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Contenido
Introducción-1.1 Potencia y Fuentes de Energía en Maquinaria Pesada .................................. 3
1.1 Potencia y Fuentes de Energía en Maquinaria Pesada ....................................................... 4
Potencia ........................................................................................................................................... 4
Fuentes de energía ........................................................................................................................... 5
Conclusiones ............................................................................................................................ 7
Introducción-1.2-Tren de fuerzas (Motores, convertidores, transmisiones diferenciales, mandos
finales) ..................................................................................................................................... 8
1.2-Tren de fuerzas (Motores, convertidores, transmisiones diferenciales, mandos finales) ........ 9
Tren de fuerzas ................................................................................................................................ 9
Motores ........................................................................................................................................... 9
Ventajas y desventajas de los motores diesel............................................................................... 10
Convertidores de par..................................................................................................................... 12
Multiplicación de par. ................................................................................................................... 14
Transmisiones diferenciales .......................................................................................................... 15
Mandos Finales ............................................................................................................................. 17
Introducción-1.3 Sistemas Auxiliares (Eléctricos, hidráulicos, neumáticos, frenos) .................... 19
1.3 Sistemas Auxiliares (Eléctricos, hidráulicos, neumáticos, frenos) ........................................ 20
Sistema eléctrico .......................................................................................................................... 20
Problemas en las baterías: ........................................................................................................ 21
El motor de arranque .................................................................................................................... 22
Averías más comunes. ............................................................................................................... 23
El alternador .................................................................................................................................. 24
Características del alternador. .................................................................................................. 24
Averías más comunes. ............................................................................................................... 24
Sistemas hidráulicos ..................................................................................................................... 25
Componentes básicos de los circuitos hidráulicos .................................................................... 25
Bombas hidráulicas de engranajes o piñones ........................................................................... 26
Bombas hidráulicas de paletas .................................................................................................. 27
Bombas hidráulicas de pistones ................................................................................................ 27
Las tuberías ............................................................................................................................... 28
Las válvulas ................................................................................................................................ 28
Los depósitos hidráulicos .......................................................................................................... 28
Los cilindros o botellas .............................................................................................................. 28
Motores hidráulicos .................................................................................................................. 28
Filtros hidráulicos ...................................................................................................................... 28
Refrigeración .......................................................................................................................... 29
Factores que afectan al sistema de enfriamiento. ........................................................................ 30
Sistema de Frenos............................................................................................................................. 32
Conclusiones .......................................................................................................................... 34
Introducción-1.4 Medios de locomoción .................................................................................. 35
1.4 Medios de locomoción ...................................................................................................... 36
Trenes de Rodamiento de Orugas y sus partes............................................................................. 36
Repuestos Equivalentes para Maquinaria CAT® ........................................................................... 37
Sellos y Empaquetaduras .............................................................................................................. 37
Tipos de cadenas ........................................................................................................................... 38
Neumáticos: .................................................................................................................................. 41
Conclusiones .......................................................................................................................... 46
Introducción-1.1 Potencia y Fuentes de Energía en Maquinaria Pesada
El término maquinaria es de origen latino y hace referencia a todo lo que permite
llevar adelante una determinada tarea, según el área en la que se esté trabajando.
Antiguamente, el término era empleado para mencionar a todo arte que enseñaba las
distintas etapas de la fabricación de las máquinas. En la actualidad, maquinaria no
solo comprende a las máquinas en sí sino también a las piezas u otros elementos que
formen parte de esa ejecución mayor. Es decir, que la combinación de piezas,
máquinas, accesorios, novedades técnicas, todo eso da como resultado la maquinaria
propiamente dicha.
No es casual, entonces, que a la maquinaria se la clasifique por el ambiente en el que se la
utiliza. las máquinas que forman parte de la gran maquinaria también están
constituidas por un conjunto de elementos, que en este caso se agrupan con una
función determinada para que todo se ejecute a la perfección.
Las máquinas presentan distintas variedades, aunque todas tienen como finalidad la de
guiar una forma de energía con el propósito de que aumente la producción, el nivel
de trabajo. Su función es la de transformar la energía, a partir del motor, que es la
fuente de la cual dicha energía es tomada para que el trabajo en cuestión pueda seguir su
camino. En cuanto a la clasificación de las máquinas integradoras de distintos tipos de
maquinarias, los parámetros no son muy claros.
Por un lado, se ha convenido en clasificar a las máquinas según los tipos de motores
que poseen, según su mecanismo (es decir, su conjunto de elementos de índole mecánico)
o según el bastidor, encargado de soportar el peso del motor y del mecanismo.
También se las clasifica por su utilidad, de ahí que haya máquinas compresoras,
embaladoras y taladradoras. La maquinaria taladradora, por ejemplo, a su vez
comprende distintos tipos de máquinas que van desde aquellas que son más simples
a aquellas máquinas que presentan características mucho más complejas. En el caso
de las simples, estas son menos sofisticadas y poseen un solo eje destinado a la
portación de herramientas. Además de esto, sus partes constitutivas son: la columna,
el cabezal y el pie.
Entre los ejemplos de estas maquinas simples nos podemos encontrar con las que se
utilizan para lograr taladrados rápidos, imprescindibles en obras de construcción y
reparación. Entre las ventajas, se encuentra su peso, que generalmente es muy liviano, lo
cual hace de estas máquinas un elemento cómodo y de fácil transporte. Otros ejemplos de
estas máquinas cuentan con el mismo número de piezas, aunque a éste se le agregan
mesas o bancos donde pueden ser también montadas.
Hay otra variedad de máquinas simples, dentro de las maquinarias, que son aquellas
que no se limitan a tareas relativamente sencillas. Son aquellas máquinas empleadas
para realizar agujeros de tamaños significativos. Por esta razón, se recomienda el
modelo de máquina simple que, opuesto al caso mencionado, es mucho más pesada
y menos rápida, pero muy efectiva par a cuando se quieren trabajar en superficies de
mayor tamaño.
1.1 Potencia y Fuentes de Energía en Maquinaria Pesada
Potencia
Estos conceptos los vemos con frecuencia en las tablas de especificaciones del motor de un
automóvil o camión. Pero, ¿qué significan?, ¿Cómo los interpretamos?
Empecemos con una analogía:
Al sentirnos enfermos visitamos al médico para consultarle sobre nuestro malestar.
Luego de escuchar nuestra narración, nos realiza algunas pruebas sencillas: nos toma el
pulso y la presión sanguínea. Estas pruebas le permiten conocer el estado de
funcionamiento del corazón. Es decir con qué rapidez y fuerza está trabajando nuestro
motor.
El torque y la potencia son dos indicadores del funcionamiento del motor, nos dicen
qué tanta fuerza puede producir y con qué rapidez puede trabajar.
El torque es la fuerza que producen los cuerpos en rotación, recordemos que el motor
produce fuerza en un eje que se encuentra girando. Para medirlo, los ingenieros utilizan un
banco ó freno dinamométrico que no es más que una instilación en la que el motor puede
girar a toda su capacidad conectado mediante un eje a un freno o balanza que lo frena en
forma gradual y mide la fuerza con que se está frenando.
Mientras observa la figura superior, tome un lápiz por los extremos con la punta de los
dedos de ambas manos. Con los dedos de la mano izquierda trate de hacerlo girar (motor) y
con la mano derecha trate de impedir que gire. Mientras más fuerza haga para impedir que
gire, mayor será el esfuerzo que debe hacer para hacerlo que girar.
Se llama Torque máximo a la mayor cantidad de fuerza de giro que puede hacer el
motor. Esto sucede a cierto número de revoluciones. Siguiendo el ejemplo de la gráfica en
la figura inferior: Un motor con un torque máximo de 125 Nm @ 2500rpm significa que el
motor es capaz de producir una fuerza de giro (Técnicamente conocido como “momento” o
“par” torsional) de hasta 125 newton metro cuando está acelerado al máximo y gira a 2500
revoluciones por minuto. Recuerde que el motor esta acelerado al máximo (Técnicamente
conocido como WOT ó wide open throttle) y no gira a las máximas revoluciones ya que se
encuentra frenado por el freno dinamométrico.
Mientras mayor sea el torque máximo de un motor, más fuerte este es. Esto es
interesante al momento de comparar motores ya que sin importar el tamaño, el tipo, el
sistema de encendido ó el de inyección, un motor tendrá más fuerza que otro cuando su
torque máximo sea mayor. La tendencia mundial es lograr motores con el torque más alto
posible en todas las revoluciones y principalmente al arrancar. Este efecto se conoce como
“motor plano”
¿Qué pasó con la potencia?
La potencia indica la rapidez con que puede trabajar el motor. La potencia máxima es
el mayor número obtenido de multiplicar el torque del motor por la velocidad de giro en
que lo genera. En el caso de la figura, el motor tiene una potencia máxima de 38 kW @
3000 rpm.
Potencia = Torque x velocidad angular
Veamos las unidades:
En el sistema internacional el torque se expresa en Nm (Newton metro)
La potencia se expresa en W (Vatios)
Debido a que los motores usados en la industria automotriz, tienen muchos vatios se
acostumbra usar el kW (Kilovatio) 1kW = 1000 W
Relaciones útiles:
Potencia (en kW) = (Torque (Nm) . Revoluciones por minuto del motor (rpm)) / 9550
1kW = 1,34 hp (Horsepower ó caballo de potencia)
El PS es el caballo en el sistema métrico. 1kW = 1,359 PS
1Nm = 0,73756 lbf ft
Fuentes de energía
Rudolf Diesel desarrolló la idea del motor diesel y obtuvo la patente alemana en 1892. Su
logro era crear un motor con alta eficiencia. Los motores a gasolina fueron inventados en
1876 y, específicamente en esa época, no eran muy eficientes.
Las diferencias principales entre el motor a gasolina y el Diesel son:
· Un motor a gasolina aspira una mezcla de gas y aire, los comprime y enciende la mezcla
con una chispa. Un motor diesel sólo aspira aire, lo comprime y entonces le inyecta
combustible al aire comprimido. EL calor del aire comprimido enciende el combustible
espontáneamente.
· Un motor diesel utiliza mucha más compresión que un motor a gasolina. Un motor a
gasolina comprime a un porcentaje de 8:1 a 12:1, mientras un motor diesel comprime a un
porcentaje de 14:1 hasta 25:1. La alta compresión se traduce en mejor eficiencia.
· Los motores diesel utilizan inyección de combustible directa, en la cual el combustible
diesel es inyectado directamente al cilindro. Los motores a gasolina generalmente utilizan
carburación en la que el aire y el combustible son mezclados un tiempo antes de que entre
al cilindro, o inyección de combustible de puerto en la que el combustible es inyectado a la
válvula de aspiración (fuera del cilindro).
Observe que el motor diesel no tiene bujía, toma el aire y lo comprime, después inyecta el
combustible directamente en la cámara de combustión (inyección directa). Es el calor del
aire comprimido lo que enciende el combustible en un motor diesel.
En esta animación simplificada, el aparato verde pegado al lado izquierdo del cilindro es un
inyector de combustible. De cualquier forma, el inyector en un motor diesel es el
componente más complejo y ha sido objeto de gran experimentación en cualquier motor
particular debe ser colocado en variedad de lugares. El inyector debe ser capaz de resistir la
temperatura y la presión dentro del cilindro y colocar el combustible en un fino spray.
Mantener el rocío circulando en el cilindro mucho tiempo, es también un problema, así que
muchos motores diesel de alta eficiencia utilizan válvulas de inducción especiales, cámaras
de precombustión u otros dispositivos para mezclar el aire en la cámara de combustión y
para que por otra parte mejore el proceso de encendido y combustión.
Una gran diferencia entre un motor diesel y un motor a gasolina está en el proceso de
inyección. La mayoría de los motores de barcos utilizan inyección de puerto o un
carburador en lugar de inyección directa. en el motor de un barco, por consiguiente, todo el
combustible es guardado en el cilindro durante el choque de aspiración, y se quema todo
instantáneamente cuando la bujía dispara. Un motor diesel siempre inyecta su combustible
directamente al cilindro, y es inyectado mediante una parte del choque de poder. Esta
técnica mejora la eficiencia del motor diesel.
La mayoría de motores diesel nos ofrecen un testigo de luz de algún tipo que no se muestra
en la figura. Cuando el motor diesel está frío, el proceso de compresión no debe elevar el
aire a una temperatura suficientemente alta para encender el combustible. El tapón de luz es
un alambre calentado eléctricamente (recuerde los cables calientes que hay en una
tostadora) que ayuda a encender el combustible cuando el motor está frío.
Combustible Diesel Si usted ha comparado el combustible diesel y la gasolina, sabrá que
son diferentes. Huelen diferente. El combustible diesel es más pesado y aceitoso. El
combustible diesel se evapora mucho más lento que la gasolina , su punto de ebullición es
más alto que el del agua. Usted oirá a menudo que al combustible diesel lo llaman gasoil
por lo aceitoso.
El combustible diesel se evapora más lento porque es más pesado. Contiene más átomos de
carbón en cadenas más largas que la gasolina (la gasolina típica es C9H20 mientras el
diesel es típicamente C14H30). Toma menos tiempo refinar para crear el combustible
diesel, ya que es generalmente más barato que la gasolina.
El combustible diesel tiene una densidad de energía más alta que la gasolina. En promedio,
un galón de combustible diesel(3'875 L.) contiene aproximadamente 147x106joules,
mientras que un galón de gasolina contiene 125x106joules. Esto, combinado con la
eficiencia mejorada de los motores diesel, explica porqué los motores diesel poseen mejor
kilometraje que el equivalente en gasolina.
Conclusiones
Para concluir, es bueno recordar que:
* El torque y la potencia son indicadores de lo que el motor puede hacer
* Los valores de torque y potencia que publican los fabricantes cumplen normas
internacionales las cuales pueden variar según el origen del motor, y lo que leemos en las
especificaciones se trata de los valores máximos.
* Se dice caballo de potencia y no “caballo de fuerza”
* El torque es la fuerza del motor ya que la entrega en forma de giro
* La potencia se obtiene a partir del torque y las revoluciones
* Un motor tiene torque máximo y potencia máxima y en los motores de combustión
interna estos no se presentan a las mismas revoluciones.
Introducción-1.2-Tren de fuerzas (Motores, convertidores,
transmisiones diferenciales, mandos finales)
La fuerza es todo agente capaz de modificar la velocidad o la forma de los objetos. No
debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o energía.
En el Sistema Internacional de Unidades (SI) y en el Cegesimal (cgs), el hecho de definir la
fuerza a partir de la masa y la aceleración (magnitud en la que intervienen longitud y
tiempo), conlleva a que la fuerza sea una magnitud derivada. Por en contrario, en el Sistema
Técnico la fuerza es una Unidad Fundamental y a partir de ella se define la unidad de masa
en este sistema, la unidad técnica de masa, abreviada u.t.m. (no tiene símbolo).
Este hecho atiende a las evidencias que posee la física actual, expresado en el concepto de
Fuerzas Fundamentales, y se ve reflejado en el Sistema Internacional de Unidades.
Sistema Internacional de Unidades (SI)
newton (N)
Sistema Técnico de Unidades
kilogramo-fuerza (kgf) o kilopondio (kp)
Sistema Cegesimal de Unidades
dina (dyn)
Sistema Anglosajón de Unidades
Poundal
KIP
Libra fuerza (lbf)
Equivalencias
1 newton = 100 000 dinas
1 kilogramo-fuerza = 9,806 65 newtons
1 libra fuerza ≡ 4,448 222 newtons
El tren de fuerza es la parte más importante y es el encargado de convertir la energía del
combustible en movimiento de los neumáticos para impulsarlo, puede ser de diversas
arquitecturas de acuerdo al propósito a que se destine el vehículo. A continuación los
esquemas más comunes utilizados en los automóviles de hoy. En todos los casos es
necesaria la existencia de un elemento de desconexión/conexión entre el motor y el resto de
la transmisión conocido como embrague.
1.2-Tren de fuerzas (Motores, convertidores, transmisiones
diferenciales, mandos finales)
Tren de fuerzas
El tren de fuerzas de una maquinara es aquel conjunto de dispositivos encargado de
convertir toda la energía en movimiento, ya sea para trasladar a la máquina o a que esta
misma desarrolle cierta acción. En otras palabreas es la encargada de transmitir la fuerza al
suelo.
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Entre los dispositivos que conforman el tren de fuerza de la maquinaria generalmente se
encuentran los:
Motores
Un motor es una máquina capaz de transformar cualquier tipo de energía (eléctrica, de
combustibles fósiles,...), en energía mecánica capaz de realizar un trabajo. En los
automóviles este efecto es una fuerza que produce el movimiento. Existen diversos tipos,
siendo los más comunes:
Motores térmicos: cuando el trabajo se obtiene a partir de energía térmica.
Motores de combustión interna: son motores térmicos en los cuales se
produce una combustión del fluido motor, transformando su energía química
en energía térmica, a partir de la cual se obtiene energía mecánica. El fluido
motor antes de iniciar la combustión es una mezcla de un comburente (como
el aire) y un combustible, como los derivados del petróleo, los del gas
natural o los biocombustibles.
Motores de combustión externa: son motores térmicos en los cuales se
produce una combustión en un fluido distinto al fluido motor. El fluido
motor alcanza un estado térmico de mayor energía mediante la transmisión
de energía a través de una pared.
Motores eléctricos: cuando el trabajo se obtiene a partir de una corriente eléctrica.
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Tren de fuerzas Caterpillar.
Diagrama de un tren de fuerzas de un cargador de ruedas.
Generalmente en la actualidad la maquinaria pesada usa motores diesel, el motor diesel es
un motor térmico de combustión interna cuyo encendido se logra por la temperatura
elevada que produce la compresión del aire en el interior del cilindro.
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Ventajas y desventajas de los motores diesel
La principal ventaja de los motores diesel, comparados con los motores a gasolina, estriba
en su menor consumo de combustible. En automoción, las desventajas iniciales de estos
motores (principalmente precio, costos de mantenimiento y prestaciones) se están
reduciendo debido a mejoras como la inyección electrónica y el turbocompresor. No
obstante, la adopción de la precámara para los motores de automoción, con la que se
consiguen prestaciones semejantes a los motores de gasolina, presenta el inconveniente de
incrementar el consumo, con lo que la principal ventaja de estos motores prácticamente
desaparece.
Tomando como referencia a la compañía Caterpillar los motores se pueden dividir en 3
categorías o niveles; motores nivel I, nivel II y nivel III; que deriva del trabajo que la
máquina realizará. A continuación se enlistan las partes de cada motor:






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Motor nivel I
Anillos de pistón
Cojinetes de bancada, cojinetes de vástago
Guías de válvula
Cojinetes de turbo
Sellos de turbo
Empaquetaduras/sellos
Corte de un motor Caterpillar C-15.
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



Motor nivel II
Pistones
Camisas
Válvulas
Árboles de levas
5




4
5
Motores nivel III
Bloques
Culatas
Cigüeñales
Bielas
Motor nivel I.
Motor nivel II.
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Convertidores de par.
El convertidor de par hace las funciones de embrague entre el motor y la transmisión.
Las ventajas de un convertidor de par sobre un embrague convencional son las siguientes:
 Absorbe las cargas de choque.
 Evita que el motor se sobrecargue y llegue a calarse, permitiendo el funcionamiento
a la vez del sistema hidráulico.
 Proporciona las multiplicaciones de par automáticamente para hacer frente a la
carga, sin tener que cambiar de velocidad dentro de unos límites.
 Se elimina la necesidad de embrague.
 La carga de trabajo va tomándose de forma gradual.
 Se precisan menos cambios de velocidad
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Motor nivel III.
Diagrama de un convertidor de par.
El funcionamiento del convertidor de par es relativamente sencillo. Consta de dos turbinas
enfrentadas, una de las cuales movida por el motor diesel impulsa el aceite que hay en el
interior del convertidor contra la otra turbina, haciendo que esta gire y venza la resistencia
de la transmisión y de las ruedas o cadenas. El cigüeñal del motor hace girar el Impulsor y
este la turbina que mueve el eje de salida. Hasta ahora hemos descrito un embrague
convencional que funciona por aceite, lo que en realidad hace cambiar el par es una tercera
turbina llamada estator que proporciona una cierta graduación de la energía que se
transmite del motor a la transmisión. Al girar el motor, la fuerza centrífuga lanza el aceite
hacia la periferia del impulsor, en cada uno de os espacios delimitados por cada dos paletas;
de éstos pasa a los espacios análogos delimitados por las paletas de la turbina, desde la
periferia al centro, y después vuelve nuevamente al impulsor estableciéndose un circuito
cerrado. Si la velocidad de rotación es suficientemente elevada, la turbina es arrastrada y
gira a la misma velocidad, transmitiendo así el giro del motor a la transmisión, sin
resbalamiento de la turbina. Esto ocurre, por ejemplo, cuando la máquina se mueve por
inercia o cuesta abajo, o en un terreno llano sin carga. Cuando la máquina tiene que vencer
una carga, por ejemplo cuando se encuentra con una pendiente pronunciada, baja la
velocidad de giro de la transmisión, y por lo tanto la de la turbina. Al girar la turbina más
despacio que el impulsor el aceite choca contra las paletas convirtiendo la energía perdida
en calor. Mientras más despacio gire la turbina, con respecto al impulsor, habrá más
pérdidas de energía del aceite. Vemos que si solamente usamos dos turbinas al aumentar la
carga no hay aumento de par.
Las partes que forman realmente un convertidor de par que funciona como tal, son las
siguientes (ver figura):
A. Impulsor
B. Turbina
C. Estator
D. Carcasa giratoria
E. Carrier o soporte
F. Eje de salida
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Flujo de aceite dentro de un convertidor de par.
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Partes de un convertidor de par.
La carcasa giratoria D es impulsada por un estriado interior que lleva el volante del motor,
y el impulsor A está empernado a la carcasa, por lo que gira con ella. La carcasa suele ser
de fundición y el impulsor de aluminio.
La turbina B recibe el aceite procedente del impulsor y acciona el eje de salida F del
convertidor. La turbina suele ser de aluminio y manda aceite al estator.
El estator C está fijado por el soporte E a la tapa o cárter del convertidor y permanece
estacionario. El aceite que recibe de la turbina lo manda al impulsor. El estator suele ser de
acero.
Veamos el flujo que sigue el aceite en el convertidor. El aceite, procedente del grupo de
válvulas de control de la transmisión, entra al impulsor A por un conducto taladrado que
tiene el soporte E. El impulsor A, accionado por la carcasa giratoria D y por el motor, actúa
como una bomba centrifuga y arroja el aceite hacia la periferia, el aceite es obligado a pasar
a la turbina B. El aceite a elevada velocidad golpea las paletas de la turbina, haciendo girar
a ésta y al eje de salida F. El aceite procedente de la turbina B pasa al estator C y éste lo
dirige nuevamente al impulsor A, comenzando de nuevo el ciclo.
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Multiplicación de par.
Cuando en el eje de salida no hay ninguna resistencia a girar, y el eje de salida gira a la
misma velocidad que el volante del motor, el impulsor y la turbina giran a la misma
velocidad. Bajo estas condiciones el aceite sale del estator con una dirección tal que choca
bruscamente contra las paletas del impulsor. Como el impulsor no puede girar más deprisa,
porque va unido al volante del motor, el aceite pierde la velocidad que llevaba y por lo
tanto, la casi totalidad de su energía se transforma en calor producido por el choque con las
paletas del impulsor. Como en anteriores choques con las paletas de la turbina y del estator
el aceite ha ido perdiendo velocidad y energía, con respecto a la que llevaba cuando salió
del impulsor, resulta que al llegar de nuevo a éste no puede ayudar al aceite que sale de él a
circular más deprisa y con más energía, que es la única forma de poder aumentar el par de
salida con respecto al de entrada.
Si el eje de salida coge carga, dicho eje, y por lo tanto la turbina, giraran más despacio que
el impulsor; al girar más despacio la turbina, el aceite entra al estator con una dirección tal
que cuando sale de él se dirige al impulsor de tal forma que ahora parte del aceite no choca
y se incorpora al que mueve el convertidor, comunicándole su energía y velocidad. Ahora
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Diagrama del flujo de aceite dentro de un convertidor de par.
tenemos dos puntos muy importantes; por un lado la turbina gira más despacio, y por lo
tanto cada espacio entre paletas está más tiempo enfrentado con cada chorro de aceite que
sale del impulsor, y por otro lado tenemos que además le entra aceite a más velocidad y con
más energía que antes, debido a esa energía que le ha comunicado al aceite que sale del
impulsor el aceite procedente del estator.
Como la velocidad en el eje de salida es menor, y la potencia del motor no baja al coger la
carga el eje de salida, sino que permanece casi constantemente gracias a ese aumento de
aceite sobre la turbina y que es en definitiva el que soporta el aumento de carga del eje de
salida, el par aumenta. Entonces está claro que el aumento de par depende de la dirección
con que el aceite sale de la turbina, entra en el estator, sale del estator y entra al impulsor y
la dirección con que el aceite sale de la turbina depende de la velocidad de ésta con
respecto al impulsor. Hay una determinada velocidad de la turbina con respecto al impulsor
en la cual el aceite entra a éste con tal dirección, procedente del estator, que se aprovecha
toda la velocidad y energía con que el aceite sale del estator y no se pierde prácticamente
nada en choques y rozamientos, o sea, en calor.
Transmisiones diferenciales
Se conoce como diferencial al componente encargado, de trasladar la rotación, que viene
del motor, transmisión, hacia las ruedas encargadas de la tracción.
Un diferencial es el elemento mecánico que permite que las ruedas derecha e izquierda de
un vehículo giren a revoluciones diferentes, según éste se encuentre tomando una curva
hacia un lado o hacia el otro. El diferencial consta de engranajes dispuestos en forma de
"U" en el eje. Cuando ambas ruedas recorren el mismo camino, por ir el vehículo en línea
recta, el engranaje se mantiene en situación neutra. Sin embargo, en una curva los
engranajes se desplazan ligeramente, compensando con ello las diferentes velocidades de
giro de las ruedas. La diferencia de giro también se produce entre los dos ejes. Las ruedas
directrices describen una circunferencia de radio mayor que las no directrices, por ello se
utiliza el diferencial.
Los diferenciales son los conjuntos que van colocados en el centro del eje que soporta las
ruedas. Tienen dos misiones fundamentales: primero cambiar el flujo de potencia que viene
de la transmisión en ángulo recto para accionar las ruedas, y segundo hacer que las ruedas
giren a distinta velocidad cuando la máquina efectúa un giro. Para cambiar la dirección del
flujo de fuerza no es necesario en realidad un diferencial, sino que es suficiente con un eje
cónico y un engranaje, de hecho hay algunas máquinas que llevan un eje de este tipo
porque el radio de giro es lo suficientemente amplio como para no necesitar el efecto
diferencial. Sin embargo la mayoría de las máquinas si lo usan, para evitar el desgaste
excesivo de los neumáticos y proporcionar mayor maniobrabilidad en los giros.
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El diferencial consta de los elementos siguientes:
 Corona.
 Planetario.
 Caja de satélites.
 Palier.
 Piñón cónico.
 Satélite.
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Eje con transmisión diferencial.
Partes de la transmisión diferencial.
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Mandos Finales
Los mandos finales son aquellos dispositivos que se encargan de canalizar la potencia del
motor para poder dar movimiento a cualquier elemento del la maquinaria.
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Diferencial Mecánico.
Diagrama de un mando final.
Conclusión
En este apartado del temario el alumno se familiarizó con el concepto de tren de fuerzas de
la maquinaria pesada. Ahora podemos definir claramente que el tren de fuerzas es el
conjunto de dispositivos encargados de dar potencia a la maquinaria, dada por el motor, el
cual en principio nos da la capacidad de desplazar a la máquina, además la potencia
también es aprovechada por los elementos locomotores para realizar cualquier trabajo que
deseemos, para esto la maquinaria cuenta con transmisiones diferenciales para darle una
mayor agilidad, los convertidores de par ayuda a duplicar la fuerza de la máquina sin
necesidad de cambiar la marcha, lo cual reduce el desgaste del motor y por último los
mandos finales nos ayudan a mover de la manera deseada los aditamentos de la maquinaria
para desarrollar las tareas que se deben cumplir.
Introducción-1.3 Sistemas Auxiliares (Eléctricos, hidráulicos,
neumáticos, frenos)
Un sistema (lat. systema, proveniente del griego σύστημα) es un conjunto de funciones,
virtualmente referenciada sobre ejes, bien sean estos reales o abstractos. También suele
definirse como un conjunto de elementos dinámicamente relacionados formando una
actividad para alcanzar un objetivo operando sobre datos, energía y/o materia para proveer
información.
Un sistema siempre está dentro de otro sistema. El concepto de sistema tiene dos usos muy
diferenciados, que se refieren respectivamente a los sistemas conceptualmente ideados
(sistemas ideales) y a los objetos encasillados dentro de lo real. Ambos puntos establecen
un ciclo realimentado, pues un sistema conceptualmente ideado puede pasar a ser percibido
y encasillado dentro de lo real; es el caso de los ordenadores, los coches, los aviones, las
naves espaciales, los submarinos, la fregona, la bombilla y un largo etc. que referencia a los
grandes inventos del hombre en la historia.
1.3 Sistemas Auxiliares (Eléctricos, hidráulicos, neumáticos, frenos)
Sistema eléctrico
Sistema eléctrico a un conjunto de dispositivos cuya función es proveer la energía
necesaria para el arranque y correcto funcionamiento de los accesorios eléctricos tales
como luces, electrodomésticos y diversos instrumentos. Cuando los expertos diseñan un
sistema eléctrico lo hacen pensando en cómo proveer energía aún en las peores condiciones
de operación; los sistemas de 12 volts son los más tradicionales y, a su vez, los menos
costosos, los de 24 volts se consideran los más eficientes.
En la actualidad los sistemas eléctricos de las máquinas han evolucionado tremendamente
comparados con los existentes hace relativamente poco tiempo.
La introducción de la electrónica en ellos hace que cada nuevo modelo que sale al mercado
suponga la introducción de nuevos componentes y nuevas funciones.
En estos artículos vamos a tratar de forma general los componentes más importantes así
como sus funciones, dejaremos los sistemas electrónicos para otros capítulos posteriores
teniendo en cuenta su complejidad.
Las funciones básicas del sistema eléctrico comienzan nada más arrancar la máquina.
Consisten en suministrar la energía necesaria para arrancar el motor, utilizar luces,
accesorios eléctricos, instrumentos, indicadores etc. Los componentes electrónicos que
forman parte del sistema eléctrico sirven en su mayoría para efectuar un control más fino de
los distintos componentes como la inyección del motor, control de cambios de la
servotransmisión, control de las funciones hidráulicas, etc, y todo ello de una forma que
permite el ajuste o modificación de los parámetros de funcionamiento, de manera que la
máquina se adapte en cada momento a las condiciones en que trabaja, de una forma
automática.
Sistema de carga y arranque.
El sistema se compone de batería, motor de arranque y alternador con su regulador
incorporado. Es el sistema que requiere más potencia de todos los de la máquina. En
motores antiguos también se contemplan bujías de precalentamiento o calentadores para
motores dotados de sistema de pre combustión.
La batería es la encargada de mantener una reserva de corriente para hacer funcionar el
arranque y los accesorios mientras la máquina esta parada. También actúa de reserva
cuando el generador no es suficiente porque el consumo eléctrico momentáneo supere su
capacidad de producir corriente, y estabiliza el sistema absorbiendo las cargas puntuales
que se producen cuando se enciende o apaga algún componente de fuerte consumo.
Normalmente suelen ser de plomo y ácido. El almacenamiento de la energía se hace de
forma química y la potencia la da en forma de electricidad.
14
Actualmente la mayoría de las baterías utilizadas en máquinas no requieren mantenimiento
alguno durante toda su vida útil, sin embargo es conveniente comprobar de vez en cuando
el estado de los bornes y conexiones, puesto que la intensidad de corriente que pasa por
ellos es tan fuerte que un borne flojo puede dar lugar a una avería prematura de la batería.
Problemas en las baterías:
Se pueden presentar diversos problemas en las baterías entre los que se pueden destacar:
Roturas de carcasas y puentes entre bornes, generalmente por golpes y vibraciones.
Cortocircuito entre las placas, generalmente producidos por decantación en el fondo del
material desprendido de las placas que se va acumulando hasta llegar a la altura de las
mismas cortocircuitándolas. Suele darse en uno de los vasos lo que inutiliza toda la batería.
Oxidación de las placas, producida por el paso del tiempo o bien por una carga excesiva por
defecto en el alternador o por haber quedado descubiertas sin electrolito.
Las baterías utilizadas en maquinaria como las utilizadas en el transporte suelen ser de gran
capacidad, puesto que los motores grandes requieren motores de arranque de mucha
potencia que precisan grandes intensidades de corriente al mismo tiempo que los diversos
sistemas tanto de iluminación como electrónicos cada vez más comunes y en más cantidad
requieren capacidades de reserva cada vez más altas.
Para comprobar la carga de una batería se utiliza un comprobador de descarga que mide la
tensión entre los bornes aplicando una carga parecida a la del motor de arranque. Aunque es
posible que la batería no pueda conservar la carga, por lo que es conveniente efectuar de
nuevo la prueba transcurridos algunos días para asegurarse.
Las baterías modernas no necesitan mantenimiento ni relleno de electrolito, simplemente
una limpieza de bornes y en general de la batería de vez en cuando servirá para mantenerla
en perfecto estado de funcionamiento.
14
Partes de una bateria
El motor de arranque va montado en la carcasa del volante del motor de manera que,
mediante una corona dentada, al accionar la llave de encendido hace girar el cigüeñal del
motor para que comience el ciclo de combustión. Lleva incorporado un relé que tiene la
función doble de desplazar el piñón del arranque para que engrane con la corona y a la vez
cierra el circuito de potencia que hace girar el arranque. El motor de arranque no requiere
mantenimiento habitualmente, únicamente es conveniente revisarlo cuando el motor diesel
necesite a su vez una reconstrucción, teniendo en cuenta revisar la corona del volante del
motor diesel y sustituyendo los elementos del motor de arranque que estén gastados por el
uso, como casquillos, contactos del relé, escobillas, etc.
15
Antiguamente la explosión o combustión de
los motores podía comenzarse con sistemas
manuales como la manivela, de compresión
de muelles, de aire comprimido, etc.
El motor de arranque eléctrico es la forma
habitual de comenzar la ignición de los
motores de vehículos y maquinaria en la
actualidad, aunque subsisten algunos
sistemas de aire en aplicaciones marinas.
El motor de arranque tiene la función de
hacer girar el cigüeñal del motor térmico con
el fin de que comience el ciclo de explosión
o combustión, y hasta que este último es
capaz de continuar por si solo.
Los motores de arranque constan de dos
elementos principales:
El motor eléctrico simple que suele ser un
motor "serie" de corriente continua. Motor
"serie" quiere decir que la corriente pasa
inicialmente por sus bobinas inductoras y a
continuación por el inducido sin ninguna
15
Motor de arranque
derivación. Este tipo de motor se caracteriza por un elevado par de arranque que lo hace
optimo en esta aplicación.
El relé principal de arranque que tiene la misión de conectar al motor eléctrico con la
batería directamente y en segundo lugar desplazar el piñón del arranque para que este se
conecte con la corona del volante de inercia del motor térmico y así poder transmitir el giro
del arranque al cigüeñal.
El circuito eléctrico externo que pone en funcionamiento un motor de arranque es simple,
consta de un cable grueso de positivo de batería conectado directamente al relé del arranque
y otro de control que va a la llave de contacto y de esta al relé del arranque para darle la
señal de encendido.
Averías más comunes.
Las averías en un motor de arranque una vez descartado el circuito externo al mismo
pueden ser eléctricas o mecánicas.
Dentro de las mecánicas podemos hablar de:
 Roturas en el piñón de arranque, fácilmente detectable visualmente.
 Fallos en el embrague que hacen que gire el eje del inducido y no lo haga el piñón,
se detecta por el sonido al poner en marcha el arranque.
 Rotura de la leva que desplaza el piñón, visualmente se detecta la falta de
desplazamiento.
 Desgaste excesivo de los casquillos de giro del inducido y el fallo consiguiente del
mismo, detectable desmontando el arranque.
Dentro de las eléctricas:
 Fallo en los contactos del relé, se detecta con una lámpara serie.
 Fallo en el propio relé, se detecta suministrando corriente directamente sin pasar por
la llave.
 Fallo en inductoras, inducido o escobillas, es necesario desmontar el arranque.
16
16
Partes de un motor de arranque
El alternador es un elemento fundamental entre los componentes de un motor y tiene
dos funciones fundamentales, la primera recargar la batería y dejarla en condiciones de
efectuar un nuevo arranque del motor térmico en cuanto sea preciso y la segunda alimentar
de corriente eléctrica los componentes auxiliares del motor térmico así como el alumbrado,
sensores, indicadores, etc.
Antiguamente se usaba una dinamo de corriente
continua para estas funciones, actualmente los
componentes electrónicos hacen más sencillo y barato
usar un alternador para esta labor, el alternador
produce más corriente con un tamaño menor de
componentes y necesita menos revoluciones de motor
para hacerlo.
El alternador en una máquina síncrona trifásica que
genera corriente alterna la cual se rectifica mediante
unos diodos para así alimentar la batería y el resto de componentes con una corriente de 14
voltios para turismos y 28 voltios para vehículos industriales y máquinas grandes.
Características del alternador.




Entrega de potencia útil incluso al ralentí.
Menor volumen a igual potencia suministrada que las dinamos.
Larga vida útil por no tener muchos elementos móviles.
Buena resistencia a elementos externos como humedad, calor, vibraciones, polvo,
etc.

Averías más comunes.
Las averías más frecuentes de un alternador pueden ser de dos tipos:
Mecánicas:
 Fallo en el mecanismo de arrastre del rotor por correas flojas, engrasadas o rotas o
bien la polea rota o desgastada. Suele detectarse por un ruido de patinamiento de las
correas.
 Fallo en los rodamientos con su consiguiente agarrotamiento y la destrucción
completa del alternador en la mayoría de los casos. Suele producirse ruido de
agarrotamiento con anterioridad.
Eléctricas:
 Fallo en el bobinado de rotor o inducido. Se comprueba desmontando el alternador
y comprobando su continuidad.
 Fallo en el regulador. Solo se puede comprobar sustituyéndolo por otro.
 Fallo en los rectificadores, en los alternadores modernos se sustituyen como un
conjunto y se comprueban con polímetro.
Sistemas hidráulicos
Todas las máquinas de movimiento de tierras actuales, en mayor o menor medida, utilizan
los sistemas hidráulicos para su funcionamiento; de ahí
la importancia que estos tienen en la configuración de
los equipos y en su funcionamiento.
Un sistema hidráulico constituye un método
relativamente simple de aplicar grandes fuerzas que se
pueden regular y dirigir de la forma más conveniente.
Otras de las características de los sistemas hidráulicos
son su confiabilidad y su simplicidad. Todo sistema
hidráulico consta de unos cuantos componentes
relativamente simples y su funcionamiento es fácil de
entender.
Vamos a tratar de describir algunos principios de
funcionamiento así como algunos componentes simples y la forma en que se combinan para
formar un circuito hidráulico.
Hay dos conceptos que tenemos que tener claros el de fuerza y el de presión. Fuerza es toda
acción capaz de cambiar de posición un objeto, por ejemplo el peso de un cuerpo es la
fuerza que ejerce, sobre el suelo, ese objeto. La presión es el resultado de dividir esa fuerza
por la superficie que dicho objeto tiene en contacto con el suelo.
La presión se mide generalmente en Kilogramos/Cm2.
La hidráulica consiste en utilizar un liquido para transmitir una fuerza de un punto a otro.
Los líquidos tienen algunas características que los hacen ideales para esta función, como
son las siguientes:
Incompresibilidad. (Los líquidos no se pueden comprimir)
Movimiento libre de sus moléculas. (Los líquidos se adaptan a la superficie que los
contiene).
Viscosidad. (Resistencia que oponen las moléculas de los líquidos a deslizarse unas sobre
otras).
Densidad. (Relación entre el peso y el volumen de un líquido). D=P/V La densidad patrón
es la del agua que es 1, es decir un decímetro cúbico pesa un kilo.
El principio más importante de la hidráulica es el de Pascal que dice que la fuerza ejercida
sobre un líquido se transmite en forma de presión sobre todo el volumen del líquido y en
todas direcciones.
Generalmente la fuerza Hidráulica se consigue empujando el aceite por medio de una
bomba conectada a un motor, se transmite a través de tuberías metálicas, conductos,
latiguillos, etc. y se proyecta en cilindros hidráulicos, motores, etc.
Un circuito hidráulico básico podría constar de un depósito de aceite, una bomba que lo
impulsa, una tubería que lo transmite y un cilindro que actúa.
Componentes básicos de los circuitos hidráulicos
Los sistemas hidráulicos se componen básicamente de:
 Bombas.
 Tuberías.
 Válvulas.
 Depósitos.
 Cilindros o botellas.
 Motores.
 Filtros.
Las bombas hidráulicas en maquinaria suelen ser de tres tipos fundamentalmente:
Bombas de engranajes, bombas de paletas y bombas de pistones.
Una bomba hidráulica es un dispositivo tal, que recibiendo
energía mecánica de una fuente exterior, la transforma en una
energía de presión transmisible de un lugar a otro de un
sistema hidráulico a través de un líquido cuyas moléculas
estén sometidas precisamente a esa presión.
Se dice que una bomba es de desplazamiento negativo
cuando su órgano propulsor no contiene elementos móviles;
es decir, que es de una sola pieza, o de varias ensambladas en
una sola. Otra definición para aclarar los términos dice que las
bombas de desplazamiento negativo son las que desplazan
una cantidad variable de líquido dependiendo de la presión
del sistema. A mayor presión menor cantidad de líquido
desplazará.
A este caso pertenecen las bombas centrífugas, cuyo elemento
propulsor es el rodete giratorio. En este tipo de bombas, se
transforma la energía mecánica recibida en energía hidro-cinética imprimiendo a las
partículas cambios en la proyección de sus trayectorias y en la dirección de sus velocidades.
Es muy importante en este tipo de bombas que la descarga de las mismas no tenga
contrapresión pues si la hubiera, dado que la misma regula la descarga, en el caso límite
que la descarga de la bomba estuviera totalmente cerrada, la misma seguiría en movimiento
NO generando caudal alguno trabajando no obstante a plena carga con el máximo consumo
de fuerza matriz.
Bombas hidráulicas de engranajes o piñones
Este es uno de los tipos más populares de bombas de caudal constante usados en la
maquinaria. En su forma más común, se componen de dos piñones dentados acoplados que
dan vueltas, con un cierto juego, dentro de un cuerpo estanco. El piñón motriz o principal
esta enchavetado sobre el árbol de arrastre accionando generalmente por el motor diesel o
por una toma de fuerza de la transmisión, etc. Las tuberías de aspiración o succión y de
salida o descarga van conectadas cada una por un lado, sobre el cuerpo de la bomba.
Los dientes de los piñones al entrar en contacto por él lado de salida expulsa el aceite
contenido en los huecos, en tanto que el vacío que se genera a la salida de los dientes del
engranaje provoca la aspiración del aceite en los mismos huecos.
Los ejes de ambos engranajes están soportados por sendos cojinetes de rodillos ubicados en
cada extremo.
El aceite es atrapado en los espacios entre los dientes y la caja de función que los contiene y
es transportado alrededor de ambos engranajes desde la lumbrera de aspiración hasta la
descarga. Lógicamente el aceite no puede retornar al lado de admisión a través del punto de
engrane.
Bombas hidráulicas de paletas
Las bombas hidráulicas de paletas se utilizan a menudo en circuitos hidráulicos de diversas
máquinas de movimiento de tierras. Son típicas en los sistemas hidráulicos de dirección de
las máquinas.
Constan de varias partes:
 Anillo excéntrico.
 Rotor.
 Paletas.
 Tapas o placas de extremo.
El accionamiento se efectúa por medio de un eje estriado que engrana con el estriado
interior del rotor. Hay diversos diseños para conseguir el contacto entre la paleta y el anillo;
en unos se utiliza la propia fuerza centrífuga que les imprime el giro del rotor, en estos
modelos se requiere una velocidad mínima de giro para garantizar el correcto apoyo de la
paleta sobre el anillo; en otros modelos esta fuerza centrífuga se refuerza con unos muelles
colocados entre la paleta y su alojamiento en el rotor, esto disminuye la velocidad mínima
necesaria para el apoyo; otros modelos utilizan una reducida presión hidráulica para
empujar la paleta.
Las bombas de paletas son relativamente pequeñas en función de las potencias que
desarrollan y su tolerancia al contaminante es bastante aceptable.
Bombas hidráulicas de pistones
Las bombas de pistones están formadas por un
conjunto de pequeños pistones que van subiendo
y bajando de forma alternativa de un modo
parecido a los pistones de un motor a partir de un
movimiento rotativo del eje.
Estas bombas disponen de varios conjuntos
pistón-cilindro de forma que mientras unos
pistones están aspirando liquido, otros lo están
impulsando, consiguiendo así un flujo menos
pulsante; siendo más continuo cuantos más
pistones haya en la bomba; el liquido pasa al interior del cilindro en su carrera de expansión
y posteriormente es expulsándolo en su carrera de compresión, produciendo así el caudal.
La eficiencia de las bombas de pistones es, en general, mayor que cualquier otro
tipo, venciendo, generalmente, presiones de trabajo más elevadas que las bombas de
engranajes o de paletas.
Las tolerancias muy ajustadas de estas bombas las hacen muy sensibles a la contaminación
del líquido.
Según la disposición de los pistones con relación al eje que los acciona, estas bombas
pueden clasificarse en tres tipos:
Axiales: los pistones son paralelos entre si y también paralelos al eje.
Radiales: los pistones son perpendiculares al eje, en forma de radios.
Transversales: los pistones, perpendiculares al eje, son accionados por bielas.
Las tuberías de conducción de los circuitos hidráulicos pueden ser metálicas con tubos
rígidos conformados a la medida o bien latiguillos de goma con una o varias capas de
alambres de acero trenzado en su interior, dependiendo de la presión para la cual estén
diseñados.
Las válvulas son fundamentales en los circuitos hidráulicos, y son las que controlan los
flujos de aceite para dirigirlos hacia el lugar conveniente en cada momento. Cada fabricante
puede denominarlas de una manera distinta, pero básicamente las funciones son similares
en casi todos los circuitos hidráulicos. Podemos hablar de válvulas de carrete, de retención,
reductoras de presión, de seguridad, compensadoras, pilotadas, antirretorno, moduladoras,
combinadas, etc. Actualmente la tendencia general de todos los fabricantes es la de sustituir
los circuitos pilotados hidráulicamente por pilotaje electrónico que resulta mas cómodo,
barato y sencillo, los circuitos son mandados por señales eléctricas y en unos pocos años la
parte hidráulica de las máquinas se limitará a los circuitos principales que son menos
propensos a las averías.
Los depósitos hidráulicos pueden ser de dos tipos: Presurizados que mantienen durante el
funcionamiento de la máquina una presión en su interior que favorece la descarga de aceite
hacia las bombas. Depósitos con respiradero que no mantienen presión en su interior.
Los cilindros o botellas pueden tener diversas formas o tener los soportes colocados de
distinta manera, pero generalmente se pueden clasificar por el sistema de cierre de la tapa
que varia en función de la presión que tengan que soportar. Las tapas que usan tornillos
aguantan generalmente más presión que las tapas que van atornilladas directamente en la
camisa. Estas últimas pueden ser atornilladas exteriormente o bien en la parte interior de la
camisa.
Motores hidráulicos son generalmente de pistones y caudal fijo, se utilizan generalmente
para la traslación de las máquinas.
Filtros hidráulicos, van generalmente en derivación con el circuito principal y suele pasar
por ellos una parte de la presión de retorno, circunstancia por la cual, su eficacia en el
circuito es limitada. No suelen colocarse en las líneas de presión porque necesitarían ser
muy reforzados para aguantar tan altas presiones y serian antieconómicos. En las líneas de
aspiración de las bombas podrían dar lugar a restricciones que producirían cavitación
acortando así drásticamente la vida útil de las mismas.
Como consecuencia de los cambios que están experimentando los circuitos hidráulicos
tanto en cuanto a su configuración, (nuevos elementos electrónicos, sensores más eficaces,
pasos de aceite más restringidos), como en cuanto a su tecnología, (ajustes de válvulas más
pequeños, cilindros y vástagos con mecanizados más finos, menores tolerancias en general
en los circuitos), cada vez es mas critica la limpieza del aceite que circula por los mismos,
los mantenimientos de los circuitos hidráulicos, al contrario que en otros sistemas, se están
acortando.
Un circuito hidráulico en el que se produzca una avería que dé lugar a la rotura de algún
componente, por sus especiales características, trasladará la contaminación inmediatamente
a todo el resto del circuito, siendo muy probable que se tenga que desmontar y limpiar el
circuito completo para solucionar el problema.
Refrigeración
Todos los motores de combustión interna se calientan durante el funcionamiento. Este calor
se produce al quemar el combustible dentro de los cilindros. El sistema de enfriamiento
debe poder eliminar suficiente calor como para mantener el motor a una temperatura
apropiada para la operación, pero no debe eliminar tanto calor como para que el motor
funcione en frío. Además, en ciertas aplicaciones, el sistema de enfriamiento debe eliminar
también el calor
La ilustración de la derecha se
muestra
un
sistema
de
enfriamiento
marcando
el
recorrido del refrigerante.
El sistema de enfriamiento afecta directamente al funcionamiento y a la vida útil de la
máquina. Si el sistema de enfriamiento no es del tamaño apropiado, o si no recibe buena
atención de mantenimiento o si la máquina no se opera de la forma debida, puede
producirse recalentamiento o exceso de enfriamiento. Como estos dos factores pueden
acortar la vida útil del motor o causar un rendimiento deficiente, es muy importante
descubrir y corregir de inmediato cualquier problema en el sistema de enfriamiento.
Hay muchos sistemas de enfriamiento; la mayoría tiene un radiador y un ventilador para
eliminar el calor del motor mientras que otros usan un intercambiador de calor, enfriadores
de agua salada o torres de enfriamiento.
Los componentes básicos de la mayoría de los sistemas de enfriamiento son: refrigerante,
bomba de agua, enfriador de aceite del motor, termostatos, ventilador y radiador.
Durante el funcionamiento normal, la bomba de agua envía refrigerante al bloque del motor
a través del enfriador de aceite del motor. El refrigerante fluye después a través del bloque
del motor a la culata o culatas de los cilindros en donde es enviado a las superficies
calientes de las mismas, pasa luego a la caja del termostato.
Cuando el motor esta frío, los termostatos impiden el flujo del refrigerante hacia el radiador
y el refrigerante vuelve directamente a la bomba del agua. Al ir aumentando la temperatura
del refrigerante, los termostatos comienzan a abrirse y permiten que parte del refrigerante
fluya al radiador.
Factores que afectan al sistema de enfriamiento.
Altitud
La velocidad de transferencia de calor del radiador al aire esta en relación directa con la
diferencia entre las temperaturas del refrigerante y del aire. Una temperatura ambiente
elevada hará que la temperatura del refrigerante sea más alta que la normal. A medida que
aumenta la altitud se reduce la densidad del aire. Por lo tanto se reduce la velocidad de
transferencia térmica del aire a medida que aumenta la altitud. Sin embargo la temperatura
ambiente se reduce a mayores altitudes con lo que se contrarrestan los efectos.
Sobrecarga
La operación de una máquina sobrecargada también puede producir sobrecalentamiento. La
selección de velocidades adecuadas es muy importante. Se puede recalentar el sistema de
enfriamiento si la máquina funciona durante un largo tiempo en una velocidad cercana a la
de calado de convertidor. En tales condiciones el motor y el convertidor generan grandes
cantidades de calor a la vez que se reduce la velocidad del ventilador y la bomba de agua.
Enfriador aceite motor
Muchos motores tienen también enfriadores de aceite motor. La mayor parte del calor
proviene del rociado de la parte inferior de los pistones. La alta temperatura de los pistones
se debe a la alta temperatura del aire de admisión por la acción del turbo, también se puede
producir por un ajuste inadecuado de la inyección y por poca presión de soplado del turbo.
Posenfriadores.
El aire a la salida del turbo esta a mayor
temperatura que en la entrada del mismo.
Algunos motores tienen un posenfriador,
para bajar la temperatura de salida del turbo,
este posenfriador utiliza refrigerante para
absorber el calor del aire. Si el núcleo del
posenfriador esta sucio o tiene aceite, el
refrigerante no puede absorber tanto calor
como en condiciones normales. Esto puede
elevar la temperatura de los pistones y
reducir la potencia del motor.
Enfriadores de aceite de transmisiones, transmisiones marinas o convertidores de par.
En estos elementos se genera calor generalmente por agitación o batido del aceite. El calor
aumenta con la carga y se genera mayor cantidad de calor cuando funcionan a una
velocidad próxima a la de calado. El convertidor de par también genera mucho calor
cuando funciona a alta velocidad sin carga sobretodo cuesta abajo.
Enfriadores de retardadores.
Algunas máquinas tienen un retardador que reduce la velocidad de la máquina al bajar una
pendiente. La utilización del retardador genera calor en el aceite del mismo. Cuando se use
el retardador es importante que el motor funcione a las RPM adecuadas y en la marcha
apropiada.
Múltiples de escape enfriados por agua y deflectores de calor generado por el turbo
enfriados por agua.
Algunos motores, sobre todo los motores
marinos, están equipados con múltiples
de escape enfriados por agua y
deflectores de calor enfriados por agua.
El
ajuste
de
combustible
o
sincronización de inyección inadecuados,
una carga excesiva del motor la alta
temperatura del aire de admisión
restricción en el flujo de aire de escape
originar altas temperaturas de escape y
del refrigerante.
Enfriadores de aceite hidráulico.
Por lo general son del tipo radiador
colocado entre el núcleo del radiador y el ventilador. El aire debe pasar por el enfriador
antes que por el radiador lo que da lugar a que un alto calentamiento del enfriador transfiera
el calor al radiador.
Sistema de Frenos
Frenos de servicio de los dúmperes de Caterpillar
Frenos Traseros de Discos Refrigerados por Aceite del dúmper 773D
Los frenos Caterpillar de discos
múltiples, refrigerados por aceite a
presión
están
refrigerados
continuamente proporcionando una
capacidad de frenado y de retardo y una
resistencia a la fatiga, excepcionales. El
Control Automático del Retardador y la
Ayuda Automática Electrónica a la
Tracción utilizan los frenos traseros
refrigerados por aceite para aumentar
las prestaciones del dúmper y aumentar
su productividad.
 1 Pistón de
Estacionamiento/Secundario
 2 Pistón de Servicio/Retardo
 3 Discos de Fricción
 4 Platos de Acero
 5 Muelles de Empuje
 6 Entrada del Aceite de
Enfriamiento
 7 Salida del Aceite de
Enfriamiento
Los frenos de discos refrigerados por aceite
están diseñados y fabricados para funcionar
con total seguridad, sin necesidad de ajustes,
proporcionando mejor rendimiento y mayor
duración que los sistemas de zapata y de
discos secos.
Una película de aceite evita el contacto
directo de los discos. Esto absorbe las fuerzas
de frenado, mantiene el aceite lubricante y
disipa el calor, alargando la duración del
sistema.
El diseño de doble pistón, patentado por
Caterpillar combina los frenos secundario y
de estacionamiento y las funciones del
retardador.
El
pistón
principal
es
accionado
hidráulicamente proporcionando las funciones
de retardo y de freno de servicio.
El pistón secundario se aplica por muelle y se mantiene en la posición de desactivado por la
presión hidráulica.
En caso de que la presión del sistema hidráulico descienda por debajo de un determinado
nivel, el pistón secundario que se aplica por muelle aplicará automáticamente los frenos.
El sistema del retardador tiene una potencia de 1864 kW (2500 HP) en servicio intermitente
y de 895 kW (1200 HP) en servicio continuo.
Durante el retardo, el motor trabaja en contra de la compresión y se corta la entrada de
combustible, aumentando el rendimiento de la máquina. Las fuerzas de retardo son
absorbidas por las ruedas por lo que no se producen en el eje motriz tensiones asociadas
con el sistema de retardo.
Los dúmperes Caterpillar llevan los siguientes sistemas de freno:
1. Freno de estacionamiento. Actúan sobre el pistón 1
2. Freno de servicio. Actúan sobre el pistón 2.
3. Retardador. Actúan sobre el pistón 2.
4. Freno de emergencia. Actúan sobre el pistón 1 y 2 y sobre los frenos delanteros
aunque estos estén desconectados.
5. Frenos delanteros. Solamente funcionan con los de servicio si están
conectados.(tecla en el cuadro).
6.
Frenos delanteros
Frenos delanteros de discos refrigerados por aceite
(opción). Ver foto superior Proporcionan mayor
capacidad de frenado y control de la máquina
cuando se trabaja sobre suelos resbaladizos y
deslizantes. Los frenos delanteros son de serie, la
opción consiste en colocar refrigeración.
El frenado se distribuye entre los dos ejes
aumentando la tracción. Cuando los transportes
cuesta abajo son largos, la reconstrucción de los
frenos se hace menos frecuente.
Conclusiones
El conocimiento de los sistemas auxiliares en el funcionamiento de una maquinaria pesada
es muy importante, en este apartado se incluyeron los principales sistemas auxiliares, las
características de cada uno de ellos así como también se conocieron algunas de las
principales averías en estos sistemas, lo cual consideramos de vital importancia ya que en
nuestra vida profesional al trabajar con la maquinaria en obra, podrían presentarse
problemas o situaciones especiales que sin los conocimientos adecuados no podrían
superarse.
Introducción-1.4 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:
vagón, arando, etc.
del camino de acarreo.
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, por que 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 transito y los neumáticos utilizados para diferentes tipos de maquinaria, mas
adelante mostraremos las características y mencionaremos sus ventajas y desventajas de
estos medios de locomoción.
1.4 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
muchisima ventaja para la utilizacion puesto que al presentar mayor traccion sobre las
ruedas de transito, estas favorecen la potencia de empuje del motor, este tipo de cadenas los
podemos ver en diversas variantes de maquinaria pesada:
Trenes de Rodamiento de Orugas y sus partes
Somos Distribuidores Exclusivos de los Rodajes Berco®, marca que es considerada la
número uno en fabricación de rodamientos para maquinaria de orugas.
Repuestos Equivalentes para Maquinaria CAT®
Agro-Costa como Distribuidor Autorizado de CTP, vende repuestos equivalentes de esta
marca, los cuales son fabricados bajos los más rigurosos estándares de calidad.
Sellos y Empaquetaduras
En cuanto a Sellos y Empaquetaduras Agro-Costa consciente de que nuestros clientes
necesitan piezas de excelente calidad y de alto rendimiento ofrecemos los Sellos y
Empaquetaduras CTP, los cuales son fabricados con el respaldo de Interface Solution Inc.
(ISI), empresa líder en la producción de material para Sellos y Empaques. Haciendo así de
los Sellos y Empaques CTP una alternativa confiable que además ofrece un extenso rango
de Kits de Empaquetaduras y Sellos para maquinas de movimiento de tierra.
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 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 de
tracción 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
Oruga de acero y goma McLaren Industries
Oruga de goma SOLIDEAL INTERNATIONAL
Oruga de goma SOLIDEAL INTERNATIONAL
Oruga de goma Dongil Rubber Belt
Oruga de goma para cargadoras de cadenas McLaren
Oruga de goma para mini-excavadora McLaren Industries
Oruga para minicargadoras McLaren Industries
Neumáticos: generalmente utilizada para terrenos firmes de topografía sensiblemente
plana, presentan menor tracción en el suelo y una mayor velocidad de desplazamiento
Autoelevadores
Cargadoras compactas Cargadora Frontal
Excavadoras
Rodillos Vibratorios
Retroexcavadoras
Motoniveladoras
Tractores de Orugas
A continuación mencionaremos algunos tipos de neumáticos de la amplia gama clasificada
Llanta para máquinas de obras Trelleborg Wheel Systems
Neumático para apisonadora Michelin
Neumático para apisonadora Denman tire corporation
Neumático para apisonadora GPX
Neumático para apisonadora Marangoni Pneumatici
Neumático para autocargador forestal GPX
Neumático para cargador Michelin
Neumático para cargador ALLIANCE
Neumático para cargador GPX
Neumático para cargador ZEUS GmbH Winstone
Neumático para desalojador forestal ALLIANCE
Neumático para desalojador forestal GPX
Neumático para dozer ALLIANCE
Neumático para dúmper articulado ALLIANCE
Neumático para dúmper articulado ZEUS GmbH Winstone
Neumático para excavadora hidráulica Michelin
Neumático para excavadora hidráulica Marangoni Pneumatici
Neumático para grúa ALLIANCE
Neumático para grúa ZEUS GmbH Winstone
Neumático para máquina agrícola ALLIANCE
Neumático para máquina agrícola Denman tire corporation
Neumático para máquina agrícola GPX
Neumático para máquina agrícola Trelleborg Wheel Systems
Neumático para máquina de cantera ALLIANCE
Neumático para máquina de obras SOLIDEAL NTERNATIONAL
Neumático para máquina de obras ALLIANCE
Conclusiones
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 maquina, 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 funiconabilidad del medio de
locomoción, así pues si se trabaja en un suelo muy lodoso no es muy conveniente trabajar
con maquinas de neumáticos puesto que presentan menos tracción en estos suelos y si una
maquina de oruga. En cambio si se requiere hacer un trabajo final en el pavimento por
ejemplo, por supuesto que 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.