Encargado de Obra Civil. Maquinaria y Medios Auxiliares
Tren de potencia
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Se llama tren de potencia al conjunto mecanico formado por todos los elementos que consiguen un giro, que hace avanzar finalmente a la maquina.
El tren de potencia es la parte mas importante, en la medida que engloba a un conjunto de sistemas que son los que transmiten la fuerza a la maquina.
Motor
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El motor es un elemento mecanico que transforma una fuente de energia en un giro.
Segun la naturaleza de esta fuente de energia y su transformacion, los motores se clasifican en los siguientes tipos:
- – Electrico.
- – Termico.
- – Hidraulico.
Dentro del motor distinguimos varios circuitos o sistemas, como son los sistemas «IN», «OUT» y «AUX».
a. Motor electrico
Como hemos indicado anteriormente, un motor transforma energia, en este caso energia electrica en energia mecanica.
Entre sus caracteristicas se encuentran:
- – Posibilidad de fabricarse en cualquier tamano.
- – Tiene un par de giro elevado y practicamente constante.
- – Rendimiento muy elevado. Se encuentra en torno al 80%.
- – Poca movilidad y escasa autonomia debido a su constante dependencia de una fuente de energia fija.
La energia electrica tiene la caracteristica de ser muy dificil de almacenar en grandes cantidades, no siendo rentable para su uso en maquinaria de grandes dimensiones, por su nivel de consumo.
En una bateria de varios kilos, la energia que contiene equivale a la de 80 gramos de gasolina.
Este tipo de motores son usados en construccion casi exclusivamente para pequenas herramientas, debido a la escasa autonomia y potencia que proporcionan.
b. Motor termico
Este tipo de motores pueden ser continuos (turbinas) o alternos (los mas usuales).
El funcionamiento de los motores alternos esta basado en la transformacion quimica del combustible en energia calorifica y, posteriormente, en energia mecanica, aprovechando la expansion de los gases inflamados en los cilindros en movimiento rectilineo, y que, por medios mecanicos (ciguenal), da origen a la rotacion de un eje.
Normalmente se les anade el termino «de combustion interna» si el proceso se produce dentro de los cilindros.
El combustible puede ser gas (natural, propano,…), gasolina, gasoleo, o incluso aceite de girasol (biocombustibles).
En general, podemos distinguir entre motor de encendido provocado (MEP) y motor de encendido por compresion (MEC).
El numero de cilindros y su capacidad nos determinan la potencia del motor. Su numero puede ser muy diverso. Los hay de 1 o 2 cilindros, como sucede en maquinaria pequena (volquetes, pequenos grupos electrogenos, motocompresores).
En maquinaria pesada lo mas usual son los motores de 4 o 6 cilindros, aunque existen tambien de 8 y 12 para maquinas mayores.
Segun la colocacion de los cilindros, se clasifican en:
- – Motor en Linea (que es lo mas usual);
- – Motor en V;
- – Motor en Paralelo;
- – Motor en Estrella.
Segun el ciclo del motor, se diferencian entre:
- – Motor de 2 Tiempos.
- – Motor de 4 Tiempos.
El motor transforma una fuente de energia en otra que se manifiesta en un giro. Si transforma energia electrica sera un motor electrico, y si la transformacion es termica (por ejemplo, combustion) sera motor termico.
Partes del motor
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El bloque motor constituye el cuerpo o estructura basica que soporta todos los demas elementos del motor. Su principal caracteristica es la rigidez, para que sea capaz de realizar grandes esfuerzos sin sufrir deformaciones.
El bloque contiene los cilindros y la bancada, en la que se apoya y gira el ciguenal.
La parte superior del bloque es perfectamente plana para hacer un cierre hermetico con la culata, interponiendo una junta.
En su parte inferior se atornilla el carter, que sirve como deposito para el aceite de engrase.
Se divide en tres zonas:
- – Culata.
- – Bloque.
- – Carter.
Funcionamiento del motor
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Los cuatro tiempos de funcionamiento del motor son los siguientes:
a) Admision
La valvula de admision, situada en la parte superior izquierda del grafico, se abre permitiendo la entrada del aire en el cuerpo del cilindro.
El piston baja. La presion se puede decir que es sensiblemente igual a 1 Atm en motores de admision directa. En motores turboalimentados, la entrada de aire se realiza bajo presion producida por la turbina del turbo, que la transmite al compresor, y este aumenta el caudal del aire que entra en el cilindro.
b) Compresion
Las valvulas estan cerradas. El piston sube, comprime el aire (40 bar.), que se va calentando debido al incremento de presion, hasta alcanzar una temperatura cercana a los 700 ºC.
c) Combustion o tiempo motor
Al final de la compresion, y con las valvulas cerradas, a traves de los inyectores se inyecta el combustible pulverizado, que hace combustion debido a las altas presiones y temperaturas alcanzadas. El cilindro baja impulsado, transmitiendo el esfuerzo al ciguenal.
d) Escape
Se abre la valvula de escape mientras la de admision permanece cerrada. El piston sube y los gases quemados son expulsados.
Si lo representamos en una grafica de presiones y ciclo, seria como vemos en la Figura 5:
El piston se mueve impulsado solo durante el tiempo de combustion, ya que el resto de las veces se mueve gracias a la inercia acumulada en el volante de inercia.
En los motores de 4 tiempos, el ciguenal da dos vueltas en cada ciclo, lo que supone que aproximadamente un ciclo se produzca entre 20 y 50 veces por segundo.
Circuitos del motor
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Dentro del motor podemos distinguir varios circuitos, atendiendo a su funcionamiento.
a) Circuito IN o de Entrada
- Sistema de admision
Para que un motor funcione debemos introducir aire (oxigeno) dentro del cilindro. Este aire tiene que estar libre de impurezas, para que la combustion del mismo sea lo mas perfecta posible y deje el menor numero de restos, por lo que este aire debe estar previamente filtrado.
Esto es especialmente importante en el caso de maquinas para la construccion, debido al medio en el que se desenvuelve su trabajo, ya que la concentracion de particulas solidas en suspension en el ambiente es mucho mayor en las obras. Por lo tanto, nos encontramos un prefiltro, situado en el exterior de la maquina, y un filtro que va junto al motor.
El mantenimiento de estas piezas es vital para la vida del motor, ya que si no se mantienen en correcto estado de limpieza, el motor no recibe la cantidad de aire que necesita en cada momento, ni con la calidad requerida, y se producirian averias.
El buen funcionamiento de la maquina depende de su mantenimiento, en especial de los sistemas de ayuda al funcionamiento.
La localizacion de la entrada de aire debe prevenir la entrada de polvo, agua, aire caliente o gases de escape.
Es importante evitar la entrada de aire a temperaturas muy altas para prevenir: a) que el motor no cumpla con las normas de emisiones; b) la reduccion de la potencia, respuesta y confiabilidad del mismo.
Para conseguir que la entrada de aire este sincronizada con el movimiento de los pistones, tenemos el sistema de distribucion, compuesto por el arbol de levas, los empujadores, los balancines y las valvulas, que tambien regulan el escape.
La presion a la que entra el aire en el cilindro, por el efecto de aspiracion del piston, es igual a la atmosferica. En cambio, si queremos aumentar la potencia, necesitamos mas aire, y la forma en que podemos lograrlo es a traves de un compresor.
- El turbocompresor
El turbocompresor esta formado por una turbina y un compresor conectados al mismo eje.
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