Fundamentos de la Ingeniería Mecánica
Refrigeración
Casi todos los motores son refrigerados por medio de un líquido. Una bomba activada por el cigüeñal del motor bombea un refrigerante en el bloque del motor y la culata a través de canales. El refrigerante absorbe el calor y fluye hasta un radiador situado detrás de la calandra del automóvil. El refrigerante sale del radiador hacia un gran número de tubos estrechos que son enfriados por el aire que genera el movimiento del automóvil.
Soldadura de Aporte
Se introduce en un horno con una mezcla diferente del metal, aporte suave, estaño o solder a 425° Cu, Br. 425°.
Tipos de Roscas
Rosca Trapecial
La sección de su filete es un trapecio isósceles. Por ser más fácil de fabricar, suele sustituir a la rosca cuadrada.
Rosca Cuadrada
Presenta un filete de sección cuadrada. Se aplica principalmente en mecanismos para la transmisión del movimiento.
Rosca en Diente de Sierra
La sección del filete es un trapecio rectángulo. Se aplica preferentemente para la transmisión de movimientos que dan lugar a grandes esfuerzos dirigidos siempre en el mismo sentido.
Rosca Redonda
Caracterizada por la forma redonda de su filete, tiene especial aplicación en aquellos casos en que se prevén fuertes desgastes debido a las condiciones de trabajo.
Lubricación y Combustible
Lubricación: lanza con mucha fuerza aceite hacia arriba. Combustible: son eléctricas. Refrigeración: se ocupa agua destilada, termostato regula el paso del agua. Eléctrico: desde la batería al sistema de partida. Transmisión: sistema que permite que una rueda gire más. Extracción de gas: solo se liberan catalizadores. Distribución: el giro de un motor debe combinar abertura con cierre de válvula.
Máquinas de Combustión Externa
Caldera de vapor: transforma el agua en vapor, aumenta la temperatura del agua. Cámara de agua, Cámara de Vapor, Depósitos, Válvula de seguridad, Manómetro, Alimentación de agua, Agua para alimentar, temperatura. Vapor saturado: se encuentra en contacto con agua, se necesita tratarlo.
Tipos de Vapor
- Vapor Saturado Húmedo: tiene partículas de agua en su interior.
- Vapor Recalentado: es el que se eliminan partículas de agua y se ocupa en turbinas.
Rodete (álabes), gira, tobera.
Máquinas Hidráulicas
Represa, rebosadero, sala de máquinas, turbinas, generador eléctrico, patio de altura, centrales de agua fluyente, central con embalse, central con bombeo… Máquinas hidráulicas: Turbinas: energía del fluido en mecánica. Bombas: le entregan energía al fluido (Potencial Cinética). Caja espiral: transforma presión del agua en velocidad. Distribuidor o inyector: entra el fluido al rodete. Rodete: elemento giratorio que contiene álabes en su interior. Máquinas neumáticas: versátil y rápida, portátil, A/C se puede almacenar y combinar.
Motor Diésel
Un motor diésel funciona mediante la ignición de la mezcla aire-gas sin chispa. La temperatura que inicia la combustión procede de la elevación de la presión que se produce en el segundo tiempo motor, compresión.
El combustible diésel se inyecta en la parte superior de la cámara de compresión a gran presión, de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presión. Como resultado, la mezcla se quema muy rápidamente. Esta combustión ocasiona que el gas contenido en la cámara se expanda, impulsando el pistón hacia abajo. La biela transmite este movimiento al cigüeñal, al que hace girar, transformando el movimiento lineal del pistón en un movimiento de rotación.
Para que se produzca la autoinflamación es necesario emplear combustibles más pesados que los empleados en el motor de gasolina, empleándose la fracción de destilación del petróleo comprendida entre los 220 y 350°C, que recibe la denominación de gasóleo.
Motor Bencinero
El combustible se inyecta pulverizado y mezclado con el gas dentro de un cilindro. Se suele introducir un 10% más de aire del necesario, a veces se suele inyectar más o menos combustible, esto lo determina la sonda lambda (o sonda de oxígeno) la cual envía una señal a la ECU. Una vez dentro del cilindro la mezcla es comprimida. Al llegar al punto de máxima compresión (punto muerto superior o PMS) se hace saltar una chispa, producida por una bujía, que genera la explosión del combustible. Los gases encerrados en el cilindro se expanden empujando un pistón que se desliza dentro del cilindro. La energía liberada en esta explosión es transformada en movimiento lineal del pistón, el cual, a través de una biela y el cigüeñal, es convertido en movimiento giratorio. La inercia de este movimiento giratorio hace que el motor no se detenga y que el pistón vuelva a empujar el gas, expulsándolo por la válvula correspondiente, ahora abierta. Por último, el pistón retrocede de nuevo permitiendo la entrada de una nueva mezcla de combustible.
Máquina de Vapor
En una caldera se hierve determinada cantidad de agua incesantemente. Tras calentarse por un fuego alimentado por diversos combustibles como madera, carbón o petróleo, esta hierve. Cuando hierve en la caldera, el vapor que se genera se concentra generando una alta presión y en ese estado se lo dirige a una cámara cerrada conocida como cámara de vapor.
El vapor de la caldera entra en la cámara, en donde en el extremo delantero se encuentra un cilindro, que por la expansión del volumen del agua, empuja un pistón. A través de un mecanismo de biela-manivela el movimiento circular de este pistón se convierte en un movimiento de traslación o de rotación.
Este movimiento es capaz de hacer girar ruedas por ejemplo de una locomotora o incluso provocar la rotación de un rotor en un generador eléctrico. Cuando acaba con el ciclo, el émbolo vuelve al lugar en el que comenzó y todo el vapor se expulsa con inercia aplicando la energía. Al mismo tiempo, mediante una serie de válvulas se produce una renovación en la entrada y la salida de los flujos de vapor, también de forma constante.
Una tobera es un dispositivo que convierte la energía térmica y de presión de un fluido (conocida como entalpía) en energía cinética. El fluido sufre un aumento de velocidad a medida que la sección de la tobera va disminuyendo, por lo que sufre también una disminución de presión y temperatura al conservarse la energía.
Turbinas Hidráulicas
La Turbina Pelton es uno de los tipos más eficientes de turbina hidráulica. Es una turbomáquina motora, de flujo radial, admisión parcial y de acción. Consiste en una rueda (rodete o rotor) dotada de cucharas en su periferia, las cuales están especialmente realizadas para convertir la energía de un chorro de agua que incide sobre las cucharas.
La Turbina Francis Se trata de una turbomáquina motora a reacción y de flujo mixto. Las turbinas Francis son turbinas hidráulicas que se pueden diseñar para un amplio rango de saltos y caudales, siendo capaces de operar en rangos de desnivel que van de los dos metros hasta varios cientos de metros. Esto, junto con su alta eficiencia, ha hecho que este tipo de turbina sea el más ampliamente usado en el mundo, principalmente para la producción de energía eléctrica en centrales hidroeléctricas.
Las Turbinas Kaplan son turbinas de agua de reacción de flujo axial, con un rodete que funciona de manera semejante a la hélice. Se emplean en saltos de pequeña altura y grandes caudales. Las amplias palas o álabes de la turbina son impulsadas por agua a alta presión liberada por una compuerta. Los álabes en las turbinas Kaplan son siempre regulables y tienen la forma de una hélice, mientras que los álabes pueden ser fijos o regulables. Para su regulación, los álabes del rodete giran alrededor de su eje, accionados por unas manijas, que son solidarias a unas bielas articuladas, que se desplaza por el interior del eje de la turbina. Este movimiento es accionado por un servomotor hidráulico, con la turbina en movimiento.
Automatización
Producción: se produce en el compresor, el cual comprime el aire aspirado. Acumulador de aire comprimido: comprime, enfría y disminuye velocidad, amortigua variaciones de presión.
Distribución: cerrada o anillos, abierta.
Preparación: aire pasa por filtro regulador lubricador (FRL).
Válvula distribuidora: cortar y dar paso al A/C, cambia la dirección, flecha arriba presión, abajo escape.
Cilindro actuador: transforma energía neumática a mecánica.