INGENIERIA MECANICA

(NUEVA GENERACION)

ACCIONAMIENTOS ELECTRICOS

1. Definiciones Accionamiento: Se denomina accionamiento al elemento o elementos de la máquina encargado de suministrar la energía mecánica necesaria para que la máquina funcione. Conversor mecánico: Elemento encargado de transformar cualquier tipo de energía en energía mecánica y ponerla a la disposición del accionamiento con el fin de que éste último lo suministre a la máquina. Par de polos: Cada una de las veces que las bobinas de los motores de alterna que hacen un imán, esto es, generan un polo positivo y otro negativo.

2. Tipos de accionamientos Los tipos de accionamientos más empleados en el diseño de máquinas son: - Accionamientos eléctricos: motor de continua, síncrono, asíncrono, brushless. - Accionamientos hidráulicos: cilindro de simple y doble efecto, cilindro giratorio. - Accionamientos neumáticos: cilindro de simple y doble efecto, cilindro giratorio. - Accionamientos por motor térmico: máquina de vapor, motor de gasolina u Otto de dos y cuatro tiempos, motor diésel, turbinas de gas. - Accionamientos explosivos: pólvora. - Accionamientos elésticos: muelles, gomas. - Accionamientos gravitatorios: suministro de elementos mediante gravedad. - Accionamiento humano: persona.

3. Accionamientos eléctricos Los accionamientos eléctricos son los más extendidos y los que poseen un mayor campo de aplicación dada la fácil disponibilidad de la energía eléctrica a través de las redes de distribución. De hecho, hay accionamientos que dependen de una etapa previa realizada por un accionamiento eléctrico, como en los accionamientos neumáticos o hidráulicos (un accionamiento eléctrico debe mover inicialmente un compresor o una bomba), gravitatorio (previamente se tiene que desplazar el elemento que caerá por gravedad al sitio por el que caerá), etc. Los accionamientos eléctricos pueden ser: - Motores de corriente alterna: Son, en general, motores robustos, compactos y que necesitan poco mantenimiento. Además, suelen ser más baratos que los motores de corriente continua para potencias equivalentes. ·Monofásicos: Este tipo de motores poseen una única fase y un neutro. Sirven únicamente para potencias pequeñas o medias (< 3kw). Poseen el inconveniente de necesitar de un arrancador. Pueden ser de dos tipos:

i. Síncronos: Este tipo de motores funcionan siempre a una velocidad fija, siendo su curva de par-velocidad de la siguiente forma:

Este tipo de motores trabajan a velocidad fija aun cuando varíe la carga, tal como se puede apreciar en la gráfica par-velocidad. Los motores síncronos se utilizan en aplicaciones donde se necesita mantener una velocidad exacta (por ejemplo, en temporizadores). Presentan el problema de que necesitan un arrancador. ii. Asícronos: Este tipo de motores funcionan con una curva par-velocidad de la siguiente forma:

Son motores que funcionan a una velocidad aproximadamente fija aunque varíe la carga, ya que se puede observar en la gráfica par-velocidad que el punto de funcionamiento del motor se encuentra en una zona en la que la curva es muy vertical. Son los motores más apliamente utilizados. Los motores trifásicos permiten potencias mayores y, además, no necesitan arrancador.

· Trifásicos: Presentan las mismas características que los monofásicos, con la diferencia de que se pueden poner en marcha sin necesidad de arrancador. Se construyen para potencias mayores - Motores de corriente continua: Este tipo de motores son pesados, caros y necesitan bastante mantenimiento debido al chisporroteo continuo de las escobillas. No obstante, eran la mejor opción para las aplicaciones en las que se necesitaba controlar la velocidad y/o el par hasta que se desarrolló el variador de frecuencia, aparato que subsana esta carencia de los motores asíncronos. También se utilizan en aquellos sitios donde la alimentación proviene de una batería. La velocidad es fácilmente ajustable poniendo únicamente un reostato (resistencia variable) en el inductor. El sentido de rotación se invierte cambiando la polaridad del motor. ·Bobinados en derivación: Este tipo de motores presentan la excitación bobinada en paralelo, por lo que la caída de tensión de la excitación es la misma que la del motor. Pueden ser de dos tipos: i. Con escobillas: Presentan inconvenientes en cuanto al mantenimiento, ya que las bobinas chisporrotean continuamente y se desgastan. ii. Brushless (sin escobillas): Presentan un menor coste de mantenimiento al funcionar sin escobillas. La gráfica par-velocidad de estos motores es la siguiente:

Como se puede apreciar, la gráfica es similar a la del motor asíncrono. Se utilizan para aparatos tales como ventiladores de continua. ·Bobinados en serie: Este tipo de motores presentan la excitación bobinada en serie, por lo que la caída de tensión de la excitación no es fija. Al igual que los motores con excitación en paralelo, pueden ser con escobillas o brushless. Su gráfica par-velocidad es la siguiente:

Su velocidad varía con la carga, ya que posee la excitación en serie. ·Con excitación independiente: Este tipo de motores presentan la alimentación del devanado inductor mediante una fuente de alimentación externa a la máquina. Por este motivo, es muy fácil controlar su velocidad variando únicamente la corriente de excitación. Con este tipo de motores se puede controlar la velocidad del mismo incluso en lazo abierto. Su gráfica par-velocidad es la siguiente:

- Motores paso a paso: Este tipo de motores avanzan a impulsos un ángulo prefijado. Generalmente se utilizan alimentados mediante un dispositivo programable que es el que le suministra los impulsos. Mediante este tipo de motores se consigue un motor de posición aceptable a bajo coste, siempre y cuando la inercia del sistema sea baja (el sistema tarde poco en acelerarse y frenarse). Su uso más habitual es en aparatos de pequeña potencia, tales como impresoras, escáner, etc. - Servomotores : Se tratan de motores con un control de posición en lazo cerrado, con lo que se consigue un contros de la posición muy preciso. Se

utiliza en máquinas de precisión, tales como máquinas-herramienta, robots, impresoras, plotters, actuadores de control de superficie de aeronaves, etc. - Motor universal: Sirven para pequeños electrodomésticos (pequeñas potencias), como taladradoras, batidoras, etc. Se pueden conectar tanto a corriente continua como a corriente alterna. Presenta una gráfica par-velocidad de la siguiente forma:

4.Criterios de selección Los factores que debemos tener en cuenta para elegir un tipo de motor u otro son los siguientes: - Par resistente de la carga - Velocidad de funcionamiento - Potencia (hay que tener en cuenta que la potencia será igual al par nominal de la aplicación por la velocidad nominal de la aplicación) - Variaciones en la carga y en la velocidad (hay que tener en cuenta que hay motores que pueden llegar a pararse si la variación de la carga es excesiva) - Par de arranque (en ocasiones hará falta el uso de un arrancador para poner en marcha un motor) - Ciclo de trabajo (arraque, funcionamiento, parada) - Voltaje de operación - Factores ambientales - Tipo de energía disponible

5. Accionamientos continuos En el diseño de cualquier accionamiento intervienen dos elementos: el motor o accionamiento y el elemento receptor. Éste último incluye la transmisión que transforma la energía suministrada por el motor para hacerla más adecuada a las necesidades del receptor. Entre ambos elementos se puede dar cualquiera de estas tres fases: arranque, funcionamiento en régimen y parada. El funcionamiento del

accionamiento durante estas tres fases se podrá determinar a partir de las características mecánicas del motor y del receptor, siendo éstas sus curvas de par-velocidad anteriormente mostradas. Respecto al motor, las curvas par-velocidad suelen ser conocidas al ser suministradas por el fabricante. A estas curvas se las suele denominar curvas de par motor. Podemos tener dos tipos de curvas mecánicas características: rígidas y elásticas. Motor de característica mecánica rígida: Aquel en el que la velocidad disminuye muy poco al aumentar el par (Ej. motor de corriente continua en derivación, motor asíncrono cerca de su punto nominal, motor síncrono) Motor de característica mecánica elástica: Aquel en el que se da una variación importante de la velocidad al variar el par (Ej. motor de corriente continua en serie, motor de gasolina) Respecto a la máquina receptora, su curva par-velocidad (generalmente llamada curva de par resistente) es más variada, pudiendo ser de cualquiera de estos tipos: - Independiente de la velocidad (constante): Se da en aquellas cuyo resistencia se debe a una fuerza constante, como la gravedad (ascensores, grúas, escaleras mecánicas, elevadores de cangilones) o a una fuerza de rozamiento (cintas transportadoras). En ocasiones el par de arranque es un poco mayor que el nominal. - Linealmente creciente: Esta curva de par resistente se da en generadores de corriente continua y en máquinas con resistencias viscosas (mezcladoras) - Parabólicamente creciente: Esta curva de par resistente se da en ventiladores, bombas centrífugas, hélices, etc. - Decreciente: Esta curva de par resistente se da en aquellas máquinas que absorben una potencia constante (accionamientos de máquinas-herramienta, máquinas encarretadoras, máquinas enrolladoras) El punto más importante de estas curvas es el par de arranque. Cabe decir que generalmente en el arranque circula por los motores una intensidad superior a la nominal, con lo que los devanados del motor se calientan. La fase de arranque, por tanto, es bastante crítica, ya que es la fase donde el motor más se estropea. La energía disipada es directamente proporcional con el cuadrado de la intensidad y con el tiempo. Es por este motivo por lo que los arrancadores disminuyen el par de arranque, ya que de esta forma se consigue que circulen intensidades menores y el motor sufre menos aunque tarde más tiempo en arrancar. Debido a este incremento de tiempo en el arranque, ésta medida no será apropiada siempre, ya que habrá casos en los que nos interesará un arranque rápido. · Fase de arranque: Durante esta fase el motor arrastra a la cargay la va acelerando hasta llevarla al punto de régimen, punto que se encuentra en la intersdección de la curva de par motor con la curva de par resistente (Intersección de las dos caracteristicas mecánicas anteriormente citadas). Para que se inicie el arraque el par motor debe ser superior al par resistente, siendo la diferencia de ambas el par acelerador. A mayor par acelerador, más rápidamente se llega al punto de funcionamiento. Es por este motivo por el que,

al disminuir el par mediante un arrancador para que el motor no sufra en exceso, el motor tarda más en llegar a su punto de funcionamiento (tarda más en "arrancar") La forma de reducir esta sobreintensidad en el arranque en los motores trifásicos es emplear un arrancador estrella-triángulo, ya que reduce la intensidad en raíz de tres veces, por lo que se permiten tiempos de arranque hasta tres veces superiores para obtener el mismo calentamiento. No obstante, al reducirse también el par de arranquem se debe comprobar que éste sigue siendo superior al par resistente, ya que si no la máquina no arrancaría. En caso de no poder utilizar un arrancador estrella-triángulo se puede utilizar un acoplamiento de arranque, los cuales cumplen también la función de elementos de seguridad. Existen dos tipos: i. Acoplamiento de arranque mecánico: constan de un rodete y una carcasa, de forma que el rodete va unido al motor y la carcasa a la carga. Entre ambos hay bolas o rodillos de forma que al principio se produce rodadura entre los elementos rodantes, con lo que únicamente se transmite una parte del par a la carga (pero, como contrapartida, el par resistente que verá el motor será también menor). De esta forma el motor se va acelerando independientemente de la carga. A medida que la carga se acelera aumenta la fuerza centrífuga, con lo que se reduce la rodadura entre los elementos y el par motor y par transmitido pasan a ser el mismo. Mediante este mecanismo el tiempo de arranque es considerablemente mayor, pero el calentamiento en los devanados del motor se ha reducido de manera notable, ya que el paso por las velocidades bajas del motor (en las que suministra corriente elevada) se ha realizado en menor tiempo. Además, este elemento actua también como elemento de protección, ya que en caso de que aumente de forma brusca la carga durante el funcionamiento normal los elementos rodantes vuelven a rodar, no sobrecargándose el motor. ii. Acoplamiento de arranque hidraúlico: funcionan de forma similar, aunque en este caso la función de rodete es ejercida por una bomba y la de carcasa por una turbina, siendo el fluido intermedio el que ejecuta las funciones de elemento rodante. En caso de sobrecarga también ofrece la función de actuar como elemento de seguridad. · Fase de régimen: Durante esta fase toda la energía suministrada por el motor es consumida por la carga. Para que la máquina funcione de manera estable se debe cumplir que la derivada del par motor respecto de la velocidad sea menor que la derivada del par resistente respecto a la velocidad, ya que de esta forma si se incrementa un poco la velocidad el motor tiende a frenarse, volviendo al punto nominal, mientras que si disminuye el motor se acelera, retornando a su valor de régimen. En caso de que el par resistente variara mucho durante el funcionamiento en régimen nominal, se prodrían poner volantes de inercia con el fin de reducir estas oscilaciones. · Fase de parada: La parada del accionamiento se puede producir simplemente por inercia (se deja de suministrar el par motor y el mecanismo se para por rozamiento) o bien mediante frenos, con lo cuales podemos controlar el tiempo de parada. Los frenos eléctricos no se basan en fricción, con lo que tienen menor

mantenimiento que los mecánicos. Además, la energía de frenado puede disiparse en una resistencia (en forma de calor) o bien reutilizarse (cargando una batería, por ejemplo). Esta capacidad de reutilización no es posible en los frenos mecánicos, ya qu éstos sólo permiten disipar la energía en forma de calor. No obstante, mediante los frenos eléctricos no se puede utilizar el frenado estático. El frenado eléctrico del motor se puede llevar a cabo mediante las siguientes estratégias: - Frenado por contracorriente: consiste en cambiar el sentido de giro del motor, bien cambiando la polaridad (motor de continua), bien cambiando dos fases (motor de alterna trifásico). - Frenado generatórico: sólo se puede utilizar para frenar hasta llegar a la velocidad de sincronismo o bien una velocidad menor mediante el uso de baterías de condensadores. - Frenado por cortocircuito: Este frenado se realiza cortocircuitando el estátor. Esta técnica posee dos inconvenientes: por un lado, la duración del frenado es bastante impredecible; por el otro, al cortocircuitar el estátor se producen corrientes muy elevadas que calientan el motor, reduciendo su vida útil si el cortocircuito es prolongado. - Frenado por corriente continua: consiste en desconectar el estátor y excitarlo con corriente continua.

6. Accionamientos para movimientos rápidos: En determinadas aplicaciones (robótica, automatización) es interesante que los accionamientos efectuen movimientos rápidos y precisos, por lo que usualmente se utilizan servomotores, cuya característica mecánica (par motor) es aproximadamente constante con la velocidad y regulable con la señal de mando.

ACOPLAMIENTOS

ÍNDICE:

1Introducción

2Clasificación

2.1Modelo rígido

2.1.1Acoplamientos de Manguito

2.1.2Acoplamientos de manguito partido

2.2.3Acoplamientos de brida

2.2Modelo flexible

2.2.1Acoplamientos rígidos a torsión

2.2.1.1Junta Cardan

2.2.1.2Juntas homocinéticas

2.2.1.3Junta Oldham

2.2.1.4Acoplamientos flexibles dentados

2.2.1.5Acoplamientos de cadena

2.2.1.6Acoplamientos de barriletes

2.2.2Acoplamientos elásticos

2.2.2.1Acoplamientos de diafragma elástico

2.2.2.2Acoplamientos de resorte serpentiforme

2.2.2.3Acoplamientos de manguito elástico

2.2.2.4Acoplamientos semielásticos de tetones

2.2.2.5Acoplamientos de banda elástica

2.2.2.6Acoplamientos de elastómero

2.2.2.7Acoplamientos de eje flexible

2.3Acoplamientos hidráulicos

2.4Acoplamientos magnéticos

3Sistemas de medición de par

4Bibliografía

5Páginas de internet relacionadas

1 INTRODUCCIÓN

Los acoplamientos son sistemas de transmisión de movimiento entre dos ejes o árboles, cuyas misiones son asegurar la transmisión del movimiento y absorber las vibraciones en la unión entre los dos elementos.

Las vibraciones son debidas a que los ejes no son exactamente coaxiales. Hay desalineaciones angulares o radiales, aunque lo normal es que se presente una combinación de ambas.

Idealmente la relación de transmisión es 1, pero a veces un eje puede tener más velocidad en un intervalo del ciclo que en otro.

Algunos tipos de acoplamientos pueden funcionar como "fusible mecánico", permitiendo su rotura cuando se sobrepase cierto valor de par, salvaguardando así partes delicadas de la instalación que son más caras. Esto se consigue fabricando el acoplamiento o parte de él con materiales menos resistentes o con secciones calculadas para romper con un determinado esfuerzo.

2 CLASIFICACIÓN

Los acoplamientos se clasifican en función de la posición del eje geométrico de los árboles que se han de conectar. Los principales tipos de acoplamiento son: los rígidos, los flexibles, los hidráulicos y los magnéticos.

El modelo rígido no permite desalineaciones. Distinguimos 3 tipos:

• De manguito: Los ejes se unen mediante una pieza cilíndrica hueca. No admiten desalineaciones. Se suelen usar para ejes muy largos que no se pueden hacer de una pieza. Presentan el inconveniente de tener que separar los ejes para sustituirlos, lo cual puede resultar complicado en algunos casos.

• De manguito partido: Parecidos a los anteriores, pero el acoplamiento está hecho en 2 piezas, que aseguran la transmisión con la presión de los tornillos. Permiten la sustitución sin tener que desmontar los ejes.

• De brida o de plato: Consta de dos platos forjados con el eje o encajados en ambos árboles y asegurados por pernos embutidos. Los de este último tipo tienen una pieza cónica para que la presión de los tornillos apriete las bridas contra los ejes, asegurando así que no haya rozamiento. Se utiliza por ejemplo para unir una turbina y su alternador, conexión que exige una perfecta alineación

El modelo flexible admite desalineaciones. Se puede clasificar en dos grandes grupos:

• Rígidos a torsión: No amortiguan vibraciones a torsión. Dentro de este grupo encontramos otros subgrupos:

o Junta Cardan: Permiten elevados desalineamientos, tanto angulares como radiales. De hecho, se suelen usar para transmitir movimiento entre ejes paralelos. El problema que presentan es que hay oscilación en la velocidad de salida. Para evitarlo se recurre al sistema con doble junta Cardan, que consta de un eje intermedio. Para asegurar que se mantiene la velocidad,

el ángulo g debe ser el mismo en las dos articulaciones y los ejes de las dos articulaciones deben ser paralelos.

- Juntas homocinéticas: Poseen una pieza intermedia con bolas, lo cual permite elevadas desalineaciones. Son típicas en automoción (caja de cambios-rueda). Se adjuntan imágenes de dos tipos de jaulas para alojar las bolas.

- Junta Oldham: Como en el caso anterior, presenta una pieza intermedia. En este caso se trata de una pieza cilíndrica con dos salientes prismáticos perpendiculares. Admite desalineaciones radiales.

- Flexible dentado: Unos dientes son los que se encargan de transmitir el movimiento. No llevan la evolvente normal, sino que están redondeados en la cabeza para permitir desalineaciones angulares (elevadas) y radiales (pocas).

También permite desalineaciones axiales, dependiendo de la longitud de los dientes.

Una variación de este tipo de acoplamiento bastante abundante en los catálogos comerciales, es el siguiente, en el que la corona exterior que une a las dos bridas en las que se acoplan los ejes, se construye de plástico, permitiendo cierto grado de amortiguamiento.

- De cadena: Consta de dos bridas unidas a los ejes mediante prisioneros y de una cadena doble, que engrana sobre unos dientes. Fácilmente desalineable. Adjunto un ejemplo con cadena de plástico.

Adjunto un ejemplo con cadena de plástico:

- De barriletes: Parecido al dentado, sólo que los dientes son abombados. Permite desalineaciones. Usado en sistemas de elevevación (polipastos).

• Acoplamientos elásticos. Absorben vibraciones a torsión. La transmisión del par no es instantánea. Clasificación:

- De diafragma elástico: Se caracteriza por presentar los platos provistos de pernos de arrastre, cuyo movimiento se produce a través de una conexión elástica. Admite desalineaciones.

- De resorte serpentiforme: Formado por dos bridas con almenas por las que pasa un fleje en zig-zag.

- De manguito elástico: Es cilíndrico pero con muchos cortes radiales, dando la apariencia de un muelle. Permite mucha desalineación y es de reducido tamaño, si bien no permite la transmisión de elevados pares. Muy utilizado en electrodomésticos.

- Semielástico de tetones: Formado por dos bridas unidas por pernos, pero separadas por un material elástico.

- De banda elástica: Formado por dos bridas unidas por una banda de caucho.

Una variación de este tipo podría ser la que se muestra en la siguiente figura:

- De elastómero: Formados por dos bridas almenadas separadas por una pieza intermedia elástica. Muy usados para baja y media potencia (cerámica).

- De eje flexible: El eje es de una aleación de bronce y permite desalineamientos.

El acoplamiento hidráulico se distingue por la presencia de un cárter que se llena con aceite especial, dentro del cual hay un rotor solidario del árbol que es móvil y rige la rotación del mecanismo. La fuerza centrífuga generada por la rotación impulsa al aceite al exterior accionando un segundo rotor que, a su vez, pone en marcha el árbol de transmisión.

En el acoplamiento magnético, la unión se consigue de modo suave y de fácil regulación a través de de la acción magnética, para lo cual se dispone una mezcla de aceite y limaduras de hierro (en proporción 1:10) entre las superficies paralelas de dos platos; al pasar a través de esa mezcla una corriente de intensidad débil, las limaduras se magnetizan y accionan los platos. El desacoplamiento se consigue mediante la desmagnetización de las limaduras.

En el ejemplo que he obtenido de internet, el funcionamiento es distinto, ya que hay imanes permanentes en los dos cilindros en los que se acoplan los ejes.

Existe una variante electromagnética, que se muestra en la figura:

3 SISTEMAS DE MEDICIÓN DE PAR

Añado también en esta página un sistema de medición de par, que si bien no tiene como finalidad última el acoplamiento de ejes, puede ser interesante cuando se quiere conocer la magnitud de los pares a transmitir.

ENERGIAS ALTERNATIVAS CELDAS SOLARES Los orígenes de celdas solares

Aunque las celdas solares eficientes han estado disponibles recién desde mediados de los años 50, la investigación científica del efecto fotovoltaico comenzó en 1839, cuando el científico francés, Henri Becquerel descubrió que una corriente eléctrica podría ser producida haciendo brillar una luz sobre ciertas soluciones químicas.

El efecto fue observado primero en un material sólido (el metal selenio) en 1877. Este material fue utilizado durante muchos años para los fotómetros, que requerían de cantidades muy pequeñas de energía. Una comprensión más profunda de los principios científicos, fue provista por Albert Einstein en 1905 y Schottky en 1930, la cual fue necesaria antes de que celdas solares eficientes pudieran ser confeccionadas. Una célula solar de silicio que convertía el 6% de la luz solar que incidía sobre ella en electricidad fue desarrollada por Chapin, Pearson y Fuller en 1954, y esta es la clase de célula que fue utilizada en usos especializados tales como satélites orbitales a partir de 1958.

Las celdas solares de silicio disponibles comercialmente en la actualidad tienen una eficiencia de conversión en electricidad de la luz solar que cae sobre ellas de cerca del 18%, a una fracción del precio de hace treinta años. En la actualidad existen una gran variedad de métodos para la producción práctica de celdas solares de silicio (amorfas, monocristalinas o policristalinas), del mismo modo que para las celdas solares hechas de otros materiales (seleniuro de cobre e indio, teluro de cadmio, arseniuro de galio, etc).

¿Cómo se hacen las celdas solares?

Las celdas solares de silicio se elaboran utilizando planchas (wafers) monocristalinas, planchas policristalinas o láminas delgadas

Las planchas monocristalinas (de aproximadamente 1/3 a 1/2 de milímetro espesor) se cortan de un gran lingote monocristalino que se ha desarrollado a aproximadamente 1400°C, este es un proceso muy costoso. El silicio debe ser de una pureza muy elevada y tener una estructura cristalina casi perfecta.

Las planchas policristalinas son realizadas por un proceso de moldeo en el cual el silicio fundido es vertido en un molde y se lo deja asentar. Entonces se rebana en planchas. Como las planchas policristalinas son hechas por moldeo son apreciablemente más baratas de producir, pero no tan eficiente como las celdas monocristalinas. El rendimiento más bajo es debido a las imperfecciones en la estructura cristalina resultando del proceso de moldeo.

En los dos procesos anteriormente mencionados, casi la mitad del silicio se pierde como polvo durante el cortado.

El silicio amorfo, una de las tecnologías de lámina delgada, es creado depositando silicio sobre un substrato de vidrio de un gas reactivo tal como silano (SiH4). El silicio amorfo es una de grupo de tecnologías de lámina delgada. Este tipo de célula solar se puede aplicar como película a substratos del bajo costo tales como cristal o plástico. Otras tecnologías de lámina delgada incluyen lámina delgada de silicio multicristalino, las celdas de seleniuro de cobre e indio/sulfuro de cadmio, las celdas de teluro de cadmio/sulfuro del cadmio y las celdas del arseniuro de galio. Las celdas de lámina delgada tienen muchas ventajas incluyendo una deposición y un ensamblado más fácil, la capacidad de ser depositadas en substratos o materiales de construcción baratos, la facilidad de la producción en masa, y la gran conveniencia para aplicaciones grandes.

En la producción de celdas solares al silicio se le introducen átomos de impurezas (dopado) para crear una región tipo p y una región tipo n de modo de producir una unión p-n. El dopado se puede hacer por difusión a alta temperatura, donde las planchas se colocan en un horno con el dopante introducido en forma de vapor. Hay muchos otros métodos de dopar el silicio. En la fabricación de algunos dispositivos de lámina delgada la introducción de dopantes puede ocurrir durante la deposición de las láminas o de las capas.

Un átomo del silicio tiene 4 electrones de valencia (aquellos más débilmente unidos), que enlazan a los átomos adyacentes. Substituyendo un átomo del silicio por un átomo que tenga 3 o 5 electrones de la valencia producirá un espacio sin un electrón (un agujero) o un electrón extra que pueda moverse más libremente que los otros, ésta es la base del doping. En el doping tipo p, la creación de agujeros, es alcanzada mediante la incorporación en el silicio de átomos con 3 electrones de valencia, generalmente se utiliza boro. En el dopaje de tipo n, la creación de electrones adicionales es alcanzada incorporando un átomo con 5 electrones de valencia, generalmente fósforo.

Una vez que se crea una unión p-n, se hacen los contactos eléctricos al frente y en la parte posterior de la célula evaporando o pintando con metal la plancha. La parte posterior de la plancha se puede cubrir totalmente por el metal, pero el frente de la misma tiene que tener solamente un patrón en forma de rejilla o de líneas finas de metal, de otra manera el metal bloquearía al sol del silicio y no habría ninguna respuesta a los fotones de la luz incidente.

¿Cómo funcionan las celdas solares?

Para entender la operación de una célula fotovoltaica, necesitamos considerar la naturaleza del material y la naturaleza de la luz del sol. Las celdas solares están formadas por dos tipos de material, generalmente silicio tipo p y silicio tipo n. La luz de ciertas longitudes de onda puede ionizar los átomos en el silicio y el campo interno producido por la unión que separa algunas de las cargas positivas ("agujeros") de las cargas negativas (electrones) dentro del dispositivo fotovoltaico. Los agujeros se mueven hacia la capa positiva o capa de tipo p y los electrones hacia la negativa o capa tipo n. Aunque estas cargas opuestas se atraen mutuamente, la mayoría de ellas solamente se pueden recombinar pasando a través de un circuito externo fuera del material debido a la barrera de energía potencial interno. Por lo tanto si se hace un circuito se puede producir una corriente a partir de las celdas iluminadas, puesto que los electrones libres tienen que pasar a través del circuito para recombinarse con los agujeros positivos.

Efecto fotovoltaico en una célula solar

La cantidad de energía que entrega un dispositivo fotovoltaico esta determinado por:

• El tipo y el área del material • La intensidad de la luz del sol • La longitud de onda de la luz del sol

Por ejemplo, las celdas solares de silicio monocristalino actualmente no pueden convertir más el de 25% de la energía solar en electricidad, porque la radiación en la región infrarroja del espectro electromagnético no tiene suficiente energía como para separar las cargas positivas y negativas en el material.

Las celdas solares de silicio policristalino en la actualidad tienen una eficiencia de menos del 20% y las celdas amorfas de silicio tienen actualmente una eficiencia cerca del 10%, debido a pérdidas de energía internas más altas que las del silicio monocristalino.

Una típica célula fotovoltaica de silicio monocristalino de 100 cm2 producirá cerca de 1.5 vatios de energía a 0.5 voltios de Corriente Continua y 3 amperios bajo la luz del sol en pleno verano (el 1000Wm-2). La energía de salida de la célula es casi directamente proporcional a la intensidad de la luz del sol. (Por ejemplo, si la intensidad de la luz del sol se divide por la mitad la energía de salida también será disminuida a la mitad).

Una característica importante de las celdas fotovoltaicas es que el voltaje de la célula no depende de su tamaño, y sigue siendo bastante constante con el cambio de la intensidad de luz. La corriente en un dispositivo, sin embargo, es casi directamente proporcional a la intensidad de la luz y al tamaño. Para comparar diversas celdas se las clasifica por densidad de corriente, o amperios por centímetro cuadrado del área de la célula.

La potencia entregada por una célula solar se puede aumentar con bastante eficacia empleando un mecanismo de seguimiento para mantener el dispositivo fotovoltaico directamente frente al sol, o concentrando la luz del sol usando lentes o espejos. Sin embargo, hay límites a este proceso, debido a la complejidad de los mecanismos, y de la necesidad de refrescar las celdas. La corriente es relativamente estable a altas temperaturas, pero el voltaje se reduce, conduciendo a una caída de potencia a causa del aumento de la temperatura de la célula.

Otros tipos de materiales fotovoltaicos que tienen potencial comercial incluyen el diselenide de cobre e indio (CuInSe2) y teluo de cadmio (CdTe) y silicio amorfo como materia prima.

Aplicaciones de las Celdas Fotovoltaicas

Durante gran parte de los años ochenta y de principios de los años noventa el mayor mercado para los paneles solares estaba en las fuentes de alimentación para áreas remotas y algunos productos de consumo (relojes, juguetes y calculadoras). Sin embargo a medidos de los años noventa fue lanzado un importante esfuerzo para desarrollar paneles solares integrados en la construcción de edificios para ser conectados a la red. El tejado fotovoltaico actualmente está liderando el desarrollo del mercado en Japón, Europa y los EE.UU. Japón tiene actualmente un programa que apunta a construir 70.000 hogares solares, con el cual para el año 2010 esperan alcanzar unos 4.820 MW producidos por sistemas fotovoltaicos. En Europa, varios países están apoyando la construcción de hogares solares, con el Parlamento Europeo proponiendo un esquema 1.000MW. En los EE.UU., presidente Clinton anunció un programa de techos solares, que apunta instalar paneles solares en un millón azoteas en América antes de 2010.

En Australia y los E.E.U.U., la aparición de los esquemas de energía verde, que permiten que los clientes elijan opciones de energía renovable, ha agregado considerable impulso al crecimiento de la industria. Las granjas solares conectadas a la red se han construido en Australia, Japón, los E.E.U.U. y Grecia.

Otros usos de sistemas fotovoltaicos Sistemas de protección Catódicos

La protección catódica es un método de proteger las estructuras de metal contra la corrosión. Es aplicable a puentes, tuberías, edificios, estanques, perforaciones y líneas ferroviarias. Para alcanzar la protección catódica se aplica un pequeño voltaje negativo a la estructura de metal y éste evita que se oxide o aherrumbre. El terminal positivo de la fuente es conectado a un ánodo anodo galvánico o de sacrificio que es generalmente un pedazo del metal de desecho, que es corroído en vez de la estructura que se desea proteger. Las celdas solares fotovoltaicas se a menudo utilizan en lugares remotos para proporcionar este voltaje.

Cercas Eléctricas

Las cercas eléctricas se utilizan extensamente en agricultura para evitar que el ganado o los depredadores entren o deje un campo cerrado. Estas cercas tienen generalmente uno o dos alambres "vivos" que se mantienen con cerca de 500 voltios de Corriente Continua. Éstos dan una dolorosa descarga, pero inofensiva a cualquier animal que los toque. Esta descarga generalmente es

suficiente para evitar que el ganado derribe los cercos. Estas cercas también se utilizan en recintos de la fauna y áreas protegidas. Requieren de un alto voltaje pero muy poca corriente y a menudo están situadas en áreas alejadas donde el costo de energía eléctrica es alto. Estas necesidades se pueden resolver mediante un sistema fotovoltaico compuesto de células solares, un acondicionador de energía y una batería.

Sistemas de Iluminación

A menudo se requiere iluminación en lugares remotos donde el costo de emplear energía de la red es demasiado alto. Tales aplicaciones incluyen la iluminación de seguridad, ayudas a la navegación (ej. boyas y faros), señales iluminadas en los caminos, señales en cruces ferroviarios y la iluminación de aldeas. Las células solares pueden satisfacer tales usos, aunque siempre se requerirá de una batería de almacenaje. Estos sistemas generalmente consisten de un panel fotovoltaico más una batería de almacenaje, un acondicionador de energía y una lámpara fluorescente de C.C. de baja tensión y alta eficiencia. Estos sistemas son muy populares en áreas remotas,

especialmente en países en vías de desarrollo y es uno de los usos principales de células solares.

Telecomunicaciones y sistemas de monitoreo remotos

Las buenas comunicaciones son esenciales para mejorar la calidad de vida en áreas alejadas. Sin embargo el costo de energía eléctrica de hacer funcionar estos sistemas y el alto coste de mantenimiento de los sistemas convencionales han limitado su uso. Los sistemas fotovoltaicos han proporcionado una solución rentable a este problema con el desarrollo de estaciones repetidoras de telecomunicaciones en área remotas. Estas estaciones típicamente consisten de un receptor, un transmisor y un sistema basado en una fuente de alimentación fotovoltaica. Existen miles de estos sistemas instalados alrededor del mundo y tienen una excelente reputación por su confiabilidad y costos relativamente bajos de operación y mantenimiento.

Principios similares se aplican a radios y televisiones accionadas por energía solar, los teléfonos de emergencia y los sistemas de monitoreo. Los sistemas de monitoreo remotos se pueden utilizar para recolectar datos del tiempo u otra información sobre el medio ambiente y transmitirla automáticamente vía radio a una central.

Bombas de agua accionadas por energía solar

Existen más de 10.000 bombas de agua accionadas por energía solar en el mundo. Son utilizadas extensamente en granjas para proveer el agua al ganado. En países en vías de desarrollo se las utiliza extensivamente para bombear agua de pozos y de ríos a las aldeas para consumo doméstico y la irrigación de cultivos. Un típico sistema de bombeo accionado por energía fotovoltaica consiste en un conjunto de paneles fotovoltaicos que accionan un motor eléctrico, el que impulsa la bomba. El agua se bombea de la tierra o afluente a un tanque de almacenaje que proporciona una alimentación por gravedad. No es necesario un almacenaje de energía en estos sistemas. Los sistemas de bombeo accionados por energía solar se encuentran disponibles en proveedores de equipo agrícola y son una alternativa rentable a los molinos de viento agrícolas para el abastecimiento de agua en áreas alejadas.

Electrificación Rural

Las baterías de almacenaje se utilizan en áreas aisladas para proporcionar corriente eléctrica de la baja tensión para iluminación y comunicaciones así como también para vehículos. Un sistema fotovoltaico de carga de baterías consiste en generalmente un pequeño conjunto de paneles solares más un regulador de carga. Estos sistemas se utilizan extensamente en proyectos rurales de electrificación en países en vías de desarrollo.

Sistemas De Tratamiento De aguas

En áreas alejadas la energía eléctrica se utiliza a menudo para desinfectar o purificar agua para consumo humano. Las celdas fotovoltaicas se utilizan para

alimentar una luz fuerte ultravioleta utilizada para matar bacterias en agua. Esto se puede combinar con un sistema de bombeo agua accionado con energía solar.

La desalinización del agua salobre se puede alcanzar mediante sistemas fotovoltaicos de ósmosis inversa.

Otros usos de celdas solares

Se puede utilizar celdas fotovoltaicas en una gran variedad de aplicaciones incluyendo:

• Productos de consumo tales como relojes, juguetes y calculadoras • Sistemas de energía de emergencia • Refrigeradores para almacenaje de vacunas y sangre en áreas remotas • Sistemas de la aireación para estanques

BIOMASA Qué es la biomasa?

La biomasa es el nombre dado a cualquier materia orgánica de origen reciente que haya derivado de animales y vegetales como resultado del proceso de conversión fotosintético. La energía de la biomasa deriva del material de vegetal y animal, tal como madera de bosques, residuos de procesos agrícolas y forestales, y de la basura industrial, humana o animales.

El valor energético de la biomasa de materia vegetal proviene originalmente de la energía solar a través del proceso conocido como fotosíntesis. La energía química que se almacena en las plantas y los animales (que se alimentan de plantas u otros animales), o en los desechos que producen, se llama bioenergía . Durante procesos de conversión tales como la combustión, la biomasa libera su energía, a menudo en la forma de calor, y el carbón se oxida nuevamente a dióxido de carbono para restituir el que fue absorbido durante el crecimiento de la planta. Esencialmente, el uso de la biomasa para la energía es la inversa de la fotosíntesis.

CO2 + 2H2O ([CH2O] + H2O) + O2

Fotosíntesis

Este proceso de captación de la energía solar y su acumulación en las plantas y árboles como energía química es un proceso bien conocido. Los carbohidratos, entre los que se encuentra la celulosa, constituyen los productos químicos primarios en el proceso de bioconversión de la energía solar y al formarse aquellos, cada átomo gramo de carbono (14gr) absorbe 112kcal de energía solar, que es precisamente la que después se recupera, en parte con la combustión de la celulosa o de los combustibles obtenidos a partir de ella (gas, alcohol, etc.)

En naturaleza, en última instancia toda la biomasa se descompone a sus moléculas elementales acompañada por la liberación de calor. Por lo tanto la liberación de energía de conversión de la biomasa en energía útil imita procesos naturales pero en una tasa más rápida. Por lo tanto, la energía obtenida de la biomasa es una forma de energía renovable. Utilizar esta energía recicla al carbón y no añade dióxido de carbono al medio ambiente, en contraste con los combustibles fósiles. De todas las fuentes renovables de energía, la biomasa se diferencia en que almacena energía solar con eficiencia. Además, es la única fuente renovable de carbón, y puede ser procesada convenientemente en combustibles sólidos, líquidos y gaseosos.

La biomasa puede utilizarse directamente (por ejemplo combustión de madera para la calefacción y cocinar) o indirectamente convirtiéndola en un combustible líquido o gaseoso (ej: etanol a partir de cosechas del azúcar o biogás de la basura animal). La energía neta disponible en la biomasa por combustión es de alrededor de 8MJ/kg para la madera verde, 20MJ/kg para la materia vegetal seca en horno, 55MJ/kg para el metano; en comparación con cerca de 23 a 30MJ/kg para el carbón. La eficiencia del proceso de la conversión se determina cuánto la energía real puede ser utilizada en forma práctica.

Aplicaciones de la Biomasa Biocombustibles

La producción de biocombustibles tales como el etanol y el biodiesel tiene el potencial de sustituir cantidades significativas de combustibles fósiles en varias aplicaciones de transporte. El uso extenso del etanol en Brasil ha demostrado que los biocombustibles son técnicamente factibles en gran escala. La producción de biocombustibles en los EE.UU. y Europa (etanol y biodiesel ) está aumentando, siendo la mayoría de los productos utilizados en combustible mezcla, por ejemplo E20 está compuesto por 20% de etanol y 80% de gasolina y se ha descubierto que es eficaz en la mayoría de los motores de ignición sin ninguna modificación. Actualmente la producción de biocombustibles es apoyada con incentivos del gobierno, pero en el futuro, con el crecimiento de los sembrados dedicados a la bioenergía, y las economías de la escala, las reducciones de costos pueden hacer competitivos a los biocombustibles .

Producción eléctrica

La electricidad puede ser generada a partir de un número de fuentes de biomasa y al ser una forma de energía renovable se la puede clasificar como

"energía verde". La producción de electricidad a partir de fuentes renovables de biomasa no contribuye al efecto invernadero ya que el dióxido de carbono liberado por la biomasa cuando es quemado, (directa o indirectamente después de que se produzca un biocombustible ) es igual al dióxido de carbono absorbido por el material de la biomasa durante su crecimiento.

Calor y Vapor

La combustión de la biomasa o de biogás puede utilizarse para generar calor y vapor. El calor puede ser el producto principal, en usos tales como calefacción de hogares y cocinar, o puede ser un subproducto de la producción eléctrica en centrales combinadas de calor y energía. El vapor generado por la biomasa puede utilizarse para accionar turbinas de vapor para la producción eléctrica, utilizarse como calor de proceso en una fábrica o planta de procesamiento, o utilizarse para mantener un flujo de agua caliente.

Gas Combustible

Los biogases producidos de la digestión o de la pirolisis anaerobia tienen un número de aplicaciones. Pueden ser utilizados en motores de combustión interna para accionar turbinas para la producción eléctrica, puede utilizarse para producir calor para necesidades comerciales y domésticas, y en vehículos especialmente modificados como un combustible.

Ventajas de la biomasa • La biomasa es una fuente renovable de energía y su uso no contribuye

al calentamiento global. De hecho, produce una reducción los niveles atmosféricos del bióxido de carbono, como actúa como recipiente y el carbón del suelo puede aumentar.

• Los combustibles de biomasa tienen un contenido insignificante de azufre y por lo tanto no contribuyen a las emisiones de dióxido de azufre que causan la lluvia ácida. La combustión de la biomasa produce generalmente menos ceniza que la combustión del carbón, y la ceniza producida se puede utilizar como complemento del suelo en granjas para reciclar compuestos tales como fósforo y potasio.

• La conversión de residuos agrícolas, de la silvicultura, y la basura sólida municipal para la producción energética es un uso eficaz de los residuos que a su vez reduce significativamente el problema de la disposición de basura, particularmente en áreas municipales.

• La biomasa es un recurso doméstico, que no está afectado por fluctuaciones de precio a nivel mundial o a por las incertidumbres producidas por las fuentes de combustibles importados. En países en vías de desarrollo en particular, el uso de biocombustibles líquidos, tales como biodiesel y etanol, reduce las presiones económicas causadas por la importación de productos de petróleo.

• Los cultivos para energía perennes (las hierbas y los árboles) tienen consecuencias para el medio ambiente más bajas que los cultivos agrícolas convencionales.

Restricciones en el uso de la biomasa • En naturaleza, la biomasa tiene relativamente baja densidad de energía

y su transporte aumenta los costes y reduce la producción energética neta. La biomasa tiene una densidad a granel baja (grandes volúmenes son necesarios en comparación con los combustibles fósiles), lo que hace el transporte y su administración difíciles y costosos. La clave para superar este inconveniente está en localizar el proceso de conversión de energía cerca de una fuente concentrada de biomasa, tal como una serrería, un molino de azúcar o un molino de pulpa.

• La combustión incompleta de la leña produce partículas de materia orgánica, el monóxido de carbono y otros gases orgánicos. Si se utiliza la combustión de alta temperatura, se producen los óxidos del nitrógeno. En una escala doméstica más pequeña, el impacto en la salud de la contaminación atmosférica dentro de edificios es un problema significativo en los países en vías de desarrollo, en donde la leña se quema ineficazmente en fuegos abiertos para cocinar y la calefacción de ambientes.

• Existe la posibilidad que el uso extensivo de bosques naturales cause la tala de árboles y escasez localizada de leña, con ramificaciones ecológicas y sociales serias. Esto está ocurriendo actualmente en Nepal, partes de la India, Sudamérica y en África sub Sahara. La conversión de bosques en tierras agrícolas y áreas urbanas es una importante causa de la tala de árboles. Además, en muchos países asiáticos gran parte del combustible de la madera usado con propósitos de energía provienen de áreas indígenas boscosas.

• Hay un conflicto potencial por el uso de los recursos de la tierra y del agua para la producción de energía de biomasa y otras aplicaciones, tales como producción de alimentos y de fibras. Sin embargo, el uso de técnicas modernas de producción agrícola representa que hay suficiente tierra disponible para todas las aplicaciones, incluso en regiones densamente pobladas como Europa.

• Algunos usos de la biomasa no son completamente competitivos en esta etapa. En la producción de electricidad por ejemplo, hay fuerte competencia de las nuevas plantas de gas natural, altamente eficientes. Sin embargo, la economía de la producción energética de biomasa está mejorando, y la preocupación cada vez mayor por las emisiones de gas de invernadero está haciendo a la energía de biomasa más atractiva.

• La producción y el proceso de la biomasa pueden implicar un consumo de energía significativa, tales como combustible para los vehículos y los fertilizantes agrícolas, dando por resultado un balance energético reducido para el uso de la biomasa. En el proceso de la biomasa se necesitan reducir al mínimo el consumo de combustibles fósiles, y maximizan la conversión de basura y recuperación de energía.

• A menudo existen restricciones políticas e institucionales al uso de biomasa, tales como políticas energéticas, impuestos y subsidios que animan el uso de combustibles fósiles. Los costos de la energía no reflejan a menudo las ventajas ambientales de la biomasa o de otros recursos energéticos renovables.

ANALISIS ESTRUCTURAL Es uno de los pasos más importantes en el análisis estructural es la formulación de un modelo de la estructura real. Consiste en idealizar las características de la estructura en referencia a su forma geométrica, sus conexiones, sus apoyos. Otras idealizaciones y simplificaciones se refieren al comportamiento del material. Luego se aplicarán al modelo los procedimientos del análisis para determinar las fuerzas y desplazamientos desconocidos.

Figura A

Figura B Figura A. El proceso de idealización. El sistema físico, el techo de cercha, es idealizado directamente con un modelo matemático: un ensamblaje de elementos articulados en la Fig. B Esta estructura se usa frecuentemente, para crear espacios abiertos sin columnas interiores. La cercha generalmente esta construida en acero. Las barras pueden tener cambios en la forma y en el área de su sección transversal. Para analizar la estructura, se construye primero un diagrama de líneas. Ellas siguen generalmente el centroide de la sección transversal de cada uno de los elementos. El momento de inercia y el área, son las propiedades importantes para el análisis de la cercha. En algunas estructuras como los pórticos, estas propiedades pueden cambiar en un elemento acartelado, o sea cuando el peralte o altura de la sección varía a lo largo de la longitud. Una vez construido el diagrama de líneas, es necesario idealizar las uniones de los elementos e idealizar los apoyos. Las uniones, También llamadas nudos o conexiones pueden ser articuladas o rígidas. En los códigos de diseño de acero estructural se reconoce un tercer tipo de conexión, denominada conexión semirrígida. Las conexiones articuladas tienen la característica de conectar dos o más elementos de una estructura que después de estar sometidos a cargas giran ángulos diferentes en direcciones diferentes, como se ve en los elementos que llegan al nudo central del cordón inferior de la cercha de las figuras C y D . Por lo tanto son capaces de trasmitir fuerzas , pero no momentos entre los elementos conectados. Físicamente la conexiones articuladas pueden ser pasadores, remaches, chapas de cartela o soldadura, y se diseñan con los ejes centroidales concurrentes en un punto, Fig. E. Se suelen representar por pequeños círculos en las intersecciones de los elementos del diagrama de líneas.

Figura C

Figura D

Figura E Barras conectadas a una chapa de cartela Las conexiones rígidas conectan elementos de estructuras que al ser deformadas por las cargas aplicadas, de tal manera que se deforman el mismo ángulo y en la misma dirección, o sea que se conservan los mismos ángulos entre los elementos, después de que la estructura se ha deformado bajo la acción de las cargas y son capaces de trasmitir fuerzas y momentos entre ellos. Se representan por puntos en las intersecciones de los elementos. Ver Fig. F

Figura F Los apoyos también tienen sus representaciones simbólicas para las estructuras planas. Se idealizan como apoyos fijos, que no permiten movimiento alguno; apoyos articulados, que impiden la traslación pero permiten la rotación y los apoyos de rodillo, o de eslabón, los cuales pueden impedir la translación en una dirección. Los métodos de análisis desarrollados en este curso virtual, son aplicables a los sistemas estructurales, que están formados por el ensamblaje de elementos individuales. Los elementos individuales los podemos clasificar en tres categorías, considerando su forma geométrica. ELEMENTOS LINEALES Son elementos rectos o curvos, donde una dimensión, la longitud, predomina sobre las otras dos. En cada elemento podemos distinguir su eje centroidal y la sección transversal recta. Ejemplos de estos elementos son la viga, la columna, el arco. Ensamblando estos con conexiones articuladas o rígidas, podemos construir cerchas, pórticos y parrillas en dos y tres dimensiones. Al ensamblaje total se le llama estructura reticular o esqueletal y es utilizado ampliamente en puentes, edificios, torres de transmisión e iluminación, aviones y naves espaciales. De estas estructuras trataremos en este curso. ELEMENTOS BIDIMENSIONALES Son elementos curvos o rectos, para los cuales dos dimensiones son más importantes que su espesor. Estos elementos estructurales son continuos como por ejemplo las placas, los domos, cascarones y los tanques de almacenamiento en general conocidos como estructuras laminares. ELEMENTOS TRIDIMENSIONALES Son aquellos cuyas dimensiones son del mismo orden, como los muros de contención, las presas y los bloques. Ver Figura

MEDIDAS DE AHORRO DE ENERGÍA

Roberto Ruelas Gómez - Ingeniero Mecánico Electricista Ruel SA de CV

La siguiente es una recopilación de medidas que ahorran energía. En la literatura especializada puede encontrarse la justificación a cada una de ellas.

AHORRO DE ENERGÍA EN ILUMINACIÓN

· Utilizar en lugares donde no se requiera una definición exacta de los colores, lámparas de vapor de sodio.

· Emplear reflectores especulares.

· Tener circuitos independientes para apagar luces que no se utilizan.

· Utilizar fotoceldas para el encendido y apagado automático de luces.

· Utilizar programadores horarios para el encendido y apagado automático de luces.

· Reemplazar las lámparas fluorescentes que parpadean consumiendo la misma energía.

· Tener programa de limpieza de luminarias.

· Mantener los cristales de las ventanas y domos limpios.

· Estimular al personal a apagar la iluminación no utilizada.

· Pintar techos, pisos y paredes de colores claros y pinturas que reflejen la luz.

· Utilizar sensores de ocupación.

· Reacomodar el mobiliario para que no obstruya la entrada de luz natural.

· Colocar sensores de presencia cercanos a los aparadores en las tiendas.

· Colocar láminas translúcidas en techos.

· Utilizar balastras tipo electrónico.

· Utilizar lámparas fluorescentes en tonos cálidos y blanco frío.

· Cambiar lámparas 4 x 20 W T12 por 2 x 17 T8 con reflector óptico.

· Cambiar lámparas 4 x 20 W por 2 x 31 "U" T8.

· Cambiar lámparas 1 x 39 W F96T12 por 1 x 32 W T8 ó 34 W T12 Blanco Frío.

· Cambiar lámparas 2 x 39 W F48T12 por 1 x 32 W F32T8 y reflector especular.

· Cambiar lámparas 6 x 40 W F48T12 por 3 x 32 W F32T8 con reflector.

· Cambiar lámparas 1 x 74 W F96T12 por 1 x 59 W T8, ó 60 W T12 Blanco Frío.

· Cambiar lámparas 2 x 74 W F96T12 por 1 x 59 W T8 con reflector.

· Cambiar lámparas 4 x 74 W F96T12 por 2 x 59 W T8 con reflector.

· Cambiar focos de 40W por lámparas compactas PL de 7-11 W.

· Cambiar focos de 60W por lámparas compactas PL de 13-15 W.

· Cambiar focos de 75 W por compactas PL de 17-19 W.

· Cambiar focos de 100 W por compactas PL de 21-23 W.

· Cambiar lámpara de 500W de cuarzo por una de aditivos metálicos de 175 W.

· Cambiar lámpara de 125 W Vapor de mercurio por una de 70 W VSAP

· Cambiar lámpara de 175 W Vapor de mercurio por una de 100 W VSAP

· Cambiar lámpara de 400 W vapor de mercurio por una de 250 W VSAP

· No utilizar focos o lámparas F96T12CW, F96T12WW, F96T12WWX (slimline).

· Cambiar las lámparas Slim-Line por las de arranque rápido (4 pines).

· Utilizar luminarios ópticos.

· Establecer rondines de vigilancia sin encender la iluminación.

· AHORRO DE ENERGÍA EN CALDERAS Y GENERADORES DE VAPOR

· Arreglar trampas de vapor.

· Ajustar quemadores.

· Bajar la presión de vapor, en la caldera.

· Mantener sin incrustación a la caldera.

· Reducir las purgas de las calderas.

· Aprovechar el calor de las purgas.

· Reutilizar el condensado.

· Arreglar fugas de vapor.

· Utilizar el calor de desecho de procesos.

· Usar los gases de emisión para precalentar el agua de la caldera

AHORRO DE ENERGÍA EN AIRE ACONDICIONADO

· Tener aislamiento térmico en muros y techos.

· Colocar películas filtro solares en cristales de ventanas.

· Utilizar en techos pinturas impermeabilizantes reflejantes.

· Eliminar fugas.

· Aislar tuberías térmicas con barreras de vapor.

· Reemplazar las unidades de ventana a "splits".

· Utilizar equipos de por lo menos 1.0 kW/TR de eficiencia. (con R134-A por ejemplo)

· Reforestar junto a los muros de la construcción.

· Mantener cerrados los accesos.

· Colocar cortinas "hawaianas" o puertas automáticas en los accesos de trabajo.

· Usar manejadoras de aire de volumen variable.

· Colocar las unidades condensadoras fuera de las zonas a tratar.

· Mantener limpios de incrustaciones los tubos de los evaporadores de los chillers.

· Desconexión nocturna del aire acondicionado.

· Colocar plantas junto a las ventanas, para que absorban la radiación infrarroja.

· Colocar fuentes de agua ornamentales en lugares ventilados, que además del efecto visual sirven de enfriadores evaporativos.

· Colocar los intercambiadores de manera que reciban aire fresco del exterior.

AHORRO DE ENERGÍA EN REFRIGERACIÓN COMERCIAL

· Tener aislamiento térmico en muros y techos.

· Eliminar la escarcha en las tuberías de refrigeración por medios mecánicos.

· Colocar los condensadores en lugares bien ventilados.

· Colocar cortinas "hawaianas" en los accesos.

· Mantener todos los ventiladores trabajando.

AHORRO DE ENERGÍA EN TORRES DE ENFRIAMIENTO

· Controlar por temperatura los ventiladores de las torres de enfriamiento

· Evitar el incrustamiento de carbonatos en los sistemas. AHORRO DE ENERGÍA EN MANEJO DE FLUIDOS

· Dimensionar bombas a la carga hidráulica.

· Utilizar en lo posible tramos rectos de tuberías.

· Bajar la presión de vapor, en la caldera.

· Arreglar fugas.

· Aislar tuberías térmicas.

· En bombeo de agua utilizar variadores de frecuencia en los motores bajo un control de presión constante.

· Emplear variadores electrónicos de velocidad en los motores eléctricos en lugar de mamparas y válvulas de alivio.

· Cancelar ramales sin uso.

· Utilizar sellos de tecnología moderna en bombas y válvulas.

· Arreglar sellos de válvulas

AHORRO DE ENERGÍA EN AIRE COMPRIMIDO

· Utilizar compresores de tornillo de velocidad variable.

· Arreglar fugas.

· Utilice buenas abrazaderas en todas sus mangueras.

· Buscar que la toma de aire de compresores sea de un lugar frío.

· Limpiar regularmente los filtros de aire.

· Cancelar ramales sin uso.

· Utilizar compresores con una eficiencia igual o superior a 4.5 CPM/HP a nivel del mar y a 110 psig.

· Utilizar en los compresores, aceite sintético de bajas pérdidas

· Instalar secadores por refrigeración.

· Bajar la presión del aire comprimido en el compresor.

· Cambiar a tuberías más grandes las que tienen mayor flujo. No debe existir una caída de presión superior al 5% entre el compresor y el punto de utilización más lejano.

· Usar válvulas de corte cuando parte de una fábrica no utiliza aire durante un periodo largo.

AHORRO DE ENERGÍA EN EQUIPOS · Utilizar motores NEMA E o equivalentes. · Utilizar talleres de embobinado que no dañen la laminación. · Utilizar motores de capacidad adecuada. · Reducir al mínimo la apertura de hornos. · Mantener aspas de ventiladores limpias. · Apagar los equipos enfriadores de agua en horarios inhábiles.

AHORRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA · Tener conductores bien dimensionados. · Usar extractores de aire por convección. · Mejorar el factor de carga. · Utilizar balastras tipo electrónicas. · Reemplazar los transformadores muy viejos.

· Utilizar el voltaje más alto posible. · Reapretar terminales programadamente. · Mantener un alto factor de potencia en los sistemas eléctricos. · Arrancar los motores en vacío. · Utilizar motores síncronos en lugar del tipo de jaula de ardilla. · Balancear los voltajes de los circuitos de distribución.

· Utilizar controles proporcionales en calefacción eléctrica para bajar la demanda.

AHORRO DE ENERGÍA EN TRANSMISIONES MECÁNICAS · Utilizar bandas V dentadas. · Mantener el alineamiento de coples y poleas · Uso de aceites sintéticos de nueva generación en máquinas rotativas. · Emplear coples de ajuste de velocidad (ASCS)

PROPAGACION Y MEDIDA DEL CALOR El calor es una forma de energía que puede ser transferida pero no destruida. Esta energía fluye espontáneamente de un cuerpo mas caliente a otro más frío. Hay que pensar en términos de mas calor o menos calor, y nunca en mas calor o más frío. Es decir en invierno no entra frío por las paredes si no que cedemos calor al exterior, pensando de esta manera tendremos más claros muchos conceptos. Refrigerar es extraer calor (no es " aplicar frío"), es extraer calor. Se extrae calor de un cuerpo por: conducción, convención, y radiación.

La conducción es una manera de trasmitirse el calor en el mismo cuerpo sólido, el calor "corre" a través del sólido a una "velocidad" que depende de su conductividad,

La convección es una manera de transmisión del calor en líquidos y gases. Cuando calentamos estos cambian de densidad y ascienden alejándose del foco de calor siendo substituidos por un fluido más frío

que repite el mismo ciclo. Se crea a sí un circuito " cerrado". Este fenómeno se aprecia claramente en un refrigerador con evaporador estático (sin ventiladores) o un radiador de agua caliente ubicado en una habitación. En el caso de un evaporador estático, este extrae calor del aire que lo circunda reduciendo su densidad y "cayendo este

aire frío hacia abajo" siendo substituido por aire caliente que sigue el mismo ciclo. La mayoría de las veces se extrae calor por "convección forzada" basándose en ventiladores para acelerar esta transmisión de calor. En la refrigeración y el acondicionamiento de aire se refrigera extrayendo calor por convección y conducción, Calores... "Hay varios calores"... Temperatura es el nivel de calor de una substancia, "la altura". Se mide en grados centígrados. Cantidad de calor que contiene una substancia se mide en kilocalorías " el volumen". Las kilocalorías no existen de manera absoluta si no que calculan al transmitirse estas a otro cuerpo con una temperatura determinada. Es decir un cuerpo a 20 grados puesto en contacto con otro cuerpo a 19 grados transmite menos kilocalorías que un cuerpo de 20 grados a otro de 2 grados... El calor especifico, da una idea de lo " difícil" que es calentar una substancia.(Descripción para estar por casa) o bien es la cantidad de calor que se tiene que aplicara un Kilo de lo que sea para que aumente su temperatura un grado.

Lo más "difícil" de calentar o enfriar es el agua, que necesita 1 kilocaloría para aumentar un grado (un kilo de agua), los demás fluidos tienen un calor especifico menor ya que " cuestan menos de calentar y enfriar" se mide en Kcal/Kg. Podemos tener una cantidad ingente de Kilocalorías(respecto a la temperatura ambiente) a una " baja temperatura" como seria una piscina a 15 grados. O bien pocas calorías a "mucha temperatura" como puede ser un alambre fino al rojo vivo. ESTADOS DE LA MATERIA y el principio de ORO Se puede cambiar el estado de la materia añadiendo o extrayendo calor a esta, todos sabemos que si extraemos calor al agua hasta alcanzar 0 Grados esta se convierte en hielo, si al agua le aplicamos calor la haremos evaporar, Aquí un concepto importante: el calor suministrado para conseguir evaporar es restituido en la fase de la condensación. O dándole la vuelta al concepto: si extraemos calor de un vapor lo condensamos y lo pasamos a liquido otra vez. Jugando con este concepto: si conseguimos evaporar un liquido absorberemos calor, En una instalación frigorífica no se hace mas que OBLIGAR a un freón en estado liquido a evaporarse, esto se hace con un compresor que "CHUPA" sobre él (sobre sus vapores) de esta manera al obligarle a evaporarse tiene que absorber calor del medio que le circunda, así extrae calor del recinto, ese calor se lo " lleva" el vapor que es aspirado por el compresor. ¿No os ha pasado cuando pulverizáis con un espray que se os congela el dedo?. Lo que ha pasado es que dentro del bote hay liquido, (es liquido porque esta contenido en un recipiente y esta a presión), y este liquido al pasar a un medio donde la presión es mucho menor se ha visto OBLIGADO a evaporarse, y como ha cambiado de estado ha tenido que absorber calor, Una parte de este calor la extrae de si mismo y otra del ambiente. por eso el vapor pulverizado esta frío y el dedo se nos congela....Es importante entender este concepto porque si se entiende esto se entiende como se puede producir frío... perdón... :-) extraer calor... CALOR SENSIBLE LATENTE Y PRESION Cuando aplicamos calor a una substancia y esta responde aumentando la temperatura estamos aplicando calor sensible. Cuando aplicamos calor a una substancia y esta no aumenta la temperatura pero si cambia de estado estamos aplicando calor latente. Pero para cambiar de estado un fluido evaporándolo se necesita muchisimo calor, Este calor se llama calor latente de evaporación. De aquí se desprende que es mucho más fácil absorber calor con un cambio de estado de un fluido que con el calentamiento del mismo. Es decir si en una cámara frigorífica tuviéramos que enfriar la mercancía haciendo pasar por el intercambiador un fluido a -20 grados tendríamos que mover un caudal del mismo muy grande ya que trabajamos con el calor sensible de este liquido, en cambio si por este intercambiador producimos un cambio de estado de liquido a vapor necesitamos mover un caudal mucho

menor de fluido. si este liquido tiene un calor latente de evaporación muy alto posiblemente estaremos hablando de un freón o fluido refrigerante. En un cambio de estado liquido-vapor la temperatura se mantiene constante y depende de la presión que tenga "encima" por ejemplo: el agua cambia de estado a 100 Grados a la presión atmosférica de un Bar y se mantiene en esa temperatura todo el rato. Si hervimos agua a 8000 metros la temperatura de esta será menor ya que tiene una menor presión "encima", si hervimos agua en un autoclave el cambio de estado se producirá a 120 grados porque la presión que el agua tiene encima es mayor. Por lo tanto vemos que controlando la presión que tenemos sobre el agua controlamos la temperatura a la que se evapora. Pero imaginemos que tenemos un liquido que ya a la temperatura ambiente hierve y se evapora pero a -40 Grados Si consiguiésemos CONTROLAR la presión que tiene ese fluido encima podríamos controlar la temperatura a la que cambia de estado. Imaginemos... tenemos una botella de freón que la abrimos dentro de un tanque hermético que esta a la presión atmosférica y nosotros estamos dentro ( es una suposición ) abrimos la botella y se vierte este liquido al suelo, este se empieza a evaporar rápidamente en el suelo del tanque a - 45. Vemos como hierve en el suelo y se va evaporando, a medida que se va evaporando aumenta la presión dentro del tanque hermético de manera que cuando del tanque tenemos 2 bares de presión (que los ha producido el mismo vapor) ya no esta el fluido que se evapora a -45 si no que esta a -18 .

Sigue evaporándose y sigue aumentando la presión encima de este fluido ahora ya tenemos 4 kilos dentro del tanque y el freón de evapora mas lentamente casi hay un charco en el suelo, medimos y hay -5 en el charco, seguimos vaciando esta botella dentro del tanque... ahora adivinar a que presión se quedara el tanque... si este esta en un local a 30 grados el tanque se quedara con una presión de 14 kilos y el freón de dentro ya no se evaporara mas y se quedara a una temperatura de 30 grados también, además vemos que a medida que vertemos el freón de la botella este hace un charco en el suelo del tanque, esta el sistema en equilibrio... este fluido es como no . :-) el R-502. A cada presión le corresponde una temperatura. Si ahora conectamos un compresor que aspire del tanque bajaremos la presión que tiene el charco de freón en el suelo encima suyo y como

bajamos la presión bajamos la temperatura... Mira por donde estamos produciendo frío. Mas cosas... la presión dentro de una botella de freón solo depende de la temperatura nunca depende de lo llena o vacía que este. Solo con una gota de freón que tengamos dentro ya nos dará la presión correspondiente a la temperatura que este la botella. Por la misma ley es imposible saber si una instalación que esta parada ( el compresor parado ) tiene o no el suficiente gas dentro, si miramos con los manómetros solo veremos una presión que corresponde con la temperatura a la que esta la maquina. ¿Entonces como sabemos si una botella de freón esta a punto de acabarse? Simplemente moviéndola e intuyendo los kilos que hay dentro por la inercia que estos tienen al bascular la botella Sobre la presión... Una substancia gaseosa sometida a presión disminuye de volumen... con un incremento de la energía interna que se manifiesta con un incremento de temperatura... Recordar cuando hinchabais las ruedas de la bici... ¿Verdad que se calentaba la mancha? ;-) La variación de la presión influye en el cambio de estado, bajándola favorecemos la evaporación y aumentándola favorecemos la condensación. Cuando comprimimos un gas a este le añadimos el calor de compresión. Si estos vapores que son aspirados por el compresor los comprimimos y los enfriamos volveremos a tener liquido. Es decir los vapores absorbidos del evaporador que ya tienen el calor latente de evaporación son comprimidos añadiéndoles el calor de compresión, se "meten" en un serpentín refrigerado por liquido o agua donde ceden al aire el calor de compresión mas el calor latente de evaporación que han sacado de la camara. Es como si sacáramos el calor de dentro de la cámara hacia afuera. Bueno creo que ya es hora de poner un dibujito de un circuito frigorífico. CICLO FRIGORIFICO Ya me perdonareis la calidad pero creo que se entiende...

Después ya en el punto 5 tenemos refrigerante liquido a alta presión y a alta temperatura dispuesto para seguir el ciclo. ¿Que hay en cada punto?

1. Aspiracion del compresor, tenemos gas sobrecalentado a baja presion, el compresor aspira los vapores que se forman en el evaporador

2. Descarga del compresor, tenemos gas a alta presión y alta temperatura, esta presión es la presión de condensación que a su vez depende de lo bien o mal que condensemos, por ejemplo la descarga puede estar a 90 grados.

3. Entrada al condensador, a la misma presión que el punto 2 pero con algo menos de temperatura. ponle 85 grados.

4. Condensador, una mezcla de gas saturado y liquido a la presión de condensación aquí la temperatura ya ha disminuido y corresponde según las tablas de vapor saturado, ponle 40 grados, a medida que vamos saliendo del serpentín o intercambiador cada vez hay mas liquido y menos gas. Vamos.. que estamos condensando el vapor que descarga el compresor y estamos obteniendo liquido.

5. Aquí si hemos condensado bien tenemos liquido saturado, a los 40 grados de la presion de condensación, estamos listos para repetir el ciclo.

6. Salida del deposito de liquido (si lo hay). En algunas instalaciones grandes se pone un deposito de liquido capaz de guardar el 125% de todo el gas que cabe en la instalación, para recuperarlo si tenemos una avería y no perderlo y tambien como acumulador que permite suministrar liquido a la válvula de expansión sean cuales sean las condiciones en las que trabaje la instalación, .El deposito de liquido estará casi lleno cuando la instalación este a baja carga y estará casi vacío cuando la instalación este a plena carga y las válvulas de expansión abran a tope para regar el evaporador. Tiene una llave en su

salida para poderla cerrar y "recuperar el gas" que queda encerrado entre esta válvula y la válvula de descarga del compresor ( que no deja pasar el fluido hacia atras).

7. Liquido a la presión de condensacion pero subenfriado por ejemplo 35 grados, cuanto mayor sea el subenfriamiento mejor rinde la instalación, ya que el refrigerante dispone de mas entalpia en su evaporacion para llevarse el calor del evaporador, dicho de otra manera para el mismo desplazamiento del compresor ( que mueve unos determinados kilos de refrigerante) tenemos una mayor diferencia de entalpias por kilo de refrigerante.( esto se entiende mejor con un entalpico ). Este punto esta antes de la entrada del deshidratador.

8. Salida del deshidratador prácticamente igual que el punto 7 menos una pequeña perdida de carga que produce este filtro, ( y cuando esta sucio mas), Cuando esta sucio poniendo una mano antes y después se advierte la diferencia de temperatutas. (recordar que a cada pesion corresponde una temperatura y si perdemos presión tambien baja la temperatura)

Definición "oficial": El trabajo de una maquina frigorífica se realiza siguiendo un ciclo térmico cerrado en el curso del cual una carga de gas refrigerante retorna periódicamente a asumir el valor inicial de engría interna. El ciclo se compone de una fase de compresión condensación y otra de expansión evaporación las cuales al alternarse consiguen transferir calor de la cámara al ambiente exterior ENTALPIA En un cambio de estado se intercambian una cantidad de calor, que para calcularse muchas veces se recurre a la entalpia, digamos que entalpia es como calor total... PSICROMETRIA SISTEMA FRIGORIFICO A COMPRESION Mas cosas a considerar... Luego como vimos antes un sistema frigorifico no es mas que una secuencia de cambios de estado.obtenidos mediante la compresion y expansion de un fluido refrigerante. que con este ciclo se lleva el calor desde la camara hasta el exterior. El fluido absorve calor latente de evaporacion en el paso de estado de liquido a vapor y este calor latente lo " suelta" cuando es licuado o condensado el gas. La temperatura a la cual ocurren estos cambios de estado es constante y esta ligada a la presion a la que ocurra este cambio de estado. El calor siempre va de un cuerpo mas caliente a otro mas frio, si un cuerpo facilita el intercambio de calor a su traves es conductor ( los metales ) si dificulta el paso del calor a su traves se dice que es aislante. El volumen de un gas varia con la presion a la que es sometido. Para una misma temperatura si el volumen aumenta es que la presion ha tenido que disminuir. Otras maneras de hacer frio

El sistema mas utilizado para hacer frio es es sistema a compresion pero hay otros dos sistemas, el del efecto pertier y el de adsorcion ( las neveras a gas ) Adsorcion. Este sistema necesita para hacer frio paradojicamante: calor, el calor de una llama o de agua calentada mediante placas solares. sor reacciones quimicas en un circuito cerrado. ( que no se como funcionan ni me importa). alli donde hay un proceso industrial donde se deseche calor y se necesite frio tiene aqui una excelnte indicacion. Efecto peltier. se manifiesta como un enfriamiento de la "soldadura" de dos metales cuando por ellos atraviesa la corriente elctrica, visto desde fuera es igual que un disipador de calor , por una parte tiene una cara fria y por la otra esta caliente, tiene como aplicaciones pequeñas neveras alimentadas a 12v,( neveras de coche ) aplicaciones en medicina, etc, pero a pequeña potencia. si alguine sabe algo mas que me lo mande que lo incluire aqui. :-)

• Motores de Compresores Herméticos Los motores monofásicos de los compresores herméticos no tienen par de arranque, si no le damos un impulso inicial al motor se queda parado y se quemaría.

Esta formado por dos devanados el principal y el del arranque, el principal tiene menos resistencia que el de arranque que esta formado por un hilo más fino y proporciona mayor resistencia. El devanado principal nos crea un desfase de la intensidad, el devanado de arranque proporciona mayor resistencia y nos crea un desfase menor. Esta diferencia entre el desfase principal respecto del arranque nos permite arrancar el motor.

• Sistema de aranque con rele de intensidad. En el momento que damos tensión, excitamos el devanado de trabajo. El motor no se mueve, aumenta la intensidad, entonces el relé de intensidad se excita (al aumentar la corriente que pasa a través de ella) y crea un campo magnético que cierra el contacto que activa el devanado de arranque. Entonces el motor arranca, baja el consumo y cede el campo magnético del relé que alimentaba el devanado de arranque. Este tipo de arranque es apto para equipos que necesiten poco par de arranque, no es

apto para equipos como congeladores ya que estos necesitan mayor par de arranque.

Para mejorar el par de arranque se coloca un condensador en serie con la línea que alimenta el bobinado de arranque. Este condensador es el de arranque y suelen ser de mucha capacidad, de entre 40 o 120µF.

Para mejorar aún más el rendimiento de motor se coloca otro condensador, el de trabajo, el cual aprovecha el bobinado de arranque para que funcione junto con el de trabajo. El condensador de trabajo es de poca capacidad de unos 10µF para que no circule demasiada intensidad por el bobinado de arranque.

• Sistema de Arranque de Resistencia PTC.

Las resistencias PTC es un tipo de resistencia que aumenta su resistencia al aumentar la temperatura. (Coeficiente de Temperatura Positiva, PTC): Al alimentar activamos las dos bobinas, la PTC no ofrece resistencia, al calentarse la PTC (al aumentar la intensidad) aumenta su resistencia y regula la intensidad que circula por el bobinado de arranque. Para motores de más de ½ caballo se utilizan otros sistemas de arranque como con

condensador de trabajo o con relé de tensión.

• Sistema de Arranque con condensador de trabajo.

Se utiliza para compresores de aire acondicionado, no tiene par de arranque.

Se utiliza un condensador de trabajo, de poca capacidad y ha de ser el idóneo para ese motor ya que ha de regular el paso de corriente por el bobinado de arranque.

• Sistema de arranque con rele tensión. Este sistema se emplea para equipos que requieren un alto par de arranque. El motor arranca gracias al condensador de arranque y al contacto cerrado. Al girar el rotor del motor se le induce un campo magnético a la bobina de arranque donde se induce una corriente que activa la bobina de tensión que abre los contactos que desactiva la bobina y el condensador. Los relés llevan la siguiente numeración: 5: Fase, al común. 2: A la borna del devanado de arranque. 2-4: Condensador de trabajo. 4: Neutro. 4-1: Condensador de arranque. 1: Contacto de arranque.

• Motores monofásicos de espira de sombra.

El motor monofásico de espira de sombra está formado por 4 polos salientes, en cada polo hay una espira, a esta espira se le da el nombre de espira de sombra y su posición determina el sentido de giro del campo magnético.

Las bobinas de cada polo crean un campo magnético variable, e induce una FEM en la espira. En la zona de máxima variación (punto A) se crea una FEM mayor (máxima corriente inducida). Se desfasa el campo magnético que crea la bobina respecto el que ha creado la espira, es entonces cuando se produce la fuerza necesaria para mover el motor.

Este tipo de motor no tiene par de arranque y sólo se emplea para los ventiladores.

• Motores Trifásicos. El motor trifásico de jaula de ardilla está formado por un estator donde se alojan los pares de polos bobinados y separados 120º y el rotor, llamado de jaula de ardilla, que está formado por chapas magnéticas en cortocircuito.

Al estar las tres fases desfasadas 120º se asegura que en cada ciclo se active un par de bobinas, en el siguiente ciclo otra, produciendo un campo magnético giratorio que permite el giro del motor.

La velocidad con la gira el motor depende de los pares de polos que tenga el motor. 2 polos: 2800 r.p.m. 4 polos: 1500 r.p.m. Este tipo de motores consumen de 4 a 7 veces la intensidad nominal en el momento del arranque, por eso se hace necesario colocar el magnetotérmico de curva U o fusibles lentos. Los motores trifásicos pueden funcionar en estrella o en triángulo según la tensión de línea. La conexión en estrella se ha de realizar cuando la tensión de línea coincide con la tensión más alta de las dos que lleva grabadas el motor en la placa de características. La conexión es triángulo cuando coincide con la más baja de las dos.

Por ejemplo si tenemos una línea de 380V. y el motor es de 220/380 conectaremos este motor a la línea en estrella.

• Elementos de acondicionamiento y protección de motores. - Contactor: Es en esencia un interruptor accionado a distancia, esta formado por una bobina que acciona el grupo de contactos cuando esta excitada, los bornes de la bobina son A1 y A2 o A y B. Lleva un muelle para que el grupo de contactos vuelva a su posición inicial cuando dejamos de accionar la bobina. El grupo de contactos se puede clasificar en 2 principales y secundarios: Los principales tienen la numeración 1-2-3-4-5 y los secundarios 13- 14, etc. siempre con dos dígitos, dentro de los secundarios pueden haber contactos abiertos y cerrados. - Relé térmico: Se encarga de limitar el paso de corriente por el motor para evitar sobrecargas que lo quemarían. Su funcionamiento es parecido al magnetotérmico pero sin la protección magnética. Para su correcto funcionamiento se ha regular a la intensidad nominal que indica el fabricante en la placa de características. Los contactos principales son el 1-3-5 y los secundarios 95-96 NC y 97-98 NO.

- Termistor: Protege el motor contra sobrecargas como el relé térmico pero gracias a unas sondas instaladas en las bobinas. Estas sondas son unas resistencias PTC que cuando se calientan por encima del limite acciona un circuito electrónico que abre la maniobra que acciona el motor. Se instala sólo en compresores semiherméticos. Lleva los siguientes contactos: R: Fase Mp: Neutro 1, 2: Sondas internas del motor 12: Abierto 14: Cerrado 11: Común

PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Y MOTORES TÉRMICOS

En todo proceso, el trabajo realizado no depende sólo del trabajo inicial y final sino que también depende del camino seguido, ya que el área bajo la curva, que representa el trabajo realizado, puede ser diferente.

En el caso representado en la gráfica anterior, en el que hay variación de presión y volumen, el trabajo realizado será:

CICLOS TERMODINÁMICOS

Para que una máquina térmica pueda realizar un trabajo neto, es necesario que trabaje entre dos focos de calor, un foco caliente del que extraemos calor Q1 o Qc y un foco frío al que cedemos calor Q2 o Qf cuya diferencia Q1 - Q2= Wrealizado Denominamos:

• Proceso abierto, cuando no coincide el punto inicial y el final. • Proceso cerrado, cuando el punto inicial coincide con el final.

Todo sistema termodinámico posee una energía interna de la que no se

conoce su valor pero si podemos conocer la variación que puede sufrir. Si tenemos un sistema como el de la figura:

Aplicando el primer principio de la termodinámica a un sistema cualquiera.

Magnitudes y unidades

U = Energía interna en Julios (J)

Q = Calor cedido o absorbido en Julios (J) W = Trabajo realizado o absorbido en Julios (J) Motor térmico

Máquina frigorífica

Eficiencia (E) : Es un término referido a la máquina frigorífica, similar en concepto al rendimiento pero, con la particularidad de que puede ser mayor que uno.

Bomba de calor: Es una máquina frigorífica que extrae calor del exterior y lo cede a una habitación calentándola o viceversa; puede tener la eficiencia mayor que 1. Motor de Carnot: Nicolas Léonard Sadi Carnot (ingeniero francés) estudió un motor térmico en el que:

1. Al motor se le suministra energía en forma de calor a temperatura elevada.

2. El calor realiza un trabajo mecánico. 3. El motor cede calor a temperatura inferior.

Ciclo de Carnot: Es un ciclo teórico y reversible.

El rendimiento de una máquina de Carnot está determinado por la temperatura del foco frío T2 y del foco caliente Tl.

El rendimiento de una máquina de este tipo será mayor cuanto mayor

sea la diferencia entre las temperaturas del foco caliente T1 y el foco frío T2. Proceso reversible: Es aquel en el que realizando un cambio pequeño en el ambiente podemos hacer que recorra su trayectoria inversa. En la práctica es imposible y en cierto modo la naturaleza nos dice que todos los procesos que ocurren en ella son irreversibles, ejemplo las personas crecen pero no decrecen. ECUACIÓN DE LOS GASES PERFECTOS

Se considera gas perfecto al que cumple con la siguiente ecuación:

• p = Presión en pascales (Pa)

• V = Volumen en metros cúbicos

• n = Cantidad de sustancia en moles del gas (mol)

• R = Constante de los gases perfectos 0,082 Pa m3 /K mol

• T = Temperatura en Kelvin (K)

TRANSFORMACIONES TERMODINÁMICAS Transformaciones isócora o isométrica: es la que se realiza a volumen constante.

Transformaciones isóbara: es la que se realiza a presión constante

Transformación isoterma: Es la que se realiza a temperatura constante.

Transformación adiabática: Es la que tiene lugar sin intercambio de calor.

Diferencia en la pendiente de una adiabática y una isoterma: La adiabática presenta mayor pendiente que la isoterma.

PRINCIPIOS DE MOTORES TÉRMICOS

Los motores térmicos son aquellos que transforman la energía térmica en mecánica. Los podemos clasificar en dos grandes grupos, los de combustión externa realizan la combustión de una manera continua fuera del propio motor, como por ejemplo la antigua máquina de vapor y las actuales centrales térmicas; los de combustión interna realizan la combustión dentro de la propia máquina, como por ejemplo el motor Otto, motor Diesel, motor rotativo y turbina de gas.

En todos los motores de este tipo se precisa un comburente, normalmente oxígeno del aire, y un combustible que puede ser líquido: gasolina, gasoil, alcohol o aceite vegetal, gaseoso: butano, propano, metano, etc. y sólido: carbón, uranio, etc.

También puede hacerse una clasificación de los motores de combustión interna en función de¡ número de carreras necesarias o tiempos para completar un ciclo. Así tenemos los motores de dos tiempos (2T) y los de cuatro tiempos (4T).

ELEMENTOS FUNDAMENTALES DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

En este apartado nos centraremos en los motores de combustión interna con ciclo Otto y Diesel.

Describimos a continuación los elementos que componen los motores. • Culata: es el elemento que protege la parte superior del motor. • Bloque: se encuentra entre la culata y el cárter. Es la parte más

pesada del motor. En él se encuentran los cilindros, los orificios de refrigeración y lubricación, así como los soportes de diferentes piezas del motor.

• Cárter. es el elemento que protege la parte inferior del motor a la vez que sirve para depósito de lubricante.

• Cilindro: es un hueco con forma cilíndrica practicado en el bloque en él que se realiza la combustión y sobre el que se desplaza el pistón.

• Émbolo o pistón: se encuentra en el cilindro y puede desplazarse sobre él, transformando la energía térmica de la combustión (que se realiza sobre su superficie) en energía mecánica de traslación. Cada desplazamiento del pistón se denomina carrera (L).

• Segmentos: son unos aros de un material muy duro y resistente que rodean al pistón y cierran la cámara de combustión con el cilindro, disminuyendo el rozamiento en cada carrera.

• Bulón: es el elemento de unión del pistón con la biela.

• Biela: junto con el cigüeñal, transforma el movimiento rectilíneo del pistón en rotativo.

• Cigüeñal. en él están conectadas todas las bielas del motor y transfiere la energía rotativa a la caja de cambios del motor.

• Volante de inercia: acumula energía en forma de momento inercia cuando se realiza una combustión, para cederla al motor cuando la precise, dando la sensación de un movimiento continuo. Se encuentra en un extremo del cigüeñal.

• Válvula de admisión: es la válvula que deja pasar los gases de la combustión (comburente más combustible en los motores Otto o bien, sólo comburente en los motores Diesel) al cilindro.

• Válvula de escape: es la válvula que deja salir los gases de la combustión al exterior.

• Carburador: sólo es necesario en los motores Otto, en él se produce la mezcla de comburente y combustible.

• Bomba de inyección: en los motores Diesel, es el elemento que proporciona al combustible la presión necesaria para entrar en el cilindro.

• Bujía: se usa en los motores Otto y es el elemento encargado de proporcionar la chispa de ignición en el interior del cilindro.

• Delco: en los motores de combustión interna con ciclo Otto, es el elemento distribuidor de la corriente de alto voltaje, que hace llegar por turno a cada una de las bujías.

• Inyector.- en los motores Diesel, es el elemento encargado de introducir el combustible dentro del cilindro en la proporción y presión determinada.

• Cojinetes: son elementos dispuestos entre dos piezas, una fija y otra giratoria para reducir el rozamiento entre ellas, aumentando el rendimiento de la máquina y su vida útil.

• Árbol de levas: es un elemento perfectamente sincronizado con el cigüeñal que permite la apertura y cierre de las distintas válvulas del motor controlando sus fluidos.

• Tubo de escape: es el elemento que permite la evacuación de los gases, una vez quemados, al exterior.

• Silenciador: se encuentra en el tubo de escape, su misión es reducir la contaminación acústica que pueden producir estos motores.

• Catalizador: se encuentra en el tubo de escape, su misión es reducir la emisión de monóxido de carbono y la emisión de combustible a la atmósfera.

• Embrague: es el elemento que nos permite desconectar y conectar la transmisión de energía mecánica desde el motor al eje de salida.

• Caja de cambios: nos permite modificar la relación de transmisión desde el motor a las ruedas en función de las necesidades.

CICLO IDEAL OTTO

Nicolaus Otto fue un ingeniero alemán que, a mediados del siglo XIX, diseñó el motor que lleva su nombre y, aunque en nuestro país es más conocido como el motor de gasolina de cuatro tiempos, pueden utilizarse otros combustibles como alcohol, butano, propano, etc.

Tiempos del motor Otto

• Tiempo 1º Admisión. (Transformación isobara 0 - 1): en este momento, el pistón se encuentra en el PMS, se abre la válvula de admisión, se inicia el descenso del pistón hacia el PMI, entrando en el cilindro comburente más combustible mezclados.

• Tiempo 2º Compresión. (Transformación adiabática 1 - 2): cuando el pistón llega al PMI se cierra la válvula de admisión y el pistón inicia su ascenso hasta el PMS comprimiendo la mezcla, a expensas de un

trabajo negativo Wl. Al ser la transformación adiabática no hay transferencia de calor.

• Tiempo 3º Combustión - expansión. (Transformación isócora 2-3 y adiabática 3-4): cuando el pistón se encuentra próximo al PMS, se produce una chispa en la bujía, inflamando la mezcla y aumentando considerablemente la presión dentro del cilindro (o es el calor generado en la combustión). En este momento se inicia la única carrera útil del ciclo haciendo que el pistón pase desde el PMS al PMI.

En la expansión se genera el trabajo positivo W2.

• Tiempo 4º Expulsión o escapo. (Transformación isócora 4-1 y isobara 1-0): cuando llegue de nuevo al PMI se abre la válvula de escape provocando la evacuación de los gases quemados a la atmósfera, el resto de los gases son expulsados por el pistón en su ascenso al PMS. Cuando llega al PMS se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión iniciándose un nuevo ciclo con el descenso del pistón.

NOTAS:

• PMS (Punto Muerto Superior). Indica la máxima altura que puede alcanzar el pistón.

• PMI (Punto Muerto Inferior). Indica la mínima altura que puede alcanzar el pistón.

• CARRERA (L): distancia que puede recorrer el pistón, es decir, distancia que hay entre el PMS y el PMI.

El trabajo neto W, producido en el ciclo

Ciclo termodinámico de Otto

Análisis termodinámico Rendimiento teórico (ηT) Considerando al motor como un sistema cerrado en un cilindro y un ciclo se cumplirá:

Por otra parte, si considerarnos a la mezcla de aire más combustible como un gas ideal y estudiamos el trabajo producido en las diferentes transformaciones termo-- dinámicas, obtendríamos la siguiente ecuación:

Ecuación conocida corno relación de compresión

V1 = VT. = Volumen total del cilindro, se obtiene cuando el pistón se encuentra en el PMI. V2 = VC = Volumen de la cámara de combustión, es el volumen del cilindro que queda cuando el pistón se encuentra en el PMS. Ver figura anterior.

CICLO IDEAL DIESEL Rudolff Diesel fue un ingeniero alemán que, a finales del siglo XIX,

diseñó el motor que lleva su nombre y, aunque en nuestro país es más conocido como motor de gasoil de cuatro tiempos, pueden utilizarse otros

combustibles como aceites ligeros de origen mineral o vegetal como el aceite de girasol.

Tiempos del motor Diese¡

TIEMPO 1º Admisión. (Transformación isobara 0-1): en este momento, el pistón se encuentra en el PMS, se abre la válvula de admisión, se inicia el descenso del pistón hacia el PMI, entrando en el cilindro sólo comburente (aire).

TIEMPO 2º Compresión. (Transformación adiabática 1-2): cuando el pistón llega al PMI se cierra la válvula de admisión y el pistón inicia su ascenso hasta el PMS comprimiendo considerablemente al aire. Esta compresión eleva la temperatura del aire. TIEMPO 3º Combustión-expansión. (Transformación isobárica 2-3 y adiabática 3-4): cuando el pistón se encuentra próximo al PMS, por el inyector, se introduce el combustible a gran presión, produciéndose una explosión como consecuencia del calor desprendido en el roce del aire con el combustible, aumentando considerablemente la presión dentro del cilindro. En este momento se inicia la única carrera útil del ciclo haciendo que el pistón pase desde el PMS al PMI. TIEMPO 4º Expulsión o escape. (Transformación isócora 4-1 e isobara 1-0): cuando el pistón llegue de nuevo al PMI se abre la válvula de escape provocando la evacuación de los gases quemados a la atmósfera. El resto de los gases son expulsados por el pistón en su ascenso al PMS. Cuando llega al PMS se cierra la válvula de escape la de admisión iniciándose un nuevo ciclo con el descenso del pistón. Ciclo termodinámico de Diesel

Análisis termodinámico Rendimiento teórico (ηT): Considerando al motor como un sistema cerrado, en un cilindro y un ciclo se cumplirá:

Por otra parte, si consideramos al aire como un gas ideal y estudiamos el trabajo producido en las diferentes transformaciones termodinámicas, obtendríamos la siguiente ecuación:

Ecuación conocida como relación de compresión.

τ = Relación de combustión a presión constante τ = V3 /V2 γ =Coeficiente adiabático. V1 = Volumen total del cilindro, se obtiene cuando el pistón se encuentra en el PMI. V2 = Volumen de la cámara de combustión, es el volumen del cilindro que queda cuando el pistón se encuentra en el PMS; ver figura anterior.

PARÁMETROS DE INTERÉS PARA TODOS LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA Potencias Potencia indicada (Pi): Es la potencia desarrollada en el interior del cilindro.

Teniendo en cuenta todos los cilindros del motor:

• Pi = potencia indicada en Caballos de Vapor (CV) • pi = Presión media indicada, representa la potencia media que se

desarrolla en un cilindro en Kilogramos por metro cuadrado (kg/m2). • VT = Cilindrada total en metros cúbicos (m3) • Vu = Cilindrada unitaria ( m3 ). • n = Revoluciones por minuto del cigüeñal (r.p.m.) • L =carrera (m).

• K = Representa las carreras útiles por vuelta del cigüeñal o K = 2 Para motores de cuatro tiempos. o K = 1 Para motores de dos tiempos.

• 1/60 = Constante para pasar los minutos de r.p.m. a segundos. • 1/75 = Constante para pasar los kg m a CV

Potencia efectiva (Pe)

Potencia desarrollada en el eje de salida del motor.

o Pe = Potencia en Julios (J)

o M = Par motor en el eje del motor en Newton metro (N m)

o ω = Velocidad angular en radianes por segundo (rad/s) Potencia perdida o potencia pasiva (Pp)

Es función de los rozamientos entre las piezas del motor.

Cilindradas Cilindrada unitaria (Vu)

Representa el volumen barrido por el pistón al pasar desde el PMS al PMI en un cilindro, es decir, es el volumen barrido en una carrera.

Magnitudes y unidad

• Vu = Volumen del cilindro en centímetro cúbicos (cm3) • D = diámetro del cilindro en centímetros (cm) • L = Carrera del pistón en centímetros (cm)

Cilindrada total (Vt): Representa el volumen útil total de los cilindros del motor.

Magnitudes y unidades

• Vt = Cilindrada del motor en centímetros cúbicos (cm3) • N= Número de cilindros del motor. • Vu = Cilindrada unitaria en centímetros cúbicos (cm3)

Calor aportado al ciclo y calor útil transformado en trabajo

En general se define corno calor aportado al ciclo a Qap = G Qe donde G es el gasto o consumo de combustible y Qe el poder calorífico o calor de combustión.

Se define el calor útil transformado en trabajo como Qu = G Qe ηu, donde ηu es el rendimiento efectivo o útil. Combustibles Dosado (D)

Representa la proporción de aire necesaria para quemar un combustible determinado.

Consumo específico de combustible

Para obtener una unidad de trabajo se necesita una masa de combustible denominada consumo específico de combustible Gpe que viene dado por la expresión

Rendimientos Rendimiento indicado (ηi)

Representa la relación entre el trabajo realizado en el interior del cilindro y el calor aportado.

• Wi = Trabajo realizado en el cilindro en Julios (J) • Qap = Calor aportado en Julios (J)

Rendimiento efectivo (ηe) Representa la relación entre el trabajo realizado motor en su eje y el

calor aportado.

• We = Trabajo realizado por la máquina en su eje en Julios (J) • Qap = Calor aportado en Julios (J).

Rendimiento mecánico (ηm.)

Representa la relación entre el rendimiento efectivo y el indicado. Da una idea de las pérdidas por rozamientos que posee la máquina.

PRINCIPIOS DE TERMODINÁMICA Y MOTORES TÉRMICOS

CUESTIONES (Puntuación máxima: 2 puntos) Cuestión 1: Explicar brevemente las diversas fases que se producen en un motor térmico de combustión interna alternativo de CUATRO tiempos, indicando el movimiento que realiza el pistón en cada una de ellas. Cuestión 2: Describir el funcionamiento de un ciclo frigorífico-bomba de calor. Nombrar los componentes, definir y explicar cada uno de ellos. Cuestión 3:

a) ¿Se podría utilizar mercurio en una máquina frigorífica por comprensión? Razone la respuesta.

b) ¿Qué tiene más rendimiento teóricamente, una estufa que funciona eléctricamente o una bomba de calor que consuma la misma cantidad de electricidad? Razone la respuesta.

Cuestión 4: a) Comparar las ventajas e inconvenientes de los motores rotativos frente a

los alternativos. b) ¿Cuál tiene más relación de compresión eficaz, un motor de dos tiempos

o motor de cuatro tiempos? Razonar la respuesta. Cuestión 5: En qué consiste la sobrealimentación de aire en los motores alternativos de combustión interna. Dibuje un esquema y diga las ventajas que se obtienen. Cuestión 6: Dibuje el diagrama p-V de un ciclo frigorífico de Carnot efectuado por un gas. Escriba la expresión del rendimiento del mismo. Cuestión 7: Dibuje una bomba de calor. Nombre cada uno de los componentes y explique su funcionamiento. Cuestión 8: ¿Se puede aprovechar toda la energía suministrada a una máquina? Razone la respuesta y defina el rendimiento de una máquina y los valores que puede alcanzar.

Cuestión 9: Dibuje el esquema de un equipo frigorífico. Nombre cada uno de sus componentes y explique su funcionamiento. Cuestión 10: En un motor de combustión interna alternativo, defina brevemente, las siguientes expresiones:

a) Expansión adiabática. b) Relación de compresión. c) Cuatro tiempos. d) Rendimiento total.

Cuestión 11: Una bomba de calor es capaz de calentar un recinto tomando calor del medio ambiente que está más frío. Justifique su funcionamiento y describa los elementos fundamentales que la componen. Cuestión 12: Defina qué es un motor térmico. Establezca las diferencias entre los motores de combustión externa y los de combustión interna. Ponga dos ejemplos de cada uno. Cuestión 13:

a) Dibuje el ciclo teórico de un motor de encendido por chispa y cuatro tiempos.

b) Analice las transformaciones de calor y de trabajo que se producen en dicho ciclo.

Cuestión 14: ¿Por qué es necesaria la lubricación en los motores de combustión interna alternativos? ¿Qué partes son imprescindibles de lubricar? ¿De qué manera se lleva a cabo la lubricación?

PROBLEMAS (Puntuación máxima: 3 puntos) Problema 1: El motor de un automóvil suministra una potencia de 90 CV a 5000 r. P. M. El vehículo se encuentra subiendo una pendiente, por lo que tiene que vencer una fuerza de 1744,5 N en la dirección del movimiento. La transmisión del motor hasta las ruedas, de radio 0,3 m, tiene un rendimiento del 95%. Determine:

a) La velocidad máxima de ascensión. b) El par motor en cada una de las ruedas tractoras. c) La relación de cambio para conseguir la fuerza necesaria. d) El consumo horario de gasolina en las condiciones del problema,

teniendo en cuenta que el motor tiene un rendimiento térmico del 20% y que la gasolina tiene un poder calorífico de 9960 Kcal/Kg y una densidad de 0,75 Kg/dm3

Problema 2: Una máquina frigorífica cuyo rendimiento es del 140%, consume una potencia de 120W¿Cuánto tiempo tardará en enfriar 200g de agua desde 18 oC hasta 12 oC? Calor específico del agua 1 cal/g oC. Problema 3: Un motor tiene una potencia indicada de 1600 CV y una presión media de 13,2 Kg/cm2. El número de tiempos es cuatro, y el de cilindros ocho. Calcular la carrera del embolo sabiendo que el número de revoluciones por minuto es 375 y que su diámetro es igual a la mitad de la carrera. Problema 4: Un motor de gasolina consume 8 l/h de combustible cuya densidad es 0,75 kg/dm3. El calor de combustión es de 10000 Kcal/kg. Si el rendimiento del motor es el 30%, determine:

a) ¿Cuántas calorías se convierten en trabajo? b) ¿Cuántas calorías se disipan? c) ¿Qué potencia desarrolla el motor?

Problema 5: Calcule la cantidad de combustible que necesita un yate para realizar un viaje de 500 millas de distancia. Se sabe que lleva un motor diesel de 4 cilindros y 4 tiempos, que tiene una potencia de 120 CV a 600 r.p.m. y consume 0,3 gramos de combustible por ciclo. La velocidad media del yate es de 10 nudos y la densidad del combustible es 0,8 Kg/dm3. Nota: 1 nudo = 1 milla/hora; 1 milla = 1852 metros Problema 6: El motor de una embarcación desarrolla una potencia de 150 CV y consume 175 g/CV.h de un combustible de 0,85 Kg/dm2 de densidad y 41700 KJ/Kg de poder calorífico. Calcule:

a) Horas de navegación con un depósito de 100 litros de combustible. b) El rendimiento del motor.

Problema 7: Un motor de explosión de dos cilindros y cuatro tiempos, trabaja a 4000 r.p.m., con una presión media efectiva (Pme) de 4,1 Kg/cm2. El diámetro del cilindro es de 60 mm y la carrera de 90 mm. Calcular:

a) El par motor en N.m. b) La potencia en CV.

Problema 8: Un motor diesel consume 6 l/h de gasoil cuyo poder calorífico es de 10000 Kcal/kg y cuya densidad es de 0,8 kg/l. Si el rendimiento global del motor es el 25% y gira a 4500 r.p.m., halle el par motor que suministra. Problema 9: Leyendo una revista, observamos los siguientes datos oficiales referidos a un automóvil:

- Diámetro x carrera: 82,5 x 92,8 mm.

- Relación de comprensión: 10,5:1. - Potencia máxima: 110 KW a 6000 r.p.m. - Par máximo: 180,32 N·m a 4600 r.p.m.

A la vista de estos datos, responda: a) ¿Se trata de un motor de encendido por chispa o de encendido por

comprensión?. Razone la respuesta. b) ¿Cuál es su cilindrada, si tiene cuatro cilindros? c) ¿Cuál será el par motor el régimen de potencia máxima? d) Compare el par obtenido en el punto anterior con el par máximo y

comente el resultado. ¿Se le ocurre algún comentario? Problema 10: Un fabricante está comprobando el prototipo de un motor en un banco de pruebas obteniendo los siguientes resultados: -Régimen de giro: 3000 r.p.m. -Par obtenido: 120 N.m. -Consumo de combustible: 10 l/h Se desea saber:

a) La potencia que está suministrando. b) El consumo específico (g/KW·h), si el combustible tiene una densidad de

0,8 kg/dm3 c) El rendimiento, teniendo en cuenta que el combustible tiene un poder

calorífico de 41700 KJ/Kg.

Problema 11: La velocidad media del émbolo de un motor es de 8,6 m/s, y tiene una carrera de 90 cm. Hallar la potencia efectiva sabiendo que el dinamómetro marca 500 N y que la longitud de la barra de freno es de 1,5m.

Problema 12: Un motor de tipo Otto de cuatro tiempos posee un rendimiento mecánico del 50% y desarrolla una potencia útil o efectiva de 60 KW a 4000 r.p.m. Calcule:

a) Par que está suministrando. b) Trabajo producido en una hora. c) Trabajo indicado por ciclo.

Problema 13: La legislación actual permite a jóvenes de dieciséis años conducir motocicletas de 125 c.c. y hasta 15 c.v. de potencia máxima. De los datos de un fabricante se sabe que la carrera del motor de un determinado modelo es de 54,5 mm, que la relación de comprensión es de 12:1 y que la potencia máxima se alcanza a 10000 r.p.m. Calcule:

a) La potencia máxima permitida en KW. b) Diámetro del cilindro. c) Volumen de la cámara de combustión d) Par que proporciona a la potencia máxima.

Problema 14: Se dispone de un motor de cuatro tiempos y ciclo Diesel, de cuatro cilindros de 100 mm de diámetro y 80 mm de carrera, que gira a 2000 r.p.m., con una presión media efectiva de 100 N/cm2. Calcule:

a) La cilindrada. b) La potencia obtenida. c) El par motor que está suministrando.

Problema 15: Una motocicleta tiene un motor de D x C = 40x39 mm x mm, con una relación de comprensión de 12 : 1, suministrando una potencia de 7 KW a 8500 r.p.m. Calcule:

a) Cilindrada y volumen de la cámara de combustión. b) Par motor que está suministrando. c) Si fuera necesario rectificar la culata, disminuyendo su capacidad un

10% ¿influiría esto en la relación de comprensión? En caso afirmativo cual será la nueva relación de comprensión

Problema 16: Se dice que un motor de combustión interna es cuadrado cuando su diámetro es igual a su carrera. Si el volumen de su cilindro es de 123,67 cc., su relación de comprensión es 12 : 1 y el par que está suministrando es de 14 N.m a 8000 r.p.m. Calcule:

a) La carrera. b) El volumen de la cámara de combustión. c) La potencia que está suministrando.

Problema 17: Los combustibles comerciales que usan los automóviles son una mezcla de hidrocarburos de 41000 KJ/Kg de poder calorífico y de 0,85 kg/dm3 de densidad. Un automóvil consume 9 litros de este combustible en una hora, girando su motor a 5000 r.p.m. si el motor tiene un rendimiento del 35%, calcule:

a) El calor suministrado al motor en un minuto. b) La potencia útil que está proporcionando el motor. c) El par motor que está suministrando.

Problema 18: Un motor de combustión interna alternativo tiene un rendimiento total del 30%. Cuando consume 9 l/h de un combustible de 41700 KJ/Kg de poder calorífico y 0,85 kg/dm3 de densidad, proporciona un par de 50,76 N.m. Calcule:

a) Los gramos de combustible que consume en un segundo. b) La potencia que está suministrando. c) La velocidad de giro del motor, en revoluciones por minuto.

Problema 19: Un inventor nos ofrece un motor térmico reversible que funciona entre dos fuentes térmicas, una de 270 oC, asegurando que tiene un rendimiento del 48%. ¿le compraríamos la patente? Razone la respuesta.

ESTRUCTURAS AUTOMATIZADAS

TAREAS Y ESTRUCTURAS DE AUTOMATIZACION

En la actualidad, el mercado es el impulsor principal de la industria moderna, ya que crea la necesidad de obtener productos terminados que cumplan los requerimientos de calidad exigidos, y de producirlos en cantidad suficiente para que el precio de comercialización sea competitivo. En este escenario, una industria para ser moderna y competitiva debe poseer instalaciones, procesos y métodos de producción con determinados grados de automatización. Es por todos conocido que en las últimas décadas las técnicas de automatización han influido notablemente en la operación y en el diseño de procesos técnicos. De acuerdo al transporte de material, de energía o de información, los procesos técnicos pueden ser divididos como sigue: Procesos Continuos, en donde la información fluye en forma continua como en las refinerías, oleoductos, plantas de generación de potencia, entre otras; Procesos Paquetes ("batch processes"), en donde el flujo es interrumpido, como por ejemplo en plantas químicas, de vulcanizado, de secado, etc.; Procesos de Transporte de ‘’piezas", como es el caso de los procesos de manufactura y de transporte. La estructura o combinación de estructuras de automatización a implementarse, y que luego describiremos, depende del tamaño (pequeño, medio o grande) del o de los procesos que comprende la instalación, indicado por el número de las variables a medir, a controlar y a procesar. Procesos pequeños son entre otros: sistemas de calefacción, hornos industriales, actuadores eléctricos, máquinas herramientas. Como procesos medios se puede citar a las plantas de neutralización y sistemas de aire acondicionado. Ejemplos de procesos grandes son las redes eléctricas, refinerías, plantas de generación, siderúrgicas, etc. Cabe mencionar que muchas industrias cuentan dentro de sus instalaciones con procesos de varios tamaños y con diversas estructuras de automatización. Las tareas de automatización son de naturaleza variada. Podemos citar las siguientes: arranque y parada de máquinas y procesos de producción; control y medición de las variables en juego. monitoreo, supervisión y señalización de variables para evitar exceder límites permisibles; protección para evitar accidentes; documentación vía el almacenamiento y procesamiento de los datos del proceso; optimización, para conseguir una operación económica y con máxima eficiencia; coordinación entre los subsistemas que componen una estructura determinada; procesamiento de datos, para ayudar en la toma de decisiones con el fin de chequear permanentemente que se tiendan a cumplir las metas establecidas. Las tareas de automatización se distribuyen normalmente en diferentes niveles [1] tal como se muestra en la Fig. 1. Podemos observar que en el nivel procesos se encuentran precisamente los procesos por automatizar. En el nivel bajo tenemos los dispositivos para control, monitoreo y protección de los

procesos, mientras que en el nivel medio encontramos las tareas de optimización y documentación. En el nivel más alto, el nivel gerencial y de coordinación, se pueden ejecutar todas las tareas relacionadas con el manejo total de la empresa; por ejemplo, toma de decisiones en base a los datos procesados.

Fig.1 Automatizacion en diferentes niveles

La automatización de procesos se puede realizar empleando varias estructuras (Fig. 2). En la estructura totalmente descentralizada, (Fig. 2a), cada tarea se lleva acabo con un dispositivo particular (controlador, registrador, interruptor para señalización, instrumento de indicación, etc.). La implementación de esta estructura requiere de mucho trabajo de planificación, altos costos de cableado, y como producto se obtiene una instalación inflexible, que sólo permite la ejecución de las tareas de automatización en el nivel más bajo. La aparición de las computadoras de procesos y gracias a su desarrollo, tuvo gran influencia a partir del año 1965, provocando que los procesos se automatizaran usando una estructura centralizada (Fig. 2 b). Las computadoras de procesos podían desempeñarse sin problemas hasta el nivel medio (Fig.1).

Fig. 2a

Fig. 2b

Fig. 2c

Fig.2 Estructuras de automatización de procesos. Fig. 2a: Descentralizada; Fig. 2b: Centralizada por computadora de procesos; Fig. 2c: Distribuida con microcomputadoras.

Tareas como control digital directo, monitoreo y supervisión se habían constituido un estándar en los 70’s. En las dos últimas décadas el avance de las microcomputadoras ha sido vertiginoso y ha dado lugar a que los procesos se puedan automatizar usando una estructura centralizada/descentralizada, que es comúnmente conocida como distribuida. Una estructura de este tipo (de las cuales existen varias) se muestra en la Fig. 2b. Actualmente sistemas distribuidos son ofrecidos por varios fabricantes, y por cierto, cada uno de ellos sostiene poseer la mejor estructura. Todas las tareas de automatización se pueden llevar a cabo con estructuras distribuidas. Principales características de tales estructuras son su flexibilidad y su adaptabilidad, que los hacen más transparente, confiables, fácil de instalar, de programar y de desarrollar tareas de entrenamiento. Los buses de comunicación serie y paralelo que poseen dichos sistemas permiten la conexión de equipamiento externo (lo que no ocurre con los sistemas centralizados y descentralizados). De esta manera se evitan grandes costos de cableado.

PRESENCIA DE LOS DISPOSITIVOS Y EQUIPOS DE AUTOMATIZACION

Una instalación o planta automatizada requiere de la numerosa presencia de: dispositivos de medición (sensores, transductores, convertidores), de control (actuadores, elementos de control final, controladores, programadores), de equipos para la generación de energía auxiliar (tales como aire, vapor, gas inerte, electricidad), y de equipos informáticos para el apoyo de la producción y la gestión. Para ilustrar dicha presencia, considere los sistemas de control a lazo cerrado (SCLC) de flujo (Fig. 3a) y de temperatura (Fig. 3b), y el diagrama de bloques común para ambas configuraciones (Fig. 3c). La Fig. 3c muestra que un SCLC (llamado también sistema de control realimentado o circuito de regulación) comprende: el controlador, que empleando un algoritmo de control, procesa el error que existe entre la señal de referencia R y la señal controlada Y con el fin de crear la fuerza de control U; el actuador, que recibe la señal de control normalizada U, llamada también variable manipulable, y la transforma en una señal de potencia que pueda ejercer el control requerido por el proceso y de acuerdo a especificaciones de diseño; el control final, que actúa directamente sobre la variable que se desea controlar y la modifica; el proceso, denominado también planta o tramo de regulación, que modifica su señal de salida Y de modo tal que el error E = R – Y sea mínimo; el bloque de medición, que comprende el elemento primario de medición o sensor y el transductor. Este último convierte la señal sensada en una señal normalizada.

Fig. 3a

Fig. 3b

Fig. 3c

Fig. 3 Sistemas de control a lazo cerrado (SCLC's).

Fig. 3a: SCLC de flujo; Fig. 3b: SCLC de temperatura; Fig. 3c: Diagrama de bloques de un SCLC.

Cabe anotar que un SCLC puede necesitar la presencia de convertidores de señal entre el controlador y el actuador; por ejemplo, para convertir la señal eléctrica normalizada de 4 a 20 mA en otra señal neumática normalizada de 3 a 15 psi (o de 0.2 a 1 bar). En el SCLC de flujo de la Fig. 3a, el sensor de diferencia de presión D P es una placa de orificio. Un transductor transforma D P en una señal eléctrica E (de 4 a 20 mA). La señal de control U (también de 4 a 20 mA) tiene que ser convertida a una señal de 3 a 15 psi, ya que se está usando una válvula con actuador neumático. El elemento de control final (aquí, el cono del cuerpo de la válvula) actúa modificando la magnitud del flujo que pasa por la tubería. En este caso, el tramo de regulación está constituido por el

flujo que circula a través del tramo de tubería. Debemos mencionar que el sensor de D P en conjunto con el convertidor D P/E pueden formar un solo instrumento que comúnmente se denomina transmisor de flujo. En la Fig. 3b podemos hacer un análisis similar al de la Fig. 3a. El sensor primario es una termoresistencia. La resistencia R sensada (cuyo valor es proporcional a la temperatura) se debe convertir en una señal eléctrica normalizada de 4 a 20 mA, requerida por el controlador electrónico (cada vez se usan menos los anteriormente populares controladores neumáticos). Podemos observar que la válvula usada es motórica; por tanto, posee un motor D.C. (de corriente continua) como actuador, el cual desplaza longitudinalmente al eje de la válvula, consiguientemente al cono (o vástago), con el propósito de hacer variar el agua de calefacción de acuerdo a la señal U, para hacer que la temperatura T del tanque siga a la temperatura de referencia R. Instalaciones automatizadas no solo poseen numerosos SCLC’s de flujo y de temperatura, sino también los hay de presión, diferencia de presión, nivel, pH, redox, densidad, viscocidad, velocidad, corriente, tensión, frecuencia, concentración, etc. Es necesario también mencionar que SCLC’s para una misma variable, por ejemplo flujo, pueden ser distintos con specto a los componentes que lo conforman. Asi, un SCLC de flujo de vapor es muy distinto a un SCLC de flujo másico (granos). Debemos también recalcar que los SCLC’s mostrados en la Fig. 3 son los más simples, ya que muchas veces es necesario emplear otras estrategias de control (relación de control, cascada, control de tres componentes, control anticipativo, control selectivo, control de rango compartido, etc.[2]) a fin de conseguir el objetivo de control (que Y siga a R), lo que trae consigo el incremento del número de dispositivos de medición y de control. En una instalación automatizada también podemos encontrar numerosos sistemas de control a lazo abierto (SCLA’s, denominados también no realimentados). Los ejemplos siguientes, entre muchos otros, ilustran dichos sistemas: arranque y parada programada de motores, bombas, compresores, válvulas, contactores, cilindros, etc.; mando programado de procesos de dosificación; mando programado del transporte, empaque y pesado de materiales y productos terminados. Tanto los SCLA’s como los SCLC’s requieren de la adición de dispositivos de alarma y señalización tales como: relés, lámparas, presostatos, termostatos, fines de carrera (ópticos, inductivos, capacitivos, mecánicos), válvulas de seguridad, interruptores, etc., etc., lo cual incrementa la complejidad de tales sistemas. Por otra parte, también debemos tener en cuenta a los sistemas de adquisición de datos (SAD’s), los cuales emplean buen número de mediciones remotas, que luego se procesan convenientemente mediante software. Por ejemplo, puede existir un SAD para el chequeo de energías. Los SAD’s pueden usar los datos de los SCLC’s y de los SCLA’s, pero no son parte de tales sistemas. Los datos procesados también pueden estar disponibles en tiempo real.

EL PLAN DE MANTENIMIENTO Antes de entrar de lleno al problema del mantenimiento, es necesario definir el escenario: una instalación automatizada con sus procesos operando. Quiere decir que la instalación fue previamente automatizada de acuerdo a una o

varias estructuras, las cuales fueron seleccionadas atendiendo al tamaño de las instalaciones, a las tareas de automatización por implementarse y a otros factores no menos importantes, tales como: reposición de repuestos garantizados (al menos para los próximos 10 años), permanente asesoría técnica, planes de entrenamiento, menor tiempo posible para la recuperación de la inversión inicial, etc. Los medios informáticos constituyen hoy en día una herramienta fundamental para la gestión del mantenimiento. Tales medios permiten que el mantenimiento y su gestión sean parte de un sistema integrado de control total de la producción, en donde un proceso productivo requiere la sincronización gerencial de las operaciones de producción, mantenimiento, manejo de materiales, calidad, y recursos humanos [3]. Naturalmente que un manejo eficiente de materiales, repuestos y equipos requiere de un buen sistema de codificación, de almacenaje y de inventario [4]. Es importante evitar que materiales y artículos permanezcan almacenados por mucho tiempo, ya que es dinero invertido que no trabaja. El manejo de materiales y artículos en general debe ser global y servir tanto para las tareas de producción como para las de mantenimiento. La gestión del mantenimiento comienza desde la concepción de su organigrama de funcionamiento, el cual debe estar integrado a un sistema mayor de gestión de la producción. Por tanto, los detalles de dicho organigrama dependen directamente de la instalación industrial en cuestión. Algunas ideas al respecto se pueden encontrar en [5]. Todos los componentes del organigrama deben participar del plan de mantenimiento. Por otra parte, un sistema o plan de mantenimiento en la mayoría de los casos, requiere del uso ponderado de estrategias de mantenimiento básicas: mantenimiento reactivo (cuando se permite que un equipo funcione hasta que se malogre para poder reemplazarlo), preventivo (cuando se interviene el equipo periódicamente), predictivo (cuando se identifica la condición del equipo a través de los síntomas que emite al exterior) y proactivo (cuyo objetivo es detectar y corregir la raíz de las causas que generan las fallas en el equipo). Tres aspectos fundamentales relacionados con el plan de mantenimiento de instalaciones automatizadas están relacionados con los recursos humanos, tecnológicos y financieros. Por tener importancia relevante, cada recurso será examinado y discutido en las próximas secciones de este trabajo.

RECURSOS HUMANOS Todo buen sistema de mantenimiento debe contar con los recursos tecnológicos, humanos y financieros necesarios y adecuados, los cuales deben estar especificados en su organigrama de funcionamiento. El recurso humano debe ser capaz de aplicar con eficiencia las estrategias de funcionamiento mencionadas en la sección anterior. Hasta aquí ya hemos adquirido una visión general de la cantidad de equipos y dispositivos involucrados en las instalaciones automatizadas, y sabemos que tal equipamiento responde a una inversión inicial grande pero recuperable en el mediano plazo. La interrogante por discutir y resolver es acerca de los conocimientos y habilidades que debe reunir el personal dedicado al mantenimiento de instalaciones automatizadas. Tal personal no solo tiene que enfrentar los problemas que se presenten con los diversos dispositivos y equipamiento que intervienen en los sistemas de control (mantenimiento, reparaciones, calibraciones, modificaciones), sino que

también deben adquirir familiaridad con los medios informáticos. Algunas consideraciones con respecto al campo de aplicación del equipamiento son:

• Los dispositivos de medición y control son en su mayoría electrónicos o con buen agregado de tecnología electrónica. Por propia naturaleza, equipos electrónicos están sujetos a cambios tecnológicos en cortos períodos de tiempo.

• Los actuadores pueden ser mecánicos (válvulas de control, cilindros, bombas), eléctricos (motores, contactores de fuerza), electrónicos (dispositivos de estado sólido como los tiristores) o híbridos (una válvula motórica por ejemplo). Tales dispositivos están sujetos a cambios tecnológicos en largos períodos de tiempo en comparación con los dispositivos de medición y control.

• El hardware de los SCLA’s y SAD’s es electrónico, pero tienen agregado de software.

• El equipamiento informático es una combinación de hardware electrónico con software.

• Plantas de generación de energías auxiliares (aire, vapor, nitrógeno, electricidad, agua desmineralizada, etc.) están constituidas por equipamiento mecánico especializado (calderas, turbinas, compresores), equipamiento eléctrico especializado (generadores, transformadores, plantas de distribución).

• Los talleres poseen equipamiento especializado de acuerdo a su especialidad: talleres mecánicos, de instrumentación, eléctrico, electrónico).

• Los laboratorios de control de calidad, químicos, etc. poseen equipamiento de tecnología diversa pero con bastante agregado de tecnología electrónica.

Resulta claro entonces que se debe asignar a los talleres personal especializado (soldadores, operadores de máquinas herramientas, calibradores de válvulas e instrumentos, personal de mantenimiento de motores, etc.), con períodos largos de permanencia (pero no para siempre). Los trabajos en planta (mantenimiento, reparación, modificaciones, entre otros), requieren de personal que posean entrenamiento en los campos de medición, control, mecánica, eléctricidad y electrónica. Sabemos que los centros de enseñanza no preparan super-operarios que lleven a cuestas varias especialidades. Por tanto, la preparación del personal de mantenimiento para resolver las necesidades propias de cada plante, debe correr por parte de la empresa y para beneficio de la producción. El factor a favor es que las instalaciones, cualesquiera sea su tipo, permanecen allí, estacionarias e invariables, al menos por un buen tiempo. Esto significa, por ejemplo, que tareas relacionadas con cambios de válvulas, motores, tuberías, dispositivos de medición, etc., se vuelven rutinarias debido. Por supuesto, se puede argumentar que cambiar un motor tiene una técnica muy distinta al cambio de una bomba y que tales cambios requieren de los especialistas mecánico y electricista.. Al principio esto es cierto, pero no hay que quitarle el mérito a la habilidad humana de aprender técnicas y procedimientos, así sean de otra especialidad, que luego van a aplicar repetidamente. La cuestión es responder a la interrogante de qué especialistas están en capacidad de asimilar rápidmente los conocimientos de otras especialidades. Por experiencia propia les puedo asegurar que la respuesta está, en la mayoría de los casos, en los operarios con formación en

instrumentación y control. Naturalmente, plantas muy especializadas requieren de personal ad-hoc a sus necesidades. Para aclarar el concepto, veamos el ejemplo de cambiar por mantenimiento una bomba de dosificación. Lo que se tiene que coordinar es cuándo exactamente hacer el cambio. Con las especificaciones de la bomba, ir al almacén y traer el repuesto con los accesorios y herramientas necesarias. Luego ir al tablero eléctrico e identificar los circuitos de corte de energía. Ver también la implicancia que puede traer este cambio en los otros sistemas. Luego, hacer el cambio después de desmontar los elementos de medición y control. El montaje de la bomba requiere de alineamiento mecánico y pruebas de funcionamiento (incluida la de los dispositivos de medición y control). Para que dos operarios de medición y control puedan hacer el cambio de la bomba, solo tendrían que ser entrenados en la parte mecánica, mientras que dos operarios mecánicos tendrían que ser entrenados en medición y control y en electricidad (electricidad y electrónica básica forman parte de la formación en los operarios de medición y control). En una instalación automatizada encontramos sistemas de diversas tecnologías y diferentes campos de la ingeniería. Por ello es recomendable la formación de un equipo multidisciplinario de ingenieros bilingües (la cantidad y especialidades depende de las características de las instalaciones), los cuales deben elaborar y llevar a cabo el plan de mantenimiento y proporcionar el entrenamiento adecuado a los operarios. Es obligación de la empresa que este equipo reciba el entrenamiento adecuado para un eficiente manejo administrativo de los recursos. El plan de mantenimiento debe de contemplar la rotación de personal de operarios e ingenieros. La herramienta fundamental que debe de manejar todo el personal involucrado en el mantenimiento es la informática, ya que el plan de mantenimiento debe de ser un sistema informatizado. Para otras consideraciones respecto a los recursos humanos, ver [6].

RECURSOS TECNOLOGICOS Dentro de los recursos tecnológicos, la información técnica disponible es de vital importancia. En nuestro caso en particular, dicha información comprende: diagramas o esquemas de principio, de instrumentación y de operación, protocolos de montaje y de las modificaciones realizadas, protocolos de prueba (para saber en qué medida los sistemas diseñados cumplen las especificaciones de funcionamiento), lista de dispositivos y equipos, información técnica de los fabricantes para cada equipo y dispositiva, dirección (incluso electrónica) de los proveedores y de su personal técnico de consulta, y cualquier otra información que se considere relevante para los fines de mantenimiento. Debemos recalcar que un sistema informático para la administración del mantenimiento es una herramienta fundamental por múltiples razones [7]. Este sistema debe incluir: el plan de mantenimiento programado (que incluye la adquisición, almacenaje y reposición de repuestos y equipos), el cálculo de costos del mantenimiento en tiempo real (órdenes de trabajo computarizadas, costo de depreciación de dispositivos y equipos, etc.), procesamiento de datos estadísticos para uso diversos (optimización del funcionamiento, ayuda en la toma de decisiones), etc.

Es necesario considerar que muchas tareas relacionadas con la gestión del mantenimiento se pueden realizar con terceros. Por ejemplo, se debe tener la infraestructura para realizar mantenimiento de máquinas eléctricas y pequeñas reparaciones, pero no para efectuar rebobinados completos, pues existen talleres que poseen la infraestructura y los especialistas para realizar eficientemente estos tipos de trabajos. En principio, el personal de mantenimiento debe ser en número el necesario y suficiente para mantener la operación de los procesos. La implementación y operación de talleres especializados dentro de la instalación debe responder a necesidades de operación continua. Sistemas y equipamiento de respaldo deben de existir en aquellos que son muy críticos. Para hacer participar en forma efectiva al personal de una instalación, se puede introducir una práctica que es común en instalaciones correspondientes a países industrializados: premiar la creación y la innovación dentro del proceso productivo. Todos nos vamos a dar cuenta que siempre tenemos algo que aprender.

COSTOS DEL MANTENIMIENTO Cada vez gana mayor aceptación la automatización de procesos (medios o grandes en tamaño) empleando sistemas distribuidos. Los dispositivos de medición y de control se hacen cada vez más inteligentes y más potentes debido a la presencia de los microprocesadores. Los sistemas informáticos cada vez son más amigables y transparentes para el usuario. Y lo que es beneficioso, los precios de los sistemas mencionados, son cada vez menores. Por experiencia propia puedo aseverar que los sistemas electrónicos requieren de poco mantenimiento y el tiempo de reparación se simplifica tremendamente desde que tales sistemas son modulares y poseen autodiagnóstico. En muchos casos, la reparación en planta sólo se circunscribe al cambio de una tarjeta que luego puede ser enviada al fabricante para su reparación o al taller electrónico. En el campo de la electrónica de potencia, actuadores rotativos ya han sido reemplazados por actuadores estáticos, reduciendo el mantenimiento prácticamente a cero. Dispositivos de sensado y medición pueden conectarse a los buses de comunicación de un sistema distribuido, evitando gran cantidad de cableado físico. Un sistema distribuido también puede conectarse a las redes administrativas de la empresa. De esta forma, ambas redes trabajarán juntas y compartiendo los mismos recursos. Esto implica que los sistemas de mantenimiento, de producción, logísticos, etc., se podrían manejar en tiempo real desde el nivel gerencial Cada vez aparecen mas talleres y firmas especializadas que ofrecen sus servicios como terceros. Siempre es posible hacer un análisis de costos para tomar ventaja de estos servicios. En la mayoría de los casos trabajar con terceros es bastante rentable y beneficioso. Concluyendo, podemos aseverar que instalaciones automatizadas requieren de menos personal de mantenimiento pero de alta especialización. El tiempo de reparación en planta se reduce tremendamente, siempre y cuando se mantengan condiciones normales de operación (por ejemplo: fuerza eléctrica estabilizada, aire limpio y seco, vapor con alto poder calorífico, etc. Gracias a la aplicación de un sistema informático, podemos ejercer un control permanente de los trabajos realizados y por realizar, de la depreciación de los equipos y dispositivos empleados para cada trabajo, de la existencia de repuestos, etc. Dicho sistema debe permitir

también calcular los gastos incurridos y por incurrir (de acuerdo a lo planificado). El sistema informático de mantenimiento, como parte del sistema informático del proceso productivo, conviene que sea elaborado por un equipo de la empresa con la finalidad de que sus miembros ganen la experiencia del caso. Si fuera necesario, este equipo puede ser asesorado por firmas especializadas. Actualmente se disponen de herramientas informáticas de gran potencial (por ejemplo, bases de datos distribuidas) que no son difíciles de programar y adecuar, en cierta medida, a las necesidades de una determinada empresa.

CASO APLICATIVO La firma BAYER A.G. de Alemania produce miles de productos químicos y farmaceúticos en sus cientos de fábricas ubicadas en el globo terráqueo, la mayoría de las cuales están en las ciudades alemanas de Leverkusen, Ürdingen y Dormagen. Desde hace dos décadas se ha intensificado la introducción de sistemas de control distribuido en la mayoría de tales fábricas para el control, supervisión y monitoreo de los procesos que intervienen en la producción. El sistema de producción en una fábrica considera dos grupos técnicos principales: el grupo de producción (encargada de obtener una producción óptima) y el grupo de ingeniería, encargada del mantenimiento. Para cumplir con sus funciones, el grupo de ingeniería cuenta con talleres (que pueden dan servicio a varias fábricas) con personal especializado y con personal de planta que previamente han recibido una formación multidisciplinaria suficiente como para afrontar con éxito los problemas de reparación y mantenimiento. Los planes de mantenimiento y de producción son informatizados y forman parte de un plan gerencial de la producción. A su vez, los planes gerenciales de las diversas fábricas responden a un nivel mayor de gerencia administrativa. Como Bayer A.G. desarrolla sus propios productos y procesos de producción, entonces es muy común ver que a los grupos de producción y de ingeniería se les unen grupos de investigación y desarrollo para realizar tareas ad-hoc. Todos los grupos de trabajo comparten almacenes informatizados, en donde los equipos y dispositivos están estandarizados. Cuando un nuevo producto ha pasado la etapa de desarrollo y va a entrar a la etapa de producción, entonces, simultáneamente con la habilitación de una fábrica, se capacita a todo el personal involucrado en la nueva fábrica, manteniendo los lineamientos mencionados en el párrafo anterior. Lamentablemente, cuando la producción de un producto ya no es rentable, entonces la fábrica se cierra para ser modificada o cambiada (desmontada), de acuerdo a las exigencias del nuevo producto a producir.

CONCLUSIONES

El mercado es el impulsor principal de la industria moderna. Sin embargo, para que una industria sea moderna y competitiva requiere poseer en sus instalaciones, procesos y métodos de producción con ciertos grados de automatización. Las tareas de automatización en una industria moderna son de naturaleza variada (control, medición, supervisión, monitoreo, señalización, documentación, coordinación, etc.) y se distribuyen en diferentes niveles, tal como se muestra en la Fig. 1.

Los sistemas de control y de adquisición de datos de las instalaciones automatizadas requieren de una numerosa presencia de dispositivos de medición, de control, de equipos para la generación de energía auxiliar, y de equipos informáticos. Cabe remarcar que los medios informáticos actuales permiten que el mantenimiento y su gestión sean parte de un sistema integrado del control total de la producción, en donde un proceso productivo requiere la sincronización gerencial de las operaciones de producción, mantenimiento, manejo de materiales, calidad y recursos humanos. Con respecto a los recursos humanos requeridos para la gestión del mantenimiento de instalaciones automatizadas, podemos evacuar las recomendaciones siguientes. Por una parte, los talleres, por su naturaleza, requieren de personal especializado, mientras que las tareas de planta (mantenimiento de sistemas mecánicos, eléctricos y electrónicos) pueden ser asignadas, previo entrenamiento y en la mayoría de los casos, a especialistas en medición y control. Por otra parte, un equipo multidisciplinario de ingenieros bilingües (es preferible leer la información técnica en el idioma de origen) debe tener la tarea de elaborar (si es necesario con asesoría de firmas especializadas) y de llevar a cabo el plan de mantenimiento, y proporcionar el entrenamiento del caso a todo el personal involucrado. Finalmente podemos mencionar que los principales recursos tecnológicos para la gestión del mantenimiento son: su sistema informático, la disponibilidad de la información técnica referida al equipamiento y operación de los procesos, y la contratación de terceros debido a su incidencia en la reducción de costos. DUREZA l.- Introducción El ensayo de dureza es, juntamente con el de tracción, uno de los más empleados en la selección y control de calidad de los metales. Intrínsecamente la dureza es una condición de la superficie del material y no representa ninguna propiedad fundamental de la materia. Se evalúa convencionalmente por dos procedimientos. El más usado en metales es la resistencia a la penetración de una herramienta de determinada geometría. El ensayo de dureza es simple, de alto rendimiento ya que no destruye la muestra y particularmente útil para evaluar propiedades de los diferentes componentes microestructurales del material. Los métodos existentes para la medición de la dureza se distinguen básicamente por la forma de la herramienta empleada (penetrador), por las condiciones de aplicación de la carga y por la propia forma de calcular (definir) la dureza. La elección del método para determinar la dureza depende de factores tales como tipo, dimensiones de la muestra y espesor de la misma. 2.- Dureza Vickers Este método es muy difundido ya que permite medir dureza en prácticamente todos los materiales metálicos independientemente del estado en que se encuentren y de su espesor. El procedimiento emplea un penetrador de diamante en forma de pirámide de base cuadrada. Tal penetrador es aplicado perpendicularmente a la superficie

cuya dureza se desea medir, bajo la acción de una carga P. Esta carga es mantenida durante un cierto tiempo, después del cual es retirada y medida la diagonal d de la impresión que quedó sobre la superficie de la muestra (figura 1). Con este valor y utilizando tablas apropiadas se puede obtener la dureza Vickers, que es caracterizada por HV y definida como la relación entre la carga aplicada (expresada en Kgf) y el área de la superficie lateral de la impresión 3.- Dureza Rockwell La medición de dureza por el método Rockwell ganó amplia aceptación en razón de la facilidad de realización y el pequeño tamaño de la impresión producida durante el ensayo. El método se basa en la medición de la profundidad de penetración de una determinada herramienta bajo la acción de una carga prefijada. El número de dureza Rockwell (HR) se mide en unidades convencionales y es igual al tamaño de la penetración sobre cargas determinadas. El método puede utilizar diferentes penetradores siendo éstos esferas de acero templado de diferentes diámetros o conos de diamante. Una determinada combinación constituye una "escala de medición", caracterizada como A,B,C, etc. y siendo la dureza un número arbitrario será necesario indicar en que escala fue obtenida (HRA, HRB, HRC, etc.). El proceso de medición con penetrador de diamante (utilizado para materiales duros, como por ejemplo los templados) está esquematizado en la figura 2. La carga total P es aplicada sobre el penetrador en dos etapas: una previa Po y una posterior P1 tal que:

P= Po+P1 Inicialmente el cono penetra en la superficie una cantidad h0 sobre la acción de la carga P0 que se mantendrá hasta el fin del ensayo. Esta penetración inicial permite eliminar la influencia de las condiciones superficiales. A continuación se aplica la carga P1 y la penetración se acentúa. Finalmente la carga Pl es retirada y la profundidad h restante (solamente actúa P0) determina el número de dureza HR. La escala de los instrumentos de lectura empleados en las máquinas está invertida para permitir una lectura directa. En los certificados de calidad es común utilizar la escala HRB donde el cono de diamante es reemplazado por una esfera de 1/16" y la carga P1 vale 100 Kgf. En casos de materiales muy finos donde la carga de 100 Kgf es muy elevada, pudiendo inclusive perforar la muestra, es utilizada la escala Vickers con una carga de 10 Kgf y luego efectuada la transformación a la escala HRB utilizando tablas de conversión adecuadas.

FLUIDOS QUÉ SON Los fluidos de corte se utilizan en la mayoría de las operaciones de mecanizado por arranque de viruta. Estos fluidos, generalmente en forma líquida, se aplican sobre la zona de formación de la viruta, para lo que se utilizan aceites, emulsiones y soluciones. La mayoría de ellos se encuentran formulados en base a un aceite de base mineral, vegetal o sintético, siendo el primero el más utilizado, pudiendo llevar varios aditivos (antiespumantes, aditivos extrema presión, antioxidantes, biocidas, solubilizadores, inhibidores de corrosión...). TIPOS DE FLUIDOS Los principales tipos de fluidos de corte mecanizado son - Los aceite íntegros. - Las emulsiones oleosas. - Las "soluciones" semi-sintéticas. - Las soluciones sintéticas. En la mayoría de los casos contienen aditivos azufrados de extrema presión, en un 70% de los casos parafinas clorados y cada vez más aceites sintéticos (poliglicoles y ésteres). Es frecuente la adición de lubricantes sólidos como grafito, MoS2 o ZnS2. TALADRINAS Los tres últimos tipos mencionados anteriormente son soluciones acuosas diluidas al 3,5% como media, y reciben el nombre genérico de taladrinas. El pH se sitúa en un ámbito ligeramente alcalino (pH 8-10). Las taladrinas pueden contener todas o parte de las sustancias que se enumeran a continuación - Aceites minerales (de tendencias nafténica o parafínica) *. - Aceites animales o vegetales. - Aceites sintéticos (alquilbencenos...). - Emulgentes Catiónicos *. Aniónicos (como Na2SO4) *. No iónicos (como trietanolamina, poliglicoleter, alilfenol oxietilo). - Inhibidores de corrosión nitritos (NaNO2, nitrito de diciclohexilamonio...) *. aminas (mono-bi-trietanolamina, ciclohexilamininas). boratos (bacterioestático) y carbonatos. otros ácido butilbenzoico, ... - Bactericidas-fungicidas (como fenoles, formoles, pentaclorofenoles) *. - Aditivos extrema presión parafinas cloradas *. aditivos azufrados *. aditivos fosforados (dialquilfosfato de cinc...). aceites minerales y grasas, alcoholes. - Humectantes o estabilizantes (como poliglicoles, alcoholes y fosfatos de aminas) *. - Antiespumantes (siliconas como dimetilsiloxan).

- Colorantes. - Acomplejantes (EDTA). - Metales pesados (molibdeno, cinc). Nota Se ha marcado con un (*) las sustancias más utilizadas en las taladrinas. Las taladrinas se presentan como concentrados que posteriormente son diluidos en el momento de su utilización con agua en proporciones entre un 1,5% y un 15% de volumen. Las taladrinas se pueden dividir en tres tipos a) Las emulsiones de aceite (mineral, sintético o vegetal/animal). El concentrado se diluye al 4% como media (entre 2,5% y 15% según la clase) y contiene como base un 60% de aceites minerales, aproximadamente un 20% de emulgentes, un 10% de agua y un 10% de aditivos varios (anticorrosivos, bactericidas, aditivos de extrema presión). Su uso se extiende a operaciones en las que la función lubrificante de la taladrina es prioritaria como es la laminación, la extrusión, la deformación (estampación y embutido). Es frecuente el uso de las taladrinas más concentradas (15%) como protección de metales, es decir, para crear una capa protectora anticorrosiva sobre superficies metálicas. b) Las taladrinas semisintéticas. El concentrado se diluye al 4% como media (entre el 1,5% y 5%) y contiene como base cerca de 20% de aceite mineral o sintético, un 30% de emulgentes, un 40% de agua y un 10% de aditivos varios (importante bactericidas). Su uso se extiende a operaciones en las que lubricación y refrigeración son importantes como es el mecanizado (taladrado, fresado...). c) Las taladrinas sintéticas. El concentrado se diluye el 2,5% (entre el 1,5 y el 12%) y contienen además de 15% de anticorrosivos, hasta un 25% de humectantes (glicoles), etc. (facultativo). Un 10% de aditivos varios y un 50-75% de agua. Su uso se extiende a operaciones en las que la función refrigerante de la taladrina es prioritaria como el rectificado y la protección antioxidante. Tratamientos Térmicos. Características Generales

En general, un Tratamiento Térmico consiste en calentar el acero hasta una cierta temperatura; mantenerlo a esa temperatura durante un tiempo determinado y luego enfriarlo, a la velocidad conveniente. El objeto de los tratamientos térmicos es cambiar las propiedades mecánicas de los metales, principalmente de los aceros. CLASIFICACIÓN DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS Los tratamientos térmicos pueden dividirse en dos grandes grupos: 1.º Tratamientos sin cambio de composición, es decir, aquellos en cuyo tratamiento no varían los componentes. 2.º Tratamientos con cambio de composición, los que añaden nuevos elementos a sus propios componentes o cambian la proporción de los existentes. De aquí que se llamen con más propiedad Tratamientos Termoquímicos.

FASES EN TODO TRATAMIENTO TÉRMICO En todo tratamiento térmico se distinguen tres fases: 1.ª Calentamiento hasta la temperatura adecuada. 2.ª Mantenimiento a esa temperatura hasta obtener uniformidad térmica. 3.ª Enfriamiento a la velocidad adecuada. De acuerdo con las variantes de estas fases se obtienen los distintos tratamientos. Explicación de cada una de estas fases: Fase 1.ª Si en esta fase se llega a la temperatura de transformación superior, toda la estructura se convierte en austenita. Si el calentamiento es suficientemente lento, la transformación se logra a las temperaturas que aparecen en la figura siguiente. Si el calentamiento se hace a distintas velocidades, la transformación empieza y termina tanto más tarde cuanto mayor se la velocidad, aún para el mismo acero. Fase 2.ª Esta fase tiene por objeto lograr el equilibrio entre la temperatura del centro y la periferia y con ello la homogeneización de la estructura. Deberá ser tanto más larga cuanto más rápido haya sido el calentamiento. Fase 3.ª Es la fase decisiva en la mayoría de los tratamientos. Para lograr el constituyente deseado hay que partir de la estructura austenítica, si queremos que haya transformación. Si el enfriamiento es lento, la temperatura de transformación y los constituyentes obtenidos son los que aparecen en la figura anterior, según la composición del acero. Si el enfriamiento se hace a distintas velocidades, el comienzo y el final de transformación es distinto, y las estructuras resultantes serán distintas aún para el mismo acero. Si esta tercera fase se hace escalonadamente, es decir, enfriando rápidamente hasta una cierta temperatura y luego se la mantiene a esa misma temperatura durante el tiempo suficiente, se comprueba que también se logra la transformación. Se dice de estas transformaciones que son a temperatura constante o isotérmica. Las transformaciones isotérmicas tienen la ventaja, sobre las logradas en el enfriamiento contínuo, de que la estructura resulta muy homogénea, mientras que en el enfriamiento contínuo pueden resultar varios tipos de cristales. Uniendo los puntos de principio de transformación resulta una curva característica para cada acero. A la izquierda o por encima de ella, todo está en forma austenita. Uniendo los puntos finales de transformación se obtiene otra curva, detrás de la cual o debajo de ella toda la masa estará transformada. Estas se llaman de las "eses" por su forma característica, y al diagrama se le llama de las TTT (transformación, Tiempo, Temperatura). Las temperaturas Ms y Mf son muy importantes y representan el principio y el final de la transformación en martensita. Con estas curvas resulta fácil comprender los efectos de los tratamientos térmicos. Variando las fases se pueden variar los resultados. 1. TEMPLE El temple tiene por fin dar a un metal aquel punto de resistencia y de dureza que requiere para ciertos usos.

Los constituyentes más duros y resistentes son las martensita y la cementita. Para lograr estos constituyentes, se sigue este proceso: Fase 1.ª El calentamiento se hace hasta alcanzar la austenización completa en los aceros de menos de 0.9% de C; y entre la A1 Acm para los que pasan de 0.9% de C. En la figura aparece la zona adecuada de calentamiento, en función del C. Fase 2.ª El mantenimiento debe ser suficiente para alcanzar la homogeneización entre el núcleo y la periferia. Las piezas gruesas necesitarán más tiempo que las delgadas. Si la velocidad en la fase 1.ª fue grande, hay que alargar el tiempo de permanencia de la fase 2.ª Fase 3.ª La velocidad de enfriamiento debe ser tal, que no penetre la curva de enfriamiento en la S, hasta llegar a la temperatura Ms de la martensita. En la figura se muestra el gráfico del temple. El éxito del temple estriba en el conocimiento exacto de los puntos de transformación y del empleo del medio adecuado para lograr la velocidad suficiente de enfriamiento. 1.1. Martempering Así se llama a cierto tipo de temple diferido que se realiza según el gráfico de la figura. La primera y segunda fase son iguales a las del temple con enfriamiento continuo. En la fase tercera se enfría la pieza rápidamente, sin llegar a la temperatura Ms y se la mantiene así unos momentos sin alcanzar la curva de principio de transformación. Con ello se logra una uniformidad térmica; se vuelve a enfriar seguidamente y se logra la transformación deseada: martensita. Seguidamente se enfría hasta la temperatura ambiente. 1.2. Temple superficial Es un nombre que, como su mismo nombre indica, no alcanza más que a la superficie de la pieza. Se emplea para obtener piezas superficialmente duras y resilientes en el núcleo. Fase 1.ª Se calienta la pieza a gran velocidad, cuidando que sólo llegue a la temperatura de austenización el espesor deseado de la periferia. Fase 2.ª No existe, ya que no interesa lograr la homogeneización. Fase 3.ª Se enfría rápidamente para lograr la transformación martensítica de la periferia. 1.3. Revenido Es un tratamiento posterior al temple y que tiene por objeto: 1.º Eliminar las tensiones del temple y homogeneizar el total de la masa: 2.º transformar la martensita en estructuras parlíticas finas, menos duras pero más resilintes que la martensita. Fase 1.ª Se calienta siempre por debajo del punto crítico A1. La temperatura alcanzada es fundamental para lograr el resultado apetecido. Fase 2.ª En general, el mantenimiento no debe ser muy largo. Fase 3.ª Se enfría en aceite, agua o al aire; en algunos aceros esta fase es muy importante.

4. Temple-revenido isotérmico Pueden obtenerse efectos semejantes al del temple y revenido con un solo tratamiento, que consiste en lograr la transformación de austenita a temperatura constante y próxima a la Ms, pero por encima de ella. Se alcanza así una estructura bainítica*, con buena dureza y resiliencia y se evitan peligros del temple tales como tensiones y grietas y la fragilidad del revenido. Este tratamiento se llama Austempering. * Bainítica: estructura del acero que se obtiene en transformaciones a temperatura constante. Fue BAIN, el primero en clasificarla y darle nombre. 5. Recocido Consiste en un tratamiento térmico con el cual los metales adquieran de nuevo la ductilidad o cualidades perdidas por otros tratamientos térmicos u operaciones mecánicas. Son varios los resultados que se pueden lograr y según ellos los procesos son distintos. 5.1. Recocido de regeneración Es el empleado para que un acero, que por distintas causas haya adquirido un grano muy grande, quede a grano normal y con pequeña dureza. 5.2. Recocido de ablandamiento Se emplea este recocido para ablandar aceros que ya sea por mecanizado, ya sea por forja o laminación han quedado duros y difíciles de mecanizar. Con él se logran durezas más pequeñas y una maquinabilidad más fácil. 5.3. Recocido contra acritud Se emplea este recocido para quitar acritud* a aceros pobres en carbono, cuando se han trabajado en frío, como sucede en el trefilado, estirado, embutido, etc. La acritud puede llegar a ser tal que resulte imposible continuar la operación que se realizaba sin peligro de rotura o de grietas. Es un recocido similar al de ablandamiento, pero a menor temperatura. * Acritud: La propiedad que adquieren ciertos metales al ser deformados en frío. Con la acritud se vuelven más frágiles y difíciles de deformar. 5.4. Recocido isotérmico Se emplea este recocido principalmente para herramientas de acero de alta aleación. 1.º Se calienta y mantiene la herramienta por encima de la temperatura crítica superior. 2.º Se enfría rápidamente por debajo de la A1 y próxima a ella. 3.º Se mantiene a esa temperatura hasta terminar la transformación. 4.º Y se deja enfriar hasta alcanzar la temperatura ambiente. 5.5. Normalizado Es un tratamiento que solamente se da a los aceros al carbono. Es similar al recocido de regeneración, pero la fase tercera se hace enfriando al aire ambiente. 2. TRATAMIENTOS TERMOQUÍMICOS

A este grupo pertenecen los tratamientos de cementación, nitruración y cianuración. La finalidad de todos ellos es la de obtener una capa exterior muy dura y resistente, mientras el núcleo de la pieza queda con menor dureza aunque con mayor resistencia. 2.1. Cementación Consta este tratamiento de dos fases fundamentales: 1.ª Enriquecimiento superficial de carbono. Se logra calentando el acero a unos 900º C, en presencia de sustancias ricas en carbono y capaces de cederlo, para unirse al hierro y formar carburo de hierro. La mayor o menor penetración, desde algunas décimas hasta 2 ó 3 mm de este enriquecimiento, depende de la duración de la operación de la energía de las sustancias y de la temperatura alcanzada. La duración ser de pocos minutos y hasta de varias horas. Las sustancias cementantes pueden ser sólidas, líquidas o gaseosas. 2.ª La segunda fase es el temple; con él se logra que la capa exterior adquiera gran dureza mientras el núcleo permanece sin cambios. Cuando la primera fase ha sido muy larga, se suele intercalar entre la primera y la segunda un recocido de regeneración. Los aceros empleados para cementar deben ser pobres en carbono. 2.2. Nituración Es un procedimiento en el cual, por la absorción de nitrógeno, se obtiene una fina capa de nitruros de hierro de gran dureza. Para ello se colocan las piezas en una caja herméticamente cerrada por la que se hace circular gas amoniaco, que a 500º C cede el nitrógeno y se combina con el hierro. La operación es lenta, de 20 a 80 horas, y el espesor de la capa muy pequeño. No necesita temple posterior. El acero debe ser adecuado. 2. 3. Cianuración Es una variante de la cementación y nituración por la que las sustancias ceden nitrógeno y carbono. Se realiza con sustancias en estado líquido y tiene la ventaja de que es muy rápido. Se obtienen pequeñas penetraciones y el temple se hace aprovechando el calor de la primera fase. INFLUENCIA DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS EN LAS PROPIEDADES DE LOS ACEROS Cuando un acero está formado por un solo constituyente, sus características son las del constituyente. Cuando está formado por varios, que es lo más común, entonces sus propiedades son un promedio de las propiedades de los mismos constituyentes. Los tratamientos cambian los constituyentes de los aceros y por consiguiente cambian también sus propiedades mecánicas. En líneas generales se puede decir: Del temple: que aumenta la dureza, la resistencia a la tracción, el límite elástico, y que disminuye la resiliencia y el alargamiento. Del recocido: que aumenta el alargamiento y la resiliencia y disminuye la resistencia y la dureza; y que el revenido: disminuye la resistencia, el límite

elástico y la dureza; mientras que aumenta el alargamiento y la resiliencia. Hay que cuidar mucho la temperatura, entre los 200 y 400º C para evitar efectos contrarios en la resistencia.