un ajuste inadecuado de la inyecci#n y por poca presi#n de soplado del turbo Posenfriadores.
El aire a la salida del turbo esta a mayor temperatura que en la entrada del mismo !lgunos motores tienen un posenfriador, para bajar la temperatura de salida del turbo, este posenfriador utili$a refrigerante para absorber el calor del aire 'i el núcleo del posenfriador esta sucio o tiene aceite, el refrigerante no puede absorber tanto calor como en condiciones normales Esto puede elevar la temperatura de los pistones y reducir la potencia del motor Enfriadores de aceite de transmisiones, transmisiones marinas o convertidores de par En estos elementos se genera calor generalmente por agitaci#n o batido del aceite El calor aumenta con la carga y se genera mayor cantidad de calor cuando funcionan a una velocidad pr#2ima a la de calado El convertidor de par también genera mucho calor cuando funciona a alta velocidad sin carga sobretodo cuesta abajo Enfriadores de retardadores.
!lgunas máquinas tienen un retardador que reduce la velocidad de la máquina al bajar una pendiente &a utili$aci#n del retardador genera calor en el aceite del mismo 0uando se use el retardador es importante que el motor funcione a las
!lgunos motores, sobre todo los motores marinos, están equipados con múltiples de escape enfriados por agua y deflectores de calor enfriados por agua El ajuste de combustible o sincroni$aci#n de inyecci#n inadecuados, una carga e2cesiva del motor la alta temperatura del aire de admisi#n restricci#n en el flujo de aire de escape originar altas temperaturas de escape y del refrigerante Enfriadores de aceite hidráulico Por lo general son del tipo radiador colocado entre el núcleo del radiador y el ventilador El aire debe pasar por el enfriador antes que por el radiador lo que da lugar a que un alto calentamiento del enfriador transfiera el calor al radiador
'istema de 0renos Frenos de ser'icio de los dmeres de (aterillar Frenos 2raseros de !iscos 3efrigerados or 0ceite del dmer 445!
&os frenos 0aterpillar de discos múltiples, refrigerados por aceite a presi#n están refrigerados continuamente proporcionando una capacidad de frenado y de retardo y una resistencia a la fatiga, e2cepcionales El 0ontrol !utomático del
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&os frenos de discos refrigerados por aceite están dise"ados y fabricados para funcionar con total seguridad, sin necesidad de ajustes, proporcionando mejor rendimiento y mayor duraci#n que los sistemas de $apata y de discos secos 3na película de aceite evita el contacto directo de los discos Esto absorbe las fuer$as de frenado, mantiene el aceite lubricante y disipa el calor, alargando la duraci#n del sistema
El dise"o de doble pist#n, patentado por 0aterpillar combina los frenos secundario y de estacionamiento y las funciones del retardador El pist#n principal es accionado hidráulicamente proporcionando las funciones de retardo y de freno de servicio El pist#n secundario se aplica por muelle y se mantiene en la posici#n de desactivado por la presi#n hidráulica En caso de que la presi#n del sistema hidráulico descienda por debajo de un determinado nivel, el pist#n secundario que se aplica por muelle aplicará automáticamente los frenos El sistema del retardador tiene una potencia de 4@JH A= (5688 -P) en servicio intermitente y de @G6 A= (4588 -P) en servicio continuo Durante el retardo, el motor trabaja en contra de la compresi#n y se corta la entrada de combustible, aumentando el rendimiento de la máquina &as fuer$as de retardo son absorbidas por las ruedas por lo que no se producen en el eje motri$ tensiones asociadas con el sistema de retardo Los dmeres (aterillar lle'an los siguientes sistemas de freno"
4 5 ? H
Freno de estacionamiento !ctúan sobre el pist#n 4 Freno de servicio !ctúan sobre el pist#n 5
Frenos delanteros de discos refrigerados por aceite (opci#n) Cer foto superior Proporcionan mayor capacidad de frenado y control de la máquina cuando se trabaja sobre suelos resbaladi$os y desli$antes &os frenos delanteros son de serie, la opci#n consiste en colocar refrigeraci#n El frenado se distribuye entre los dos ejes aumentando la tracci#n 0uando los transportes cuesta abajo son largos, la reconstrucci#n de los frenos se hace menos frecuente
Conclusiones El conocimiento de los sistemas au2iliares en el funcionamiento de una maquinaria pesada es muy importante, en este apartado se incluyeron los principales sistemas au2iliares, las características de cada uno de ellos así como también se conocieron algunas de las principales averías en estos sistemas, lo cual consideramos de vital importancia ya que en nuestra vida profesional al trabajar con la maquinaria en obra, podrían presentarse problemas o situaciones especiales que sin los conocimientos adecuados no podrían superarse
$ntroducci%n-1.4 Medios de locomoci%n !l seleccionarse un tractor debe considerarse distintos factores que determinaran el tama"o, potencia, tipo de hoja a utili$ar, entre otros !lgunos de estos factores son+
El tama"o que se requiere para determinada obra
&a clase de obra en la que se empleara, conformaci#n, jalando una escrepa, jalando un vag#n, arando, etc
El tipo de terreno sobre el que viajara, alta o baja eficiencia de tracci#n
&a firme$a del camino de acarreo
&a rigurosidad del camino
Pendiente del camino
&a longitud de acarreo
El tipo de trabajo que tenga que hacerse después de terminada la obra
Por lo tanto en este tema trataremos los medios de locomoci#n ya que también representan un factor importante en el desempe"o de la tarea o trabajo a reali$ar, por que de la velocidad de despla$amiento de la maquina dentro del área de trabajo implica relativamente el avance de la obra o proyecto reali$ado !sí pues hemos considerado dos medios de locomoci#n principales como son las cadenas de transito y los neumáticos utili$ados para diferentes tipos de maquinaria, mas adelante mostraremos las características y mencionaremos sus ventajas y desventajas de estos medios de locomoci#n
1.4 Medios de locomoci%n 0adenas o transito+ utili$adas para terrenos inestables de topografía accidentada Presentan mayor tracci#n en el suelo, pero menor velocidad de despla$amiento 3n claro ejemplo de maquinaria que se despla$a por medio de cadenas o de transito son los tractores bulldo$er Dentro de los bulldo$er o tractores tenemos los tipos de locomoci#n por medio de cadenas o tránsitos (orugas)
0omo podemos ver claramente las cadenas famosamente conocidas como orugas, son de muchisima ventaja para la utili$acion puesto que al presentar mayor traccion sobre las ruedas de transito, estas favorecen la potencia de empuje del motor, este tipo de cadenas los podemos ver en diversas variantes de maquinaria pesada+
Trenes de odamiento de =ru/as sus 6artes 'omos Distribuidores E2clusivos de los
e"uestos +quialentes "ara Maquinaria C,T8 !groO0osta como Distribuidor !utori$ado de 0*P, vende repuestos equivalentes de esta marca, los cuales son fabricados bajos los más rigurosos estándares de calidad
9ellos y +!"aquetaduras En cuanto a 'ellos y Empaquetaduras !groO0osta consciente de que nuestros clientes necesitan pie$as de e2celente calidad y de alto rendimiento ofrecemos los 'ellos y Empaquetaduras 0*P, los cuales son fabricados con el respaldo de Nnterface 'olution Nnc (N'N), empresa líder en la producci#n de material para 'ellos y Empaques -aciendo así de los 'ellos y Empaques 0*P una alternativa confiable que además ofrece un e2tenso rango de its de Empaquetaduras y 'ellos para maquinas de movimiento de tierra
Ti6os de cadenas &os actuales trenes de rodaje utili$ados en la maquinaria se clasifican en varios tipos dependiendo del sistema bul#nOcasquillo (ver componentes) que se use &os primeros rodajes que e2istieron contactaban directamente metal contra metal entre el bul#n y el casquillo 0on el giro de las cadenas ambos componentes se desgastaban hasta el punto de destrucci#n en un corto periodo de tiempo &a suciedad se introducía entre el bul#n y el asquillo y aceleraba el proceso de destrucci#n !demás el contacto del casquillo contra la rueda cabilla producía también un desgaste e2terior en el casquillo Por otra parte los eslabones se desgastaban en contacto con las ruedas guías y los rodillos inferiores y superiores 1ás tarde se introdujo un retén que impedía la entrada de suciedad entre los bulones y los casquillos lo que retardaba el desgaste que se producía en el conjunto ! este tipo de cadenas se le llama cadena sellada 'on las cadenas que vemos habitualmente en casi todas las e2cavadoras de cadenas 3na variante de este sistema lo constituyen las cadenas lubricadas con grasa que es una cadena sellada en la que se le introduce grasa en el interior en el momento del montaje &o utili$an algunas casas comerciales últimamente en sus e2cavadoras ! continuaci#n se cambi# el sistema de retenes y se introdujo aceite entre el eslab#n y el casquillo 'on las cadenas selladas y lubricadas 0on esto se consigue que el desgaste interno entre el bul#n y el casquillo sea prácticamente
ine2istente, prolongando la vida útil del conjunto de las cadenas pasando a ser el desgaste e2terno de los casquillos el factor crítico de destrucci#n de la cadena Este tipo de cadenas selladas y lubricadas requieren normalmente un mantenimiento a la mitad de su vida útil 'e desmonta todo el conjunto y al montarlo de nuevo se giran los casquillos 4@8 grados de manera que la parte más desgastada pase al lado contrario, con lo que si el desgaste del eslab#n lo permite se disponga de un 68X más de vida Es necesario un seguimiento del rodaje para determinar el punto en el cual es necesario el mantenimiento Este tipo de rodajes se usan normalmente en palas de cadenas, buld#$er, tiendetubos, etc 3n paso más adelante lo constituyen las cadenas de casquillo giratorio que es el último invento de 0aterpillar Este tipo de cadenas además de ser selladas y lubricadas llevan un doble sistema de retenes que permite el giro libre de los casquillos al entrar en la rueda de tracci#n o rueda cabilla, con lo que se evita el desgaste e2terno de los casquillos como factor crítico de destrucci#n y además se descarta el mantenimiento de las cadenas con el consiguiente ahorro de costes Este sistema por sus costes se aplica solamente en buld#$er de momento Este invento posiblemente en unos pocos a"os revolucionará los trenes de rodaje de la maquinaria, modificando posiblemente la cone2i#n de todos los componentes del sistema !ctualmente e2isten muy pocas máquinas en el mercado con este tipo de rodajes, pero no nos cabe la menor duda de que el futuro lleva este camino &os rodillos inferiores, superiores y ruedas guías llevan también aceite en el interior de sus ejes para evitar el desgaste prematuro !lgunos ejemplos de cadenas utili$adas como medio de locomoci#n
ruga de acero y goma 1c&aren Nndustries
ruga de goma '&NDE!& N%*E<%!*N%!&
ruga de goma '&NDE!& N%*E<%!*N%!&
ruga de goma Dongil
ruga de goma para cargadoras de cadenas 1c&aren
ruga de goma para miniOe2cavadora 1c&aren Nndustries
ruga para minicargadoras 1c&aren Nndustries
>eumticos9 generalmente utili$ada para terrenos firmes de topografía sensiblemente plana, presentan menor tracci#n en el suelo y una mayor velocidad de despla$amiento
!utoelevadores
0argadoras compactas 0argadora Frontal
E2cavadoras
1otoniveladoras
*ractores de rugas
! continuaci#n mencionaremos algunos tipos de neumáticos de la amplia gama clasificada
&lanta para máquinas de obras *relleborg =heel 'ystems
%eumático para apisonadora 1ichelin
%eumático para apisonadora Denman tire corporation
%eumático para apisonadora QPY
%eumático para apisonadora 1arangoni Pneumatici
%eumático para autocargador forestal QPY
%eumático para cargador 1ichelin
%eumático para cargador !&&N!%0E
%eumático para cargador QPY
%eumático para cargador ZE3' Qmb- =instone
%eumático para desalojador forestal !&&N!%0E
%eumático para desalojador forestal QPY
%eumático para do$er !&&N!%0E
%eumático para dúmper articulado !&&N!%0E
%eumático para dúmper articulado ZE3' Qmb- =instone
%eumático para e2cavadora hidráulica 1ichelin
%eumático para e2cavadora hidráulica 1arangoni Pneumatici
%eumático para grúa !&&N!%0E
%eumático para grúa ZE3' Qmb- =instone
%eumático para máquina agrícola !&&N!%0E
%eumático para máquina agrícola Denman tire corporation
%eumático para máquina agrícola QPY
%eumático para máquina agrícola *relleborg =heel 'ystems
%eumático para máquina de cantera !&&N!%0E
%eumático para máquina de obras '&NDE!& %*E<%!*N%!&
%eumático para máquina de obras !&&N!%0E
Conclusiones 0omo podemos darnos cuenta, la importancia del medio de locomoci#n en la maquinaria es importante puesto que estos medios influyen en la velocidad de despla$amiento, y la velocidad de despla$amiento en el avance de la obra, así pues, para mover grandes volúmenes de tierra por ejemplo utili$aríamos un medio de locomoci#n que presente mayor fricci#n y tracci#n en el suelo pues esto favorece a la potencia del motor en su empuje, pero si vamos a cargar la tierra en un cami#n ubicado a varios metros de distancia a campo abierto, pues utili$aríamos una maquina, en este caso un cargador de neumáticos por su velocidad de despla$amiento sobre el suelo 0abe mencionar que es importante también conocer el tipo de suelo donde se está trabajando pues depende también mucho de este la funiconabilidad del medio de locomoci#n, así pues si se trabaja en un suelo muy lodoso no es muy conveniente trabajar con maquinas de neumáticos puesto que presentan menos tracci#n en estos suelos y si una maquina de oruga En cambio si se requiere hacer un trabajo final en el pavimento por ejemplo, por supuesto que utili$aríamos una maquina ya sea motoconformadora, compactadora o cargador de neumáticos Por lo anterior mencionado podemos concluir en que cada medio de locomoci#n tiene sus ventajas y también sus desventajas dependiendo de tipo de suelo y del tipo de obra a reali$ar