Motor en las grúas de celosía sobre orugas

En el día de hoy nos vamos a meter en un pequeño lío, del que no sé cómo vamos a salir. Ya sabéis que en este blog le damos mucha importancia a la maquinaría. Nos gusta explicar para qué sirven, describir sus partes, meternos a explicar algunos detalles, cuál es el mantenimiento adecuado, etc. Pues bien, hoy vamos a fijar nuestra atención en los motores, pero no en un motor cualquiera, sino en los de las grúas de celosía sobre orugas.

Este tipo de maquinaría se usan en todas las especialidades de las cimentaciones especiales (las pilotadoras son máquinas muy similares) y tratamientos del terreno, por lo que pienso que conocer el funcionamiento de una de sus almas de nuestros equipos debe de ser algo de interés de cualquier profesional de la industria. Y digo “una” de sus almas porque considero que este tipo de máquinas tiene dos corazones: uno el mencionado motor, y el otro, el grupo hidráulico.

Entradas antiguas de interés

Como decíamos hace un momento, es un tema recurrente, así que si te interesa el tema, aquí te dejo unos cuantos links:

Este post lo vamos a dedicar a describir y explicar, de manera simple y práctica, el funcionamiento del motor que usan estas máquinas. Tampoco hay que olvidarse de una tarea muy importante para que este tipo de maquinaria funcione correctamente: el mantenimiento. Si eres un veterano del blog, ya sabrás que le hemos dedicado bastantes líneas al tema:

Características principales y funcionamiento

Bueno, pues comenzamos con el tema. Por centrar el tiro, fijaremos las explicaciones en el motor que usan las grúas Liebherr. Sus características principales son las siguientes:

  • Motor diésel de 8 cilindros en V-90°
  • Cilindrada de 16 litros.
  • Potencia de 500 kW.
  • 1900 revoluciones/minuto
  • 3000 Nxm

Al que es profano en estos temas, tal vez estas características le suena raro, por lo que vamos a empezar por ver, de manera muy básica, qué es un motor de cilindros.

Estos motores basan su funcionamiento en la expansión, repentina, de una mezcla de combustible y aire (relación 1:10000) en un recinto reducido y cerrado (el cilindro del pistón). Estos a su vez desplazan la cabeza del pistón cuyo movimiento es recogido por la biela. Esta se une por la cabeza de biela al cigüeñal, que es un eje con tantos codos como cilindros tenga el motor. El giro del cigüeñal es el que finalmente acciona y mantiene el grupo hidráulico en funcionamiento.

Partes principales de un cilindro

Primero de todo vamos a ver las partes de un cilindro que nos van a servir de apoyo a la explicación:

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Estos motores son los que se llaman de cuatro tiempos, porque son las etapas que transcurren desde que entra la mezcla carburada al recinto cerrado hasta que se expulsan los gases.  Vamos a ver cuáles serían estas 4 etapas:

1° Admisión.

El pistón (P) comienza un movimiento descendente, en dirección al PMI (punto muerto inferior). El cigüeñal da media vuelta mientras que el pistón, al estar cerrada la válvula de escape (E) y abierta la de admisión (I), succiona la mezcla carburada llenando el cilindro.

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2° Compresión

El pistón retorna del PMI al PMS (punto muerto superior), permaneciendo las dos válvulas (I y E) cerradas, comprime progresivamente, la mezcla carburada, dando el cigüeñal otra media vuelta.

3° Explosión.

Una vez terminada la compresión, y estando las dos válvulas cerradas, salta la chispa de la bujía en el centro de la mezcla, que ha sido fuertemente comprimida, lo que hace que el pistón sea despedido con fuerza a su PMI, dando el cigüeñal otra media vuelta.

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4° Escape.

El pistón vuelve a subir a su PMS y en su camino limpia el cilindro de los gases resultantes del tiempo anterior, dado que la válvula de admisión (I) permanece cerrada y la de expulsión abierta (E). El cigüeñal da otra media vuelta, cerrando el ciclo.

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En todo el ciclo, el cigüeñal da dos vueltas. Si ponemos 4 cilindros en línea, cada media vuelta podemos tener una explosión. Si finalmente ponemos 8, conseguimos aumentar las explosiones a cada cuarto de vuelta.

La disposición suele ser en “V” a 90°, de tal manera que trabajan por pares. Es decir, cuando un pistón está en el PMI, el otro está en el PMS, tal y como muestran las imagen.

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Aspectos importantes a destacar

Hay un par de aspectos a destacar y que creo que son de interés:

  • Cilindrada: Es el volumen contenido entre el PMS y PMI (cámara del cilindro). A igual de condiciones, un mayor volumen tenemos más potencia y mayor consumo.
  • Revoluciones: Es el número de vueltas que da el cigüeñal por minuto. Este es un tema capital para comprender porque el motor se adecua a las prestaciones que son requeridas en estas máquinas:

– ↑ revoluciones → ↑veces se llena el cilindro → ↑ Potencia y ↓Par de Fuerza

– ↓ revoluciones → ↑tiempo de llenado del cilindro → ↓ Potencia y ↑Par de Fuerza

Cualquiera que haya visto trabajar estas máquinas se habrán dado cuenta que se caracterizan por:

– Lentas.

– Mueven cargas muy pesadas (capaces de generar mucha fuerza).

– Gran capacidad de arrastre (alto par de fuerza).

Seguramente muchos profesionales del mundillo, y que han sufrido los problemas y las averías de los motores en estas máquinas, no tienen claro los fundamentos básicos de su funcionamiento. Es cierto que las grúas y sus averías es algo que deben manejar los responsables de la Base de Maquinaria y los mecánicos de obra, pero creo que es interesante que cualquier que esté implicado con este tipo de máquinas tengas estas nociones del tema.

Espero que os haya gustado. En breve tendremos la segunda parte dedicada a su correcto mantenimiento y las averías más frecuentes.

Gracias por vuestro tiempo.

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