PRESENTACION
El presente manual de formación modular “MECANICA BASICA DE MAQUINARIA PESADA”
brinda facilidades al estudiante de capacitarse en el conocimiento integral del
funcionamiento del motor de combustión interna de cuatro tiempos y los demás
componentes mecánicos de importancia en el equipo mecánico.
Al finalizar el modulo formativo el alumno estará en la capacidad de conocer el
funcionamiento de los componentes mecánicos de la maquinaria pesada y con
capacidades de diagnosticar posibles anomalías de sobre esfuerzo al equipo mecánico.
1
INDICE GENERAL
1
EL MOTOR .................................................................................................................................................... 7
1.1
1.1.1
1.2
TIPOS DE MOTORES ............................................................................................................................ 7
MOTORES DE COMBUSTIÓN ...................................................................................................... 8
TIPOS DE MOTOR SEGÚN EL NÚMERO Y LA DISPOSICIÓN DE LOS CILINDROS. ................................ 10
1.2.1
MOTORES DE CILINDROS EN LÍNEA.-........................................................................................ 10
1.2.2
MOTORES DE CILINDROS EN "V".-............................................................................................ 11
1.2.3
MOTORES DE CILINDROS OPUESTOS O "BÓXER".- .................................................................. 11
1.3
ELEMENTOS DE QUE CONSTA EL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA ............................................ 12
1.3.1
ELEMENTOS ESTÁTICOS DEL MOTOR ....................................................................................... 12
1.3.2
ELEMENTOS DINÁMICOS DEL MOTOR ..................................................................................... 15
1.4
SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN.- ............................................................................................................ 20
1.4.1
ELEMENTOS DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN .......................................................................... 20
1.4.2
BALANCINES.- ........................................................................................................................... 21
1.4.3
VÁLVULA.- ................................................................................................................................ 22
1.4.4
DIFERENCIA ENTRE LAS VÁLVULAS DE ADMISIÓN Y ESCAPE. .................................................. 22
1.5
FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DIESEL.- ......................................................................................... 26
1.5.1
¿QUÉ ES UN CICLO? .................................................................................................................. 26
1.5.2
QUE ES EL CICLO DE TRABAJO? ................................................................................................ 26
1.5.3
ADMISIÓN.- .............................................................................................................................. 26
1.5.4
COMPRESIÓN.- ......................................................................................................................... 27
1.5.5
EXPANSIÓN O FUERZA.- ........................................................................................................... 27
1.5.6
ESCAPE.- ................................................................................................................................... 28
1.5.7
ORDEN DE ENCENDIDO DE UN MOTOR. .................................................................................. 29
1.5.8
MEDICIONES Y CARACTERÍSTICAS DE UN MOTOR. .................................................................. 29
1.6
SISTEMA DE ADMISIÓN DE AIRE. ...................................................................................................... 31
1.6.1
CONJUNTO DEL FILTRO DE AIRE. .............................................................................................. 32
1.6.2
Múltiples de admisión. ............................................................................................................. 32
1.6.3
CONDUCTOS DE ADMISIÓN DE AIRE. ....................................................................................... 32
1.6.4
MOTORES DE ASPIRACIÓN NATURAL.- .................................................................................... 32
1.7
1.7.1
SISTEMA DE ALIMENTACIÓN EN LOS MOTORES DIESEL ................................................................... 33
CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN DE AIRE ..................................................................................... 33
................................................................................................................................................................... 34
1.7.2
CIRCUITO DE BAJA PRESIÓN ..................................................................................................... 34
1.7.3
CIRCUITO DE ALTA PRESIÓN ..................................................................................................... 35
1.7.4
SOBREALIMENTACIÓN ............................................................................................................. 36
1.8
SISTEMA DE ESCAPE. ......................................................................................................................... 39
1.8.1
MÚLTIPLE DE ESCAPE: .............................................................................................................. 39
1.8.2
CONVERTIDOR CATALÍTICO O CATALIZADOR ........................................................................... 39
2
1.8.3
2
Silenciadores ............................................................................................................................ 39
SISTEMA DE REFRIGERACION DEL MOTOR ................................................................................................ 40
2.1.1
2.2
3
5
FUNCIÓN DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO. ..................................................................................... 41
2.2.1
PRINCIPIO DE OPERACIÓN ....................................................................................................... 41
2.2.2
TRANSFERENCIA DE CALOR.- .................................................................................................... 42
2.2.3
COMPONENTES DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO................................................................... 43
2.2.4
LA BOMBA DE AGUA.- .............................................................................................................. 43
2.2.5
EL ENFRIADOR DE ACEITE ......................................................................................................... 43
2.2.6
LOS CONDUCTOS A TRAVÉS DEL BLOQUE DEL MOTOR Y LA CULATA.-.................................... 44
2.2.7
EL REGULADOR DE TEMPERATURA (TERMOSTATO) Y CAJA DEL REGULADOR ....................... 44
2.2.8
EL RADIADOR.- ......................................................................................................................... 45
SISTEMA DE LUBRICACIÓN ........................................................................................................................ 47
3.1
4
REFRIGERACIÓN POR LÍQUIDO ................................................................................................. 40
¿QUÉ ES LUBRICACIÓN? .................................................................................................................... 48
3.1.1
¿QUÉ ES EL ACEITE? ................................................................................................................. 48
3.1.2
REFINACIÓN.- ........................................................................................................................... 49
3.1.3
CIRCULACIÓN DE ACEITE.- ........................................................................................................ 49
3.1.4
CARACTERÍSTICAS DE LOS ACEITES .......................................................................................... 50
3.1.5
LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS ACEITES SON: ........................................................................... 50
3.1.6
DESIGNACIÓN DE LOS ACEITES ................................................................................................ 50
3.1.7
ADITIVOS.- ................................................................................................................................ 51
3.1.8
VISCOSIDAD.-............................................................................................................................ 52
3.1.9
¿CÓMO ELEGIR UN LUBRICANTE?-........................................................................................... 52
3.1.10
CAMBIO DE ACEITE.- ............................................................................................................ 53
3.1.11
LOS COMPONENTES PRINCIPALES DEL SISTEMA DE LUBRICACIÓN ..................................... 53
SISTEMA DE ARRANQUE. .......................................................................................................................... 58
4.1.1
MOTOR DE ARRANQUE.- .......................................................................................................... 58
4.1.2
MISIÓN DEL MOTOR DE ARRANQUE.-...................................................................................... 58
4.1.3
EN LOS MOTORES DE ARRANQUE SE DEBEN CONSIDERAR DOS PARTES BIEN DIFERENCIADAS:
59
4.1.4
SOLENOIDE.- ............................................................................................................................. 60
4.1.5
FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE ARRANQUE ..................................................................... 60
HIDRÁULICA ............................................................................................................................................... 63
5.1
LEY DE PASCAL .................................................................................................................................. 63
5.2
LEY DEL MENOR ESFUERZO ............................................................................................................... 64
5.3
ENERGIA HIDRAULICA EN ACCION .................................................................................................... 64
5.4
RESISTENCIA AL FLUJO - PERDIDAS POR FRICCION ........................................................................... 65
5.5
CONCEPTOS BASICOS ........................................................................................................................ 65
5.5.1
FUERZA ..................................................................................................................................... 65
5.5.2
AREA ......................................................................................................................................... 65
5.5.3
PRESIÓN ................................................................................................................................... 65
5.5.4
ENERGÍA ................................................................................................................................... 66
136
5.5.5
TRABAJO ................................................................................................................................... 66
5.5.6
TORQUE O TORSION................................................................................................................. 66
5.5.7
POTENCIA ................................................................................................................................. 66
5.5.8
CABALLOS DE FUERZA .............................................................................................................. 67
5.6
COMPONENTES DE UN SISTEMA HIDRAULICO ................................................................................. 67
5.7
BOMBA HIDRAULICA: ........................................................................................................................ 67
5.7.1
BOMBA DE ENGRANAJES: ........................................................................................................ 67
5.7.2
BOMBA DE PALETAS: ................................................................................................................ 68
5.7.3
FILTRO DE ACEITE: .................................................................................................................... 69
5.7.4
VÁLVULA DE CONTROL O DIRECCIONAL: ................................................................................. 70
5.7.5
VALVULA DE PRESION MAXIMA O VALVULA DE ALIVIO: ......................................................... 70
5.8
5.8.1
CONTAMINACIÓN POR PARTÍCULAS FINAS .............................................................................. 73
5.8.2
CONTAMINACION POR MATERIAS GRUESAS ........................................................................... 73
5.8.3
AEREACION Y CAVITACION ....................................................................................................... 74
5.8.4
FALTA DE ACEITE ...................................................................................................................... 74
5.8.5
PRESION EXCESIVA ................................................................................................................... 74
5.8.6
TEMPERATURA ELEVADA DEL ACEITE ...................................................................................... 75
5.9
6
ANÁLISIS DEL SISTEMA HIDRÁULICO ................................................................................................. 75
5.9.1
INSPECCION VISUAL ................................................................................................................. 75
5.9.2
PRUEBAS OPERACIONALES ....................................................................................................... 76
5.9.3
PRUEBAS CON INSTRUMENTOS ............................................................................................... 76
5.9.4
LAVADO DE SISTEMAS HIDRAULICOS CONTAMINADOS .......................................................... 77
SISTEMA DE FRENOS .................................................................................................................................. 81
6.1
TIPOS DE FRENOS .............................................................................................................................. 81
6.1.1
EL FRENADO CON ZAPATAS: .................................................................................................... 81
6.1.2
EL FRENADO CON DISCOS: ....................................................................................................... 81
6.2
7
CAUSA DE PROBLEMAS EN LAS BOMBAS HIDRAULICAS ................................................................... 73
FRENOS EN LA MAQUINARIA PESADA .............................................................................................. 82
6.2.1
DE ZAPATA DE EXPANSIÓN: ..................................................................................................... 82
6.2.2
DE TUBO EXPANSOR:................................................................................................................ 83
6.2.3
DE BANDA CONTRÁCTIL: .......................................................................................................... 83
6.2.4
DE DISCO CON MORDAZA: ....................................................................................................... 83
6.2.5
DE DISCOS MÚLTIPLES: ............................................................................................................ 84
SISTEMA DE TRANSMISIÓN ....................................................................................................................... 85
7.1
FINALIDAD DEL SISTEMA DE TRANSMISIÓN. .................................................................................... 85
7.1.1
TIPOS DE TRANSMISIÓN.-......................................................................................................... 85
7.1.2
TRANSMISIONES MECÁNICAS .................................................................................................. 85
7.1.3
COMPONENTES DE LA TRANSMISION MECANICA.- ................................................................. 86
7.1.4
TIPOS DE TRANSMISIONES MECÁNICAS.- ................................................................................ 86
7.1.5
TRANSMISION AUTOMATICA.- ................................................................................................. 87
7.1.6
TRANSMISION HIDROESTATICAS.- ........................................................................................... 88
136
7.1.7
TRANSMISION ELECTRICA.- ...................................................................................................... 89
FRENADO.- .......................................................................................................................................................... 90
7.1.8
8
9
ALTERNADOR PRINCIPAL.- ....................................................................................................... 91
CONVERTIDOR PAR .................................................................................................................................... 91
8.1
FUNCIONAMIENTO ........................................................................................................................... 93
8.2
ENGRANAJE PLANETARIO ................................................................................................................. 96
CAJA DE CAMBIOS MECANICA O MANUAL ................................................................................................ 99
9.1
ESQUEMA Y MECANISMO DE OPERACIÓN ..................................................................................... 100
9.2
TIPOS DE EMBRAGUE ...................................................................................................................... 100
9.3
EMBRAGUE DE FRICCIÓN ................................................................................................................ 100
9.3.1
ACCIONAMIENTO DEL EMBRAGUE ........................................................................................ 101
9.3.2
ACCIONAMIENTO MECÁNICO ................................................................................................ 101
9.3.3
ACCIONAMIENTO HIDRÁULICO .............................................................................................. 101
9.4
FUNCIONAMIENTO DEL EMBRAGUE............................................................................................... 101
9.5
DISCO DE EMBRAGUE ..................................................................................................................... 102
9.5.1
CUBIERTA DE EMBRAGUE ...................................................................................................... 102
9.5.2
RESORTE DE DIAFRAGMA ....................................................................................................... 102
9.5.3
PRENSA ................................................................................................................................... 103
9.5.4
CONFIGURACIÓN DE LA TRANSMISIÓN ................................................................................. 105
9.5.5
MECANISMO SINCRONIZADO ................................................................................................ 106
9.5.6
MECANISMO DE OPERACIÓN DE LA TRANSMISIÓN AUTOMÁTICA ....................................... 109
9.5.7
MECANISMO DE CAMBIO ....................................................................................................... 110
9.5.8
TRANSMISIÓN AUTOMÁTICA ................................................................................................. 110
9.5.9
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA TRANSMISIÓN AUTOMÁTICA ........................................... 110
9.5.10
10
PRECAUCIONES EN EL USO DE LAS TRANSMISIONES AUTOMÁTICAS ............................... 110
CAJA DE CAMBIOS POWER SHIFT.- ...................................................................................................... 112
10.1
COMPONENTES BÁSICOS DEL POWER SHIF PLANETARIA: ......................................................... 112
10.2
MECANISMO PLANETARIO.- ....................................................................................................... 113
10.3
PARTES DEL SISTEMA PLANETARIO.- .......................................................................................... 113
11
ÁRBOL DE TRANSMISIÓN .................................................................................................................... 115
11.1
12
UNIÓN UNIVERSAL...................................................................................................................... 116
EL DIFERENCIAL ................................................................................................................................... 116
12.1
ENGRANAJE FINAL ...................................................................................................................... 117
12.2
ENGRANAJE DIFERENCIAL ........................................................................................................... 117
12.3
MANDOS FINALES.-..................................................................................................................... 120
12.4
COMPONENTES DE LOS FRENOS. ............................................................................................... 120
12.5
COMPONENTES DEL SISTEMA DE DIRECCIÓN CON DIFERENCIAL .............................................. 121
12.6
MOTOR Y BOMBA DE DIRECCIÓN. .............................................................................................. 121
12.7
MOTOR DE LA DIRECCIÓN. ......................................................................................................... 121
12.8
BOMBA DE DIRECCIÓN. .............................................................................................................. 121
12.9
COMPONENTES DEL JUEGO DE ENGRANAJES PLANETARIOS DE LA DIRECCIÓN ........................ 122
136
12.10
12.10.1
COMPONENTES DE LOS FRENOS. ............................................................................................... 123
JUEGO DE LA CORONA DE DIRECCIÓN. .............................................................................. 123
12.11
PIÑÓN DIFERENCIAL. .................................................................................................................. 123
12.12
DIVISOR DE PAR .......................................................................................................................... 125
12.13
CARACTERÍSTICAS Y VENTAJAS. .................................................................................................. 126
13
MEDIOS DE LOCOMOCIÓN .................................................................................................................. 126
13.1
MEDIOS DE LOCOMOCIÓN ......................................................................................................... 127
13.2
TRENES DE RODAMIENTO DE ORUGAS Y SUS PARTES ............................................................... 128
14
SISTEMA ELÉCTRICO ............................................................................................................................ 128
14.1
TIPOS DE CADENAS ..................................................................................................................... 131
14.2
NEUMÁTICOS: ............................................................................................................................. 134
136
“
1
EL MOTOR
El motor es una máquina conformada por un conjunto de piezas perfectamente
sincronizadas, utiliza diferentes combustibles para su funcionamiento, transformando
dicha energía en movimiento o energía mecánica con la finalidad de accionar cualquier
mecanismo existente.
1.1
TIPOS DE MOTORES
a) Motor Eléctrico
136
“
b) Motor Neumático
1.1.1
MOTORES DE COMBUSTIÓN
Es una maquina térmica de embolo alternativo lineal que transforma energía calorífica
producto de una combustión en energía mecánica.
1.1.1.1 TIPOS DE MOTORES DE COMBUSTIÓN.
a). Motor de combustión interna.Conjunto de mecanismos perfectamente sincronizados, que se encargan de transformar la
energía calorífica o térmica contenida en los combustibles, en una energía mecánica o
cinética de movimiento.
136
b). Motor de Combustión externa.En este motor la combustión o expansión de los gases se realiza fuera de los cilindros, ya
no se usa por ser demasiados lentos.
1.1.1.2 TIPOS DE MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA.
Pueden ser clasificados a su vez, según la forma de realizarse la combustión
en:

De explosion (utilizan gasolina).
Se caracteriza porque la combustión se realiza con la intervención de chispa. Se
denominan motores de explosión.
1.1.1.3 DE COMBUSTIÓN O DIESEL (UTILIZAN GASOIL).
Se caracteriza porque la combustión se realiza por autoencendido debido a las
altas temperaturas alcanzadas por efecto de la presión. Se denominan motores de
combustión diesel. Generalmente, los motores utilizados en los vehículos ligeros
son de explosión y combustión.
136

Los utilizados en vehículos pesados son de combustión, debido a su menor
consumo y mayor duración. Pueden ser de dos tipos: alternativos y rotativos.
Los más utilizados son los alternativos y menos los motores rotativos (Wankel).

1.2
TIPOS DE MOTOR SEGÚN EL NÚMERO Y LA DISPOSICIÓN DE LOS CILINDROS.
El motor puede alojarse en la parte delantera del vehículo o en la parte trasera; puede ir
colocado longitudinal o transversalmente al eje del vehículo.
La disposición relativa de los cilindros, puede ser:



Motor de cilindros en línea.
Motor de cilindros en "V".
Motor de cilindros horizontales opuestos (bóxer).
1.2.1
MOTORES DE CILINDROS EN LÍNEA.-
Los cilindros van colocados unos a continuación de los otros. El número de cilindros más
utilizados son los de 4,6 y 8 cilindros.
Los de cuatro cilindros son los más utilizados en los vehículos de serie.
136
1.2.2
MOTORES DE CILINDROS EN "V".-
Los cilindros forman dos bloques colocados en "V", compartiendo el mismo cigüeñal. El
número de codos será igual a la mitad de los cilindros que tenga el motor. En cada uno de
los codos del cigüeñal se articulan dos bielas. Son utilizados para acortar la longitud de los
motores que tengan un número elevado de cilindros.
1.2.3
MOTORES DE CILINDROS OPUESTOS O "BÓXER".-
Los cilindros se colocan en sentido horizontal en bloques opuestos y son ruidosos, por ser
refrigerados por aire generalmente. Con este montaje se reduce la altura del motor a costa
de utilizar más espacio lateral.
136
1.3
ELEMENTOS DE QUE CONSTA EL MOTOR DE COMBUSTION INTERNA
Estos elementos se pueden dividir en dos grandes grupos
1.3.1
ELEMENTOS ESTÁTICOS DEL MOTOR
1.3.1.1 BLOQUE DE CILINDROS (MONOBLOCK)
136
Es el elemento principal del motor. En él se pueden distinguir dos partes: los
cilindros y la bancada o cárter superior.
1.3.1.2 LOS CILINDROS
Son unas oquedades cilíndricas donde se desplazará el pistón realizando un movimiento
lineal alternativo entre sus dos posiciones extremas (P.M.S. punto muerto superior y P.M.I.
punto muerto inferior).
Los cilindros pueden formar parte del mismo bloque o ser independiente de éstos. Además
el bloque está diseñado para:




Acoplar la bomba de refrigeración.
Los conductos necesarios para la circulación de la refrigeración y
engrase.
Los apoyos del cigüeñal y el árbol de levas.
Los acoplamientos del distribuidor de encendido, filtro de aceite y
bomba de gasolina.
1.3.1.3 LA BANCADA O CÁRTER SUPERIOR
Es la parte inferior del bloque, destinada a contener y sujetar el cigüeñal.
Existen tres tipos de bloques según el montaje y sujeción de los cilindros. Estos son:
Bloque integral.- Lo forma una sola pieza, con cámaras para el líquido refrigerante. Los
cilindros se obtienen en bruto, pasando después a realizarse una mecanización para
conseguir un acabado perfecto. Con este sistema, el cilindro inicial fundido (hierro fundido)
es de una medida menor que el cilindro final.
Bloque de camisas secas.- Su principal ventaja es que al producirse el desgaste de estas
camisas se pueden colocar otras nuevas de la misma medida que las originales, con lo que
se conserva el diámetro original de los pistones.
136
Bloque de camisas húmedas.- El bloque es totalmente hueco y las camisas, no se
introducen a presión, sino que se apoyan sobre el bloque formando las cámaras de agua,
estando en contacto directo las camisas con el agua. Este bloque es el que mejor
refrigeración ofrece, teniendo como inconveniente la dificultad de permanecer ajustadas
en su montaje las camisas.
1.3.1.4 CULATA
Es la pieza que va montada en la parte superior de bloque, que hace de tapa y
cierra a los cilindros, formando la cámara de combustión.
Se clasifican en:
Culata para motor con válvulas.- El bloque lleva los orificios donde se alojan las válvulas de
admisión y escape. La culata constituye la tapadera de los cilindros, la cámara de
compresión y los orificios para las bujías. Es barata y de fácil construcción. En la actualidad
está en desuso.
Culata para motor con válvulas en cabeza y árbol de levas lateral.- Lleva las
cámaras de refrigeración (C), los orificios de admisión (A) y escape (E),
orificios para las bujías, así como los practicados para el sistema de
accionamiento de las válvulas (balancines y empujadores), y la cámara de
combustión.
Culata para motores con válvulas y árboles de levas en cabeza.- En la actualidad es el
tipo más usado debido a que el mando de la distribución se simplifica mucho al agruparse
todos los órganos en un espacio muy reducido y eliminarse los empujadores (varillas).
c) Junta de culata.Su misión es mantener la estanqueidad entre las superficies del bloque y la
culata y evitar que los gases que provienen de la combustión entren en las
cámaras de refrigeración.
La junta de culata lleva taladrados todos los orificios que llevan la culata y el
bloque en sus caras de contacto.
136
1.3.1.5 CÁRTER
Su misión es la de proteger a los órganos mecánicos inferiores. Sirve de depósito
para alojar el aceite del motor una vez que ha recorrido todo el circuito de
lubricación y del que, a través de la bomba de engrase que va alojada en su
interior, se vuelve a recoger para empezar de nuevo su recorrido.
1.3.1.6
TAPA DE BALANCINES
Su misión es la de proteger los órganos de la distribución: árbol de levas, taqués
y balancines (mecanismos de apertura de las válvulas), y a su vez evita que se
salga el aceite que sirve.
1.3.2
ELEMENTOS DINÁMICOS DEL MOTOR
a) Pistón.- Es el elemento móvil que se desplaza en el interior del cilindro. Recibe
directamente la fuerza de expansión de los gases durante la combustión, que le
obliga a desplazarse con un movimiento lineal alternativo entre sus dos posiciones
extremas (PMS - PMI).
136
Los pistones realizan tres trabajos principales:
- Transmiten la fuerza de combustión a la biela y al cigüeñal.
- Sellan la cámara de combustión.
- Disipan el calor excesivo de la cámara de combustión.
1.3.2.1 PARTES DEL PISTÓN
-Cabeza
-Ranuras y resaltos de los anillos
-Orificio del pasador de biela
-Anillo de retención
-Faldón de tope
a.2) Anillos de pistón
: contiene la cámara de combustión.
: sujetan los anillos de compresión y de
control de aceite.
: contiene un pasador que conecta el pistón con
la biela
: mantiene el pasador de biela dentro del
orificio del 2pasador.
: soporta las presiones laterales.
136
Los anillos de pistones sellan la cámara de combustión donde se enciende la mezcla de
aire/combustible. Además de sellar la cámara de combustión, los anillos de pistón
raspan el aceite de las paredes del cilindro y lo dirigen otra vez hacia el cárter.
-Tipos de anillos


(1)Anillos de compresión.- Los anillos de compresión sellan la parte inferior de la
cámara de combustión impidiendo que los gases de combustión se fuguen por los
pistones.
(2)Anillos de control de aceite.- Los anillos de control de aceite lubrican las
paredes de la camisa del cilindro al moverse el pistón hacia arriba y hacia abajo.
Bielas.- Las bielas están conectadas a cada uno de los pistones por medio de un pasador de
biela. La biela transmite la fuerza de combustión del pistón al cigüeñal.
1.3.2.2 PARTES DE LA BIELA.1.- Buje del pasador de biela.
2.- Vástago.
3.- Tapa.
4.- Pernos y tuercas de biela.
5.- Cojinetes de biela.
136
1.3.2.3 AGUJERO DEL PIE DE BIELA Y BUJE DEL PASADOR DE BIELA:
El agujero del pie de biela contiene el buje del pasador de biela. Este buje está dentro del
agujero del pie de biela (3). Los bujes son una clase de cojinete que distribuye la carga y
pueden repararse cuando están desgastados.
2.- Vástago.
El vástago se extiende a lo largo de la biela. Tiene forma de viga en “T” para una mayor
resistencia y rigidez.
3.- Tapa.
El orificio y la tapa del cigüeñal están en el extremo grande de la biela. Rodean el muñón
del cojinete de biela del cigüeñal y conectan la biela con el cigüeñal.
4.- Pernos y tuercas de biela.
El perno y la tuerca de la biela sujetan la biela y la tapa al cigüeñal. Éste es el extremo del
cigüeñal o el extremo grande de la biela.
5.- Cojinetes de biela
Los cojinetes de biela están en el extremo del cigüeñal de la biela. El cigüeñal gira dentro
de los cojinetes de biela que soportan la carga.
1.3.2.4 EL CIGÜEÑAL.Es un eje denominado también árbol motor. Su misión es la de convertir el movimiento
lineal del pistón, en movimiento giratorio, para transmitirlo posteriormente a las ruedas
a través del sistema de transmisión. Es de acero especial y con las superficies de
rozamiento pulidas.
1.3.2.5 PARTES DEL CIGÜEÑAL
Contrapesos.- Ciertas nervaduras tienen contrapesos para equilibrar el cigüeñal. Estos
contrapesos pueden formar parte del forjado del cigüeñal o en ciertos casos están
empernadas.
136
2.- Muñones de cojinetes de bancada.- Tiene la función de limitar el movimiento hacia
adelante y hacia atrás del cigüeñal llamado juego longitudinal.
3.- Muñones de cojinetes de biela.- Los muñones de los cojinetes de biela determinan la
posición de los pistones. Cuando los muñones están arriba, los pistones están en el punto
muerto superior. Cuando los muñones están abajo, los pistones están en el punto muerto
inferior.
4.- Nervadura.- Los muñones de los cojinetes de bancada y los muñones de los cojinetes de
biela están sujetos por medio de nervaduras. El radio entre la nervadura y el muñón se
denomina curva de unión cóncava.
c.1.1) cojinetes.- Los metales de los cojinetes principales del cigüeñal son secciones
circulares partidos que se envuelven alrededor de los muñones principales del cigüeñal. La
mitad superior del metal de cojinete tiene uno o más orificios de aceite que permiten que
el lubricante cubra la superficie interior del metal de cojinete.

Lubricación de los cojinetes.- Las mitades superiores de los cojinetes de bancada
tienen un orificio de engrase y, normalmente, una ranura, de modo que el aceite
lubricante se alimente continuamente por el orificio de lubricación de los muñones
de los cojinetes de bancada.
1.3.2.6 VOLANTE DE INERCIA.La misión del volante es la de regularizar el funcionamiento del motor, almacenando la
energía obtenida durante el tiempo de combustión y cediendo esta energía en los
tiempos pasivos, manteniendo así la regularidad en el giro.
En un motor de cuatro tiempos, sólo existe un tiempo que produce trabajo (explosión) y
tres tiempos resistentes, con lo cual el movimiento a transmitir no sería uniforme o
regular.
136
1.3.2.7 PARTES DEL VOLANTE DE INERCIA
Volante. El volante esta empernado a la parte trasera, o
caja del volante.
brida del cigüeñal en la
Finalidad del volante:
El volante realiza tres funciones:
a.- Almacena energía para ganar momento entre tiempos de
combustión.
b.- Hace que la velocidad del cigüeñal sea uniforme.
c.- Transmite potencia a una máquina, al convertidor de par o a otra
carga.
Corona dentada. La corona, que está ubicada alrededor del volante, se usa para
arrancar el motor.
Caja de volante. Es la carcasa o caja que sirve como protector del volante.
1.4
SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN.-
El sistema de distribución es el conjunto de elementos que regulan la apertura y
cierre de válvulas en el momento oportuno y a su vez la entrada de la mezcla,
(gases frescos) y la salida de los gases residuales de los cilindros, en el
momento adecuado después de producirse la explosión.
Del momento en el cual se realice la apertura y cierre de las válvulas de admisión y
escape, así será el correcto funcionamiento del motor (avance y retraso a la
apertura y cierre de las válvulas correspondientes)
1.4.1
ELEMENTOS DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN
Los elementos principales de la distribución son: árbol de levas, engranaje de
mando, y las válvulas con sus muelles. Se clasifican, de acuerdo con su función
en:
136
-
Elementos interiores
Válvula de admisión
Válvulas de escape
Elementos de exteriores
Árbol de levas.
Elementos de mando.
Taqués.
Balancines
Elementos interiores
Estos elementos son las válvulas de admisión y las válvulas de escape.
1.- balancín
2.- válvula
3.- árbol de levas
4.- lóbulo de leva
5.- levantador
6.- varilla de empuje
7.- engranajes de transmisión
8.- faja o cadena
9. - Cigüeñal
1.4.2
BALANCINES.-
Son piezas metálicas con forma de dos brazos de palanca unidos a un eje de giro común.
Están constituidos por, Brazo de admisión, Eje de giro, Brazo de empuje. Su función es la
recibir el movimiento rectilíneo desde la varilla alzaválvulas y cambiar su dirección a fin de
accionar la válvula.
136
1.4.3
VÁLVULA.-
Son los elementos de la distribución que se encargan de permitir el ingreso del aire
purificado y la salida de los gases quemados.
1.4.3.1 PARTES DE LA VÁLVULA
1. Ranura del candado.- estas ranuras son las
que permiten asegurar a la válvula con el
sombrero de resorte en algunas válvulas: se
tiene solo una ranura; en motores de alta
revolución tienes 2 ranuras de seguro.
2. Cabeza.- es la parte circular de la válvula existen varios tipos de válvula según la
forma de la cabeza de la válvula.
3. Margen.- representa el espesor de la válvula entre la cabeza y la cara y sirve
para evitar que se deforme o se queme por efecto del calor.
4. Cara.- es la parte de la válvula que asienta sobre el asiento y produce un cierre
hermético de esta; el Angulo de la cara normalmente es de 30° a 45°.
5. Vástago.- es la parte central de la válvula que se desplaza en la guía de válvula y
en los extremos se encuentra las ranuras de seguridad, donde va montado los
seguros de media luna, que evitan que el resorte se salga de la válvula.
1.4.4
DIFERENCIA ENTRE LAS VÁLVULAS DE ADMISIÓN Y ESCAPE.
a) Cuando las válvulas son de diferente tamaño, las de cabeza más larga o grande
son de admisión.
136
b) Cuando las marcas están con letra, las de admisión llevan “IN”, y las de escape
llevan “EX”.
c) Durante su trabajo en el motor las que se abren al bajar el pistón son las de
admisión, y las que se abren al subir el pistón son las de escape.
d) Cuando el motor ya está funcionando las válvulas adquieren un color diferente,
las de admisión son de color grisado oscuro y las de escape un color ladrillo.
1.4.4.1 UBICACIÓN.
Las válvulas de los motores Diésel se instalan en la culata y pueden ser dos, tres o cuatro
por cilindro, según el diseño del motor. Y en algunos casos, están dispuestas verticalmente
a causa de la forma plana de la cámara de combustión, Se accionan por buzos, varillas y
balancines, o bien directamente, cuando el árbol de levas está situado en la culata.
Partes que acompañan a las válvulas.- Estas partes están en contacto con la culata del
cilindro, pudiendo ser asientos o casquillos:
Árbol de levas.- El árbol de levas controla los eventos de apertura y cierre de las válvulas.
El cigüeñal acciona al árbol de levas mediante una conexión de engranajes, de cadena o de
correa. El árbol de levas gira a la mitad de la velocidad del cigüeñal para mantener el
tiempo correcto de los cuatro ciclos de la combustión.
136
Lóbulo de leva.- lóbulos del árbol de levas que accionan a los levantadores, varillas de
empuje y balancines.
136
Levantador o buzo.- Constan de un cuerpo de forma cilíndrica, que en algunos casos
dispone de huecos con lados abiertos que tienen por finalidad reducir el peso de la pieza..
Varilla de empuje.- Son piezas rectas construidas de acero. Los extremos son terminados
de forma que puedan adaptarse a las superficies de apoyo de los buzos y los balancines.
1.4.4.2 ENGRANAJES DE TRANSMISIÓN.Es cuando el piñón del eje cigüeñal engrana directamente con el eje de levas. El eje o piñón
del eje cigüeñal debe tener una cantidad menor de dentado que el eje de levas. Ejemplo,
Si el dentado del cigüeñal es de 25 dientes, el eje de levas debe tener el doble dentado.
136
Faja o cadena.- El eje de levas puede ser accionado por cadena o correa de distribución o
piñón intermedio.
Cuando el eje de levas este montado en la culata puede ser impulsado por el cigüeñal por
intermedio de una cadena o correa de distribución.
Cuando es por correa dentada su funcionamiento debe ser en forma seca, ó sea no debe
estar en contacto por aceite, agua o cualquier otra impureza.
Cuando la distribución es indirecta por piñón intermedio, tiene que haber tres piñones para
la sincronización, los cuales sería un piñón del eje cigüeñal, un eje de levas y un piñón
intermedio entre ambos ejes.
1.4.4.3 ELEMENTOS DE MANDO
El sistema de mando está constituido por un piñón del cigüeñal, colocado en el extremo
opuesto al volante motor y por otro piñón que lleva el árbol de levas en uno de sus
extremos, que gira solidario con aquél. En los motores diesel se aprovecha el engranaje de
mando para dar movimiento, generalmente, a la bomba inyectora. El acoplamiento entre
ambos piñones se puede realizar por alguno de los tres sistemas siguientes:
1.5
FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DIESEL.-
El ciclo del funcionamiento de los motores Diesel se caracteriza por la combustión del
combustible, que se efectúa por medio de la presión y el calor facilitado por la elevada
compresión del aire, en el interior de los cilindros.


1.5.1
1.5.2

¿QUÉ ES UN CICLO?
Es un conjunto de operaciones o tiempos que realizan los pistones para obtener un
trabajo.
Estas operaciones o tiempos se repiten miles de veces por minuto en cada cilindro
del motor.
QUE ES EL CICLO DE TRABAJO?
Es el desplazamiento del pistón, por efecto de la expansión de los gases debido a la
gran temperatura que se genera al quemar combustible y aire (oxígeno).
1.5.3
ADMISIÓN.-
Comienza cuando el pistón se encuentra en el punto muerto superior (PMS). Se abre la
válvula de admisión y el pistón baja provocando una succión, la cual ayuda a precipitar el
aire dentro del cilindro hasta llenarlo.
136
Cuando el pistón llega al punto muerto inferior (PMI), se cierra la válvula de admisión. El
Cigüeñal ha girado media vuelta con una carrera del pistón.
1.5.4
COMPRESIÓN.-
Las válvulas de admisión y escape se encuentran cerradas, el pistón sube comprimiendo el
aire en el interior del cilindro y aumentando la presión y temperatura. El cigüeñal ha girado
una vuelta, y con esta se han realizado dos carreras del pistón.
1.5.5
EXPANSIÓN O FUERZA.-
Al finalizar la carrera de compresión, el aire comprimido en la cámara de combustión
alcanza la presión y la temperatura ideales. Estando el pistón en el PMS, se inyecta el
combustible al interior del cilindro. En ese momento se produce la combustión y los gases
resultantes, en su expansión, empujan el pistón hacia abajo hasta llegar al PMI. El cigüeñal
ha girado una y media vueltas con tres carreras del pistón. Esta carrera es la única que se
denomina útil, por ser la que produce fuerza.
136
1.5.6
ESCAPE.-
El pistón sube desde el PMI, se abre la válvula de escape, que permite la salida de los gases
al exterior, expulsados por el pistón; al llegar al PMS, se cierra la válvula de escape. El
cigüeñal ha girado dos vueltas con cuatro carreras del pistón, completando un ciclo de
trabajo.
136
1.5.7
ORDEN DE ENCENDIDO DE UN MOTOR.
El orden de encendido en los motores se establece para que los esfuerzos que recibe el
cigüeñal en cada explosión se repartan lo más distanciados posible y no se produzcan las
explosiones seguidas, una cerca de la otra; consiguiéndose de esta manera una marcha
más suave y regular del motor.
Motores en línea
4 Cilindros
6 cilindros
ORDEN DEENCENDIDO
O COMBUSTION
1-3-4-2
ORDEN DE ENCENDIDO
O COMBUSTION
1-5-3-6-2-4 o bien 1-4-2-6-3-5
1.6.2) Motores en "V".
6 cilindros
ORDEN DE ENCENDIDO
O COMBUSTIÓN
1-3-6-5-4-2
8 cilindros
ORDEN DE ENCENDIDO
O COMBUSTIÓN
1 - 5 - 4 - 8 - 6 - 3 - 7- 2
Motores de cilindros opuestos o "bóxer".
4 cilindros
ORDEN DE ENCENDIDO
O COMBUSTIÓN
1- 4 - 3 - 2
1.5.8
MEDICIONES Y CARACTERÍSTICAS DE UN MOTOR.
Carrera del pistón.- La relación de compresión es el volumen en el punto PMS
comparado con el volumen en el punto PMI durante el tiempo de
compresión.
136
1.5.8.1 CALIBRE O DIÁMETRO.Es el diámetro interior del cilindro (D). Este dato se expresa en milímetros.
1.5.8.2 CILINDRADA.Es el volumen existente entre el P.M.S. y el P.M.I. Este dato (cilindrada o volumen)
se expresa en centímetros cúbicos o en litros.
V = (pi x D2 /4) x carretera
Esta es la cilindrada unitaria.
136
1.5.8.3 RELACIÓN DE COMPRESIÓN.La relación de compresión es el volumen en el punto PMS comparado con el
volumen en el punto PMI durante el tiempo de compresión.
Rc = (V + vc) / vc
La relación de compresión en los motores de explosión suele ser entre 7-11 a 1, y en
los diesel de 18-24 a 1 aproximadamente, siendo el doble en algunos motores diesel
con respecto a los de explosión.
1.5.8.4 POTENCIA.Es el trabajo que produce un motor en la unidad de tiempo. La potencia se mide en
caballos de vapor (C.V) o en kilovatios y ésta depende de:




La cilindrada.
La relación de compresión.
El número de revoluciones del motor, hasta un límite.
El llenado de los cilindros o relación volumétrica.
1.5.8.5 PAR MOTOR.Es la fuerza que se aplica en la biela y ésta sobre el codo del cigüeñal. El par motor
aumenta; hasta alcanzar su máximo valor a la mitad de las revoluciones, aproximadamente
que da la máxima potencia. A partir de este punto, si las revoluciones siguen aumentando,
el par motor disminuiría por disminuir el llenado de los cilindros.
1.6
SISTEMA DE ADMISIÓN DE AIRE.
El sistema de admisión de aire está diseñado para limpiar el aire de admisión y
alimentar la mezcla de aire y combustible a los cilindros.
•
•
•
Conjunto del filtro de aire.
Múltiples de admisión.
Conductos de admisión de aire.
136
1.6.1
CONJUNTO DEL FILTRO DE AIRE.
El conjunto del filtro de aire incorpora el elemento de filtración del aire. El elemento
filtrante quita todas las partículas de suciedad y polvo que entran en el sistema de
admisión de aire.
1.6.2
Múltiples de admisión.
El múltiple de admisión dirige el aire hacia los cilindros. Los múltiples de admisión se
fabrican de aleaciones de aluminio o de compuestos de plástico. Para asegurar una buena
carga en los cilindros, los múltiples de la admisión deben tener una superficie interna muy
lisa que ofrezca una resistencia mínima al aire que entra.
1.6.3
CONDUCTOS DE ADMISIÓN DE AIRE.
La longitud y diámetro de los conductos de entrada del múltiple de admisión también
tienen un efecto sobre la eficiencia volumétrica. Durante el funcionamiento del motor a
velocidades bajas, los conductos más largos y más estrechos producen una mejor eficiencia
volumétrica. Durante el funcionamiento a altas velocidades, los conductos más cortos y
más amplios son más eficientes.
1.6.4
MOTORES DE ASPIRACIÓN NATURAL.-
Son motores que aspiran la mezcla de aire y combustible a partir del vacío creado por el
recorrido hacia abajo del pistón, sin ayuda externa, un motor sólo recibe una carga parcial
de aire y combustible.
136
1.7
SISTEMA DE ALIMENTACIÓN EN LOS MOTORES DIESEL
En los motores diesel la alimentación se realiza introduciendo por separado, en el interior
de los cilindros, el aire que en el tiempo de compresión alcanza los 600º C, y el combustible
que se inyecta a alta presión, los cuales se mezclan en el interior de la cámara de
combustión, donde se produce la combustión de esta mezcla.
Los factores que influyen sobre la combustión son los siguientes:





Un buen llenado de aire.
Buena pulverización del combustible.
Buen reparto del combustible en el aire.
Control de la presión.
Duración de la combustión.
1.7.1
CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN DE AIRE
El aire de la atmósfera se introduce debidamente filtrado en el interior de los cilindros. La
cantidad de aire admitida depende únicamente de la aspiración de los pistones.
La necesidad de filtrar el aire en estos motores es la misma que en los de explosión. El aire
lleva siempre en suspensión polvo; si se introduce en los cilindros ese polvo actuará como
esmeril sobre sus paredes, desgastándolos, dando lugar a un desajuste que llevaría consigo
una pérdida de presión en la compresión y el paso del gasoil al aceite, diluyéndolo y
perdiendo su viscosidad. Para el filtrado, se coloca en la tubería de admisión un filtro.
Circuito de alimentación del combustible
Este circuito tiene como misión hacer llegar al cilindro la cantidad de combustible
necesario y en las condiciones de presión justas para su buena mezcla con el aire y
posterior combustión.
En el motor diesel el combustible es llevado desde el depósito a las cámaras de combustión
por dos circuitos distintos:
Circuito de baja presión.
136
Circuito de alta presión.
1.7.2
CIRCUITO DE BAJA PRESIÓN
1.7.2.1 DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO
Llamado igualmente circuito de alimentación; es el encargado de enviar el combustible
desde el depósito al dispositivo creador de la alta presión (bomba inyectora), que es
necesaria para realizar la introducción y la pulverización del combustible en el interior de la
cámara de combustión.
La presión enviada desde la bomba de prealimentación a la bomba inyectora es de 1 a 4
bares.
El circuito de baja presión está compuesto por los siguientes elementos:
A - Depósito de combustible
B - Filtro (colador)
C - Prefiltro
D - Bomba de prealimentación
E - Filtro principal
F - Válvula de descarga de gasoil
G - Tubería de bomba a filtro
H - Tubería de filtro a bomba de inyección.
I - Tubería sobrante de inyectores.
J- Tubo de retorno
136
1.7.3
CIRCUITO DE ALTA PRESIÓN
Descripción y funcionamiento
Llamado también circuito de inyección. Es el encargado de introducir, pulverizar y repartir
en el interior de la cámara de combustión una carga precisa de combustible. El circuito de
alta presión está compuesto por los siguientes elementos:
-
Bomba de inyección.
Tubo de inyección.
Inyector.
El sistema de inyección tiene como misión introducir, al finalizar el tiempo de compresión,
una pequeña cantidad de combustible en el seno del aire comprimido, tratando de que se
mezcle con la mayor cantidad de aire posible y, por tanto, muy pulverizado. Esta cantidad,
pequeña de por sí, ha de ser igual para todos los cilindros y, sin embargo, variable con
arreglo a las exigencias de potencia en cada momento; ha de ser inyectado en un breve
espacio de tiempo, iniciándose así el principio de la combustión.
Para conseguir esa atomización debe inyectarse esa pequeña cantidad a una gran presión.
La presión de inyección y las características de la pulverización están a cargo del inyector y
su reglaje; la distribución en cantidad necesaria para garantizar el buen funcionamiento
está asegurada por la bomba de inyección.
BOMBA DE INYECCIÓN
La bomba de inyección es el conjunto encargado de suministrar el combustible en la
cantidad precisa, en las condiciones necesarias y en el momento adecuado, según las
exigencias que se requieran del motor en cada momento. La bomba debe inyectar el gasoil
a muy alta presión, pero en poca cantidad y muy bien dosificada, para quemar 1g. de gasoil
son necesarios 32 g. de aire para una buena combustión. Un litro de gasoil necesita
aproximadamente 13.000 litros de aire, (un 30% más que la gasolina). Así pues la bomba y
sus elementos han de reunir una serie de condiciones:
Dosificación exacta de la cantidad de combustible a inyectar en función de la potencia del
motor.
Distribución de caudales iguales para cada cilindro.
Inyección en el momento adecuado (orden de inyección).
INYECTOR
Es el elemento a través del cual se introduce el combustible en la cámara de combustión.
De él depende la presión, pulverización, reparto y penetración en la masa de aire gasoil.
Son como tubos que van roscados en la culata al igual que las bujías en el motor de
explosión.
136
1.7.4
SOBREALIMENTACIÓN
La cantidad de aire comburente disponible en cada ciclo determina la potencia posible de
un motor diesel. Si al motor le adaptamos un compresor, le permite aumentar la cantidad
de aire comburente disponible y, por tanto, asegura el aumento de potencia hasta un 30%.
Para introducir el aire suplementario en los cilindros se emplean dos métodos:
Compresor volumétrico.
Turbocompresor.
136
1.7.4.1 POR TURBOCOMPRESOR
Este conjunto es la solución idónea para los motores diesel al conseguir en éstos sus
mayores prestaciones. El nombre de turbocompresor, proviene de que este elemento es
una turbina situada en el colector de escape, turbina que se encuentra unida por su eje a
un compresor situado en el colector de admisión. De esta forma se aprovecha la energía de
los gases de escape, sin tener que restar potencia, como en el caso del compresor
volumétrico.
Las ventajas de la sobrealimentación con turbo y con compresor son:
-
Mayor rendimiento y prestaciones.
Menor consumo de combustible a igualdad de potencia.
Mayores prestaciones.
1.7.4.2 INTERCOOLER.Es un sistema compuesto por un intercambiador de calor en el que se introduce el aire
calentado que sale del rodete compresor para enfriarlo antes de introducirlo en los
cilindros del motor. El aire que incide sobre este intercambiador o radiador proviene del
exterior durante la marcha del vehículo y consigue rebajar la temperatura del aire que
pasa por el interior del intercooler unos 40 °C (el aire de admisión en motores
turboalimentados puede alcanzar hasta 100 °C).
136
1.7.4.3 COMMON RAIL O SISTEMA DE INYECCIÓN DE TUBERÍA COMÚN
Es un sistema de inyección diesel de última generación, en la cual, mediante una bomba
mecánica se suministra a los inyectores el combustible a una presión de unos 1500 Kp/cm2
(atm), a través de una rampa de alimentación. El control de inyección se produce
electrónicamente a través de una Unidad Electrónica de Control (UCE).
1.7.4.4 BUJÍA DE INCANDESCENCIA O CALENTAMIENTO
Son resistencias eléctricas que calientan el aire de las cámaras para facilitar la inflamación
del gasóleo al arrancar en frío. Lleva una sistema electrónico que determina el tiempo
necesario de precalentamiento según la temperatura del motor. Las bujías se hallan
situadas en el centro de las cámaras, más o menos, en el eje de los inyectores.
1.7.4.5 CALEFACCIÓN EN LA GALERÍA DE ADMISIÓN
La bujía de incandescencia tiene el inconveniente de estar sometida, constantemente, al
calor, turbulencias y presiones de la combustión, por lo que su resistencia falla con cierta
frecuencia. Para salvar este problema se recurre a calentar el aire antes de entrar en el
cilindro. Para ello se utilizan unas resistencias eléctricas, instaladas en la galería de
136
admisión, que se ponen incandescentes al hacer pasar por ellas una corriente eléctrica
procedente de la batería.
1.7.4.6 LÍQUIDO INFLAMABLE
Generalmente se utiliza éter, y consiste en depositar una pequeña cantidad de este líquido
en la entrada del colector de admisión. De esta forma el aire aspirado, se carga de vapores
de dicho líquido, inflamándose con facilidad, aún con poco calor que se produce en las
primera compresiones.
1.8
SISTEMA DE ESCAPE.
El sistema de escape lleva los gases de escape del motor hasta la parte trasera del
vehículo, amortigua el ruido producido por la combustión y limpia los gases de
escape.
1.8.1
MÚLTIPLE DE ESCAPE:
Es la parte del sistema de escape expuesta a temperaturas mayores, se fabrica de un metal
duradero tal como el hierro fundido o acero.
1.8.2
CONVERTIDOR CATALÍTICO O CATALIZADOR
El convertidor catalítico contiene un catalizador en forma de una estructura de panal de
abeja con un tratamiento especial. A medida que los gases de escape se ponen en contacto
con el catalizador, los gases se cambian químicamente en gases menos dañinos.
1.8.3
Silenciadores
El silenciador reduce el nivel del ruido producido por el motor y también reduce el ruido
producido por los gases de escape a medida que se desplazan del convertidor catalítico a la
atmósfera.
A los silenciadores se les da un tratamiento de revestimiento con un agente anticorrosivo
durante la fabricación para incrementar la vida del silenciador.
136
2
SISTEMA DE REFRIGERACION DEL MOTOR
El sistema de enfriamiento del motor tiene como función mantener las temperaturas
adecuadas del motor. Si falla el sistema de enfriamiento puede ocurrir un daño serio en el
motor.
Al hablar del motor de explosión decíamos que en su funcionamiento se aprovechaba parte
de la energía química existente en un combustible y que se transformaba en energía
mecánica. La transformación se hacía mediante la inflamación de la mezcla que producía
una explosión. En esta explosión se desarrolla un extraordinario calor, hasta el punto que la
mayor parte de la energía que no se utiliza, sí da lugar al calentamiento y por consiguiente
a muy elevadas temperaturas en los elementos y piezas de la cámara de explosión,
principalmente durante el tiempo de escape.
Esta temperatura, que en el momento de la explosión se acerca a los 2.000 grados
(temperatura instantánea), produciría una dilatación tal, que las piezas llegarían a
agarrotarse, dando lugar por otra parte a una descomposición del aceite de engrase.
Ahora bien, no solamente se produce calor en la cámara de compresión, sino también en
los cilindros, pues aun cuando en ellos no tiene lugar la explosión y no están sometidos a la
temperatura instantánea que ésta provoca, sí lo están a la de los gases durante el tiempo
de explosión y por otra parte al calor producido por el frotamiento continuo del pistón
sobre sus paredes.
Para eliminar en parte ese calor y evitar los perjuicios que puede ocasionar se recurre a la
refrigeración de las piezas o elementos del motor que más calor reciben. Ello se consigue
con el sistema de refrigeración. Este calor absorbido no ha de ser ni muy poco (ya que
produciría dilataciones), ni muy elevado (pues bajaría el rendimiento del motor
notablemente). Aproximadamente se eliminará por el sistema de refrigeración un 30% del
calor producido en la explosión o combustión.
Los sistemas de refrigeración que se utilizan en la actualidad son:
Refrigeración por aire.
Refrigeración por líquido.
2.1.1
REFRIGERACIÓN POR LÍQUIDO
Es el sistema generalizado que utilizan los automóviles actuales.
En este sistema cilindros y bloque de cilindros constituyen una envoltura en cuyo interior
circula el líquido de refrigeración. El líquido refrigerante circula igualmente por el interior
de la culata a través de unos huecos previstos al efecto (cámaras de líquido).
Elementos de los sistemas de refrigeración por líquido
A continuación describimos los elementos componentes de un sistema de refrigeración por
Circulación forzada de líquido:
-
Cámara de agua.
Radiador.
Uniones elásticas.
136
-
Bomba de agua.
Ventilador o electroventilador.
Termostato.
Elementos de control.
2.2
FUNCIÓN DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO.
El sistema de enfriamiento del motor tiene como función mantener las temperaturas
adecuadas del motor. Si falla el sistema de enfriamiento puede ocurrir un daño serio en el
motor.
2.2.1
PRINCIPIO DE OPERACIÓN
El sistema de enfriamiento hace circular refrigerante a través del motor, para absorber el
calor producido por la combustión y la fricción.
Para hacer este trabajo, el sistema refrigerante aplica el principio de transferencia de calor.
136
2.2.2
TRANSFERENCIA DE CALOR.-
El calor siempre se mueve de un objeto caliente (1) a un objeto más frío (2). El calor puede
moverse entre metales, fluidos o aire, lo que permite este movimiento de calor es la
diferencia de temperaturas relativas entre los objetos.
Mientras mayor sea la diferencia de temperatura mayor será la transferencia de calor.
136
2.2.3
COMPONENTES DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
2.2.4
LA BOMBA DE AGUA.-
Se encarga de hacer circular el agua de enfriamiento en forma forzada desde el radiador
hasta el block.
La bomba de agua se compone de un rodete con paletas curvas contenido en una caja. A
medida que el rodete gira, las paletas envían el agua hacia fuera, a la salida formada por la
caja.
2.2.5
EL ENFRIADOR DE ACEITE
De la salida de la bomba de agua, el refrigerante fluye al enfriador de aceite. Los
enfriadores de aceite se componen de una serie de tubos contenidos en una caja. El
refrigerante fluye a través de los tubos, y absorbe el calor del aceite del motor que rodea
los tubos.
El enfriador de aceite transfiere el calor del aceite lubricante, lo que permite que el aceite
conserve sus propiedades lubricantes.
136
2.2.6
LOS CONDUCTOS A TRAVÉS DEL BLOQUE DEL MOTOR Y LA CULATA.-
El refrigerante se desplaza desde los conductos del bloque del motor hasta la culata, y
recoge calor de los asientos y guías de válvula.
2.2.7
EL REGULADOR DE TEMPERATURA (TERMOSTATO) Y CAJA DEL REGULADOR
La finalidad esencial del termostato es la de obturar el circuito de refrigeración de forma
que se desconecte el radiador en el momento de arranque en frio del motor, a fin de
alcanzar más rápidamente la temperatura régimen.
Controla la temperatura del agua entre 75°C y 85°C, que es la temperatura ideal para el
mejor funcionamiento del motor.
136
2.2.8
EL RADIADOR.-
Tiene la misión de ceder al aire, el calor que ha sustraído el motor, al agua de refrigeración.
2.2.8.1 LA TAPA DE PRESIÓN.- Permite llenar el sistema con el refrigerante.
- Permite la salida del refrigerante al tanque de reserva
- Permite el retorno del refrigerante
- Sirve como válvula de seguridad en los sobrecalentamientos
- Presuriza el sistema logrando así que el refrigerante alcance más de 100ºC
entrar en proceso de ebullición.
sin
136
2.2.8.2 VENTILADOR DE ENFRIAMIENTO.El ventilador del radiador impulsa aire fresco del exterior sobre la superficie del radiador
para disipar el calor del refrigerante y obtener una transferencia de calor más rápida
2.2.8.3 LÍQUIDOS REFRIGERANTES
Se emplea el agua tratada con ciertos aditivos, como líquido refrigerante, debido a su
estabilidad química, buena conducción, por su abundancia y economía.
El agua sola presenta grandes inconvenientes como:

Sales calcáreas que obstruyen las canalizaciones del circuito (dureza). Se corrige
destilando el agua.

A temperaturas de ebullición es muy oxidante, atacando el circuito y sus elementos.

Por debajo de 0º C solidifica y aumenta su volumen, pudiendo inutilizar el circuito
de refrigeración.
Para evitar estos inconvenientes se mezcla el agua con anticongelante y otros aditivos,
Denominándose a la mezcla líquido refrigerante. Este líquido presenta las siguientes
136
Propiedades:

Disminuye el punto de congelación del agua hasta - 30º C, según su concentración.

Evita la corrosión de las partes metálicas del circuito, debido a los aditivos que
entran en su composición.

Así, pues, el líquido refrigerante quedará compuesto por:

Agua destilada.

Anticongelante (etilenglicol).

Borax (2 a 3%): inhibidor de la corrosión y de la oxidación.

Antiespumante.

Colorante.
3
SISTEMA DE LUBRICACIÓN
Durante el funcionamiento del motor se genera una gran cantidad de calor. El calor
generado entre algunas piezas en movimiento es de tal magnitud que un motor de
combustión interna no puede operar durante mucho tiempo antes de que ocurra algún
daño. El sistema de lubricación proporciona un suministro constante de aceite presurizado
a las piezas en movimiento del motor.
La lubricación reduce el calor de fricción e impide que las piezas se desgasten unas contra
las otras. El aceite también ayuda a enfriar el motor, quitar suciedad y basura y reducir el
ruido.
136
3.1
¿QUÉ ES LUBRICACIÓN?
“Es la ciencia de la reducción de la fricción mediante la aplicación de un material entre
las superficies de dos cuerpos que se encuentran en movimiento relativo”.
3.1.1
¿QUÉ ES EL ACEITE?
El aceite para motores de combustión interna, es fabricado a partir de la destilación del
petróleo.
El aceite base representa un 80% o más de su composición final (mineral o sintético) el
resto lo integran los aditivos que mejoran el rendimiento.
Tipos aceites usados en los motores:
a) aceites de un solo grado de viscosidad.- Un aceite de un solo grado de viscosidad
es un aceite que se comporta igual en toda la gama de temperaturas.
b) aceites multigrado.- Un aceite multigrado es un aceite que se comporta de manera
diferente cuando está frío que cuando está caliente. Los aceites multigrados
también se conocen como aceite de viscosidad múltiple.
136
3.1.2
REFINACIÓN.-
3.1.3
CIRCULACIÓN DE ACEITE.-
EL ACEITE CIRCULA POR EL MOTOR DE LA MANERA SIGUIENTE:
La bomba de aceite succiona el aceite del depósito de aceite a través del colador de aceite.
El colador filtra las partículas grandes.
El aceite fluye a través del filtro de aceite, el cual filtra las partículas más pequeñas.
Del filtro de aceite, el aceite fluye por el pasaje principal (o galería) del aceite en el
monoblock.
De la galería principal, el aceite fluye a través de pasajes más pequeños hasta el árbol de
levas, los pistones, el cigüeñal, y otras piezas móviles.
Surtidores y pasajes de aceite dirigen el flujo del aceite a las piezas críticas, tales como los
cojinetes y pistones.
A medida que el aceite lubrica las superficies de las piezas en movimiento, el aceite nuevo
lo empuja fuera de esas piezas. El aceite se gotea desde las superficies lubricadas otra vez
136
al depósito de aceite. En muchos motores se utiliza un enfriador de aceite para enfriar el
aceite antes de que se vuelva a succionar el aceite a través del colador de aceite para
repetir el ciclo.
3.1.4
CARACTERÍSTICAS DE LOS ACEITES
Para el buen funcionamiento del motor y de los demás conjuntos del vehículo, ha de
utilizarse el aceite adecuado, es decir aquel que tenga unas determinadas características
físicas y químicas, que responda a las condiciones particulares de los distintos conjuntos.
En estos estudios nos vamos a referir a los aceites empleados en los motores, de una forma
más específica que en los aceites para el resto de los conjuntos que constituyen el
vehículo. Los aceites empleados en los motores, actualmente, son de origen mineral
obtenidos por medio de destilación por vacío del petróleo bruto. Después reciben aditivos
y tratamientos que les confieren propiedades específicas. La tendencia actual es a la
utilización de aceites sintéticos, creados en laboratorios, en los cuales se potencia sus
características lubricantes, duración y menor mantenimiento, aunque son más caros.
Un aceite, para responder a las exigencias de un motor, ha de considerarse bajo los
siguientes
Puntos de vista:
- Presión entre las piezas del rozamiento.
- Medios de repartición de aceite.
- Régimen de rotación del motor.
- Temperatura de funcionamiento.
- Condiciones de utilización del motor.
3.1.5
LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS ACEITES SON:
Viscosidad. Es la resistencia que opone el aceite al fluir por un conducto. La viscosidad se
mide utilizando una tabla (S.A.E.), que indica el índice de viscosidad.
Adherencia. Es la capacidad que poseen los aceites de adherirse a las superficies.
Grado de acidez. Es el porcentaje de ácidos que contiene el aceite. Este grado ha de ser
muy bajo para evitar corrosiones y no debe exceder del 003%.
Grado de cenizas. Es el porcentaje de cenizas del aceite y no debe exceder de 002%.
Estabilidad química. Es la capacidad que tienen los aceites de permanecer inalterables con
el tiempo a la oxidación y a la descomposición.
Punto de congelación. Es la temperatura a la cual solidifica un aceite.
Punto de inflamación. Es la temperatura a la que se inflaman los gases o vapores del
aceite.
Detergencia. Es el efecto que posee un aceite de arrastrar y mantener en la superficie
residuos y posos.
3.1.6
DESIGNACIÓN DE LOS ACEITES
Por viscosidad
Los aceites se clasifican por su índice de viscosidad de 10 a 70, según las normas SAE. A
partir del grado 80 y hasta 120 se llaman valvulina (utilizadas en cajas de cambio). Un
aceite de índice 70 es muy viscoso y uno de índice 10, muy fluido.
Actualmente, es muy frecuente la utilización de aceites multigrados. Esto es debido a que
en invierno los aceites se vuelven espesos, por lo que nos interesará que el aceite sea
fluido. En cambio en verano el aceite se vuelve más fluido, por lo que nos interesa que sea
136
viscoso. Estos aceites multigrados presentan dos grados o índices de viscosidad, por
ejemplo: SAE 10-W-40. ,Nos indica que el aceite se portará como uno de viscosidad 10
(muy fluido) en invierno y como uno de viscosidad 40 (semiviscoso) en verano. La W
(winter = invierno en inglés) indica un aceite un poco más fluido que otro que no la lleva
(SAE10-40).
3.1.6.1 POR TIPOS DE CALIDADES
Aceite regular: aceite normal purificado, sin aditivos químicos. Su viscosidad varía con la
temperatura y se oxida.
Aceite premium: es aceite regular con aditivos químicos en proporción inferior al 5%. Se
mezcla con aceites vegetales.
Aceite detergente (HD): anticorrosivo, antioxidante y detergente.
Aceite multigrado: ya mencionado.
Aceite al grafito o molibdeno: adecuados para el rodaje de los motores,
debido a las propiedades de estos materiales (bajo coeficiente de
rozamiento).
Funciones de un Lubricante.










Controlar la fricción.
Controlar el desgaste.
Controlar la corrosión
Controlar la temperatura
Controlar la contaminación
Transmitir la potencia.
En hidráulicos, transmite fuerza y movimiento.
Reduce el desgate abrasivo.
Protege las superficies de las sustancias corrosivas.
Absorbe y transfiere el calor.
Transporta partículas y otros contaminantes a los filtros.
3.1.7
ADITIVOS.-
Debido a las condiciones extremas que enfrenta dentro del motor, el aceite recibe
atributos adicionales que aseguran un buen desempeño, esto se debe a los aditivos.
136
FUNCIÓN.• Mejoradores de viscosidad.
• Antioxidantes.
• Antiespumantes.
• Inhibidores de corrosión.
• Detergentes.
• Dispersantes.
• Antidesgate.
3.1.8
VISCOSIDAD.-
Es la principal propiedad del lubricante la que determina su fluidez o grosor según
las condiciones de temperatura y presión.
El Aceite de motor por ejemplo debe mantener una viscosidad no muy gruesa a
temperaturas bajas como -10°C, ni caer en una viscosidad muy baja a temperaturas que
puedan llegar a 150°C.
3.1.9
¿CÓMO ELEGIR UN LUBRICANTE?-
3.1.9.1 POR SU VISCOSIDAD
- A Mayor Temperatura .....Mayor Viscosidad
- A Menor Temperatura .....Menor Viscosidad
- A Mayor Carga .................Mayor Viscosidad
- A Menor Carga .................Menor Viscosidad
- A Mayor Velocidad ...........Menor Viscosidad
- A Menor Velocidad ...........Mayor Viscosidad
136
3.1.9.2 ÍNDICES DE VISCOSIDAD SAE.
• Las especificaciones más usadas son las SAE (Society Automotive Engineering).
• Esta nomenclatura detalla la viscosidad a bajas temperaturas con la letra W
(winter) seguida de la viscosidad a 100°C.
• Cuanto menor es el número más fluido es el aceite en frío.
• Existen aceites monogrado y multigrado.
3.1.10 CAMBIO DE ACEITE.-
Es importante cambiar el aceite del motor a los intervalos de servicio especificados. El filtro
de aceite debe cambiarse al cambiar el aceite del motor. Al agregar aceite nuevo es
importante utilizar el tipo, la cantidad y la calidad correcta especificada por el fabricante. El
sobrellenado o no llenar con suficiente aceite el motor puede dar por resultado daños
internos del motor y altas emisiones en el escape.
3.1.11 LOS COMPONENTES PRINCIPALES DEL SISTEMA DE LUBRICACIÓN
a) Depósito de aceite.- El depósito de aceite se fija al fondo del bloque del motor.
El depósito de aceite proporciona una reserva de aceite del motor y sella el cárter.
El depósito de aceite ayuda a disipar algo del calor del aceite en el aire circundante.
b) Colador de aceite.- El colador de aceite es una malla que impide que entren
partículas grandes en la entrada de la bomba de aceite. El colador de aceite se
encuentra en el fondo del depósito de aceite fijado al lado de entrada de la bomba
de aceite. El colador se mantiene completamente cubierto por el aceite del motor
de tal manera que no succione aire hacia la bomba de aceite. El aceite entra por el
colador hasta la entrada de la bomba de aceite, luego se empuja por todo el motor.
c) Bomba de aceite.- La bomba de aceite proporciona el “empuje” que hace circular
aceite presurizado por todo el motor. La bomba de aceite succiona aceite del
depósito de aceite y empuja el aceite a través del sistema de lubricación. La bomba
de aceite generalmente se monta en el monoblock o en la tapa delantera del
136
motor. El cigüeñal o el árbol de levas generalmente impulsan a la bomba de aceite
mediante el uso de un engranaje, correa o eje impulsor.
3.1.11.1 BOMBA DE ENGRANAJES
Es capaz de suministrar una gran presión, incluso abajo régimen del motor. Esta
formada por dos engranajes situados en el interior dela misma, toma movimiento
una de ellas del árbol de levas y la otra gira impulsada por la otra. Lleva una tubería
de entrada proveniente del cárter y una salida a presión dirigida al filtro de aceite.
3.1.11.2 BOMBA DE LÓBULOS
También es un sistema de engranajes pero interno. Un piñón (rotor) con dientes, el
cual recibe movimiento del árbol de levas, arrastra un anillo (rodete) de cinco
dientes entrantes que gira en el mismo sentido que el piñón en el interior del
136
cuerpo de la bomba, aspira el aceite, lo comprime y lo envía a una gran presión. La
holgura que existe entre las partes no debe superar las tres décimas de milímetro.
3.1.11.3 BOMBA DE PALETAS
Tiene forma de cilindro, con dos orificios (uno de entrada y otro de salida). En
suinterior se encuentra una excéntricaque gira en la dirección contraria de la
dirección del aceite, con dos paletas pegadas a las paredes del cilindro por medio
de dos muelles (las paletas succionan por su partetrasera y empujan por la
delantera).
3.1.11.4 MANÓMETRO
Se encarga de medir la presión del aceite del circuito en tiempo real. Manocontacto
de presión de aceite.
Interruptor accionado por la presión del aceite que abre o cierra un circuito
eléctrico. Cuando la presión del circuito es muy baja se enciende una luz.
136
3.1.11.5 VÁLVULA LIMITADORA DE PRESIÓN
También se puede denominar válvula de descarga o reguladora, va colocada en la
salida de aceite de la bomba de aceite. Su misión es cuando existe demasiada
presión en el circuito abre y libera la presión. Consiste en un pequeño pistón de
bola sobre el que actúa un muelle. La resistencia del muelle va tarada a la presión
máxima que soporte el circuito.
d) Filtro de aceite.- El filtro de aceite atrapa las partículas más pequeñas de metal,
suciedad y basura acarreadas por el aceite de tal manera que no recirculen a través
del motor. El filtro mantiene limpio al aceite para reducir el desgaste del motor. El
filtro de aceite atrapa las partículas muy pequeñas que puedan pasar por el colador
de aceite. La mayoría de los filtros de aceite son del tipo de flujo completo o total.
136
e) Varilla para medir el nivel de aceite.- La varilla para medir el aceite del motor se
utiliza para medir el nivel del aceite en el depósito de aceite. Un extremo de la
varilla se introduce en la parte superior del depósito de aceite mientras que el otro
extremo tiene un manguito que sirve para sacarla fácilmente.
f) Indicador de presión del aceite.- El panel de instrumentos generalmente tiene
algún tipo de indicador de presión del aceite que le advierte al conductor si el
sistema de lubricación no puede mantener la presión de aceite que el motor
requiere. Este indicador puede ser un medidor o una lámpara de advertencia.
136
4
SISTEMA DE ARRANQUE.
Para poner en marcha el motor de un vehículo (gasolina o gasoil), es preciso imprimirle un
movimiento inicial de giro, para llenar los cilindros de mezcla y que se produzca la chispa
en las bujías, es decir, conseguir las primeras explosiones.
4.1.1
MOTOR DE ARRANQUE.-
Es un motor eléctrico que transforma la energía eléctrica en energía mecánica, con una
reducción de velocidad que puede llegar hasta 1:15 (una vuelta del cigüeñal por quince del
motor de arranque).
4.1.2
MISIÓN DEL MOTOR DE ARRANQUE.-
La misión es la de transformar parte de la energía eléctrica de la batería en energía
mecánica, para imprimirle al motor de explosión o combustión las primeras vueltas hasta
ponerlo en marcha.
136
4.1.3 EN LOS MOTORES DE ARRANQUE SE DEBEN CONSIDERAR DOS PARTES BIEN
DIFERENCIADAS:


Circuito eléctrico.
Sistema de acoplamiento mecánico de piñón-corona.
a) El circuito eléctrico lo integran:

Relé o contactor.



Bobinas inductoras.
Inducido.
Escobillas.
b) Sistema de acoplamiento mecánico
Integrado por:
 Piñón con rueda libre.
 Palanca mando de relé.
a) Circuito eléctrico.Inducido y bobinas inductoras forman dos electroimanes con sus arrollamientos
respectivos, que además van conectados en serie, pasando por los dos la misma corriente
procedente de la batería, cuando el relé lo permite -Interruptor (I). Esta corriente crea
campos magnéticos del mismo signo en inductor e inducido, provocando la repulsión de
ambos y giro del inducido que se transmite al sistema de engranaje (acoplamiento
mecánico).
b) Sistema de engranaje. El piñón propiamente dicho, con contrapeso.
 Un casquillo que dispone de unas acanaladuras, rectas en su interior, para poder
deslizarse axialmente por el eje del inducido, y de unas estrías helicoidales en su
exterior para que por las mismas pueda deslizarse el piñón.
 Un muelle de compresión.
 Un muelle de recuperación.
Cuando el eje del motor de arranque comienza a girar, el piñón, debido a su contrapeso de
inercia, se enrosca en el casquillo, desplazándose hasta engranar con el volante del motor
térmico.
Al realizar el engranaje, el piñón que estaba girando en vacío, es frenado bruscamente por
la resistencia que le opone la corona del motor.
Para que este esfuerzo no se transmita a los demás órganos del motor de arranque, se
dispone del muelle de compresión.
136
4.1.4
SOLENOIDE.-
4.1.5
FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR DE ARRANQUE
1°.- Al dar arranque con la chapa, pasa una corriente a través de las bobinas, la de
retención cierra el circuito a masa en la carcasa del solenoide y la de aspiración a través de
las bobinas del motor de arranque y el carbón negativo.
136
2°.- Al realizar el puente con la placa contactora, la bobina de aspiración se anula por
quedar con tención positiva por ambos extremos.
3°.- Al interrumpir el circuito por la chapa de contacto, hay un cierto tiempo que la placa
permanece unida, polarizando positivamente la bobina de aspiración, con lo que la
corriente se devuelve a través de ella cerrando el circuito a masa a través de la bobina de
retención.
4°.- El campo magnético inverso que genera la bobina de aspiración anula el anterior, con
lo que el embolo vuelve rápidamente a su posición inicial, retirando el piñón del volante
del motor.
136
SISTEMA HIDRAULICO
INTRODUCCIÓN
Hoy en día, las máquinas usan la hidráulica para activar implementos, sistema de dirección,
transmisiones, controles pilotos, etc. La necesidad de aumentar la productividad de la
máquina ha traído como resultado el diseño y uso de sistemas de alta presión y mayor
caudal con sistemas automáticos de control y de mando que requieren un mínimo esfuerzo
de operación, resultando máquinas de alta confiabilidad y eficiencia.
La hidráulica es una de las formas más versatiles y flexibles que ha inventado el hombre
para transmitir energía. Los sistemas hidráulicos sencillamente, convierten la energía de
una forma a otra para desempeñar labores útiles. En las máquinas este se traduce en el uso
de la energía de
un motor diesel o gasolina en potencia hidráulica. Por ejemplo: se usa la energía hidráulica
para elevar y descender el cucharón de un cargador o la hoja topadora de un tractor,
también se usa para inclinar hacia el frente o atrás y para accionar implementos que rotan,
agarran, empujan, jalan y desplazan cargas de un lugar a otro. Otra aplicación importante
es accionar los cilindros de la dirección y el sistema de frenos.
136
5
5.1
HIDRÁULICA
LEY DE PASCAL
El aceite es el líquido más usado en los
sistemas
hidráulicos
porque
es
prácticamente imposible de comprimir. El
aceite tiene la ventaja adicional de servir
corno lubricante. Si ha tratado alguna vez de
ponerle un corcho a un termo, Ud. se ha
encontrado
con
el
principio
de
incomprensibilidad de los líquidos. Si la
botella está muy llena no habrá podido
colocar el corcho perfectamente en su lugar.
Si empuja muy duro el termo explotará.
La incomprensibilidad de los líquidos es lo que hace posible la energía hidráulica. Esto fue
descubierto hace 300 años por Blas Pascal quien hizo la siguiente observación, conocida
ahora como la ley de Pascal. “La presión ejercida en un líquido confinado se trasmite sin
disminución alguna en todas direcciones y actúa con igual fuerza en todas las superficies de
igual área”.
136
5.2
LEY DEL MENOR ESFUERZO
La expresión clave de esta ley es que el
líquido trabaja con igual fuerza en áreas
iguales. En otras palabras, si tenemos dos
cilindros idénticos (de igual área)
conectados por una manguera; y
empujamos unos de los pistones hacia
abajo con una fuerza de 20 lbs. por pulgada
cuadrada el otro pistón estará obligado a
elevarse con una fuerza de 20 lbs. porque
las superficies de los dos pistones son
iguales.
Lógicamente deduciremos que si las
superficies no son iguales, las fuerzas tampoco serán iguales.
Conectemos ahora, el mismo cilindro de acción a otro cilindro de trabajo que tenga
una superficie cinco veces mayor. Apliquemos una fuerza de 10 lbs. por pulgada
cuadrada al cilindro de trabajo de acuerdo con la ley de Pascal se aplican 10 lbs. a
cada pulgada cuadrada del cilindro de trabajo. . . ó 10 veces cinco. . . una fuerza total
de 50 lbs.
5.3
ENERGIA HIDRAULICA EN ACCION
La presión puede existir y a menudo
acontece sin flujo alguno. La gravedad es
una de las causas. Cuando la gravedad es la
única fuerza presente el líquido buscará su
propio nivel.
Lo que regularmente se llama succión de
una bomba es en realidad esta fuerza de
gravedad empujando al aceite dentro de
una cámara que es vaciada continuamente
por la acción rotativa de la bomba. Esto
nos lleva a considerar otra forma de
presión --la presión principal que pone el líquido
a trabajar en la forma que llamamos energía
hidráulica.
136
5.4
RESISTENCIA AL FLUJO - PERDIDAS POR FRICCION
El líquido en movimiento crea ciertos efectos. Cada conexión, cada válvula, cada
abertura a través de la cual el líquido debe fluir, cada doblez, cada pulgada de
manguera, crea una resistencia al flujo (pérdida de energía). Todos ellos consumen
presión, este consumo se manifiesta en la forma de calor.
Igualmente, a mayor flujo mayor resistencia o pérdidas. En la práctica, si usted instala una bomba hidráulica mayor que las establecidas en las especificaciones...
agravará el problema en lugar de resolverlo.
Cualquier aumento en el flujo, la viscosidad del aceite o gravedad específica,
cualquier modificación en el tamaño de las mangueras, cualquier cambio en tal
sentido tiene una tendencia a aumentar las pérdidas y el calor.
5.5
CONCEPTOS BASICOS
Es esencial para entender bien la función de los sistemas hidráulicos, conocer
algunos conceptos básicos como fuerza, presión, potencia, torque, etc.
5.5.1 FUERZA
Empuje o tiro. El empuje o tiro puede o no ser lo bastante fuerte para mover un
coche u otro objeto. La fuerza puede resultar de la expansión de algún gas, el
empuje o tiro de un imán, la acción de la gravedad terrestre o del impacto de un
objeto contra otro. La fuerza se mide en libra, onzas, kilos, gramos, tonelada, etc.
5.5.2
AREA
Es el tamaño o medida de una superficie. Se expresa en pulgadas cuadradas (pulg 2),
pie cuadrado (pie2), metro cuadrado (m2), centímetro cuadrado (cm2), etc.
5.5.3
PRESIÓN
Es la fuerza actuando sobre una superficie o área. Se expresa en libras por pulgada
cuadrada, kilos por centímetro cuadrado, etc.
En forma matemática se puede escribir:
Presión
=
Fuerza (kg.)
Area (cm2)
De esta misma fórmula podemos obtener.
Fuerza
=
Presión x Área
136
“
Área
=
Fuerza
Presión
Ejemplo: Si se aplica una presión de 1000 libras por pulgada cuadrada a un cilindro
de 6" de diámetro (28.3 pulg2 de área),
¿Cuál será la fuerza resultante del pistón?
Fuerza = Presión x Área
= 1000 lb/pulg2 x 28.3 pulg2
Entonces, Fuerza = 28,300 lbs
5.5.4
ENERGÍA
La habilidad de realizar trabajo. La energía puede almacenarse y / o transferirse
como en resortes y puede ser en forma de calor, luz, gases o líquidos comprimidos.
Los resortes pueden mover piezas mecánicas; y el calor causa la explosión de gases y
metales; los gases y líquidos comprimidos son capaces de aplicar fuerza sobre
objetos.
5.5.5
TRABAJO
Es el movimiento de un objeto a través de una distancia. El trabajo es una función de
fuerza por distancia.
Cuando un peso de una libra se alza una distancia de cinco pies, se ha realizado un
trabajo de cinco libras-pie.
Si se aplica una fuerza de diez libras para mover un automóvil diez pies, entonces se
ha realizado 100 lbs-pie de trabajo no importa el peso del auto.
5.5.6
TORQUE O TORSION
Es un esfuerzo de torcimiento o de giro, la torsión no tiene su resultado en movimiento rectilíneo. La torsión se mide multiplicando la fuerza aplicada a una palanca,
en otras palabras multiplicamos la fuerza por la longitud de la palanca, o sea la
longitud comprendida entre el extremo donde actúa la fuerza y el extremo donde se
apoya la palanca.
Si aplicamos al extremo de una llave de boca de dos pies de longitud para ajustar un
perno, una fuerza o tiro de 10 lbs hemos aplicado 20 lbs-pie de torsión al perno.
5.5.7
POTENCIA
Es la cantidad de trabajo realizada en un periodo de tiempo o la velocidad a que una
cantidad dada de trabajo se realiza. Un hombre puede cargar 5 toneladas de carbón
136
“
en 8 horas, pero otro podría cargar 8 toneladas en 8 horas.
El segundo hombre tiene mayor potencia porque realizó mayor trabajo en el mismo
período de tiempo.
5.5.8
CABALLOS DE FUERZA
Esta es la base y el término utilizado para medir la potencia mecánica. Se requiere
un caballo de fuerza para levantar 33,000 lbs. a un pie de altura en un minuto o 550
libras a un pie de altura en un segundo.
5.6
COMPONENTES DE UN SISTEMA
HIDRAULICO
Tanque: Depósito de aceite para suministro del
sistema hidráulico.
Requerimientos: Capacidad adecuada, por lo
general sellado, pero no siempre, debe
mantenerse limpio y debe tener suficiente
resistencia. Se diseñan para evitar la recirculación continua del mismo líquido.
Existen desviadores que constituyen una forma de amortiguar la turbulencia.
Además, el aceite tiene tiempo de refrescarse antes de retornar al sistema. Por otro
lado, el tubo de admisión de la bomba está bien debajo de la superficie de aceite,
pero sobre el fondo del tanque. De esta forma se reduce las posibilidades de
cavitación debidas a la falta de aceite y también se evita la admisión de los
sedimentos que se depositan en el fondo.
NOTA.- La suciedad es el peor enemigo de los componentes del sistema hidráulico.
Se debe tener mucho cuidado para evitar que penetre al sistema. Asegúrese antes
que nada, que el recipiente y el aceite que use para llenar el tanque estén limpios.
5.7
BOMBA HIDRAULICA:
Es el corazón del sistema hidráulico. Su trabajo, si no nos falla la memoria, es crear
flujo y no presión.
La bomba puede ser de engranajes, de paletas o de pistones.
5.7.1
BOMBA DE ENGRANAJES:
Es de desplazamiento positivo, es decir una bomba en el cual el desplazamiento
(caudal) por revolución no puede variarse.
136
Ventajas:
De desplazamiento positivo: El caudal es constante dentro de una manera razonable
sin importar la resistencia al flujo.
Filtraciones pequeñas: La disminución en la cantidad de descarga debida a
filtraciones que vuelve a la admisión es pequeña.
Compacta. La unidad es compacta.
Desventajas: Limitada a aplicaciones de baja presión, debido al desequilibrio
hidráulica (Cualquier presión excesiva que exista en la salida aplica una fuerza en los
engranajes, produciendo la deflexión del eje).
5.7.2
BOMBA DE PALETAS:
Pueden ser
De paletas rectas:
Las ranuras para las paletas en el motor son rectas
desde el centro, por lo tanto la bomba puede girar en
cualquier dirección.
De paletas rebajadas: La paleta tiene un rebajo en el
cual actúa el aceite a presión que junto con la fuerza
centrífuga mantiene las paletas contra el anillo.
De paletas con resorte: Las paletas son mantenidas
contra el anillo en el lado de descarga por los resortes,
la fuerza centrífuga y la presión de aceite detrás de la
paleta.
De inserto en las paletas: La presión del aceite entre la paleta y el extremo de un
inserto de acero que se desplaza en una ranura cortada en la paleta ayudan a
mantener la Paleta contra el anillo.
136
Ventajas:
Mayor caudal: El ajuste preciso entre las paletas y el anillo aumenta el caudal de
estas bombas con respecto a las bombas de engranajes
Desplazamiento Positivo: El caudal disminuye poco a medida que la resistencia al
flujo aumenta.
Equilibrio hidráulico: La mayor parte de las bombas de paletas son equilibradas
hidráulicamente (Anote que las salidas están en lados opuestos, al igual que las
entradas. Las fuerzas que se oponen se equilibran entre ellas y reducen las cargas en
los cojinetes y la deflexión en el eje).
Desventajas:
Gran cantidad de partes: muchas partes mecánicas, costo elevado.
Más difícil de mantener que las bombas de engranajes: Pequeñas cantidades de
materias extrañas causan desgaste rápido, debido al roce de las paletas.
5.7.3
FILTRO DE ACEITE:
Dispositivos para separar las partículas o
sólidos que se hayan en suspensión en el
aceite. El aceite puede filtrarse en cualquier
punto del sistema.
En muchos sistemas hidráulicos, el aceite es
filtrado antes de que entre a la válvula de
control. Para hacer esto se requiere un filtro
más o menos grande que pueda soportar la
presión total de la línea. Colocado el filtro en la línea de retorno tiene también sus
136
ventajas. Unas de las mayores es su habilidad de atrapar materiales que entran al
sistema desde los cilindros. El sistema impedirá que entre suciedad a la bomba. Esto
es verdad siempre que no se agreguen materias extrañas al tanque,
Cualquiera de los dos tipos de filtro en las tuberías debe equiparse con una válvula
de derivación.
5.7.4 VÁLVULA DE
CONTROL O DIRECCIONAL:
Consiste en un carrete con dos
o más bandas maquinadas que
puede moverse dentro de una
perforación o cuerpo de válvula.
El juego entre las bandas de la
válvula de carrete y la
perforación en el cuerpo de la válvula es sumamente pequeño el ajuste de alta
precisión de la válvula al cuerpo, necesario para impedir filtraciones a presión alta
requiere limpieza absoluta para evitar desgastes prematuros. A fin de impedir
distorsión del cuerpo de la válvula y atascamientos es necesario dar el torque
correcto a todos los pernos al armar.
Las válvulas de control del tipo de carrete son válvulas deslizantes. Puesto que el
carrete se mueve hacia adelante y hacia atrás permite que el aceite fluya a través de
la válvula o impida su flujo.
5.7.5
VALVULA DE PRESION MAXIMA O
VALVULA DE ALIVIO:
Son válvulas limitadoras y que no controlan
la presión actual de trabajo. Solamente la
carga controla esta presión. Recuerde que la
bomba no produce presión. La presión es el
sistema hidráulico es el resultado de la
restricción al flujo y la presión en cualquier
momento dependerá de la carga aplicada en
el cilindro hidráulico.
136
El uso de la fuerza para activar implementos y necesidad de levantar la producción a
llevado a usar sistemas a mayor presión y bombas de mayor capacidad.
En un sistema hidráulico se usan las bombas de desplazamiento positivo como las de
engranajes, paletas o de pistones. El uso de éstas depende del rango de presiones
del sistema. Por ejemplo, los rangos donde trabajan sin afectar negativamente su
eficiencia volumétrica son:
136
Bomba de engranajes : hasta 1000 psi.
Bomba de paletas : hasta 2000 psi.
Bomba de pistones : hasta 5000 psi.
Evidentemente el adelanto técnico cambiará periódicamente estos rangos.
Por otro lado estas bombas serán afectadas considerablemente si no evitamos la
acción del enemigo número uno del sistema hidráulico, la suciedad. Cuando la
bomba funciona en un sistema limpio, libre de aire y con el aceite adecuado, tendrá
una larga vida.
Lógicamente, aparte de su desgaste normal debido a la fricción, la bomba también
puede fallar por diferentes causas ajenas a este desgaste.
En todos los casos cuando una bomba falla, se determinaré primero la causa a fin de
que no vuelva a ocurrir lo mismo en el nuevo repuesto instalado.
136
“
5.8
CAUSA DE PROBLEMAS EN LAS BOMBAS HIDRAULICAS
Las fallas pueden ser diversas y será difícil aislar la causa inicial. A su vez, las causas
pueden ser muchas pero las podemos agrupar como sigue:









Contaminación por materias finas.
Contaminación por materias gruesas
Aereación
Cavitación
Falta de aceite
Presión excesiva
Tolerancia insuficiente
temperatura elevada del aceite
Ensamble e instalación incorrecta
5.8.1
CONTAMINACIÓN POR PARTÍCULAS FINAS
El desgaste abrasivo causado por partículas finas es la más común de las fallas de
bombas.
La suciedad y otras materias extrañas circulan a través del sistema causando
desgaste en todos los componentes especialmente en las placas de presión,
lumbreras del cuerpo y en el área del cojinete del eje en las bombas de engranaje.
En la bomba de paletas produce desgaste en las paletas y en sus ranuras permitiendo que el aceite escape. Al mismo tiempo se produce una pérdida de control de
las paletas las cuales rebotan causando ralladuras al anillo.
La suciedad puede entrar al sistema por sellos desgastados o si se le da servicio en
condiciones sucias. Por eso se recomienda siempre limpiar la tapa del tanque,
embudos y toda el área de llenado antes de abrir el tanque. Chequee el sello
limpiador de la varilla del cilindro si trabaja correctamente.
5.8.2
CONTAMINACION POR MATERIAS GRUESAS
La presencia de estas materias resulta comúnmente de fallas de otros componentes
en el sistema hidráulico o de un lavado deficiente después de una falla anterior.
Los daños por estas partículas pueden ocurrir en cualquier momento y
repentinamente dependiendo de la cantidad y tamaño de las partículas. Indicativo
de estos daños son las ralladuras en la superficie de las placas de presión, ralladuras
del eje del cojinete; desgaste en las ranuras en la superficie del cuerpo de la bomba
que hace contacto con la punta del diente del engranaje. En la bomba de paletas se
136
“
observarán exceso de raspaduras y ondulaciones en el anillo, las partículas metálicas
pueden llegar al extremo de atascar el motor entre las placas torciendo o rompiendo
el eje.
De allí la importancia del cuidado que se debe tener con el conjunto de filtrado y
colador magnético de partículas.
5.8.3
AEREACION Y CAVITACION
La Aereación y cavitación son discutidos juntos debido a que actúan en forma muy
semejante en el sistema. En ambos casos, el vapor del aceite y las burbujas de aire
en el aceite causan daño
s en las bombas.
Este fenómeno se produce al comprimirse y expandirse rápidamente las burbujas de
vapor de aire que se mezcla con el aceite.
La Aereación se origina por el aire que entra al sistema por conexiones flojas, por
una pequeña fuga o por la agitación del aceite en el tanque.
La cavitación se origina usualmente por la restricción de la línea de succión de la
bomba, creando vacíos en el sistema.
La Aereación y cavitación erosiona o pica las placas de presión y la caja de la bomba
de engranajes. En la bomba de paletas erosiona, raspa y ondula el anillo, desgasta
los bordes y puntas de las paletas.
Se recomienda comprobar la viscosidad del aceite, el grado, que no produzca
espuma y el ajuste de la máxima presión.
5.8.4
FALTA DE ACEITE
La falta de aceite puede causar una falla casi instantánea de la bomba y puede
ocurrir por: un bajo nivel de aceite en el tanque, gran succión de aire por la línea,
funcionamiento en pendientes muy inclinadas, suciedad o conexiones flojas,
viscosidad del aceite, etc.
Los componentes de una bomba tomarán el color azul rápidamente por el
recalentamiento.
5.8.5
PRESION EXCESIVA
La sobre presión puede deberse a que la válvula de alivio no cumple su función. Esto
produce grandes y repetidas vibraciones de excesiva presión. O puede deberse a
una regulación muy alta de la válvula de alivio.
Como consecuencia puede ocurrir la rotura del eje o rajadura de la caja en una
bomba de engranajes.
136
5.8.6
TEMPERATURA ELEVADA DEL ACEITE
El calor excesivo pondrá negro las placas de presión y engranajes, y endurecerá los
anillos o sellos. Si el calor excesivo es de corta duración, una temperatura de más de
3000°F es suficiente para producir estos problemas.
La temperatura elevada resultará de una válvula pegada o de una válvula de alivio
regulada a muy baja presión.
5.9
ANÁLISIS DEL SISTEMA HIDRÁULICO
Al analizar el sistema hidráulico, recuerde que para obtener un funcionamiento óptimo es
necesario tener el flujo y la presión de aceite correctos. El flujo de aceite depende de la
entrega de la bomba, la cual es función de la velocidad del motor. La presión del aceite es
una consecuencia de restricción en el flujo del aceite.
En todos los casos, se deben hacer primero inspecciones visuales. Procede luego a las
pruebas operacionales. y después a las pruebas con instrumentos.
En estas pruebas se determinará lo siguiente:
1.
Presión de abertura de las válvulas de alivio: principal y del circuito de inclinación.
Una baja presión de alivio reduce las capacidades de levantamiento y excavación de la
máquina. Si las presiones de abertura son demasiado altas pueden reducir la duración de
las mangueras, bomba y de los otros componentes.
2.
Cantidad de desplazamiento en los circuitos de levantamiento e inclinación. El
desplazamiento de los circuitos es consecuencia de filtraciones en los sellos de los
pistones de los cilindros en los sellos de anillo o de las válvulas de control, debido a
válvulas de retención o de compensación mal asentadas y a holguras excesivas entre el
carrete y la perforación de la válvula.
3.
Tiempos de ciclo de los circuitos de levantamiento e inclinación
4.
Si los tiempos de ciclo de los circuitos son excesivos, será señal de que hay
filtraciones desgaste en la bomba y reducción en la velocidad de la bomba.
5.
El análisis de una falla será más fácil y la conclusión más acertada si se recuerdan
los fundamentos del sistema hidráulico.
5.9.1
INSPECCION VISUAL
Una inspección visual del sistema con el motor parado debe ser el primer paso al tratar de
ubicar un problema. Lleve a cabo las siguientes inspecciones con el cucharón en el suelo y
el aceite ligeramente caliente.
136
Compruebe el nivel del aceite. Afloje lentamente la tapa de llenado del tanque. Si el aceite
sale por el agujero de sangría cuando está aflojando la tapa, permita que se descargue la
presión del tanque antes de quitar la tapa de llenado.
Quite los elementos filtrantes y compruebe que no haya material extraño. Un imán
separará los materiales metálicos ferrosos de los materiales metálicos no ferrosos y los
materiales de sellado no metálicos anillos de pistón, sellos de anillo O, etc.)
Inspeccione todos los conductos y conexiones en busca de daños o filtraciones.
5.9.2
PRUEBAS OPERACIONALES
La prueba operacional del sistema será útil al ubicar posibles filtraciones internas, fallas en
las válvulas o en la bomba. La velocidad del funcionamiento de un cilindro puede utilizarse
para comprobar la bomba y los cilindros
Levante, baje, incline hacia adelante y hacia atrás varias veces el cucharón.
1.
Observe la extensión y retracción de los cilindros en busca de movimientos
erráticos.
2.
Escuche si hace ruido la bomba.
3.
Escuche el funcionamiento de la válvula de alivio. Las válvulas de alivio no se
deben abrir excepto cuando se trae o extiende plenamente un cilindro, cuando el
cucharón está vacío.
4.
Observe el funcionamiento del ubicador del cucharón y del desenganche del
levantamiento.
5.
Pruebe e inspeccione el ajuste de cualquier lugar donde sea evidente o se
sospeche un funcionamiento incorrecto.
5.9.3
PRUEBAS CON INSTRUMENTOS
Estas pruebas se realizan utilizando equipo de prueba hidráulico de evaluación cuyos
resultados determinan el estado y condición de los elementos del sistema hidráulico tales
como bomba, válvulas y cilindros.
Es importante recalcar que esta prueba debe hacerse con personal especializado y
capacitado para la correcta interpretación de las lecturas aplicándolas para un diagnóstico
conecto del estado del sistema hidráulica.
136
5.9.4
LAVADO DE SISTEMAS HIDRAULICOS CONTAMINADOS
Como parte de cada trabajo de servicio hidráulico se debe remover todo el material
extraño del sistema. Cualquier materia extraña que no se elimine será una causa posible
de una siguiente falla.
LAVADO: es el procedimiento que utiliza aceite limpio para lavar (cambiar) todo el aceite
sucio del sistema.
VACIAR: el aceite solamente deja un poco de aceite sucio en los cilindros y otras cámaras
no accesibles.
CIRCULAR: el aceite limpio mueve la suciedad y aceite sucio, hacia el depósito donde se
puede vaciar.
Hay tres formas de limpiar el sistema hidráulico:
NO LAVADO: Vaciar, instalar nuevo elemento de filtro, llenar con aceite limpio.
LAVADO GENERAL: Método 1
LAVADO GENERAL: Método 2
Se debe elegir la forma que le asegure un trabajo satisfactorio de limpieza.
El vaciar solamente el aceite generalmente se hace cuando el elemento que ha fallado
queda fuera de la trayectoria del flujo de aceite (sello del eje de la bomba, cuerpo de
bomba agrietado, motor pegado, pernos del cuerpo roto); además ver que no haya
pérdidas o remoción de metal que pueda circular por el sistema.
El método 1 se utiliza cuando las reparaciones se hacen antes de una falla completa o
antes que las partículas de metal hayan circulado por el sistema, también cuando el daño
de los componentes fue hecho por partícula.
El método 2 se usa después de cualquier falla de la bomba o los componentes cuando se
hayan desprendido partículas metálicas grandes y hayan circulado por el sistema.
136
“
136
“
136
136
6 SISTEMA DE FRENOS
Se llama freno a todo dispositivo capaz de modificar el estado de movimiento de un
sistema mecánico mediante fricción, pudiendo incluso detenerlo completamente,
absorbiendo la energía cinética de sus componentes y transformándola en energía
térmica. El freno está revestido con un material resistente al calor que no se desgasta con
facilidad, no se alisa y no se vuelve resbaladizo.
6.1
6.1.1
TIPOS DE FRENOS
EL FRENADO CON ZAPATAS:
Este dispositivo está constituido por una
zapata que se obliga a entrar en contacto
con un cilindro solidario al eje cuya
velocidad se pretende controlar, la zapata
se construye de forma tal que su superficie
útil, recubierta de un material de fricción,
calza perfectamente sobre el tambor. Una
vez más, al forzarse el contacto entre
zapata y tambor, las fuerzas de fricción
generadas por el deslizamiento entre
ambas superficies producen el par de
frenado.
6.1.2
EL FRENADO CON DISCOS:
El freno de disco consiste en un disco de
hierro fundido o rotor que gira con la
rueda, y una pinza o mordaza (caliper)
montada en la suspensión delantera, que
presiona las pastillas de fricción (balatas)
contra el disco. La mayoría de los frenos de
disco tienen pinzas corredizas. Se montan
de modo que se puedan correr unos
milímetros hacia ambos lados. Al pisar el
pedal del freno, la presión hidráulica empuja un pistón dentro de la pinza y presiona una
pastilla contra el rotor. Esta presión mueve toda la pinza en su montaje y jala también la
otra pastilla contra el rotor.
Este sistema de frenado tiene las siguientes ventajas:
1. No se cristalizan, ya que se enfrían rápidamente.
136
“
2. Cuando el rotor se calienta y se dilata, se hace más grueso, aumentando la presión
contra las pastillas.
3. Tiene un mejor frenado en condiciones adversas, cuando el rotor desecha agua y el
polvo por acción centrífuga.
6.2
FRENOS EN LA MAQUINARIA PESADA
Los frenos de servicio son componentes que frenan y detienen o mantienen a una
máquina fija en su sitio. En las máquinas de ruedas Cat, los frenos de servicio están
ubicados en las ruedas. En las máquinas de cadenas, estos frenos están ubicados en los
semiejes. Normalmente estos frenos funcionan presionando una superficie que no gira
contra otra que sí gira. La fricción resultante detiene la máquina. La fuerza de inercia de la
máquina en el punto en el que las dos superficies entran en contacto a veces se convierte
en calor, alcanzando temperaturas muy altas. Lo cual es otra razón por la que el desgaste
equilibrado de los componentes es importante para conservar el rendimiento de la
máquina.
Cada tipo de máquina necesita un tipo de freno, principalmente porque los trabajos que
realizan son distintos. Para garantizar que cada máquina cuenta con el sistema de frenos
que necesita, Caterpillar tiene cuatro tipos:

De zapata expandible.

De disco y horquilla.

De discos bañados en aceite.

De tubo expansible.
6.2.1
DE ZAPATA DE EXPANSIÓN:
Los frenos de zapata de expansión son muy comunes y utilizan dos zapatas móviles
separadas. Las zapatas son empujadas hacia afuera por uno o dos cilindros hidráulicos, y
se liberan por resorte.
136
“
6.2.2
DE TUBO EXPANSOR:
Los frenos de tubo expansor se utilizan a menudo en las ruedas delanteras de los
camiones de obras. El mecanismo consiste en un conjunto fijo que contiene una serie de
bloques de freno. Los bloques están montados sobre un tubo expansor que los fuerza
hacia afuera. Cuando se infla el tubo, los bloques hacen contacto con el tambor de freno.
6.2.3
DE BANDA CONTRÁCTIL:
Los frenos de banda contráctil rodean el tambor de freno y los embragues de dirección en
algunas máquinas de cadenas. Como su nombre lo indica, el freno se contrae contra el
tambor para detenerla máquina.
6.2.4
DE DISCO CON MORDAZA:
El freno de disco con mordaza tiene una mordaza con pastillas a ambos lados de un disco
giratorio. Cuando se aplican los frenos, las pastillas hacen contacto con el disco. Estos
frenos son auto - ajustables.
136
6.2.5
DE DISCOS MÚLTIPLES:
Los frenos de discos múltiples utilizan una
serie de placas de acero fijadas por estrías a
la maza impulsora y discos, también fijados
por estrías a la caja. Cuando se activa el
freno, los discos y las placas se comprimen
entre sí, creando fricción y frenado.
Algunos son de tipo seco, otros trabajan en
aceite, y en algunos, el enfriamiento
externo
por
aceite
reduce
el
recalentamiento. Actualmente este es el
tipo de freno que se utiliza
mayoritariamente y que su utilización se ha
masificado para toda clase de equipos,
debido a su eficiencia y a que necesita poco
mantenimiento.
136
7
SISTEMA DE TRANSMISIÓN
Todos los equipos vehículos poseen un sistema de transmisión que les permita realizar su
trabajo y/o desplazarse, por sus propios medios, a determinadas distancias.
Las transmisiones son sistemas mecánicos o hidráulicos que aprovechan la energía
mecánica de mandos motrices para impulsar la maquina a velocidades variables.
7.1
FINALIDAD DEL SISTEMA DE TRANSMISIÓN.
Es el conjunto de componentes o sub sistemas que interactúan entre sí para llevar
la potencia mecánica giratoria del motor a las ruedas motrices y/o ruedas
7.1.1
TIPOS DE TRANSMISIÓN.-
3.2.1 transmisiones mecánicas
3.2.2 transmisiones automáticas
3.2.3 transmisiones hidrostáticas
3.2.4 transmisiones eléctricas
7.1.2
TRANSMISIONES MECÁNICAS
Las transmisiones mecánicas son operadas por el conductor, quien acciona el
embrague y la caja de cambios simultáneamente.
136
7.1.3






COMPONENTES DE LA TRANSMISION MECANICA.-
Motor
Embragues
Caja mecánica
Árbol motriz
Diferencial
Mandos finales y/o ruedas motrices
7.1.4
TIPOS DE TRANSMISIONES MECÁNICAS.-
a) Convencional.Las convencionales son las más comunes, teniendo todos sus elementos dispuestos desde
la parte delantera del vehículo hasta la parte trasera.
b) Integrada.Las integradas forman conjuntos compactos en que el motor, caja de cambios y diferencial
han sido dispuestos en un solo grupo, eliminándose el eje cardán. Pueden ser montadas
tanto en la parte trasera como delantera del vehículo.
c) Transmisiones Totales.Son aquellas que poseen tracción en más de dos ruedas en vehículos livianos son
denominados como 4x4 y en vehículos pesados pueden llegar a ser de tracción 6x6, 8x8,
etc.
136
Características de la transmisión mecánica. Bastante eficiente
 Economía de combustible
 El motor se apaga ante sobrecargas.
Aplicaciones.Tractores sobre orugas
Autos de turismo
Tractocamiones
Camiones
Buses
Volquetes
7.1.5
TRANSMISION AUTOMATICA.-
Las transmisiones automáticas son accionadas por presiones hidráulicas, tanto en el
convertidor de torque, que reemplaza el embrague, como en la caja de cambios.
Características de la transmisión automática. menos eficiente, perdidas por calor
 menor economía de combustible
 el motor no se apaga ante sobrecargas
 se tiene una multiplicación de torque
Ventajas y Desventajas de la Transmisión Automática
 Ventajas
No es necesario realizar manualmente los cambios de marcha o accionar el embrague.
Debido a que es posible concentrarse más en las condiciones de conducción y sobre
todo en la operación de usar el volante y los frenos, la conducción es más segura.
136
 Desventajas
La economía del combustible sufre ligeramente. El precio de la maquinaria es más
elevado que el de una maquinaria con transmisión manual. La respuesta es inferior
que la de una maquinaria con una transmisión manual.
Aplicaciones.Tractores sobre oruga y sobre rueda
Cargadores frontales
Camiones mineros
Retroexcavadoras
Motoniveladoras
7.1.6
TRANSMISION HIDROESTATICAS.-
7.1.6.1 CARACTERÍSTICAS DE LA TRANSMISIÓN HIDROSTÁTICA.



Velocidad limitada por las pérdidas en el sistema
No se requiere caja de transmisión
Se logran velocidades constantes
El motor no se detiene a pesar de sobre cargas
136
7.1.6.2 COMPONENTES DE LA TRANSMISIÓN HIDROSTÁTICA
7.1.6.3 APLICACIONES.Tractores sobre oruga y sobre rueda
Excavadoras
Palas hidráulicas
Cargadores frontales pequeños
Rodillos
7.1.7
TRANSMISION ELECTRICA.-
136
7.1.7.1 COMPONENTES DE LA TRANSMISIÓN ELÉCTRICA.Motor de combustión interna
Generador eléctrico
Sistemas eléctricos de control y protección
Motores eléctricos
Mandos finales
Ruedas motrices
7.1.7.2 SISTEMA DE FUNCIONAMIENTO.-
FRENADO.-
136
7.1.8
ALTERNADOR PRINCIPAL.-
7.1.8.1 CARACTERÍSTICAS DE LA TRANSMISIÓN ELÉCTRICA.

Menos componentes mecánicos
Menor consumo de energía
APLICACIONES.Cargadores frontales utilizados en minería
Excavadoras (palas)
Camiones mineros.
8
CONVERTIDOR PAR
El convertidor de par tiene un funcionamiento que se asemeja al de un embrague
hidráulico pero posee una diferencia fundamental, y es que el convertidor es capaz de
aumentar por sí sólo el par del motor y transmitirlo.
En la figura inferior vemos el principio de funcionamiento tanto del embrague hidráulico y
del convertidor. En a tenemos una rueda con unas cazoletas como si se tratara una rueda
de noria de las utilizadas para sacar agua de los pozos. Hacemos incidir un chorro de
aceite a presión sobre la cazoleta, esta es empujada moviendo la rueda. Vemos que la
fuerza de empuje no es grande ya que con un dedo de la mano paramos la rueda. En b
hemos añadido una placa deflectora entre el chorro de aceite y la cazoleta: Ahora el
136
“
chorro de aceite empuja la cazoleta pero en vez de perderse rebota en la placa deflector
que lo dirige otra vez contra la cazoleta por lo que se refuerza el empuje del chorro contra
la cazoleta. Vemos ahora que el empuje del chorro sobre la cazoleta es mayor y
necesitamos más fuerza en la mano para evitar que gire la rueda.
136
“
En la figura inferior se muestra un esquema de los componentes del convertidor
hidráulico. Además de la bomba y de la turbina, característicos de un embrague
hidráulico, el convertidor de par dispone de un elemento intermedio denominado reactor.
La rueda de la bomba está accionada directamente por el motor mientras que
la turbina acciona el eje primario de la caja de velocidades. El reactor tiene un
funcionamiento de rueda libre y está apoyado en un árbol hueco unido a la carcasa de la
caja de cambios.
Tanto la bomba como la turbina y el reactor tienen alabes curvados que se encargan de
conducir el aceite de forma adecuada.
8.1
FUNCIONAMIENTO
Al girar la bomba accionada directamente por el movimiento del cigüeñal, el aceite se
impulsa desde la rueda de bomba hasta la rueda turbina. A la salida de ésta el aceite
tropieza con los alabes del reactor que tienen una curvatura opuesta a los de las ruedas de
bomba y turbina. Esta corriente de aceite empuja al reactor en un giro de sentido
contrario al de la bomba y la turbina. Como el reactor no puede realizar ese giro ya que
está retenido por la rueda libre, el aceite se frena y el empuje se transmite a través del
aceite sobre la bomba. De esta forma mientras exista diferencia de velocidad de giro entre
la bomba y la turbina el momento de giro (par) será mayor en la turbina que en la bomba.
El par cedido por la turbina será pues la suma del transmitido por la bomba a través del
aceite y del par adicional que se produce por reacción desde el reactor sobre la bomba y
que a su vez es transmitido de nuevo sobre la turbina. Cuanto mayor sea la diferencia de
136
giro entre turbina y bomba mayor será la diferencia de par entre la entrada y la salida del
convertidor, llegando a ser a la salida hasta tres veces superior.
Conforme disminuye la diferencia de velocidad va disminuyendo la desviación de la
corriente de aceite y por lo tanto el empuje adicional sobre la turbina con lo que la
relación de par entre salida y entrada va disminuyendo progresivamente.
Cuando las velocidades de giro de turbina e impulsor se igualan, el reactor gira incluso en
su mismo sentido sin producirse ningún empuje adicional de forma que la transmisión de
par no se ve aumentada comportándose el convertidor como un embrague hidráulico
convencional. A esta situación se le llama "punto de embrague"
136
La ventaja fundamental del convertidor hidráulico de par sobre el embrague hidráulico es
que el primero permite, en situaciones donde se necesita mayor tracción como subida de
pendientes o arranques, el movimiento del reactor con lo que el par transmitido se ve
aumentado respecto al proporcionado por el motor en caso de necesidad. Además el
convertidor hidráulico amortigua a través del aceite cualquier vibración del motor antes
de que pase a cualquier parte de la transmisión.
A pesar de ser el convertidor hidráulico un transformador de par, no es posible su
utilización de forma directa sobre un vehículo ya que en determinadas circunstancias de
bajos regímenes de giro tendría un rendimiento muy bajo. Además no podría aumentar el
par más del triple. Todo esto obliga a equipar a los vehículos, además de con un
convertidor, con un mecanismo de engranajes planetarios que permitan un cambio casi
progresivo de par.
136
8.2
ENGRANAJE PLANETARIO
También llamado "engranaje epicicloidal", son utilizados por las cajas de cambio
automáticas. Estos engranajes están accionados mediante sistemas de mando
normalmente hidráulicos o electrónicos que accionan frenos y embragues que controlan
los movimientos de los distintos elementos de los engranajes.
La ventaja fundamental de los engranajes planetarios frente a los engranajes utilizados
por las cajas de cambio manuales es que su forma es más compacta y permiten un reparto
de par en distintos puntos a través de los satélites, pudiendo transmitir pares más
elevados.
En el interior (centro), el planeta gira en torno de un eje central.
Los satélites engranan en el dentado del piñón central. Además los satélites pueden girar
tanto en torno de su propio eje como también en un circuito alrededor del piñón central.
Los satélites se alojan con sus ejes en el portasatélites
El portasatélites inicia el movimiento rotatorio de los satélites alrededor del piñón central;
con ello, lógicamente, también en torno del eje central.
La corona engrana con su dentado interior en los satélites y encierra todo el tren
epicicloidal. El eje central es también centro de giro para la corona.
Estos tres componentes (planeta, satélites y corona) del tren epicicloidal pueden moverse
libremente sin transmitir movimiento alguno, pero si se bloquea uno de los componentes,
los restantes pueden girar, transmitiendose el movimiento con la relación de transmisión
resultante según la relación existente entre sus piñones. Si se bloquean dos de los
componentes, el conjunto queda bloqueado, moviéndose todo el sistema a la velocidad
de rotación recibida por el motor.
136
Las relaciones que se pueden obtener en un tren epicicloidal dependen de si ante una
entrada o giro de uno de sus elementos existe otro que haga de reacción. En función de la
elección del elemento que hace de entrada o que hace de reacción se obtienen cuatro
relaciones distintas que se pueden identificar con tres posibles marchas y una marcha
invertida. El funcionamiento de un tren epicicloidal es el siguiente:
1ª relación: si el movimiento entra por el planetario y se frena la corona, los satélites se
ven arrastrados por su engrane con el planetario rodando por el interior de la corona fija.
Esto produce el movimiento del portasatélites. El resultado es una desmultiplicación del
giro de forma que el portasatélites se mueve de forma mucho más lenta que el planetario
o entrada.
2ª relación: si el movimiento entra por la corona y se frena el planetario, los satélites se
ven arrastrados rodando sobre el planetario por el movimiento de la corona. El efecto es
el movimiento del portasatélites con una desmultiplicación menor que en el caso anterior.
3ª relación: si el movimiento entra por el planetario y, la corona o el portasatélites se hace
solidario en su movimiento al planetario mediante un embrague entonces todo el
conjunto gira simultáneamente produciéndose una transmisión directa girando todo el
conjunto a la misma velocidad que el motor.
4ª relación: si el movimiento entra por el planetario y se frena el portasatélites, se
provoca el giro de los planetarios sobre su propio eje y a su vez estos producen el
movimiento de la corona en sentido contrario, invirtiendose el sentido de giro y
produciéndose una desmultiplicación grande.
136
“
Invirtiendo la entrada y la salida en las relaciones de desmultiplicación se obtendrían
relaciones de multiplicación.
Estas relaciones se podrían identificar con las típicas marchas de un cambio manual, sin
embargo se necesitarían para ello distintos árboles motrices por lo que en la aplicación de
un tren epicicloidal a un automóvil las posibilidades se reducen a dos marchas hacia
delante y una hacia atrás. La entrada del par motor se realizaría por el planetario y la
136
salida por el portasatélites o la corona. La primera relación descrita y la tercera serían la 1ª
marcha y la directa respectivamente y la cuarta relación seria la marcha atrás.
Para poder combinar tres o más velocidades se usan habitualmente combinaciones de
engranajes epicicloidales. Las cajas de cambio automáticas utilizan combinaciones de dos
o tres trenes epicicloidaidales que proporcionan tres o cuatro relaciones hacia adelante y
una hacia detrás. Como ejemplo tenemos la figura inferior.
9 CAJA DE CAMBIOS MECANICA O MANUAL
El movimiento rotativo del motor es entregado a la caja de cambios, por intermedio del
embrague. Al conectar un juego de engranajes en la caja de cambios y aplicar el
embrague, el movimiento del motor será entregado por la caja de cambios en la relación
de velocidad que corresponda a la marcha conectada. Éste movimiento es llevado por el
cardán al diferencial, quien lo entrega a los semiejes y a las ruedas respectivas. La
diferencia de velocidad que tiene cada semieje, al efectuar el vehículo un viraje, es
compensada por la caja de satélites del diferencial.
136
SISTEMA DE EMBRAGUE
9.1
ESQUEMA Y MECANISMO DE OPERACIÓN
El embrague transmite la potencia del motor a la transmisión manual mediante su
acoplamiento o desacoplamiento. También, hace la salida más suave, hace posible
detener el vehículo sin parar el motor y facilita las operaciones del mismo.
9.2
TIPOS DE EMBRAGUE
Los siguientes tipos de embragues de automóvil son frecuentemente utilizados:
9.3
EMBRAGUE DE FRICCIÓN
El disco de embrague (placa de fricción) presiona contra el volante del motor,
transmitiendo potencia desde el motor por medio de la fuerza de fricción.
136
9.3.1
ACCIONAMIENTO DEL EMBRAGUE
Un embrague opera en una de las formas siguientes:
9.3.2
ACCIONAMIENTO MECÁNICO
Los movimientos del pedal del embrague son transmitidos al embrague usando un cable.
9.3.3
ACCIONAMIENTO HIDRÁULICO
Los movimientos del pedal del embregue son transmitidos al embrague por presión
hidráulica. Una varilla de empuje conectada al pedal de embrague genera presión
hidráulica en el cilindro maestro cuando el pedal es presionado y esa presión hidráulica
desconecta el embrague.
9.4
FUNCIONAMIENTO DEL EMBRAGUE
El mecanismo de embrague consiste en la unidad del embrague propiamente, la cual
transmite la potencia del motor y desengancha éste desde la trasmisión. La unidad de
embrague puede dividirse en el disco, que transmite la potencia por medio de la fuerza de
fricción y la cubierta de embrague, que es integrada con la placa de presión y el resorte. EI
mecanismo de operación consiste en una horquilla/rodamiento de desembrague que
transmite el movimiento del pedal del embrague al resorte interior de la cubierta del
embrague.
136
9.5
DISCO DE EMBRAGUE
Se trata de un disco redondo colocado entre el volante en el lado del motor y la placa de
presión interior de la cubierta del embrague. El material de fricción es fijado al exterior de
la circunferencia y a ambos lados y una muesca es provista en el centro para fijar el eje de
la transmisión. Además son provistos resortes para absorber y suavizar el impacto cuando
la potencia es transmitida al centro.
9.5.1
CUBIERTA DE EMBRAGUE
La cubierta de embrague empuja la placa de presión contra el disco de embrague para
transmitir la potencia y para desenganchar el embrague. Un tipo usa varios resortes en
espiral y otro tipo usa resorte de diafragma simple (resorte de placas).
9.5.2
RESORTE DE DIAFRAGMA
Este es un resorte de placas que tiene que empujar al disco de embrague contra el
volante. Comparado a un resorte espiral, este tipo tiene las siguientes características:
- Puede aligerar la fuerza requerida para presionar al pedal del embrague.
- Empuja contra la placa de presión uniformemente.
- Su fuerza no disminuye durante su uso a alta velocidad.
- El número de piezas en la unidad de embrague puede ser menor.
136
9.5.3
PRENSA
Se trata de un anillo de acero que presiona el disco del embrague contra el volante motor
usando el resorte en la cubierta de embrague. La superficie que pega contra el disco de
embrague es plana. Esta placa es hecha de un material que tiene excelente resistencia al
calor y resistencia al desgaste.
136
La transmisión cambia la combinación de engranajes de acuerdo con las condiciones del
uso del vehículo, como cambia también la velocidad y potencia del motor, transmitiendo
éstas al movimiento de las ruedas.
Cuando arranca el vehículo desde la condición de parada o cuando sube una cuesta, la
transmisión desarrolla una gran fuerza y transmite esta al movimiento de las ruedas.
Cuando se usa a grandes velocidades, la transmisión hace girar el movimiento de las
ruedas a grandes velocidades y cuando se usa el vehículo marcha atrás, la transmisión
origina el movimiento de ruedas para girar al contrario.
136
9.5.4
CONFIGURACIÓN DE LA TRANSMISIÓN
La apariencia externa y construcción de una transmisión puede diferenciarse dependiendo
del modelo del vehículo, pero una transmisión consiste principalmente en las siguientes
partes:
136
9.5.5
MECANISMO SINCRONIZADO
Cuando los engranajes son cambiados la rotación de los mismos se iguala con la rotación
del eje de salida.
Este mecanismo engancha a los engranajes juntándolos fácilmente. Consiste en un anillo
sincronizado, un resorte de cubo, un embrague de cubo y algunas otras piezas.
9.5.5.1 ANILLO SINCRONIZADOR
Este anillo conecta con un engranaje en el eje de salida que gira libremente. La fuerza de
fricción resultante causa la rotación de los engranajes que actúan en pareja.
9.5.5.2 MANGUITO DEL CUBO
Cuando se usa la palanca de cambios, este manguito se mueve en la dirección del eje por
la horquilla de cambio y engancha con el engranaje que está girando por el anillo
sincronizador a la misma velocidad. Además se fijan el eje de salida y los engranajes.
9.5.5.3 CUBO DEL EMBRAGUE
Este cubo siempre rota conjuntamente con el eje de salida. Este transmite la potencia
producida a través de un resorte del cubo al eje de salida.
136
136
136
9.5.6
MECANISMO DE OPERACIÓN DE LA TRANSMISIÓN AUTOMÁTICA
La transmisión automática es una transmisión en la cual la selección de engranaje (del
cambio) se realiza automáticamente, haciendo la aceleración y el arranque más fáciles.
Una transmisión automática consiste principalmente en un convertidor de par y una
unidad de engranaje planetario que lleva a cabo la operación del cambio por presión
hidráulica. Los cambios de acuerdo con las condiciones de uso están controlados por un
ordenador.
136
9.5.7
MECANISMO DE CAMBIO
Cuando se usa la palanca de cambios, este mecanismo cambia el circuito hidráulico en el
sistema de control hidráulico de acuerdo con la posición de la palanca de cambios que se
está moviendo hacia un engranaje para adelante, marcha atrás o estacionamiento o
parada.
Turbina, que se encara uno frente al otro, y un estator que se coloca entre ellos. Este es
llenado con aceite. Cuando el impulsor de bomba, que es conectado directamente al
cigüeñal del motor, gira el aceite en el convertidor del torque es dirigido bajo presión al
rodete de turbina, causando la rotación y la transmisión de la potencia.
9.5.8
TRANSMISIÓN AUTOMÁTICA
9.5.8.1 EGT (SISTEMA DE TRANSMISIÓN AUTOMÁTICA CONTROLADA
ELECTRÓNICAMENTE)
En este sistema, las funciones del sistema de control hidráulico son controladas por un
ordenador. Las señales eléctricas salen por sensores que detectan el grado en el cual el
pedal del acelerador está siendo presionado, la velocidad del vehículo, la posición del
cambio y otras cuantas condiciones. El ordenador analiza y juzga estas señales eléctricas y
controla las válvulas interiores del sistema de control hidráulico, abriendo o
interrumpiendo el flujo hidráulico y realizando así, de este modo, los cambios de
engranajes.
9.5.9
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA TRANSMISIÓN AUTOMÁTICA
VENTAJAS
No es necesario realizar manualmente los cambios de marcha o accionar el embrague.
Debido a que es posible concentrarse más en las condiciones de conducción y sobre todo
en la operación de usar el volante y los frenos, la conducción es más segura.
DESVENTAJAS
La economía del combustible sufre ligeramente. El precio del vehículo es más elevado que
el de un vehículo con transmisión manual. La respuesta es inferior que la de un vehículo
con una transmisión manual.
9.5.10 PRECAUCIONES EN EL USO DE LAS TRANSMISIONES AUTOMÁTICAS
Las siguientes 3 precauciones deben de observarse cuando se usa un vehículo con
transmisión automática.
136
Cuando cambiamos primero al engranaje deseado, el pedal del freno debe ser presionado
para evitar que el vehículo arranque súbitamente o se realice un cambio marcha atrás por
error.
Cuando la velocidad del motor llega a elevarse súbitamente (inmediatamente después del
arranque, cuando el aire acondicionado está funcionando, etc.), el pedal de freno deberá
ser presionado siempre que se realice el cambio para evitar la marcha intempestiva del
vehículo.
Debido a que el vehículo tiende a moverse (fenómeno de arrastre) sin presionar el pedal
de aceleración cuando
136
10 CAJA DE CAMBIOS POWER SHIFT.La transmisión Power Shift consiste esencialmente en dos transmisiones intermedias
funcionando en paralelo, Los trenes internos de engranajes están alineados en 2 ejes
concéntricos, para subir o bajar una marcha, lo único que la caja debe hacer es transmitir
el par de entrada de un eje concéntrico al otro.
FUNCIONES:
Aumentar o disminuir el torque
Aumentar o disminuir las r.p.m.
Permite marchas de retroceso
Permite la posición neutral
10.1
COMPONENTES BÁSICOS DEL POWER SHIF PLANETARIA:
136
- Los embragues activados hidráulicamente: Estos permiten la selección de las
velocidades, y el sentido de marcha, ya sea hacia adelante o hacia atrás.
- El grupo planetario: Contiene los engranajes planetarios, que dependen del embrague
activado para suministrar velocidad y sentido de marcha.
- Control electrónico de la transmisión: son entradas y salidas que controlan el
funcionamiento de la transmisión.
10.2
MECANISMO PLANETARIO.-
10.3
PARTES DEL SISTEMA PLANETARIO.-
 Engranaje solar
 Porta satélite
 Corona
 satélites
a) Primer paso.Porta satélite detenido: Se obtiene una rotación inversa entre el solar y la corona.
b) Segundo paso.Engranaje solar detenido: El porta satélites gira a una velocidad más lenta que la corona
pero en el mismo sentido.
c) Tercer paso.Corona detenida: El porta satélites gira a una velocidad más lenta que el solar pero en el
136
mismo sentido.
d) Cuarto paso.Neutral: Ningún elemento del juego de engranajes está detenido por lo que giraran en
vacío y no se transmitirá ninguna potencia.
Características. Existen semiautomáticos y automáticos
 Hay de contra eje de engranajes planetarios
 Los embragues de discos de discos múltiples están bañados y refrigerados por
aceite.
 Los embragues de discos múltiples son acoplados hidráulicamente y separados
mecanicamente.
Ventajas. No es necesario desacoplar la potencia del motor hacia la transmision para realizar
los cambios.
 Suministra cambios rapidos y suaves.
 Se distribuye la carga en mas puntos de contacto en el mecanismo planetario.
136
11 ÁRBOL DE TRANSMISIÓN
EI árbol de propulsión es un dispositivo que conecta la transmisión al diferencial posterior
en vehículos FR (motor delantero, transmisión posterior) y en 4WD (transmisión a las 4
ruedas). Además, está diseñado para transmitir potencia al diferencial a causa de los
continuos cambios en ángulo y longitud con respecto al diferencial, puesto que este es
siempre movido hacia arriba y abajo o adelante y atrás en respuesta a los baches o rutas
en la superficie de las pistas y cambios en la carga del vehículo. El eje está fabricado con
un tubo de acero hueco, que es liviano en peso y lo suficientemente fuerte para resistir la
torsión y el doblado. Una unión universal es montada en cada uno de los extremos del eje.
Además, está construido para que la porción conectada a la transmisión pueda responder
a cambios en longitud.
Eje de Impulsión (diferencial)
El eje de impulsión transmite la potencia desde el diferencial a las ruedas motrices.
136
11.1
UNIÓN UNIVERSAL
La unión universal responde a cambios en el ángulo de conexión del árbol de propulsión
para que la potencia pueda ser transmitida fácilmente. Una unión universal está hecha por
una unión de yugos con un eje en forma de cruceta enclavijados por cojinetes. La parte
que conecta con la transmisión está también ranurada (con sus dientes uno a otro
conectados a un eje o en un agujero), haciéndose posible para el eje deslizarse hacia
delante o atrás para amortiguar los cambios de longitud de conexión.
12 EL DIFERENCIAL
El diferencial reduce la velocidad de rotación transmitida desde la transmisión e
incrementa la fuerza de movimiento, así como también distribuye la fuerza de
movimiento en la dirección izquierda y derecha transmitiendo este movimiento a las
ruedas. También cuando el vehículo está girando, el diferencial absorbe las diferencias de
rotación del movimiento de las ruedas izquierda y derecha, haciendo posible que el
vehículo gire fácilmente.
136
12.1
ENGRANAJE FINAL
EI engranaje final está hecho de un piñón motriz y un engranaje anular. Este engranaje
reduce le velocidad de la rotación desde la transmisión, incrementando la fuerza del
movimiento. En el engranaje final, son usados muchos engranajes hipoidales cónicos, que
se conectan con el engranaje anular. Además, la relación por la cual el engranaje final es
reducido es llamada relación de reducción. Este valor indica el número de dientes en el
engranaje anular dividido por el número de dientes en el engranaje piñón motriz.
12.2
ENGRANAJE DIFERENCIAL
136
Cuando un vehículo marcha dentro de una curva, la trayectoria recorrida por los
neumáticos exteriores y los interiores difiere. Eso es, la velocidad de los neumáticos es
diferente. Por lo tanto, para que el neumático izquierdo y derecho no patinen, el
engranaje diferencial es usado para ajustar la diferencia de velocidad de los neumáticos
izquierdo y derecho, luego el neumático interior es retardado y el exterior es más rápido.
El engranaje diferencial consiste de una funda de diferencial, en la cual se monta el
engranaje final y dos engranajes laterales conectados a los neumáticos izquierdo y
derecho, como también dos engranajes piñones conectan a los engranajes laterales.
136
FUNCIONES.- Permite que las ruedas motrices puedan girar a diferentes revoluciones.
- Transforma la dirección del movimiento de giro longitudinal de la caja a 90° para
las ruedas motrices.
COMPONENTES.-
a) Piñón de ataque (1).- es el eje de entrada del puente trasero. Va apoyado en dos
cojinetes de rodillos cónicos en la parte delantera y un cojinete de rodillos normal en la
parte trasera.
b) La corona (2).- el piñón de ataque transmite la energía motriz a la corona, que va
instalada en la caja del diferencial. Al girar el piñón de ataque y la corona en un ángulo de
90°, la energía motriz puede transmitirse a las ruedas motrices a través de los semiejes.
c) Diferencial (3).- va incluido en la caja del diferencial y consta de los piñones del
diferencial, cuatro satélites instalados en una cruceta y dos planetarios y de mayor
tamaño conectados a los semiejes.
El diferencial consiste en:
4 satélites pequeños.
1 Cruceta.
2 planetario más grandes.
136
12.3
MANDOS FINALES.-
Tipos de mandos finales
a) De engranajes paralelos.El eje de salida está a diferente altura que el eje de entrada.
Ocupan un mayor espacio.
El eje de salida gira en sentido contrario al eje de entrada.
Solo existe un punto de contacto.
Pueden ser simple, doble o triple reducción.
b) De engranajes colineales.El eje de salida es colineal al eje de entrada.
Ocupa menos espacio.
El eje de salida gira en el mismo sentido que el eje de entrada.
La carga se reparte entre tres o cuatro puntos de contacto.
Puede ser simple o doble reducción.
12.4
COMPONENTES DE LOS FRENOS.
Los frenos son típicamente de discos múltiples y enfriados por aceite, se aplican mediante
la acción de un resorte y se liberan hidráulicamente.
Los frenos disminuyen la velocidad o detienen la máquina y ayudan en el giro.
Los principales componentes de los frenos de servicio son el resorte (s) tipo arandela
(Belleville), los platos de los frenos, los discos de los frenos, el pistón de los frenos y la caja
de los frenos.
136
12.5
COMPONENTES DEL SISTEMA DE DIRECCIÓN CON DIFERENCIAL
12.6
MOTOR Y BOMBA DE DIRECCIÓN.
En el sistema de dirección con diferencial, el motor de la dirección controla la dirección de
giro de la máquina y la bomba proporciona el flujo de aceite necesario para que funcione
el motor de la dirección.
12.7
MOTOR DE LA DIRECCIÓN.
El motor de la dirección es un motor de eje angulado y de desplazamiento fijo, que
controla la dirección de giro de la máquina.
Este motor funciona por acción de la presión de aceite proveniente de la bomba de
desplazamiento con pistón. Un cambio en la dirección del flujo de aceite a través del
motor no cambiará la cantidad de par de salida proveniente del eje del motor.
12.8
BOMBA DE DIRECCIÓN.
Hay dos tipos de bomba de dirección. Una es de desplazamiento variable sobre un pistón
axial central; la otra, es una bomba hidrostática.
Ambas bombas están fijadas a la bomba de mando de la transmisión, la cual usa potencia
proveniente del motor para hacer girar el eje de entrada.
136
La bomba proporciona el flujo de aceite necesario para que funcione el motor de la
dirección.
12.9
COMPONENTES DEL JUEGO DE ENGRANAJES PLANETARIOS DE LA DIRECCIÓN
En el sistema de dirección con diferencial hay tres juegos de engranajes planetarios. A
menudo se les llama "planetario de dirección", "planetario de mando" y "planetario
compensador". Hay dos entradas de potencia al juego de engranajes planetarios. Una de
ellas es el piñón y la corona, que son impulsados por el eje de salida de la transmisión a
través de los engranajes de transferencia. La segunda es un piñón que es impulsado por el
motor de la dirección. Los tres juegos de engranajes planetarios están interconectados
mediante un eje común que conecta los tres engranajes solares.
136
12.10
COMPONENTES DE LOS FRENOS.
Los frenos son de discos múltiples, enfriados por aceite, se aplican mediante la acción de
resortes y se desconectan hidráulicamente. los frenos forman parte de dos módulos
diferentes del tractor. Uno de los módulos es el grupo diferencial de dirección, instalado
en el lado izquierdo del tractor, y el otro, es el grupo planetario, instalado en el lado
derecho del tractor. Los frenos se utilizan para detener el tractor y no ayudan en el giro.
Los principales componentes de los frenos son la maza, los pistones, el retenedor, los
resortes de arandela (Belleville), las cajas, los discos y los platos.
12.10.1 JUEGO DE LA CORONA DE DIRECCIÓN.
El juego de la corona de dirección recibe potencia del motor de la dirección para hacer
girar el vehículo. El mismo consta de un piñón diferencial y una corona.
12.11
PIÑÓN DIFERENCIAL.
El piñón diferencial esta empalmado en estrías al motor de la dirección por uno de los
extremos. El otro extremo se intercepta con la corona, unida al diferencial de dirección, en
un ángulo de 90°.
El piñón diferencial hace girar la corona, la cual envía potencia a través del diferencial de
dirección.
CORONA.
El piñón diferencial hace girar la corona, la cual está unida a la caja del diferencial de
dirección. La corona transmite potencia a través del diferencial de dirección.
136
JUEGO DE LA CORONA DE TRANSMISIÓN.
El juego de la corona recibe potencia a partir del engranaje de transferencia, que está
conectado a 90° y la transmite al diferencial. El juego de la corona de la transmisión consta
del piñón diferencial cónico y de la corona cónica.
ENGRANAJES PLANETARIOS DEL MANDO FINAL.
Los engranajes planetarios proporcionan la última reducción de velocidad e incremento
de par en el tren de mando. Los principales componentes son el engranaje solar, la corona
y un juego de engranajes planetarios. Los engranajes del mando final planetario
transmiten potencia desde el diferencial de dirección para impulsar las cadenas.
136
MANDOS FINALES DEL ENGRANAJE PRINCIPAL.
El mando final del engranaje principal proporciona la última reducción de velocidad y
aumento de par en el tren de mando. El mismo consta de un piñón diferencial y un
engranaje principal.
CARACTERÍSTICAS
- Transmiten potencia desde el motor a la transmisión.
- Utilizan energía de un fluido en movimiento para transmitir potencia.
12.12
DIVISOR DE PAR
-Es un convertidor de par con engranajes planetarios integrados en su parte frontal.
- Esto permite una división variable del par del motor entre el juego de engranajes
planetario y el convertidor.
-Las salidas del juego de engranajes y del convertidor están conectadas al eje de salida del
divisor de par.
- El convertidor proporciona multiplicación de par para las cargas pesadas mientras que el
juego de engranajes planetario proporciona cerca del 30% de transmisión mecánica en
situaciones de carga ligera.
136
12.13
CARACTERÍSTICAS Y VENTAJAS.
- Multiplicación de par = Incrementa el par de salida cuando trabaja contra una carga.
- Amortigua los golpes = Vida útil más prolongada para las piezas del tren de fuerza.
- Transmisión mecánica = Eficiencia incrementada para carga ligera.
13 MEDIOS DE LOCOMOCIÓN
Al seleccionarse un tractor debe considerarse distintos factores que determinaran 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 empleara, conformación, jalando una escrepa, jalando un
vagón, arando, etc. El tipo de terreno sobre el que viajara, alta o baja eficiencia de
tracción.
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.
136
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 maquina 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.
13.1
MEDIOS DE LOCOMOCIÓN
Cadenas o transito: 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 bulldozer. Dentro de los bulldozer o tractores tenemos los tipos de locomoción
por medio de cadenas o tránsitos (orugas).
Como podemos ver claramente las cadenas famosamente 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:
136
13.2
TRENES DE RODAMIENTO DE ORUGAS Y SUS PARTES
Somos Distribuidores Exclusivos de los Rodajes Berco®, marca que es considerada al
número uno en fabricación de rodamientos para maquinaria de orugas.
14 SISTEMA ELÉCTRICO
El sistema eléctrico, por medio de sus correspondientes circuitos, tiene como misión,
disponer de energía eléctrica suficiente y en todo momento a través de los circuitos que
correspondan reglamentariamente de alumbrado y señalización, y de otros, que siendo
optativos, colaboran en comodidad y seguridad:
El sistema eléctrico lo componen los siguientes circuitos:
La batería
Circuito de carga de la batería.
Circuito de arranque del motor eléctrico.
Circuito para las bujías de caldeo. Motores diesel.
Circuito de alumbrado, señalización, control y accesorios.
A continuación se da una idea, simple, de cada uno de estos circuitos.
4.1 La batería
La batería como almacén de energía eléctrica permite el arranque, el encendido del
motor, el alumbrado y el accionamiento de los distintos accesorios.
136
La batería recibe energía eléctrica del generador (alternador), se transforma en energía
química almacenada, y la suministra de nuevo en forma de energía eléctrica cuando se
establece el circuito de cualquier servicio o consumo (receptores).
4.2 Circuito de carga de la batería
El circuito de carga tiene como misión generar la corriente eléctrica suficiente para
alimentar los receptores o consumos que estén funcionando y mantener la batería
cargada.
El alternador recibe energía mecánica y la transforma en energía eléctrica. Un regulador
de tensión regula el voltaje a un valor constante, aunque varíen las revoluciones del
motor.
4.3 Circuito de arranque del motor eléctrico
La misión del circuito de arranque del motor eléctrico, es la de imprimirle al motor
(explosión o combustión), un giro inicial para que pueda comenzar el ciclo de
funcionamiento.
136
4.4 Circuito de bujías de caldeo. Motores diesel
Tiene como misión en los motores de combustión o diesel, facilitar el arranque,
calentando previamente el aire que llega a los cilindros.
Circuito de alumbrado, señalización, control y accesorios
Estos circuitos ponen en funcionamiento el sistema de alumbrado y señalización, de
acuerdo con lo estipulado en la normativa.
Por otra parte, existen elementos eléctricos que colaboran en la seguridad
considerablemente: espejos eléctricos, lava y limpia-parabrisas, luces optativas, testigo,
aparatos de control y otros accesorios que indican el funcionamiento en cada momento
del sistema correspondiente.
136
14.1
TIPOS DE CADENAS
Los actuales trenes de rodaje utilizados en la maquinaria se clasifican en varios tipos
dependiendo del sistema bulón-casquillo (ver componentes) que se use. Los primeros
rodajes que existieron contactaban directamente metal contra metal entre el bulón y el
casquillo. Con el giro de las cadenas ambos componentes se desgastaban hasta el punto
de destrucción en un corto periodo de tiempo. La suciedad se introducía entre el bulón y
el asquillo y aceleraba el proceso de destrucción. Además el contacto del casquillo contra
la rueda cabilla producía también un desgaste exterior en el casquillo. Por otra parte los
eslabones se desgastaban en contacto con las ruedas guías y los rodillos inferiores y
superiores. Más 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.
A este tipo de cadenas se le llama cadena sellada. Son las cadenas que vemos
habitualmente en casi todas las excavadoras de cadenas. Una 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. Lo utilizan algunas casas
comerciales últimamente en sus excavadoras. A continuación se cambió el sistema de
retenes y se introdujo aceite entre el eslabón y el casquillo. Son las cadenas selladas y
lubricadas. Con esto se consigue que el desgaste interno entre el bulón y el casquillo sea
prácticamente inexistente, prolongando la vida útil del conjunto de las cadenas pasando a
ser el desgaste externo de los casquillos el factor crítico de destrucción de la cadena. Este
tipo de cadenas selladas y lubricadas requieren normalmente un mantenimiento a la
136
mitad de su vida útil. Se desmonta todo el conjunto y al montarlo de nuevo se giran los
casquillos 180 grados de manera que la parte más desgastada pase al lado contrario, con
lo que si el desgaste del eslabón lo permite se disponga de un 50% 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, buldózer,
tiendetubos, etc. Un paso más adelante lo constituyen las cadenas de casquillo giratorio
que es el último invento de Caterpillar. 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 detracción o rueda cabilla, con lo que se evita el desgaste externo de
los casquillos como factor crítico de destrucción y además se descarta el mantenimiento
de las cadenas con el consiguiente ahorro de costes. Este sistema por sus costes se aplica
solamente en buldózer de momento. Este invento posiblemente en unos pocos años
revolucionará los trenes de rodaje de la maquinaria, modificando posiblemente la
conexión de todos los componentes del sistema. Actualmente existen 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. Los rodillos inferiores, superiores y ruedas guías llevan
también aceite en el interior de sus ejes para evitar el desgaste prematuro. Algunos
ejemplos de cadenas utilizadas como medio de locomoción
136
Oruga de acero y goma
Oruga de goma
Oruga de goma para mini cargadoras
136
14.2
NEUMÁTICOS:
Generalmente utilizada para terrenos firmes de topografía sensiblemente plana,
presentan menor tracción en el suelo y una mayor velocidad de desplazamiento
A continuación mencionaremos algunos tipos de neumáticos de la amplia gama clasificada
136
136
Como podemos darnos cuenta, la importancia del medio de locomoción en la maquinaria
es importante puesto que estos medios influyen en la velocidad de desplazamiento, y la
velocidad de desplazamiento en el avance de la obra, así pues, para mover grandes
volúmenes de tierra por ejemplo utilizaríamos un medio de locomoción que presente
mayor fricción y tracción en el suelo pues esto favorece a la potencia del motor en su
empuje, pero si vamos a cargar la tierra en un camión ubicado a varios metros de
distancia a campo abierto, pues utilizaríamos una máquina, en este caso un cargador de
neumáticos por su velocidad de desplazamiento sobre el suelo. Cabe mencionar que es
importante también conocer el tipo de suelo donde se está trabajando pues depende
también mucho de este la funcionabilidad del medio de locomoción, así pues si se trabaja
en un suelo muy lodoso no es muy conveniente trabajar con máquinas de neumáticos
puesto que presentan menos tracción en estos suelos y si una máquina de oruga. En
cambio sí se requiere hacer un trabajo final en el pavimento por ejemplo, por supuesto
que utilizaríamos una maquina ya sea motoconformadora, compactadora o cargador de
neumáticos.
Por lo anterior mencionado podemos concluir en que cada medio de locomoción tiene sus
ventajas y también sus desventajas dependiendo de tipo de suelo y del tipo de obra a
realizar.
136