Fundamentos de Maquinaria: Motores, Energía y Equipos Pesados

Conceptos Fundamentales sobre Máquinas

1. ¿Dónde nacieron las máquinas?

La máquina nació con el ser humano, dada su necesidad de trasladarse de un lugar a otro, cultivar la tierra, desarrollar la industria y para fines bélicos.

2. ¿Qué es una máquina?

Es un conjunto de elementos móviles y fijos cuyo funcionamiento posibilita aprovechar, regular o transformar energía, o realizar un trabajo con un fin determinado.

3. ¿Qué es la potencia?

La potencia es la relación entre el trabajo realizado y el tiempo empleado para ello (Potencia = Trabajo / Tiempo).

Motores Térmicos y Fuentes de Energía

4. ¿Cuántas clases de motores térmicos existen?

Existen dos clases principales: motores de combustión externa y motores de combustión interna.

5. ¿Cuáles son las etapas de los motores de combustión interna?

Motores de ciclo Otto (Gasolina)

1. Admisión: Tiene lugar la entrada de una mezcla de combustible y aire en el cilindro mientras el pistón baja.
2. Compresión: El pistón sube, reduciendo el volumen y comprimiendo la mezcla de aire y combustible.
3. Explosión (o Combustión): La bujía genera una chispa que provoca la explosión de la mezcla, empujando el pistón hacia abajo bruscamente.
4. Escape: El pistón sube nuevamente y los gases producidos por la combustión son expulsados a través de la válvula de escape, pudiendo alcanzar temperaturas de hasta 2400 °C.

Motores de inyección (Ciclo Diésel)

1. Admisión: El pistón baja y permite que solo entre aire al cilindro.
2. Compresión: El pistón sube y comprime el aire, elevando su temperatura drásticamente.
3. Combustión y Expansión: Se inyecta el combustible (diésel) pulverizado, que se enciende espontáneamente al contacto con el aire caliente. La combustión empuja el pistón hacia abajo.
4. Escape: El pistón sube y expulsa los gases quemados.

6. ¿Cuáles son las fuentes de energía eléctrica?

Fuentes Renovables

• Centrales termoeléctricas solares
• Centrales solares fotovoltaicas
• Centrales eólicas
• Centrales hidroeléctricas
• Centrales termoeléctricas de biomasa o biogás

Fuentes No Renovables

• Centrales nucleares
• Combustibles fósiles (carbón, petróleo)
• Centrales de ciclo combinado (quemadores de gas natural)
• Centrales de turbogás

7. ¿Qué es un generador?

Es un dispositivo que convierte la energía mecánica en energía eléctrica.

8. ¿Qué es un alternador?

Es una máquina eléctrica capaz de transformar la energía mecánica en energía eléctrica, generando corriente alterna.

Maquinaria para Movimiento de Tierras

9. ¿Qué equipos realizan movimientos de tierras?

• Tractores
• Mototraíllas
• Motoniveladoras
• Excavadoras
• Cargadores frontales
• Palas mecánicas
• Retroexcavadoras
• Volquetas

10. ¿Qué es un tractor?

Es la máquina empleada en ingeniería civil para empujar o arrastrar cargas, comúnmente conocida como topadora, explanadora o buldócer.

11. ¿Qué partes componen un tractor?

1. Tren de fuerza: Está constituido por una unidad central o frente de potencia y dos conjuntos laterales de movimiento. En él se montan el motor, el embrague, la transmisión, el sistema de dirección, los mandos finales y el tren de rodaje.
2. Controles hidráulicos: Consta de una bomba hidráulica con su depósito de líquido que, mediante cañerías flexibles de alta presión, transmite los movimientos a los émbolos o cilindros para accionar la hoja topadora y los escarificadores.
3. Hojas de empuje: También llamada topadora. Es una estructura maciza de plancha reforzada que tiene una base y un respaldo triangular. La cuchilla es de acero y está montada sobre brazos laterales.
4. Accesorios: Elementos adicionales que se pueden acoplar para diversas tareas (ej. escarificador o ripper).

12. ¿En qué actividades es usado el tractor?

• Desmonte y limpieza de sitios de construcción.
• Construcción y mantenimiento de caminos de acceso.
• Despalme de bancos de material.
• Afloje de material para cargadores frontales.
• Afine de taludes.
• Relleno de zanjas.
• Excavación y acarreo a corta distancia.
• Extendido de material en terraplenes.

13. ¿De qué depende la producción del equipo de movimiento de tierras?

La productividad depende de varios factores, entre ellos:

• Zona de operaciones: Las condiciones del terreno, clima y altitud.
• Clase de material: El tipo de suelo o roca a mover (densidad, cohesión, etc.).
• Requerimiento de esfuerzos: La dificultad de la tarea, como la pendiente o la distancia de acarreo.