Carlos Alberto Morales Cambranes Ingeniería Civil Maquinaria Pesada Sistemas auxiliares Sistema eléctrico Sistema eléctrico a un conjunto de dispositivos cuya función es proveer la e n e r g í a necesaria necesaria para para el arranque arranque y correcto correcto funcionamiento funcionamiento de los los accesori accesorios os eléctric eléctricos os tales tales como co mo luces electrodomésticos y diversos instrumentos! Cuando los e"pertos dise#an un sistema eléctrico lo $acen pensando en cómo proveer ener energí gía a a%n a%n en las las peor peores es cond condic icio ione nes s de o per aci ón & los sis tem as de '( vol ts son los m)s tra dic ion ale s y a su ve* los men os cost costos osos os los los de (+ volt volts s se se cons consid ider eran an los los m)s e,cientes! -n la actualidad los sistemas eléctricos de las m)quinas $an evolucionado tremendamente comparados con los e"istentes $ace relativamente poco tiempo! .a introducción de la electrónica en ellos $ace que cada nuevo modelo que sale al mercado suponga suponga la introducc introducción ión de nuevos componentes componentes y nuevas nuevas funcione funciones! s! -n es to s ar tí cu lo s vamos a tratar de forma general los componentes m)s importantes así como sus funciones dejaremos los sistemas electrónicos para otros capítulos posteriores teniendo en cuenta su complejidad! .as funciones b)sicas del sistema eléctrico comien*an nada m)s arrancar la m)quina!Consisten en suministrar la energí a necesaria para arrancar e l motor utili*ar lucesaccesorios eléctricos instrumentos indicadores etc! .os componentes electrónicos que forman parte del sistema eléctrico sirven en su mayoría para efectuar un control m)s ,no del o s d i s t i n t o s c o m p o n e n t e s c o m o l a i n y e c c i ó n d e l m o t o r c o n t r o l d e c a m b i o s d e l a s e rv rv o tr tr a ns ns mi mi s ió ió n c on on t ro ro l d e l a s f u nc nc io io n es es $ i dr dr ) ul ul i ca ca s etc y todo ello de una forma que permite el ajuste o modi, cación de los par)metros de funcionamiento de manera que la m)quina se adapte en cada m o m e n t o a l a s c o n d i c i o n e s e n q u e t r a b a j a d e u n a f o r m a autom)tica! Sistema de carga y arranque ! -l sistema se compone de batería motor de arranque y alternador con su r e gu gu la la do do r i n c o r p o r a d o ! - s e l s i s t e m a q u e r e q u i e r e m ) s p o t e n c i a d e t o d o s l o s d e l a m ) q u i n a ! - n m ot ot o re re s an an t ig ig u os os t am am b ié ié n se se co co n te te mp mp l an an b uj uj í as as de pre cal en tam ien to o cal ent ado res par a moto motore res s dota dotado dos s de sist sistem ema a de pre pre combustión! .a bat batería ería es la encargada de man tener una reserva de corri ente p ara $ acer f un un ci ci on on ar ar e l a r r a n q u e y l o s a c c e s o r i o s m i e n t r a s l a m ) q u i n a e s t a p a r a d a ! /a m b i é n a c t % a d e r e s e r v a cu an do e l g en er a d or no e s su , ci en t e po rq u e e l consumo eléctrico moment)neo supere su capacidad de producir corriente y estabili*a el sistema sistema absorbiendo las cargas cargas puntuales q u e se producen cuando se enciende o apaga alg%n componen te de fuerte co ns u mo ! 0ormalmente suelen ser ser de plomo y )cido! -l almacenamiento almacenamiento de la la en erg ía se $ac e de form forma a quí quími mica ca y la la potencia la da en forma de electricidad Actualmente la mayoría de las baterías utili*adas en m)quinas no requieren mantenimiento alguno durante toda su vida %til sin embargo es conveniente comprobar comprobar de ve* en cuando el estado de los bornes y cone"iones puesto que la intensidad de corriente q ue pasa por ellos llos es tan fuerte que un borne 1ojo puede dar lugar a una avería prematura de la batería
El motor de arranque 2a montado en la carcasa del volante del motor de manera q ue mediante una corona dentada al accionar la llave de encendido $ace girar el cig3e#al del motor para que comience el ciclo de combustión! .leva incorporado un relé que tiene la función doble de despla*ar despla*ar el pi#ón del del arranque arranque para para que engrane engrane con con la corona corona y a la ve* ve* ci er ra el ci rc ui to de potencia que $ace girar el arranque! -l motor de arranque no requiere mantenimiento $abitualmente %nicamente es conveniente revisarlo cuando el motor diésel necesite a su ve* una reconstrucción teniendo en cuenta revisar la corona del vo la n te de l motor diésel diésel y sustituy sustituyendo endo los element elementos os del motor motor de arranque arranque que estén estén gastados por el uso como casquillos contactos del relé escobillas etc!
Carlos Alberto Morales Cambranes Ingeniería Civil Maquinaria Pesada
-l motor de a r r a n q u e t i e n e l a f u n c i ó n d e $acer girar el cig3e#al del motor térmico con el ,n de que comience el ciclo de e"plosión o com bu sti ón y $as ta qu e est e %l tim o es cap a* de continuar por si solo! . o s m o t o r e s d e a r r a n q u e c o n s t a n d e d o s elementos principales4 - l m o t o r e l é c t r i c o s i m p l e q u e s u e l e s e r u n m o t o r 5serie5 de corriente continua! M o t or 5 s e r i e 5 q u i e r e d e c i r q u e l a c o r r i e n t e p a s a inicialmente p or sus b obinas indu ctoras y a c o n t i n u a c i ó n p o r e l i n d u c i d o s i n n i n g u n a derivación! -ste tipo de motor se caracteri*a por un elevado par de arranque q u e l o $ ac e optimo en esta aplicación!- l r e l é p r i n c i p a l d e a r r a n q u e q u e t i e n e l a misión de conectar al motor eléctrico con la batería directamente y en segundo lugar despla*ar el pi#ón del arranque para que este s conecte con la corona del volante de inercia del motor térmico y así poder transmitir el girodel arranque al cig3e#a l!-l circuito eléctrico e"terno que pone en funcionamiento un motor de arranque es si mp le 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 arran que para darl e la se#al de encendido!
El alternador es un elemento fundamental entre los componentes de un motor y tiene dos funciones fundament ales la primera recargar l a b atería y de ja rl a en co nd ic io ne s de efectuar un nuevo arranque del motor térmico en cuanto sea preciso y la segunda alimentar de corriente eléctrica los componentes au"iliares del motor térmico así como el alumbrado sensores indicadores etc! A n t i g ua m e n te s e u s a b a u n a d in a m o d e c or r i e nt e c o n t i n u a p a r a e s t a s f u n c i o n e s a c t u a l m e n t e l o s componentes electrónicos $acen m)s sencillo y baratou s a r u n a l t e r n a d o r p a r a e s t a l a b o r e l a l t e r n a d o r p r o d u c e m ) s c o r r i e n t e c o n u n t a m a # o m e n o r d e componentes y necesita menos revoluciones de motor para $acerlo !-l al ter nad or e n u na m)q uin a sí ncro na tri f)s ica que gene ra c orrie nte alte rna l a cu al s e rect i, ca m edia nte unos diodos para así alimentar la batería y el resto de componentes con una corriente de '+voltios para turismos y (6 voltios para ve$ículos industriales y m)quinas grandes! Características del alternador!
Carlos Alberto Morales Cambranes Ingeniería Civil Maquinaria Pesada 7-ntrega de potencia %til incluso al ralentí! 7Menor volumen a igual potencia suministrada que las dinamos! 7.arga vida %til por no tener muc$os elementos móviles 8uena resistencia a elementos e"ternos como $umedad calor vibraciones polvo etc! Averías m)s comunes! .as averías m)s frecuentes de un alternador pueden ser de dos tipos4 Mec)nicas4 79allo en el mecanismo de arrastre del rotor por correas 1ojas engrasadas o rotas o bien la polea rota o desgastada! Suele detectarse por un ruido de patina miento de las correas! 79a l l o e n l o s r o d a m i e n t o s c o n s u c o n s i g u i e n t e a g a r r o t a m i e n t o y l a d e s t ruccióncompleta del alternador en la mayoría de los casos! Suele p r o d u c i r s e r u i d o d e agarrotamiento con anterioridad! -léctricas4 79allo en el bobinado de rotor o inducido! Se comprueba desmontando el alternador y comprobando su continuidad! 79allo en el regulador! Solo se puede comprobar sustituyéndolo por otro! 79allo en los recti,cadores en los alternadores modernos se sustituyen como un conjuntó y se comprueban con polímetro
Sistemas hidráulicos /odas las m)quinas de movimiento de tierras actuales en mayor o menor medida utili*an los sistemas $idr)ulicos para su funcionamiento& de a$í la importancia que estos tienen en la con,guración de los equipos y en su funcionamiento! : n s i s t e m a $ i d r ) u l i c o c o n s t i t u y e u n m é t o d o relativ amente simple de aplicar grandes fuer*as que se pueden regular y dirigir de la forma m)s conveniente! ;tras de las características de los sistemas $idr)ulicos s o n s u c o n , a b i l i d a d y s u s i m p l i c i d a d ! /o d o s i s t e m a $ i d r ) u l i c o c o n s t a d e u n o s c u a n t o s c o m p o n e n t e s relat ivamente simples y su funcionamiento es f)cil deentender!2 a m o s a t r a t a r d e d e s c r i b i r a l g u n o s p r i n c i p i o s d e funcion amiento así como algunos componentes simples y la forma en que se combinan para formar un circuito $idr)ulico!
Cm( !.a $idr)ulica consiste en utili*ar un líquido para transmitir una fuer*a de un punto a otro!
Componentes b)sicos de los circuitos $idr)ulicos .os sistemas $idr)ulicos se componen b)sicamente de4 78ombas! 7/uberías! 72)lvulas! 7?epósitos! 7Cilindros o botellas! 7Motores! 79iltros! .as bombas $idr)ulicas en maquinaria suelen ser de tres tipos fundamentalmente4 8ombas de engranajes bombas de paletas y bombas de pistones!
Una bomba hidráulica - s u n d i s p o s i t i v o t a l q u e r e ci b i en d o e n e r gí a m e c) n i ca d e u n a f u e n t e e " t e r i o r l a transforma en una energía de presión transmisible de un lugar a ot ro de un si stema $idr )uli co a trav és d e un líqu ido cuyas moléculas estén sometidas precisamente a esa presión!S e d i c e q u e u n a b o m b a e s d e d e s p l a * a m i e n t o n e g a t i v o cuan do su órgan o propu lsor no conti ene elem ento s móvi les& es decir que es de una sola pie*a o de varias ensambladas en una sola! ;tra de,nición para aclarar los términos dice que las b o m b a s d e d e s p l a * a m i e n t o n e g a t i v o s o n l a s q u e d e s p l a * a n u na c a n ti d a d v a r ia b l e d e lí q u i do d e pe n d i en d o de l a p r es i ó n d e l s i s t e m a ! A m a y o r
Carlos Alberto Morales Cambranes Ingeniería Civil Maquinaria Pesada p re s i ó n m e n o r ca n t i d a d d e l í q u i d o despla*ar) !A este caso pertenecen las bombas centrífugas cuyo elemento propuls or es el rodet e gira tori o! - n este tipo de bomb as se
Bombas hidráulicas de engranajes o piñones -ste es uno de los tipos m)s populares de b ombas d e c a u d a l c o n s t a n t e u s a d o s e n l a maquinaria! -n su forma m)s com%n se componen de dos pi#ones dentados acoplados quedan vueltas con un cierto juego dentro de un cuerpo estan co! -l pi#ón mo tri* o princi pal esta enc$avetado sobre el )rbol de arrastre accionando generalmente por el motor diésel o por una tom a d e f uer *a de la transmisión etc! .as tuberías de aspiración o succión y de salida o descarga van conectadas cada una por un lado sobre el cuerpo de la bomba !. o s d i e n t e s d e l o s p i # o n e s a l e n t r a r en contacto por él lado de salida e"pulsa el aceite contenido en los $uecos en tanto que el vacío que se genera a la salida de los dientes del engranaje provoca la aspiración del aceite en los mismos $uecos !.os ejes de ambos engranajes est)n soportados por sendos cojinetes de rodillos ubicados encada e"tremo! -l aceite es atrapado en los espacios entre los dientes y la caja de función que los contiene yes tra nsp or tad o a lre ded or de amb os eng ran aje s des de la lum bre ra de asp ira ció n $as ta la descarga! .ógicamente el aceite no puede retornar al lado de admisión a través del punto de engrane! 8ombas $idr)ulicas de paletas .as bombas $idr)ulicas de paletas se utili*an a menudo en circuitos $idr)ulicos de diversas m)quinas de movimiento de tierras! Son típicas en los sistemas $idr)ulicos de dirección delas m)quinas !Constan de varias partes4 7Anillo e"céntrico! 7@otor! 7Paletas! 7/apas o placas de e"tremo Bombas hidráulicas de pistones .as bombas de pistones est)n formadas por un conjunto de peque#os pistones que van subiendo y b a j a n d o d e f o r m a a l t e r n a t i v a d e u n m o d o parecido a los pistones de un motor a partir de un movimiento rotativo del eje!- s t a s b o m b a s d i s p o n e n d e v a r i o s c o n j u n t o s p i s t ó n c i l i n d r o d e f o r m a q u e m i e n t r a s u n o s p i st on es e st )n a sp ir an do l íq ui do o tro s loest)n im p u l s a n do co n s i g u i e nd o a sí un 1 u j o m e n o s p u l s a n t e & s i e n d o m ) s c o n t i n u o c u a n t o s m ) s pistones $aya en la bomba& el líquido pasa al interior del cilindro en su carrera de e"pansión y posteriormente es e"puls)ndolo en su carrera de compresión produciendo así el caudal! .as tuberías de conducción de los circuitos $idr)ulicos pueden ser met)licas con tubos rígidos conformados a la medida o bien latiguillos de goma con una o v a r i a s c a p a s d e a l a mb r e s d e a ce r o t r en * a do e n s u in t er i o r d e p e nd i e n do d e l a presi ón p ara la cu al e stén dise#ados! Las válvulas Son fundamentales en los circuitos $idr)ulicos y son las que controlan los 1ujos de aceite para dirigirlos $acia el lugar conveniente en cada momento! Cada fabricante puede denominarlas de una manera distinta pero b)sicamente las f unciones so n si mi la re s en casi todos los circuitos $idr)ulicos! Podemos $ablar de v)lvulas de carrete de retención reductoras de presión de seguridad compensadoras pilotadas anti retorno moduladoras combinadas etc! Actualmente la tendencia general de todos los fabricantes es la de sustituir los circuitos pilotados $idr)ulicam ente por pilotaje electrónico que re su lt a ma s có mo do barato y sencillo los circuitos son mandados por se#ales eléctricas y en unos pocos a#os la p a r t e $ i d r ) u l i c a d e l a s m ) q u i n a s s e l i m i t a r ) a l o s c i r c u i t o s p r i n c i p a l e s q u e s o n m e n o s p ropensos a las averías! .os depósitos $idr)ulicos Pueden ser de dos tipos4 Presuri*ados que mantienen durante el funcionamiento de la m)quina una presión en su interior que favorece l a descarga de aceite $acia las bombas! ?epósitos con respiradero que no man tie nen pre sió n en su interior! Los cilindros o botellas Pueden tener diversas formas o tener los soportes colocados de distinta manera pero generalmente se pueden clasi,car por el sistema de cierre de la
Carlos Alberto Morales Cambranes Ingeniería Civil Maquinaria Pesada /a p a q u e v a r í a e n f u n c i ó n d e l a p r e s i ó n q u e t e n g a n q u e s o p o r t a r! . a s tapas que usan tornillos aguantan generalmente m)s presión que las tapas que v a n a t o r n i l l a d a s directamente en la camisa! -stas %ltimas pueden ser atornilladas e"teriormente o bien en la parte interior de la camisa!
Motores hidráulicos S o n g e n e r a l m e n t e d e p i s t o n e s y c a u d a l , j o s e u t i l i * a n ge neralmente para la traslación de las m)quinas! iltros hidráulicos 2an generalmente en derivación con el circuito pr in ci pa l y su el e pasar por ellos una parte de la presión de retorno circunstancia por la cual su e,cacia en el circuito es limitada! 0o suelen colocarse en las líneas de presión porque necesitarían ser muy refor*ados para aguantar tan altas presiones y serian antieconómicos! -n las líneas de as p i r a c i ó n de las bombas podrían dar lugar a restricciones que producirían cavitación acortando así dr)sticamente la vida %til de las mismas! Como consec uencia de los cambios qu e est)n e"perimenta ndo los circuitos $idr)ulicos tanto en cuanto a su con,guración Bnuevos elementos electrónicos sensores m)s e,caces pasos de aceite m)s restringidos como en cuanto a su tecnología Bajustes de v)lvulas m)s peque#os cilindros y v)stagos con mecani*ados m)s ,nos menores tolerancias en genera len los circuitos cada ve* es mas critica la limpie*a del aceite que circula por los mismos los mantenimientos de los circuitos $idr)ulicos al contrario que en otros sistemas se est)n acortando! :n circuito $idr)ulico en el que se produ *ca u na a verí a qu e dé luga r a la ro tura de a lg%n componente por sus especiales características trasladar) la contaminación inmediatamente a to do el re st o de l circuito sien do muy probable q ue se ten ga que desmontar y limpiar el circuito completo para solucionar el problema !e"rigeraci#n /odos los motores de combustión interna se calientan durante el funcionamiento! -ste calor se produce al quemar el comb ustible d entro de los cili ndros! -l sistem a de e nf ri am ie nt o d e b e p o d e r e l i m i n a r s u , c i e n t e c a l o r c o m o p a r a m a n t e n e r e l m o t o r a u n a t e m p e r a t u r a a p ro p ia d a p a ra l a o p er a ci ó n p er o n o de b e eli min ar tan to cal or com o par a qu e el mot or funcione en frío! Adem)s en ciertas aplicaciones el sistema de enfriamiento debe eliminar también el calor
-l sistema de enfriamiento afecta directamente al funcionamiento y a la vida %til de la m)quina! Si el sistema de enfriamiento no es del tama#o apropiado o si no recibe buena a t e n c i ó n d e m a n t e n i m i e n t o o s i l a m ) q u i n a n o s e o p e r a d e l a f o r m a d e b i d a p u e d e prod uci rs e reca le ntami ent o o e " ce s o d e en f r i am i e nt o ! C o mo e st o s d o s f a ct o re s pu e d e n a c o r t a r l a v i d a % t i l del motor o causar un rendimiento de, ciente es muy importante descubrir y corregir de inmediato cualquier problema en el sistema de enfriamiento !
Carlos Alberto Morales Cambranes Ingeniería Civil Maquinaria Pesada l o s c i l i n d r o s e n d o n d e e s e n v i a d o a l a s s u p e r , c i e s calientes de las mismas pasa luego a la caja del termostato! Cuando el motor esta frío los termostatos impiden el 1ujo del refrigerante $acia el radiador y el refrigerante vuelve directamente a la bomba del agua! Al ir aumentando la temperatura del refrigerante los termostatos comien*an a abrirse y permiten que parte del refrigerante 1uya al radiador! 9actores que afectan al sistema de enfriamiento! Altitud $osen"riadores% -l aire a la salida del turbo esta a mayor temperatura que en la e n t r a d a d e l m i s m o ! A l g u n o s m o t o r e s t i e n e n u n p o s e n f r i a d o r para bajar la temperatura de salida del turbo este posen fria dor util i*a refri gera nte para a b s o r b e r el calor del aire! Si el n%cleo del posenfriador esta sucio o tiene aceite el refrigerante no puede absorber tanto calor como en condiciones normales! -sto puede e l e v a r l a t e m p e r a t u r a d e l o s p i s t o n e s y reducir la potencia del motor! -nfriadores de aceite de transmisiones transmisiones marinas o convertidores de p ar! -n estos elementos se genera calor generalmente por agitación o batido del aceite! -l calor a u m e n t a c o n l a c a r g a y s e g e n e r a m a y o r c a n t i d a d d e c a l o r c u a n d o f u n c i o n a n a u n a v e l o ci d a d p r ó" i m a a l a d e c a l ad o ! - l c o n v e r t i d o r d e p a r t a m b i é n g e n e r a m u c $ o c a l o r cuando funciona a alta velocidad sin carga sobretodo cuesta abajo!
En"riadores de retardadores% Algunas m)quinas tienen un retardador que reduce la velocidad de la m)quina al bajar una pendiente! .a utili*ación del retardador genera calor en el aceite del mismo! Cuando se use el retardador es importante que el motor funcione a las @PM adecuadas y en la marc$a apropiada! M%ltiples de escape enfriados por agua y de1ectores de calor generado por el turbo enfriados por agua! Algunos motores sobre todo los motores marin os est )n equ ip ado s con m%l tip le s inadecuados u na ca rg a e" ce si va d el m ot or l a a lt at e m p e r a t u r a d e l a i r e d e a d m i s i ó n r es tr ic ci ón en el 1 u jo de ai re de es ca pe or ig in ar al ta s te mp er at ur as de es ca pe y del refrigerante! -nfriadores de aceite $idr)ulico! P o r l o g e n e r a l s o n d e l t i p o r a d i a d o r colocado entre el n%cleo del radiador y el ventilador! -l aire debe pasar por el enfriador antes que por el radiador lo que da lugar a que un alto calentamiento del enfriador trans,era el calor al radiador!
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Sistema de renos . o s f r e n o s C a t e r p i l l a r d e d i s c o s m % l t i pl e s r e f ri g e r a do s por aceite a p r e s i ó n e s t ) n r e f r i g e r a d o s c o n t i n u a m e n t e p r o p o r c i o n a n d o u n a capacidad de frenado y de retardo y una resistencia a la fatiga e"cepcionales! -l Control Autom)tico del @etardador y laA y u d a A u t o m ) t i c a - l e c t r ó n i c a a l a /r a c ci ó n u t i l i * an l o s f r e n o s t r a s e r o s r e f r i g e r a d o s p o r a c e i t e p a r a a u m e n t a r las prestaciones del d%mper y aumentar su productividad! 7' Pistón de -stacionamiento>Secundario 7( Pistón de Servicio>@etardo 7D ?iscos de 9ricción
7+ Platos de Acero 7E Muelles de -mpuje 7F -ntrada del Aceite de -nfriamiento 7G Salida del Aceite de -nfriamiento .os frenos de discos refrigerados por aceite est)n dise#ados y fabricados para funcionar con total seguridad sin necesidad de ajustes proporcionando mejor rendimiento y pistón secundario se aplica por muelle y s e ma nt ie ne en l a po sición de desactivado por la presión $idr)ulica! -n caso de que la presión del sistema $idr)ulico descienda por debajo de un determinado nivel el pistón secundario que se aplica por muelle aplicar) autom)ticamente los frenos! -l sistema del retardador tiene una potencia de '6F+ H B(EJJ
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