Proyecto Green Steam Engine - IIT

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ESCUELA'TÉCNICA'SUPERIOR'DE'INGENIERÍA'(ICAI)'
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GRADO'EN'INGENIERÍA'ELECTROMECÁNICA'
ESPECIALIDAD'MECÁNICA'
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MEJORA'Y'ADAPTACIÓN'DEL'MOTOR'
GREEN'STEAM'ENGINE'
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Madrid'
Julio&2015&
Autor:'Juan'José'Postigo'Fliquete'
Director:'Javier'Manini'Gumz'
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2! !
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! 3!
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4! !
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8! !
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ESCUELA'TÉCNICA'SUPERIOR'DE'INGENIERÍA'ICAI'
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GRADO'EN'INGENIERÍA'ELECTROMECÁNICA'
ESPECIALIDAD'MECÁNICA'
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MEJORA'Y'ADAPTACIÓN'DEL'MOTOR'
GREEN'STEAM'ENGINE'
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Autor:'Juan'José'Postigo'Fliquete'
Director:'Javier'Manini'Gumz'
Madrid'
Julio&2015&
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! 9!
FABRICACIÓN DEL MOTOR GREEN STEAM
ENGINE
Autor: Postigo Fliquete, Juan José
Director: Manini Gumz, Javier
Entidad Colaboradora: ICAI – Universidad Pontificia
Comillas.
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RESUMEN DEL PROYECTO
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INTRODUCCIÓN
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El! proyecto! Green! Steam! Engine! nace! de! una! información! y! una!
documentación!ya!elaboradas!incluyendo!el!diseño!de!un!motor!cuya!finalidad!es!la!
producción! de! energía! en! un! medio! aislado.! Partiendo! de! unos! planos! de! origen!
americano,!buscaremos!los!posibles!usos!de!éste!motor!de!funcionamiento!a!vapor!
de! bajo! coste! y! sus! posibles! adaptaciones.! Dichos! usos! se! centraran! en! lugares!
alejados!de!fuentes!masivas!de!energía!en!las!grandes!ciudades.!Se!trata,!por!tanto,!
de! una! máquina! con! múltiples! opciones! de! adaptación! cuya! principal! ventaja! es! el!
bajo!coste!y!la!capacidad!de!transporte!de!dicha!fuente!de!energía.!
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Como! hemos! mencionado! anteriormente,! el! diseño! principal! del! motor! está!
básicamente!completado.!En!éste!proyecto!nos!centraremos!en!el!motor!rotativo!de!
dos! cilindros! para! la! mejora! de! planos! y! estudio! de! posibles! usos.! Se! realizará,!
asimismo!un!presupuesto!de!fabricación!del!mismo.!
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ESTADO DE LA CUESTIÓN
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La! máquina! en! cuestión! es! un! clásico! motor! de! dos! cilindros! cuya!
especialidad!se!centra!en!el!combustible!del!mismo:!vapor!de!agua.!Hoy!en!día!pocos!
usos! industriales! son! los! que! aprovechan! ésta! eficiente! y! económica! fuente! de!
energía.! Pues! bien! nuestra! principal! función! será! la! de! incentivar! dicho! uso!
mejorando! los! desordenados! e! imprecisos! planos! de! los! cuáles! partimos.! Además,!
otra! de! las! peculiaridades! del! motor! Green! Steam! Engine! es! la! facilidad! de!
transporte!del!mismo,!pudiendo!gozar!de!una!posible!fuente!de!energía!allá!donde!
tengamos!suministro!de!agua.!Hoy!en!día!la!energía!que!fluye!por!las!ciudades,!las!
centrales! y! fábricas! y! en! todas! nuestras! casas! provienen! de! una! central! cuyo!
producto!varía!el!precio!según!la!estación!del!año!o!la!situación!económica!vigente.!
Lo!que!se!pretende!innovar!en!ésta!remodelación!del!motor!a!vapor!es!la!capacidad!
de!suministro!de!energía!para!aquellas!personas!que!necesiten!unos!Watios!para!su!
hogar!de!forma!local.!
10! !
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Al! provenir! de! un! modelo! ya! existente,! además! de! definir! correctamente! la!
información! y! reutilizarla! para! su! fabricación,! vamos! a! intentar! optimizar! el!
rendimiento! del! motor! en! cuestión! y! comprobar! si! se! pueden! realizar! mejoras! de!
tipo! mecánico! en! el! diseño! (disminución! de! temblores! o! ruidos,! por! ejemplo),! así!
como!estudiar!todas!las!posibles!opciones!de!generación!de!energía!del!mismo.!
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Imagen'del'motor'Green'Steam'Engine'de'dos'cilindros.'
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MOTIVACIÓN
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Hoy!en!día!una!de!las!preocupaciones!principales!en!el!sector!industrial!es!la!
posibilidad! de! reinvención! de! formas! de! generar! energía! con! menores! costes! y! un!
menor! impacto! medioambiental.! En! el! proyecto! Green! Steam! Engine! nos!
comprometemos!a!valorar!ambas!cuestiones!gracias!al!diseño!centrado!en!el!vapor!
como!combustible.!A!partir!de!dicho!diseño!potenciamos!lo!que!es!una!idea!que!ya!
ha!salido!a!la!luz!para!llevarla!nosotros!hasta!las!fábricas,!y!de!ésta!manera!capacitar!
al!ciudadano!a!comprometerse!más!con!el!medio!ambiente!y!al!mismo!tiempo!con!su!
economía.! Cabe! añadir! que! el! diseño! en! cuestión,! ésta! idea! anteriormente!
mencionada,! se! trata! de! un! diseño! muy! rudimentario,! pero! con! mucho! potencial! y!
mucha! capacidad! de! mejora! que! pretendemos! explotar! al! máximo.! Por! último,!
sabemos!que!las!posibilidades!de!adaptación!de!éste!motor!son!tantas,!que!la!mejora!
del!mismo!vendrá!íntegra!en!dichos!estudios!de!adaptación.!
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Planos'del'motor'Green'Steam'Engine.'Fuente:'Robert'Green.'
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OBJETIVOS DEL PROYECTO
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En! el! proyecto! en! cuestión! nos! fijaremos! principalmente! en! el! consumo! del!
motor! a! diseñar,! pues! nuestra! principal! causa! es! la! optimización! del! rendimiento!
con!una!innovadora!idea!que!debemos!aprovechar.!De!ésta!forma!podremos!hacer!
de!un!posible!diseño!de!motor!con!nueva!forma!de!combustión!un!nuevo!concepto!
de! generación! energética.! De! la! misma! forma,! al! ser! el! diseño! inicial! (como!
anteriormente! hemos! mencionado)! muy! rudimentario,! se! intentará! mejorar! el!
mismo!de!diversas!formas.!Reduciendo!las!fugas!de!vapor!o!reconduciendo!el!agua!
sobrante! del! mismo! podemos! reconducir! el! medio! natural! del! cuál! extraemos! la!
energía!con!el!fin!de!mejorar!el!rendimiento!de!la!máquina.!!
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Planos'del'motor'Green'Steam'Engine.''
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METODOLOGÍA DE TRABAJO
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Comenzaremos! el! diseño! de! la! máquina! con! la! recopilación! de! los! planos!
necesarios! para! una! correcta! documentación! antes! de! empezar,! seguido! de! un!
análisis! de! la! máquina! con! el! fin! de! analizar! cuáles! son! los! planos! por! lo! que!
debemos!empezar!y!observar!los!posibles!fallos!o!mejoras!posibles!puede!haber!en!
los!planos!iniciales.!Posteriormente,!procederemos!a!la!realización!de!la!maqueta!3D!
del!motor!con!el!programa!CAD!Solidworks!para!comprobar!que!tenemos!el!diseño!
de!todas!y!cada!una!de!las!piezas.!Para!ello!montaremos!el!motor!con!el!programa!y!
comprobaremos! el! correcto! funcionamiento! de! ésta! maqueta! 3D.! Posteriormente,!
con! todas! las! piezas! ya! rediseñadas,! realizaremos! unos! nuevos! planos! en! Sistema!
Internacional! ! para! gozar! ya! de! una! buena! documentación! del! motor! de! cara! a! la!
fabricación! del! mismo.! Una! vez! realizada! dicha! documentación! estudiaremos! las!
posibles! mejoras! para! el! motor! en! sí! relacionadas! con! las! fugas,! vibraciones! del!
motor! o! ruidos! del! mismo.! Posteriormente! elaboraremos! un! presupuesto! con! las!
mejoras!anteriormente!mencionadas!incluidas!y!concluiremos!con!un!estudio!de!las!
múltiples!formas!de!adaptación!del!motor!al!mundo!de!la!energía,!y!lo!que!es!más!
interesante,!al!mundo!de!las!energías!renovables.!
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Modelo'3D'del'motor'Green'Steam'Engine'de'dos'cilindros.'
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RECURSOS A EMPLEAR
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Como!ya!hemos!mencionado,!la!raíz!de!nuestro!proyecto!son!unos!planos!de!
origen! americano! (de! ahí! las! medidas! en! el! sistema! americano)! que! no! están! del!
todo!correctos.!Nuestra!principal!función!será!la!de!modificar!dichos!planos!con!el!
fin!de!adaptarlos!a!la!norma!ISO!y!facilitar!la!lectura!de!los!mismos!para!cualquier!
14! !
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fabricante.! Partiendo! de! la! misma! forma! de! vídeos! y! tutoriales! ya! existentes! de!
internet! procederemos! a! la! explicación! del! funcionamiento! de! nuestro! motor! para!
su!posterior!estudio!en!lo!que!en!adaptaciones!energéticas!se!refiere.!Sin!embargo,!
no! sólo! necesitaremos! vídeos! del! motor! en! funcionamiento,! sino! fotografías! del!
mismo! con! buena! perspectiva! de! forma! que! podamos! distinguir! correctamente! su!
dinámica! y! la! función! que! realiza! cada! pieza! del! motor! en! funcionamiento,! para!
poder! explicar! posteriormente.! De! la! misma! forma! nos! informaremos! de! los!
diferentes!procesos!de!fabricación!para!las!piezas!con!el!fin!de!poder!llevar!a!cabo!
un!presupuesto!del!proyecto!contando!con!las!máquinas!y!el!personal!necesarios.!De!
los!recursos!mencionados!hasta!ahora,!podemos!decir!que!la!herramienta!CAD!Solid!
Edge! ST6! es! uno! de! los! más! importantes,! pues! nos! permitirá! la! realización! de! la!
maqueta!de!la!máquina!en!cuestión!para!la!realización!de!los!planos,!piedra!angular!
en!nuestro!proyecto.!De!la!misma!forma!aprovecharemos!todas!las!páginas!que!nos!
puedan! mostrar! características! sobre! motores! rotativos! y! el! funcionamiento! del!
motor!a!vapor!en!cuestión.!
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Como! se! trata! de! un! proyecto! guiado! a! la! fabricación! del! producto,! la!
realización! del! presupuesto! no! podrá! ser! de! otra! forma! que! encaminada! a! la!
fabricación! ! en! un! taller.! Por! tanto,! lo! que! haremos! será! suponer! un! número! de!
horas! para! la! fabricación! de! los! componentes! de! cada! motor,! su! montaje! y! su!
verificación.! Posteriormente! vamos! a! estimar! el! precio! de! cada! máquina! por! hora,!
incluyendo!gastos!de!gestión!y!energía,!así!como!el!material!y!el!sueldo!del!operario!
o! los! operarios! participantes! en! el! proceso.! En! el! caso! de! nuestra! máquina!
empleamos!para!su!fabricación!las!siguientes!máquinas:!
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a!Centro!de!torneado!
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a!Rectificadora!cilíndrica!universal!
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a!Máquina!de!electroerosión!por!penetración!
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a!Prensa!hidráulica!!
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a!Centro!de!verificación!
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La! mayoría! de! los! elementos! de! la! máquina! estarán! hechos! de! aluminio,!
material! ligero,! barato! y! no! da! problemas! cuando! se! trata! de! esfuerzos! pequeños.!
Por! otra! parte,! las! zonal! del! motor! que! están! en! contacto! con! el! vapor! estarán!
hechas! de! latón,! de! forma! que! no! alcancemos! De! la! misma! forma,! se! trata! de! un!
material! muy! fácil! de! tratar! en! las! máquinas! anteriormente! mencionadas,! lo! cuál!
puede! reducir! aun! más! el! precio! del! motor.! Esto! es! porque! existen! materiales!
mejores!para!el!contacto!con!el!vapor!como!el!cobre,!pero!no!podemos!elevar!tanto!
el! precio! del! mismo,! ya! que! se! trata! de! un! material! caro.! Por! otra! parte! se! han!
necesitado! también! materiales! difíciles! de! encontrar.! Se! trata! de! componentes!
resistentes! al! vapor! y! con! cierta! flexibilidad.! Dicho! material! es! el! EDPM!
(etileno/propileno),! que! se! dispondrá! alrededor! del! pistón! para! evitar! fugas! de!
vapor.!
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Dentro! de! los! elementos! de! construcción! tenemos! también! elementos!
normalizados,! como! son! las! tuercas,! tornillos,! y! los! rodamientos! del! motor.! Dichos!
elementos! se! encuentran! en! lugares! de! seguridad! como! la! tapa! del! cilindro! o! la!
bancada! para! las! tuercas,! y! en! zonas! de! giro! relativo! entre! piezas,! siempre!
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tratándose!de!transmisiones!de!par!como!es!en!ambos!agujeros!de!la!manivela!o!!en!
el!hueco!entre!el!eje!que!sale!de!la!misma!y!la!tapa!superior!de!la!bancada.!
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El!conjunto!cilindro!pistón!del!motor!(tenemos,!en!nuestro!caso!dos!de!ellos)!
se!encuentra!comprendido!entre!dos!piezas!de!capacidad!giratoria.!Se!trata!de!dos!
conexiones!de!bola!que!deben!de!ser!correctamente!lubricadas!y!fabricadas!con!el!
acabado!requerido.!Aparte!de!éstas!no!tenemos!muchas!zonas!de!cuidado!excesivo!
del!motor!
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Taller'de'fabricación'básico.'''!
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MANUFACTURING GREEN STEAM ENGINE
Author: Postigo Fliquete, Juan Jose
Director: Manini Gumz, Javier
Collaborating Entity: ICAI - Universidad Pontificia
Comillas.
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PROJECT SUMMARY
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INTRODUCTION
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The!Green!Steam!Engine!project!stems!from!information!and!documentation!
already!developed!including!the!design!of!an!engine!whose!purpose!is!the!
production!of!energy!in!an!isolated!environment.!From!planes!of!American!origin,!
we!find!the!possible!uses!of!this!steam!engine!operating!low!cost!and!possible!
adjustments.!Such!uses!will!focus!on!places!away!from!massive!sources!of!energy!in!
large!cities.!It!is!therefore!a!machine!with!multiple!options!for!adaptation!whose!
main!advantage!is!the!low!cost!and!the!carrying!capacity!of!that!energy!source.!
As!mentioned!above,!the!main!engine!design!is!basically!completed.!In!this!project!
we!will!focus!on!the!twoacylinder!rotary!engine!to!improve!study!plans!and!possible!
uses.!Also!a!budget!of!manufacturing!the!same!will!be!done.!
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STATE OF THE ART
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The!machine!in!question!is!a!classic!twoacylinder!engine!whose!specialty!
centers!on!the!same!fuel:!steam.!Today!few!industrial!uses!are!those!who!use!this!
efficient!and!economical!source!of!energy.!Well!our!main!function!is!to!encourage!
such!use!sloppy,!imprecise!improving!levels!of!which!we!started.!In!addition,!
another!of!the!peculiarities!of!the!motor!Green!Steam!Engine!is!the!portability!of!the!
same,!can!enjoy!a!potential!source!of!energy!wherever!we!have!water!supply.!Today!
the!energy!that!flows!through!the!cities,!the!plants!and!factories!and!in!all!our!
houses!come!from!a!central!product!whose!price!varies!according!to!the!season!or!
the!current!economic!situation.!The!aim!innovate!in!this!remodeling!of!the!steam!
engine!is!the!ability!to!supply!energy!to!those!who!need!a!home!Watts!for!locally.!
!
Coming!from!an!existing!model,!in!addition!to!properly!define!the!
information!and!reuse!it!for!production,!we!will!try!to!optimize!the!performance!of!
the!engine!in!question!and!see!if!improvements!can!be!made!mechanical!design!
(reduced!tremors!or!noises,!for!example),!and!to!study!all!possible!options!for!
generating!energy!from!it.!
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Green!Steam!Engine!image!twoacylinder!engine.!
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MOTIVATION
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Today!a!major!concern!in!the!industry!is!the!possibility!of!reinventing!ways!
of!generating!energy!with!lower!costs!and!less!environmental!impact.!In!the!Green!
Steam!Engine!project!we!undertake!to!assess!thanks!to!both!issuesacentered!design!
as!a!fuel!vapor.!From!that!empower!design!which!is!an!idea!that!has!come!to!light!to!
take!us!to!the!factories,!and!in!this!way!enable!citizens!to!engage!more!with!the!
environment!while!its!economy.!It!added!that!the!design!in!question,!this!
aforementioned!idea!is!a!very!rudimentary!design,!but!with!a!lot!of!potential!and!a!
lot!of!room!for!improvement!we!intend!to!exploit!to!the!fullest.!Finally,!we!know!
that!the!adaptability!of!this!engine!are!so!many!that!its!improvement!in!these!
studies!will!complete!adaptation.!
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Engine!planes!Green!Steam!Engine.!Source:!Robert!Green.!
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OBJECTIVES OF THE PROJECT
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The!project!in!question!we!will!focus!mainly!on!the!consumption!of!engine!
design,!because!our!main!cause!is!the!performance!optimization!with!an!innovative!
idea!that!we!must!seize.!In!this!way!we!can!make!a!possible!engine!design!with!new!
way!of!burning!a!new!concept!of!energy!generation.!Likewise,!as!the!initial!design!
(as!we!mentioned!above)!very!rudimentary,!it!will!try!to!improve!yourself!in!various!
ways.!Reducing!steam!leakage!or!redirecting!excess!water!from!it!we!can!redirect!
the!natural!environment!on!which!we!extract!energy!in!order!to!improve!the!
performance!of!the!machine.!
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Engine!planes!Green!Steam!Engine.!
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METHODOLOGY OF WORK
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We!start!the!machine!design!compiling!the!plans!necessary!for!proper!
documentation!before!you!start,!followed!by!an!analysis!of!the!machine!in!order!to!
analyze!what!plans!we!must!start!and!watch!are!the!possible!failures!or!possible!
improvements!there!may!be!in!the!initial!plans.!Then!we!proceed!to!the!realization!
of!the!3D!model!of!the!engine!with!the!SolidWorks!CAD!program!to!verify!that!we!
have!the!design!of!each!and!every!one!of!the!pieces.!For!this!engine!mount!and!the!
program!will!check!the!correct!operation!of!this!3D!model.!Subsequently,!all!parts!
and!redesigned,!we!will!make!some!new!plans!in!International!System!and!to!enjoy!
a!good!engine!documentation!in!the!face!of!manufacture.!Once!this!documentation!
will!study!possible!improvements!to!the!engine!itself!related!to!leaks,!engine!
vibration!or!noise!from!it.!Later!we!will!produce!a!budget!with!the!aforementioned!
improvements!included!and!conclude!with!a!study!of!the!multiple!ways!of!adapting!
the!engine!to!the!world!of!energy,!and!what!is!more!interesting,!the!world!of!
renewable!energy.!
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20! !
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3D!Green!Steam!Engine!engine!twoacylinder!model.!
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RESOURCES TO BE USED
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As!already!mentioned,!the!root!of!our!project!are!planes!of!American!origin!
(hence!the!measures!in!the!American!system)!that!are!not!completely!accurate.!Our!
main!function!is!to!modify!such!plans!in!order!to!adapt!to!ISO!and!readability!of!the!
same!for!any!manufacturer.!From!the!same!form!of!videos!and!tutorials!existing!
Internet!will!proceed!to!the!explanation!of!the!operation!of!our!motor!for!further!
study!in!what!regards!energy!adaptations.!However,!not!only!we!need!the!engine!
!
!
! 21!
running!videos,!but!pictures!of!it!with!good!perspective!so!that!we!can!correctly!
distinguish!the!dynamics!and!function!of!each!part!of!the!engine!running,!to!explain!
later.!Likewise!we!inform!you!of!the!various!manufacturing!processes!for!parts!in!
order!to!carry!out!a!project!budget!counting!machines!and!personnel.!Of!the!
resources!listed!so!far,!we!can!say!that!the!CAD!Solid!Edge!ST6!tool!is!one!of!the!
most!important!because!it!will!allow!us!to!produce!a!model!of!the!machine!in!
question!for!the!realization!of!plans,!the!cornerstone!in!our!project.!Likewise!we!
exploit!all!pages!that!can!show!us!features!on!rotary!engines!and!operation!of!the!
steam!engine!in!question.!
!
As!it!is!a!guided!product!manufacturing!project,!the!realization!of!the!budget!
may!not!be!otherwise!that!aimed!at!making!a!workshop.!Therefore,!what!we!will!be!
a!number!of!hours!to!manufacture!the!components!of!each!motor!assembly!and!
verification.!Later!we!will!estimate!the!price!of!each!machine!per!hour,!including!
management!fees!and!energy!as!well!as!the!material!and!salary!operator!or!
operators!involved!in!the!process.!In!the!case!of!our!machine!we!use!for!
manufacturing!the!following!machines:!
!
a!Turning!center!
a!Universal!cylindrical!grinding!machine!
a!EDM!Machine!
a!Hydraulic!Press!
a!Verification!Center!
!
Most!machine!elements!are!made!of!aluminum,!lightweight,!inexpensive!
material!and!not!give!problems!when!it!comes!to!small!efforts.!Moreover,!the!zonal!
engine!in!contact!with!the!vapor!will!be!made!of!brass,!so!that!not!reach!Likewise,!it!
is!very!easy!material!treated!in!the!aforesaid!machines,!which!can!further!plus!the!
price!of!the!engine.!This!is!because!there!are!better!materials!for!contact!with!steam!
as!copper,!but!can!not!raise!its!price!both!because!it!is!an!expensive!material.!
Moreover!there!are!also!hard!to!find!materials!needed.!It!is!resistant!and!vapor!
components!with!some!flexibility.!Such!material!is!EPDM!(ethylene!/!propylene)!
which!have!around!the!piston!to!prevent!leakage!of!steam.!
!
Inside!the!building!elements!we!have!also!standardized!elements,!such!as!
nuts,!bolts,!and!the!motor!bearings.!These!elements!are!in!places!of!safety!as!the!
cylinder!cover!or!the!bench!for!nuts,!and!in!areas!of!relative!rotation!between!parts,!
always!the!case!of!transmission!of!torque!and!is!in!both!holes!in!the!handle!or!in!the!
gap!between!the!shaft!coming!out!of!it!and!the!top!cover!of!the!bed.!
!
The!engine!piston!cylinder!assembly!(have,!in!this!case!two)!is!between!two!
pieces!of!rotatability.!There!are!two!ball!connections!must!be!properly!lubricated!
and!constructed!with!the!required!finish.!Apart!from!these!we!have!many!areas!of!
excessive!engine!care!
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22! !
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Basic!manufacturing!workshop.!
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PARTES!DEL!PROYECTO!GREEN!STEAM!ENGINE!
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PRIMERA!PARTE:!Memoria!
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1.a!Memoria!descriptiva!del!proyecto.!
2.a!Anexo!con!maqueta!3D!del!motor.!
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SEGUNDA!PARTE:!Planos!del!motor!
!
1.a!Planos.!
!
!
TERCERA!PARTE:!Presupuesto!
!
1.a!Presupuesto!de!fabricación!del!motor.!
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! 25!
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26! !
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PRIMERA!PARTE!
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1.B!MEMORIA!
DESCRIPTIVA!
!
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!
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!
! 27!
!
ÍNDICE!
'
1.B!Introducción!.............................................................................................!29!
!
!
2.B!ESTADO!DE!LA!CUESTIÓN!.....................................................................!30!
!
!!!!!!!2.1!EL!PAR!MOTOR!......................................................................................................!30!
!!!!!!!2.2!PARTES!PRINCIPALES!DE!UN!MOTOR!............................................................!31!
!!!!!!!!!!!!!!2.2.1!El!cilindro!.......................................................................................................................!32!
!!!!!!!!!!!!!!2.2.2!El!pistón!..........................................................................................................................!33!
!!!!!!!!!!!!!!2.2.3!Tapa!del!cilindro!.........................................................................................................!34!
!!!!!!!!!!!!!!2.2.4!Guía!del!pistón!.............................................................................................................!36!
!!!!!!!!!!!!!!2.2.5!Barra!de!la!manivela!(“biela”)!...............................................................................!37!
!!!!!!!!!!!!!!2.2.6!Contacto!BarraaBiela!.................................................................................................!38!
!!!!!!!!!!!!!!2.2.7!Manivela!.........................................................................................................................!39!
!!!!!!!!!!!!!!2.2.8!Volante!de!inercia!.......................................................................................................!41!
!!!!!!!!!!!!!!2.2.9!Válvula!.............................................................................................................................!42!
!!!!!!!!!!!!!!2.2.10!Guía!de!válvula!..........................................................................................................!43!
!!!!!!!!!!!!!!2.2.11!Elementos!normalizados!......................................................................................!44!
!!!!!!!!!!!!!!2.2.12!Cojinetes!......................................................................................................................!45!
!!!!!!!!!!!!!!2.2.13!Eje!...................................................................................................................................!46!
!!!!!!!!!!!!!!2.2.14!Bancada!........................................................................................................................!47!
!
!
3.B!CINEMÁTICA!DEL!MOTOR!....................................................................!48!
!
!
4.B!¿DE!DÓNDE!VIENE!EL!VAPOR?!............................................................!64!
!
!!!!!!!4.1.B!LA!CALDERA!DE!VAPOR!....................................................................................!64!
!!!!!!!4.2.B!!EL!PANEL!SOLAR!................................................................................................!67!
!!!!!!!4.3.B!AMORTIZACIÓN!DE!LA!ENERGÍA!...................................................................!74!
!
28! !
!
!
!
!
!
!
5.B!FABRICACIÓN!DEL!MOTOR!..................................................................!74!
!
!!!!!!!5.1.B!FABRICACIÓN!DEL!CILINDRO!.........................................................................!75!
!!!!!!!5.2.B!FABRICACIÓN!DEL!PISTÓN!..............................................................................!78!
!!!!!!!5.3.B!FABRICACIÓN!DE!LA!TAPA!DEL!CILINDRO!.................................................!82!
!!!!!!!5.4.B!FABRICACIÓN!DE!LA!GUÍA!DEL!PISTÓN!......................................................!86!
!!!!!!!5.5.B!FABRICACIÓN!DE!LA!BARRA!DEL!PISTÓN!..................................................!88!
!!!!!!!5.6.B!FABRICACIÓN!DE!LA!BARRA!DE!LA!MANIVELA!........................................!89!
!!!!!!!5.7.B!FABRICACIÓN!DE!LA!CONEXIÓN!ENTRE!LA!BARRA!DEL!PISTÓN!Y!LA!!!!!!!!!!!
BARRA!DE!LA!MANIVELA!.................................................................................................!91!
!!!!!!!5.8.B!FABRICACIÓN!DE!LA!BARRA!DE!CONEXIÓN!ENTRE!BARRA!DE!LA!
MANIVELA!Y!MANIVELA!...................................................................................................!94!
!!!!!!!5.9.B!FABRICACIÓN!DE!LA!MANIVELA!....................................................................!95!
!!!!!!!5.10.B!FABRICACIÓN!DEL!EJE!....................................................................................!96!
!!!!!!!5.11.B!FABRICACIÓN!DE!LA!BANCADA!Y!SUS!ELEMENTOS!..............................!97!
!!!!!!!5.12.B!FABRICACIÓN!DEL!ELEMENTO!DE!SEGURIDAD!DE!LA!BANCADA!....!99!
!!!!!!!5.13.B!FABRICACIÓN!DE!LOS!MANGUITOS!VERTICALES!Y!!
!HORIZONTALES!..................................................................................................................!99!
!!!!!!!5.14.B!FABRICACIÓN!DE!LOS!CODOS!....................................................................!100!
!!!!!!!5.15.B!FABRICACIÓN!DEL!CONECTOR!DE!BOLA!Y!SU!ENCAJE!......................!101!
!!!!!!!5.16.B!FABRICACIÓN!DEL!DISTRIBUIDOR!DE!VAPOR!....................................!102!
!!!!!!!5.17.B!FABRICACIÓN!DE!LA!CARCASA!DEL!DISTRIBUIDOR!.........................!103!
!!!!!!!5.18.B!FABRICACIÓN!DEL!FLEX!HEAD!Y!FLEX!ROD!ANCHOR!.......................!105!
!!!!!!!5.19.B!FABRICACIÓN!DEL!OSCILADOR!DEL!DISTRIBUIDOR!........................!106!
!
!
!
!
!
!
1.O'Introducción'
!
!
!
!
! 29!
!
!
A! lo! largo! de! los! años! y! con! mucho! más! interés! actualmente! por! diversos!
factores! el! estudio! de! la! generación! de! energía! ha! sido! una! de! las! principales!
preocupaciones! de! la! vida! humana.! Nos! hemos! preocupado! siempre! de! cómo!
abastecer!nuestras!necesidades!y!de!cómo!llegar!a!las!formas!más!sencillas!y!útiles!
para! hacerlo.! Además,! hoy! en! día! el! estudio! de! las! fuentes! de! energía! renovables!
ocupa!un!lugar!muy!importante!en!el!campo!de!la!investigación.!!
!
!
Con!el!proyecto!en!cuestión,!lo!que!deseamos!mas!que!nada,!es!proporcionar!
al! ser! humano! una! rápida! y! asequible! fuente! de! energía! para! sus! necesidades!
básicas!ya!sea!en!una!vivienda!o!para!cualquier!uso!deseable!por!el!mismo.!El!motor!
Green!Steam!Engine!presenta!unas!condiciones!de!consumo!muy!favorables!para!la!
economía! del! ser! humano,! pues! al! funcionar! a! base! de! vapor! no! supone! un! gran!
gasto.! Las! ventajas! del! mismo! pueden! ser! muy! valoradas! para! usuarios! que! se!
encuentren!en!afueras!de!ciudades!o!en!lugares!donde!no!sea!fácil!la!obtención!de!
energía!en!caso!que!queramos!abastecer!una!vivienda!o!un!pequeño!local.!!
!
!
De! la! misma! forma,! una! aplicación! muy! útil! para! éste! proyecto! es! la!
colaboración!con!países!del!tercer!mundo!que!se!encuentran!el!las!condiciones!que!
anteriormente! hemos! mencionado! de! carencia! de! fuentes! de! energía.! Sin! embargo!
para! éstos! casos! la! utilidad! del! motor! se! puede! ampliar! mucho.! Por! ejemplo,!
podemos!emplear!el!mismo!para!sacar!agua!de!un!pozo!utilizando!el!eje!como!polea.!
!
!
!
!
2.O'ESTADO'DE'LA'CUESTIÓN'
!
!
2.1'EL'PAR'MOTOR'
!
!
!
!
!
Un!motor!es!una!máquina!capaz!!de!transformar!una!energía!determinada!en!
energía!mecánica.!El!par!motor!es!la!concentración!de!dicha!energía!en!el!eje!de!la!
máquina.!Con!el!desarrollo!de!la!tecnología,!si!nos!fijamos,!el!ser!humano!ha!llegado!
desde! muchos! caminos! a! la! conclusión! de! que! un! par! es! esencial! para! el! mundo!
actual! de! las! energías,! pues! la! mayoría! de! las! fuentes! existentes! genera! energía! a!
partir! de! un! par.! Podemos! poner! ejemplos! fáciles! como! son! el! par! de! los!
automóviles,! de! las! bombas,! ambos! sacados! del! funcionamiento! de! algún! tipo! de!
motor.!O!también!tenemos!ejemplos!como!el!de!la!energía!hidráulica!que!proviene!
del!par!ejercido!por!la!fuerza!de!la!caída!del!agua!sobre!los!álabes!de!una!turbina.!!
!
Existen!muchos!tipos!de!motores!dependiendo!de!la!forma!de!arranque,!del!
combustible! o! la! energía! empleada.! Principalmente! clasificamos! los! mismos! como!
motores! de! combustión! interna! o! motores! de! combustión! externa.! El! motor! de!
vapor! pertenece! a! la! rama! de! combustión! externa! ya! que! el! agua! convertida! en!
30! !
!
!
vapor!a!presión!es!introducida!en!el!motor!después!de!ser!previamente!calentada!en!
un!lugar!ajeno!al!motor.!
!
El!ciclo!de!trabajo!de!un!motor!a!vapor!es!muy!sencillo.!Como!en!la!mayoría,!
por!no!decir!en!casi!todos!los!motores,!el!motor!de!vapor!pose!uno!o!varios!cilindros!
con!sus!respectivos!pistones.!Una!vez!se!produce!el!paso!anterior,!el!vapor!generado!
en!el!exterior!del!motor!entra!en!el!primer!ciclo!accionado!con!una!válvula!que!sigue!
el!movimiento!del!motor!gracias!a!una!conexión!entre!la!misma!y!éste.!Dicho!chorro!
de!vapor!entra!en!el!cilindro!con!el!pistón!al!principio!de!su!carrera!(una!carrera!es!
el!recorrido!del!pistón!en!el!interior!de!su!cilindro!durante!un!ciclo),!de!forma!que!la!
presión! del! vapor! empuja! al! pistón! al! final! del! cilindro.! Normalmente,! dicho!
movimiento! lineal! generado! por! el! pistón! en! el! cilindro,! es! transformado! por! un!
mecanismo!de!manivelas!en!un!movimiento!circular!que!luego!aprovechamos!para!
la! generación! de! energía! o,! como! es! el! caso! de! sus! orígenes,! para! un! medio! de!
transporte.! Pero! ya! explicaremos! más! detenidamente! el! funcionamiento! de! la!
máquina!en!cuestión.!
!
!
2.2'PARTES'PRINCIPALES'DE'UN'MOTOR'
!
!
!
!
!
A! continuación! veremos! por! partes! las! distintas! funciones! que! tienen! los!
componentes! de! un! motor,! pudiendo! observar! que! unas! son! mucho! más!
importantes!que!otras,!así!como!unas!más!características!y!peculiares!que!otras.!En!
caso! del! motor! a! vapor! nos! fijaremos! con! gran! detalle! en! la! forma! de! distribuir! el!
vapor! que! es! lo! que! caracteriza! a! dicha! máquina.! Por! lo! de! más,! funciona! más! o!
menos! como! cualquier! motor! de! combustión! interna,! en! cuanto! a! su! sentido!
mecánico.!Comenzaremos!describiendo!éstas!partes!elementales:!
!
!
!
!
!
!
·! Cilindro:! es! la! zona! donde! se! genera! la! reacción! en! cuestión,! el!
intercambio!de!energía!entre!el!vapor!y!el!pistón.!!
!
!
·! Pistón:! es! la! primera! pieza! que! “recibe”! el! movimiento! que! llegará!
hasta!el!eje.!Posee!la!misma!forma!que!la!oquedad!del!cilindro!para!aprovechar!todo!
el!vapor!introducido.!
!
!
·! Tapa! cilindro:! es! una! de! la! herramientas! de! seguridad! del! motor,!
procura! junto! con! dos! arandelas! que! agarran! el! cilindro! que! el! conjunto! cilindro!
pistón!sea!compacto.!
!
!
·! Guía! del! pistón:! es! una! de! las! muchas! partes! del! motor! que! forman!
parte! del! movimiento! lineal! del! mismo.! Protege! el! vástago! que! transmite! el!
movimiento!del!pistón.!
!
!
·! Biela:! en! nuestro! caso! tenemos! dos.! Se! encargarán! de! transmitir! el!
movimiento!del!pistón!(lineal)!al!sistema!de!movimiento!circular.!
!
!
·!Contacto!barraa!biela:!se!encuentra!entre!un!sistema!de!varillas!y!su!
función!principal!es,!básicamente,!aguantar!y!llevar!correctamente!el!movimiento!de!
una!biela!a!otra.!
!
!
! 31!
!
!
·! Manivela:! pieza! fundamental! que! transmite! movimiento! lineal! del!
motor!convirtiendo!el!mismo!en!uno!rotacional!que!acompañará!el!eje!del!motor.!
!
!
·! Volante! de! inercia:! da! continuidad! al! movimiento! del! motor,! puede!
tener!distintas!formas!en!función!de!la!necesidad!del!mismo.!Al!estudiar!el!motor!a!
dos!cilindros,!es!completamente!necesario.!
!
!
·! Válvula:! necesaria! para! la! entrada! del! vapor! a! presión! y! accionada!
por!el!mismo!movimiento!del!motor.!
!
!
·!Guía!de!válvula:!va!desde!la!manivela!hasta!la!válvula!transmitiendo!
el!movimiento!circular!a!la!misma!para!su!correcto!funcionamiento.!
!
!
·! Tornillos! y! arandelas:! necesarios! para! la! sujeción! de! los! elemento!
anteriormente!mencionados.!
!
!
·!Cojinetes:!empleados!para!la!sujeción!de!elementos!rodantes.!
!
!
·!Eje:!es!la!parte!transmisora!de!energía!del!motor.!
!
!
·!Bancada:!en!caso!de!nuestro!motor!será!necesaria!para!el!transporte!
y!la!absorción!de!vibraciones.!Puede!ser!también!un!elemento!de!seguridad.!
!
!
!
2.2.1'El'cilindro'
!
!
!
!
Como!hemos!comentado!anteriormente,!el!cilindro!del!motor!es!la!parte!en!la!
cuál!se!intercambia!la!energía!en!forma!de!presión!de!vapor!a!la!fuerza!que!lleva!al!
pistón!a!desplazarse.!El!nombre!de!dicha!pieza!de!la!máquina!se!debe!a!su!forma,!la!
cuál!no!suele!variar!en!función!del!tipo!de!motor.!Cada!tipo!de!motor!debe!poseer!
unos! materiales! determinados! para! cumplir! ésta! función! dependiendo! del! tipo! de!
reacción!que!se!produce!en!su!interior.!Normalmente!en!los!motores!de!combustión!
dicha! parte! del! motor! suele! estar! más! protegida! e! incluso! refrigerada! debido! a! la!
reacción!interna!que!viene!acompañada!de!una!pequeña!explosión!y!disipa!grandes!
cantidades!de!calor.!
!
!
!
Particularmente,! los! numerosos! y! rudimentarios! modelos! Green! Steam!
Engine! pueden! estar! formados! por! dos,! tres,! cuatro,! seis,! ocho! o! incluso! doce!
cilindros.!En!el!estudio!del!caso!a!tratar!veremos!el!motor!de!dos!cilindros.!
!
!
32! !
!
!
'Cilindro'de'un'motor'Green'Steam'Engine.'
!
!
!
!
Hablando!de!la!cantidad!de!cilindros!que!puede!poseer!el!motor,!cabe!añadir!
que!la!potencia!del!mismo!estará!relacionada!con!la!cantidad!de!cilindros!que!éste!
posea.! Como! estamos! hablando! de! pequeñas! cantidades! de! vapor! durante!
secuencias! muy! rápidas,! las! presiones! no! serán! muy! grandes,! por! tanto! el! espesor!
del!cilindro!no!tiene!porque!ser!muy!grande,!pues!además,!el!motor!debe!ser!lo!más!
ligero! posible! para! su! transporte.! De! la! misma! manera,! al! tratarse! de! un! motor!
rápido!(aunque!muy!potente!a!bajas!revoluciones)!la!temperatura!del!cilindro!no!se!
verá! excesivamente! afectada.! Con! todo! lo! anterior,! un! material! asequible! y! muy!
resistente!al!vapor!es!el!cobre,!del!cuál!vendrá!formado!el!cilindro.!
!
!
!
Esto! hará! posible! la! larga! vida! del! motor,! ya! que,! como! se! ha! dicho!
anteriormente,! trabajará! en! zonas! alejadas! de! la! producción! de! energía,! lo! que!
muchas! veces! significa! también! que! se! trata! de! una! zona! alejada! de! los! medios.!
Teniendo!en!cuenta!que!el!motor!debe!ser!transportado!a!éstos!lugares!inhóspitos!
en!muchos!casos,!es!prioridad!que!la!vida!útil!del!mismo!sea!considerable.!
!
!
El!cilindro!del!motor!(posteriormente!se!muestra!en!los!planos)!consta!de!un!
orificio! cuya! función! es! la! sujeción! del! mismo,! y! una! tapa! que! cubrirá! la! cavidad!
junto!con!el!pistón!y!de!la!cuál!hablaremos!posteriormente.!
!
!
2.2.2'El'pistón'
!
!
!
Una!pieza!muy!ligada!al!cilindro!del!motor!es!el!pistón.!De!hecho,!no!puede!
existir!en!un!motor!una!de!ellas!sin!la!otra.!El!pistón!es!la!pieza!que,!por!así!decirlo,!
“convierte”! la! presión! y! la! expansión! del! vapor! el! un! movimiento! mecánico!
alternativo!gracias!a!la!dirección!que!aplican!las!paredes!del!cilindro.!Según!el!tipo!
!
!
! 33!
de!motor!a!estudiar,!puede!estar!formado!por!muchos!tipos!de!materiales!(al!igual!
que! el! cilindro! del! motor).! Normalmente,! cuando! el! pistón! trabaja! en! motores! de!
combustión! en! los! cuales! las! temperaturas! en! las! reacciones! pueden! ser!
tremendamente! altas,! suele! estar! formado! por! materiales! muy! resistentes.! Consta!
de!tres!partes:!la!cabeza,!el!cuerpo!y!la!falda.!La!primera!es!la!que!recibe!la!reacción!
que!genera!la!expansión,!y!por!tanto!el!inicio!del!movimiento!de!la!pieza!en!cuestión.!
Un! pistón! debe! ser! lo! más! ligero! posible! para! no! generar! inercias! que! den! lugar! a!
movimientos!inesperados!durante!el!funcionamiento!del!motor!o!vibraciones.!De!la!
misma! forma,! se! debe! evitar! cualquier! tipo! de! fuga! posible! a! través! del! mismo,! de!
forma! que! el! rendimiento! sea! el! máximo! posible.! Éste! será! uno! de! los! temas! a!
mejorar!en!el!diseño!del!motor.!
!
!
Al! tratarse! de! una! pieza! que! estará! continuamente! en! movimiento,! y! por!
tanto,! al! estar! pegada! al! cilindro,! en! rozamiento! con! el! mismo,! suele! ser! una! pieza!
protegida! con! respecto! al! cilindro.! En! caso! de! nuestro! motor! dispondremos! de!
anillos! que! permitirán! la! sujeción! del! pistón! por! el! cilindro,! de! forma! que! el!
rozamiento!entre!pistón!y!cilindro!se!evitará!con!dicha!pieza.!
!
!
Para! la! fabricación! del! pistón! de! un! motor! dependemos! de! ciertos! factores!
como! la! carrera! del! pistón! (distancia! que! recorre! el! mismo! en! cada! revolución),! la!
relación! de! compresión,! y! la! cilindrada! (volumen! total! abarcado! por! todos! los!
cilindros! del! motor! en! cuestión).! Los! materiales! que! suelen! componer! un! pistón!
suelen!ser!aleaciones!de!hierro,!de!fundición!(algunos!motores!como!el!Green!Steam!
Engine! poseen! pistones! de! fundición! siempre! y! cuando! el! tamaño! del! mismo! no!
permita! poner! anillos! al! mismo),! y! finalmente,! de! aluminio,! como! es! en! caso! de!
nuestros! dos! pistones.! El! aluminio! es! un! material! muy! ligero! y! asequible,! lo! cuál!
permite!reducir!el!coste!del!motor!y!evitar!vibraciones!durante!el!funcionamiento,!
así!como!la!facilitación!de!su!transporte.!
2.2.3'Tapa'del'cilindro'
!
!
La! seguridad! en! el! funcionamiento! de! un! motor! no! sólo! es! esencial! para! la!
vida! útil! del! mismo! y! para! el! personal! que! se! encuentre! alrededor! el! mismo,! sino!
para!la!planta!de!funcionamiento.!La!tapa!del!cilindro!es!uno!de!los!elementos!más!
básicos!de!seguridad!del!motor,!y!en!éste!particular!caso!sirve!también!de!sujeción!
para! la! guía! del! pistón.! Mantiene! rectilíneo! el! movimiento! del! pistón! gracias! a! la!
estabilidad!proporcionada!a!la!guía!y!también!ayuda!a!mantener!la!linealidad!de!los!
elementos!cilindro!pistón,!pues!sujeta!la!guía!del!pistón.!!
!
!
!
!
Como! en! muchos! otros! elementos! del! motor,! hemos! de! tener! en! cuenta! el!
frecuente!rozamiento!de!unas!piezas!con!otras!a!la!hora!de!fabricarlo.!Por!ejemplo,!
la!guía!del!pistón!es!un!elemento!que!estará!continuamente!rozando!con!el!agujero!
de!la!tapa!del!cilindro!para!que!el!pistón!pueda!realizar!su!función.!Pues!bien!dicha!
zona! será! diseñada! de! una! forma! especial! y! con! cierta! lubricación! para! un!
funcionamiento!óptimo.!!
!
34! !
!
!
!
La! tapa! del! cilindro! (se! fabricarán! dos! ,! una! para! cada! cilindro)! vendrá!
agarrada!al!mismo!por!unas!guías!que!envolverán!al!cilindro,!tal!como!se!muestra!en!
la!imagen:!
!
!
!
!
Guía!del!pistón!
!
Tapa!del!cilindro!
!
!
!
!
Conjunto'cilindro'pistón'del'motor'Green'Steam'Engine.'
!
!
Cilindro!
'
'
Pistón!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Biela!
Contacto!
barraabiela!
!
!
! 35!
'
Conjunto'de'piezas'necesarias'para'el'montaje'de'un'conjunto'cilindro'pistón'de'un'motor'Green'Steam'Engine.'
!
Arandela!
normalizada!
Tuercas!
normalizadas!
Anillo!
Tornillo!
normalizado!
Guías!de!
sujeción!
'
'
2.2.4'Guía'del'pistón'
!
!
!
!
La! guía! del! pistón! es! una! de! las! piezas! más! acusadas! al! igual! que! la!
anteriormente! vista.! Dicha! pieza! irá! roscada! a! la! tapa! del! cilindro! y! tendrá! como!
objetivo!principal!mantener!la!dirección!de!la!biela!en!dirección!del!cilindro.!!
!
Al! tratarse! de! un! motor! de! poca! potencia,! no! necesitamos! un! material! de!
especial! resistencia! a! desviaciones! u! otros! peligros! como! las! vibraciones.! Sin!
embargo!siempre!es!necesaria!la!selección!de!dicho!material!de!forma!que!podamos!
evitar! el! sobrecalentamiento! de! la! zona,! así! como! evitar! posibles! dilataciones! del!
mismo.! Dichas! dilataciones! dificultarían! el! roscado! de! la! pieza! en! caso! de! querer!
desmontar!una!parte!del!motor!por!mantenimiento!o!avería,!y!lo!que!es!más!grave,!
en!la!zona!de!la!biela!se!puede!producir!un!atasco!por!fricción!y!consecuentemente!
un!mal!funcionamiento!que!puede!concluir!en!accidente.!!Normalmente!los!motores!
de!todo!tipo!tienen!éste!elemento!para!reforzar!el!funcionamiento!del!motor,!pero!
36! !
!
!
puede! ser! de! diferentes! materiales! y! magnitudes! dependiendo! de! la! potencia,!
número!de!cilindros!o!del!tipo!de!motor,!pues!los!de!combustión!suelen!necesitar!un!
mayor!refuerzo.!
!
2.2.5'Barra'de'la'manivela'(“biela”)'
!
!
!
Un! elemento! muy! famoso! y! fundamental! en! cualquier! motor! y! frecuente! en!
mecanismos! es! la! biela.! El! movimiento! causado! por! cualquier! tipo! de! reacción!
externa! o! interna! en! el! cilindro! de! un! motor! genera! un! movimiento! lineal! en! los!
cilindros! que! debe! ser! transmitido! de! alguna! forma! para! cambiar! el! sentido! del!
movimiento!a!circular.!Ésta!misión!es!de!la!biela!y!del!cigüeñal.!Se!trata!de!una!pieza!
longitudinal! que! está! sometida! exclusivamente! a! esfuerzos! de! tracción! o!
compresión,! siendo,! en! caso! de! los! motores,! alternativamente! expuesta! a! ambos.!
Normalmente! la! biela! tiene! su! inicio! en! el! pistón,! finalizando! normalmente! en! un!
cigüeñal,!encargada!de!transformar!el!movimiento!en!circular!para!llevarlo!hasta!el!
eje.!
!
!
!
En!caso!de!nuestro!motor!debemos!tener!en!cuenta!también!el!movimiento!y!
el! rozamiento! al! que! está! sometido! por! las! piezas! de! alrededor.! Como! hemos!
mencionado! anteriormente,! la! guía! del! pistón! es! un! elemento! que! tiene! como!
función!mantener!de!forma!compacta!el!conjunto!cilindroapistónabiela.!Por!tanto,!a!
la! hora! de! escoger! el! material! de! la! misma! debemos! tener! esto! en! cuenta.!
Normalmente! las! bielas! se! ven! sometidas! a! enormes! esfuerzos! de! tracción! y!
compresión,!de!forma!que!el!perfil!que!portan!suele!ser!H!o!I.!Sin!embargo!en!casos!
de!motores!pequeños!como!es!el!nuestro,!la!sección!puede!ser!circular!y!el!material!
puede!ser!tal!como!el!aluminio,!que!dota!a!la!pieza!de!cierta!ligereza!y!un!bajo!coste.!
Podemos! observar! en! la! figura! anterior! un! montaje! del! conjunto! con! la! biela!
montada! en! la! guía! del! pistón.! En! caso! de! motores! de! mucha! potencia! o! de!
combustión!solemos!emplear!bielas!de!aleaciones!de!titanio!(aviones!o!vehículos!de!
gran! potencia! como! son! los! de! competición! o! vehículos! de! transporte! de! gran!
envergadura)! o! de! acero! (automóviles).! Las! bielas! anteriormente! mencionadas!
suelen!ser!de!gran!porte!y!por!tanto!desmontables,!sin!embargo!en!caso!del!motor!
Green! Steam! Engine! y! motores! de! la! misma! cilindrada! suele! ser! una! sola! pieza!
agarrada! en! sus! extremos! por! uno! o! dos! elementos! ! rodantes.! En! nuestro! caso! la!
biela!se!encuentra!enroscada!al!pistón!y!por!el!otro!lado!a!un!elemento!rodante!que!
contacta!la!biela!con!una!barra!que!llega!hasta!la!manivela.!Dicho!conjunto!de!barras!
(dos,!una!para!cada!biela),!junto!con!la!manivela,!forman!un!peculiar!cigüeñal!cuyo!
funcionamiento!explicaremos!más!adelante.!
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!
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! 37!
2.2.6'Contacto'BarraOBiela'
!
!
!
El! conjunto! de! dos! barras! y! manivela! mencionados! anteriormente! son! un!
caso!peculiar!de!funcionamiento!que!se!emplea!en!motores!no!muy!complejos!como!
es! el! Green! Steam! Engine! de! dos! cilindros! que! vamos! a! desarrollar.! En! éstos! caso!
requerimos!de!una!pieza!que!convierta!el!movimiento!de!la!biela!en!un!movimiento!
que!mantenga!el!mismo!ritmo!pero!en!otra!dirección!para!contactar!con!la!manivela.!
Dicha!misión!es!del!contacto!barraabiela,!que!está!compuesto!por!una!pieza!roscada!
en! la! biela! y! agarrada! a! la! barra! por! un! elemento! rodante,! como! se! muestra! a!
continuación:!
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!
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!
Como! podemos! ver,! la! pieza! en! cuestión! posee! una! cavidad! que! debe! ser!
correctamente! lubricada! y! fabricada! con! el! material! adecuado! para! albergar! el!
extremo! esférico! de! la! barra,! el! cuál! recibirá! el! movimiento! lineal! de! la! biela! y! lo!
transmitirá!a!través!de!las!barras!a!la!manivela.!
'
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!
38! !
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2.2.7'Manivela'
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!
!
El!elemento!que!precede!a!éste!complejo!sistema!de!piezas!es!la!manivela.!Se!
trata!de!otra!pieza!muy!funcional!y!hallada!en!casi!todos!los!motores.!Una!manivela!
puede! funcionar! de! muchas! formas! dependiendo! de! la! utilización! que! se! requiera.!
En! caso! de! nuestro! motor! Green! Steam! Engine,! unida! a! un! eje! formado! por! dos!
barras! transforma! nuestro! movimiento! rectilíneo! en! circular! para! transmitir! la!
potencia! así! al! eje.! En! la! mayoría! de! motores! de! alta! potencia! y,! normalmente! en!
todos!los!motores!de!combustión!interna,!el!sistema!que!empleamos!en!nuestro!caso!
es!sustituido!por!un!cigüeñal,!pieza!que!probablemente!nos!resultará!más!familiar.!A!
continuación!se!presentan!dos!imágenes!para!diferenciar!el!sistema!eje!manivela!de!
un!motor!con!cigüeñal:!
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Cigüeñal'de'un'automóvil.'Fuente:'www.forocoches.com.''
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! 39!
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El! cigüeñal! posee! todas! las! cualidades! para,! con! sólo! dicha! herramienta,!
unida! al! conjunto! cilindroapistón! genera! una! transformación! completa! del!
movimiento! lineal! generado! por! dicho! conjunto! a! un! movimiento! completamente!
circular,!que!será!transmitido!al!eje!del!cuál!se!aprovecha!la!potencia.!
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Manivela'del'motor'Green'Steam'Engine.'Fuente:'Robert'Green.'
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!
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Observando! la! manivela! del! motor! Green! Steam! Engine! podemos! llegar! a! la!
conclusión! de! que! es! una! pieza! muy! simple! cuya! capacidad! de! utilización! es! muy!
limitada.! Sin! embargo,! aplicando! un! buen! mecanismo! de! barras! llegamos! a! la!
construcción! de! un! cigüeñal! cuyo! diseño! es! más! complejo,! pero! de! lo! más!
competente:!
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!
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40! !
!
!
Sistema'de'barrasJmanivela'que'hace'función'de'cigüeñal'del'motor'Green'Steam'Engine.'Fuente:'Robert'Green.''
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'
'
2.2.8'Volante'de'inercia'
!
!
!
En! la! mayoría! de! los! motores! de! combustión! tanto! interna! como! externa! es!
muy!frecuente!la!presencia!de!un!volante!de!inercia!que!permita!que!el!movimiento!
de!la!máquina!sea!lo!más!continuo!posible.!El!volante!de!inercia!es!un!elemento!que!
puede!diseñarse!de!muchas!formas!distintas.!Podemos!variar!factores!como!son!la!
masa! del! mismo,! o! la! forma.! Por! ejemplo,! si! tenemos! un! motor! con! muchas!
vibraciones! o! de! poca! continuidad! en! su! movimiento! necesitaremos! un! volante! de!
gran!masa.!De!la!misma!forma!si!lo!que!deseamos!es!obtener!mucho!movimiento!de!
un! par! determinado! necesitaremos! un! gran! volante! de! inercia! que! contenga! la!
energía!del!par!durante!un!mayor!recorrido.!!
!
!
Hoy!en!día!el!volante!de!inercia!es!muy!estudiado!sobretodo!para!vehículos.!
En!los!aviones,!muchas!veces!el!volante!de!inercia!es!la!misma!hélice!del!motor.!Pero!
en!automóviles!depende!mucho!del!diseño!del!mismo.!Esto!es!porque,!un!coche!que!
sea! de! mayor! tamaño! y! más! pesado! necesitará! mayor! energía! de! absorción! en! el!
volante! durante! la! frenada! que! un! coche! pequeño.! Dicha! energía! se! suele! emplear!
posteriormente!para!la!aceleración!del!coche.!
!
!
! 41!
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!
!
Mecanismo'volante'de'inerciaJcigüeñal'de'un'automóvil.'Fuente:'www.mecanifacil.info.'
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!
!
!
!
Pero! en! caso! de! nuestra! máquina! vamos! a! necesitar! un! pequeño! volante! de!
inercia!que!facilite!la!continuidad!del!movimiento!del!motor!debido!a!la!utilización!
de! tan! sólo! dos! cilindros.! ¿Qué! queremos! decir! con! esto?,! básicamente,! cuando!
tenemos!un!número!grande!de!cilindros!el!motor!posee!una!mayor!continuidad!en!
su! movimiento! porque! concluyen! más! pistones! su! carrera! uno! detrás! de! otro,!
permitiendo! que! el! movimiento! del! cigüeñal! sea! algo! más! continuo.! Bien! pues,! al!
tener!tan!sólo!dos!cilindros!necesitaremos!éste!elemento!tan!simple!pero!tan!útil.!El!
material! del! cuál! suele! estar! hecho! el! volante! de! inercia! es! acero! o! fundición.! En!
nuestro! caso! será! acero! y! tendrá! forma! simétrica,! pues! los! cambios! de! forma! del!
volante!de!inercia!se!hacer!posteriormente!a!un!ensayo!del!motor.!Cabe!decir!que!el!
volante! de! inercia! es! un! elemento! esencial! para! la! absorción! de! vibraciones,! así!
como! todo! elemento! que! aporte! peso! al! motor! (la! bancada),! por! tanto! constituye!
también!un!elemento!de!seguridad!importante!del!motor.!
'
2.2.9'Válvula'
!
!
!
Una! vez! descritos! prácticamente! todos! los! elementos! que! suelen! formar! un!
motor! de! combustión,! llegamos! a! una! de! las! peculiaridades! de! nuestro! ejemplar!
motor!a!vapor:!la!válvula!de!distribución.!Éste!elemento!de!pequeño!tamaño!en!éste!
caso!mantiene!el!vapor!a!presión!que!proviene!de!la!manguera!circulando!hacia!un!
cilindro! o! hacia! el! otro! mediante! un! sistema! que! coordina! el! movimiento! de! la!
misma!con!las!revoluciones!del!motor.!
!
!
'
'
'
'
42! !
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Distribuidor'de'vapor'del'motor'Green'Steam'Engine.'Fuente:'Robert'Green.'
Leva!
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Conducto!de!
salida!del!
vapor!
Cavidad!de!
entrada!del!
vapor!
Carcasa!
distribuidor!
de!vapor!
!
!
Distribuidor!de!
vapor!
!
!
!
!
Como!podemos!observar!en!la!imagen!anterior!de!nuestra!válvula,!el!sistema!
de! conexión! de! la! leva! con! la! misma! es! mediante! una! chaveta! que! transmite! las!
rotaciones! de! la! misma! a! la! válvula.! De! ésta! forma! el! vapor! es! perfectamente!
regulado! junto! con! el! movimiento! del! motor! gracias! a! la! conexión! varillaaleva! que!
hace!girar!la!llave!de!la!válvula!transformando!el!movimiento!rectilíneo!en!circular.!
'
2.2.10'Guía'de'válvula'
!
!
!
El!mecanismo!que!guía!el!elemento!anteriormente!citado!es!simple!pero!muy!
ingenioso.! Consiste! en! una! varilla! de! cobre! (material! fuerte! frente! al! vapor! que!
pueda! existir! por! causa! de! una! fuga),! conectada! a! una! leva! que! abre! y! cierra! la!
válvula! cuando! la! varilla! sube! o! baja! en! función! de! la! parte! del! ciclo! del! motor.! Se!
muestra!a!continuación!una!imagen!del!rudimentario!diseño!inicial!del!sistema,!que!
se!mejorará!con!un!agarre!más!firme!y!seguro!de!la!varilla!con!la!leva.!
'
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'
'
'
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'
'
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! 43!
Sistema'a'mejorar'de'sujeción'de'la'varilla'por'la'leva'del'motor'Green'Steam'Engine.'Fuente:'Robert'Green.'
Varilla!
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Conexión!
oscilante!
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!
!
!
Distribuidor!
2.2.11'Elementos'normalizados'
!
!
!
Muchos!de!los!elementos!que!hemos!descrito!del!motor!Green!Steam!Engine!
deben!unirse!de!ciertas!formas!entre!ellos,!contando!con!sujeciones!que!prevengan!
todo!tipo!de!vibraciones!durante!el!funcionamiento,!fatiga!o!calentamientos.!Dichos!
elementos!son!tales!como!tornillo!y!arandelas,!la!mayoría!de!cobre!y!normalizados!
según! la! normativa! ISO.! De! la! misma! forma! tendremos! elementos! rodantes! en!
algunas!piezas!como!es!el!contacto!de!las!bielas!con!las!barras!de!la!manivela.!Éstos!
peculiares!elementos!en!cuestión!que!permiten!el!giro!de!la!pieza!ensartada!con!otra!
cuyo!movimiento!relativo!es!nulo!son!los!rodamientos.!
Tuercas'y'tornillo'normalizados'para'el'motor'Green'Steam'Engine.'Fuente:'Robert'Green.'
!
!
44! !
!
!
2.2.12'Cojinetes'
!
!
En!todo!motor!existe!multitud!de!elementos!que!giran!y!poseen!movimientos!
relativos! unos! respecto! de! los! otros.! Por! ejemplo,! pueden! haber! dos! barras! cuya!
función!sea!transformar!el!movimiento!lineal!de!una!de!ellas!en!movimiento!en!otra!
dirección.! Pues! bien! en! éste! caso,! entre! dichas! barras! debe! haber! una! conexión! lo!
más!simple!y!resistente!posible,!que!estará!en!continuo!movimiento.!En!casi!todos!
los! casos! solemos! emplear! rodamientos! o! elementos! correctamente! engrasados! o!
lubricados!de!larga!duración!para!el!correcto!movimiento!de!las!piezas.!!
!
!
!
En!caso!del!motor!Green!Steam!Engine!de!dos!cilindros,!tenemos!elementos!
que! giran! relativamente! entre! ellos! como! pueden! ser! la! manivela! y! las! barras! de!
conexión!a!las!bielas.!En!dicha!zona!tenemos!un!mecanismo!un!poco!complejo!que!
requiere!de!varios!elementos!como!los!que!estamos!describiendo.!
!
!
Esquema'del'contacto'entre'barras'y'manivela'(interior'de'la'manivela).'Fuente:'Robert'Green.'
!
!
!
!
!
Podemos! observar! en! la! figura! que! la! barra! que! contacta! con! las! bielas!
requiere!de!un!sistema!de!conexión!con!la!manivela!como!el!anteriormente!descrito.!
En! la! parte! final! de! la! pieza! tenemos! una! bola! que! nos! hace! de! usillo! en! todas! las!
direcciones!y!permite!el!movimiento!circular!de!la!manivela!mientras!que!la!barra!
no!gire.!De!la!misma!forma!tenemos!dos!cojinetes!en!la!misma!que!permiten!dicho!
giro:!
!
!
!
!
!
! 45!
!
Cojinetes'con'rodamientos'del'motor'Green'Steam'Engine.'Fuente:'Robert'Green.'
2.2.13'Eje'
!
!
De! las! partes! externas! al! motor! presentes! en! el! conjunto! constructivo! cabe!
destacar!la!importancia!del!eje,!también!llamado!en!algunos!casos!eje!de!propulsión.!
Éste!nombre!se!debe!a!la!posterior!utilización!del!instrumento!en!cuestión!de!cara!al!
transporte! o! a! la! generación! de! energía,! ya! que! ambas! actividades! requieren! la!
propulsión! de! dicho! eje.! El! eje! es,! por! tanto,! un! transmisor! de! potencia,! en! el! cuál!
finaliza! todo! el! proceso! llevado! a! cabo! por! el! trabajo! de! las! piezas! internas! en!
conjunto,!para!entregar!la!energía!de!la!presión!del!vapor!en!éste!caso!en!forma!de!
un!par!motor!que!emplearemos!con!otros!fines.!!
!
!
!
!
Manivela!
Volante!de!inercia!
Bancada!
!
!
!
!
46! !
Motor'Green'Steam'Engine'en'funcionamiento.'Fuente.'Robert'Green.'
!
Eje!
!
!
!
!
!
El! eje! estará! expuesto! a! un! momento! torsor! bastante! grande,! de! forma! que!
debe!estar!fabricado!por!un!material!que!lo!resista!y!con!un!correcto!diámetro!en!su!
sección.!En!nuestro!caso!emplearemos!acero.!!
'
2.2.14'Bancada'
!
!
Otro!elemento!externo!al!motor!de!gran!importancia!es!la!bancada.!Es!uno!de!
los! elementos! que! hemos! mencionado! que,! aunque! aporten! peso! al! motor,! evitan,!
una! vez! ésta! ha! sido! instalado,! las! vibraciones! durante! su! funcionamiento.! Toda!
máquina!con!mínimo!riesgo!de!movimiento!o!vibración!posee!un!alojamiento!en!una!
bancada.! A! pesar! de! ello,! existen! muchas! otras! máquinas! que! al! pertenecer! a!
sistemas!móviles!no!poseen!bancada.!!
!
!
En! caso! del! motor! Green! Steam! Engine! tenemos! una! portentosa! bancada!
debido!a!las!vibraciones!existentes!en!caso!del!motor!de!dos!cilindros,!cuyo!material!
de! fabricación! será! una! aleación! de! fundición.! En! algunos! caso! de! instalaciones! la!
bancada!podrá!ser!amarrada!al!suelo.!
!
!
Bancada'del'motor'Green'Steam'Engine.'Fuente:'Robert'Green.''
!
!
! 47!
!
!
Como!podemos!observar!en!la!imagen,!el!diseño!de!la!bancada!del!motor!en!
cuestión!es!sencillo,!consta!de!dos!placas!de!fundición!y!cuatro!barras!que!unen!a!las!
mismas!protegiendo!el!entorno!en!el!cuál!se!albergará!nuestra!máquina.!
!
!
!
!
!
'
3.O'CINEMÁTICA'DEL'MOTOR'
!
!
!
!
!
En!los!apartados!anteriores!hemos!podido!ver!de!qué!partes!se!dota!nuestro!
motor!para!su!funcionamiento,!de!forma!que!podemos!presuponer!más!o!menos!el!
sistema!de!montaje!que!debemos!llevar!a!cabo!para!un!correcto!funcionamiento!del!
mismo.!Sin!embargo,!imaginemos!que!lo!hemos!montado!ya;!¿acaso!sabemos!cómo!
funcionará?,!¿sabemos!cuáles!son!las!zonas!más!clave!para!su!correcto!movimiento?.!
Y!es!que,!en!efecto,!la!parte!interesante!de!nuestra!máquina!y!el!centro!de!gravedad!
de! la! ingeniería! y! la! inventiva! de! el! sistema! de! estudio! es! la! cinemática! del! motor!
Green!Steam!Engine.!Uno!de!los!motivos!principales!de!la!elección!del!proyecto!no!
fue! el! aprovechamiento! del! agua! como! medio! natural! y! ecológico! de! conseguir! un!
par! motor! (que! entre! otras! cosas! es! también! interesante),! sino,! además,! por!
supuesto!de!todos!los!motivos!de!facilitar!a!la!humanidad!un!par!motor!que!facilite!
la!vida!en!lugares!difíciles!para!consumo!de!energía,!nunca!se!ha!visto!un!modelo!de!
movimiento! igual! en! un! motor.! Principalmente,! cuando! nos! referimos! a! la!
cinemática! del! mismo! no! estamos! hablando! del! conjunto! cilindro! pistón,! que! sin!
duda! es! una! configuración! típica! de! movimiento! similar! a! la! de! los! motores! de!
combustión! típicos! de! los! automóviles! que! vemos! todos! los! días,! no.! Lo! realmente!
intrigante!del!movimiento!de!éste!pequeño!conjunto!de!piezas!en!movimiento!es!la!
zona!de!la!manivela!y!la!barra!que!lleva!integrada!en!su!movimiento.!La!zona!donde!
vamos! a! observar! el! movimiento! de! nuestro! motor! es! una! zona! en! la! cuál,! la!
potencia! que! transmite! el! vapor! a! la! barra! acoplada! al! pistón,! transmite! energía! a!
otra!barra!casi!perpendicular,!y!la!increíble!conversión!de!dicho!movimiento!en!un!
movimiento! circular! mediante! una! simple! manivela! como! es! el! caso.! Para! dicho!
funcionamiento,!sin!duda!será!necesario!un!adecuado!sistema!de!lubricación!en!las!
zonas!de!rozamiento!y!un!sistema!de!cojinetes!y!rodamientos!para!dichas!zonas,!que!
posteriormente! veremos! analizadas! mediante! Solidworks.! Es! también! una! zona,! la!
de!encaje!entre!la!barra!del!pistón!y!la!de!la!manivela,!una!zona!muy!difícil!para!las!
tensiones!del!material!a!utilizar.!Por!tanto,!deberá!ser!estudiado!también!el!sistema!
de! eyección! de! vapor! que! debe! corresponder! al! motor! para! no! sobrepasar! la!
potencia!del!material!a!escoger!para!dichas!barras.!
!
!
En!la!zona!en!cuestión!tenemos!múltiples!ventajas!que!ya!hemos!nombrado,!
sin! embargo,! como! casi! todo! sistema! mecánico,! posee! ciertas! desventajas.! La!
48! !
!
!
principal!carencia!que!tiene!éste!motor,!y!que!dificultará!mucho!su!introducción!al!
mercado! o! la! fabricación! por! parte! de! una! firma! de! ingeniería! es! un! aspecto! que!
veremos!posteriormente!calculado:!el!rendimiento.!El!rendimiento!de!una!máquina!
de! éste! tipo! (puramente! mecánica)! se! ve! afectado! en! toda! zona! donde! se! halla!
perdido!par!motor.!La!intención!del!modelo!a!fabricar!no!es!sino!la!de!perfeccionar!
el! modelo! existente! de! Robert! Green! y! realizar! la! documentación! necesaria! (véase!
planos,! condiciones,! cálculos,! presupuesto),! para! facilitar! la! fabricación! formal! del!
mismo,! ya! que! el! motor! ha! sido! fabricado! de! antemano! poa! manos! inexpertas.! La!
perfección! de! la! que! hablamos! no! excluye! las! pérdidas! de! par! mecánico! que!
decíamos!anteriormente,!pues!nos!centraremos!en!evitar!fugas!de!vapor,!piezas!que!
no! encajen! del! todo! bien! y! defectos! puntuales! que! puedan! haber! aparecido! en! los!
motores!ya!montados!por!aficionados.!A!pesar!de!poder!evitar!éste!tipo!de!pérdidas!
mecánicas,! en! la! zona! de! mayor! interés! de! movimientos! del! motor! tenemos! un!
diseño!con!una!inevitable!pérdida!de!rendimiento,!tratándose!de!una!gran!pérdida!
de!par!motor!que!luego!calcularemos.!
!
!
Otra! zona! mucho! más! que! interesante! de! nuestro! motor! se! encuentra!
justamente! en! la! parte! opuesta! de! la! manivela,! se! trata! del! dispensador! de! vapor.!
Protegido!por!una!carcasa!de!cobre!de!cuatro!conductos,!consiste!en!un!mecanismo!
de!lo!más!simple!pero!efectivo,!que!distribuye!el!vapor!a!los!dos!cilindros!gracias!a!
una! varilla! que! sigue! el! movimiento! de! la! manivela.! Se! trata! de! una! pieza! con! dos!
cavidades!cuyo!plano!se!ve!adjuntado!(planos!del!proyecto!al!final!del!documento):!
!
!
!
!
!
!
!
'''
'''''''''''''''''''''
''''''''''''''''''
'Distribuidor'de'vapor.'Fuente:'Robert'Green.'
'
Como!podemos!observar,!posee!dos!cavidades!que!atraviesan!lateralmente!el!
pequeño!cilindro!en!cuestión.!Dichas!cavidades!hacen!de!pasadera!para!el!vapor!
entre!un!conducto!de!entrada!y!el!de!salida.!A!continuación!mostramos!un!esquema!
!
!
! 49!
del!funcionamiento!del!sistema!con!la!carcasa!que!envuelve!al!instrumento!ya!
mencionado:!
!
!
!
!
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!
!!!!!!!!Escape!vapor!
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!!
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Cilindro!1!
Cilindro!2!
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!!!!!!!Entrada!vapor!
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!
De!ésta!forma,!el!distribuidor!de!vapor!va!dando!vueltas!de!forma!oscilante!
en! la! dirección! indicada! en! el! dibujo.! En! el! caso! analizado! en! la! imagen! superior!
podemos! decir! que! el! cilindro! dos! está! absorbiendo! vapor! del! medio! de! dónde! lo!
saquemos,!sea!el!que!sea.!Simultáneamente,!el!cilindro!uno!está!expulsando!el!vapor!
por! la! vía! superior,! la! vía! de! expulsión.! A! continuación! veremos! otra! imagen! en! la!
cuál!se!muestra!la!fase!en!la!que!el!vapor!entra!en!el!cilindro!uno!y!sale!del!cilindro!
dos:!
!
!
!
!
!
!
50! !
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!!!!!!!
!
!
!!!!!!!!!! !!!!
!!!!!
!!!!!!!!!!Salida!vapor!
Cilindro!1!
Cilindro!2!
!
!
!
!
!
!!!!!!!Entrada!vapor!
!
!
!
!
!
Podemos! observar! que! se! trata! de! un! movimiento! oscilante,! que! en! la!
práctica!es!de!una!velocidad!considerable,!que!distribuye!el!vapor!a!cada!uno!de!los!
dos! cilindros! de! forma! intermitente.! Dicho! proceso! es! intermitente! porque! existe!
una!etapa!de!giro!en!la!cuál!el!vapor!no!circula!por!las!tuberías.!Ésta!es!la!etapa!en!
que!los!orificios!del!distribuidor!están!en!posición!!vertical.!Por!tanto!el!vapor!se!irá!
repartiendo! en! forma! de! “golpes”! que! efectuarán! la! carrera! de! los! pistones!
entregando!potencia!al!sistema:!
!
!
!
! 51!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
No!hay!salida!de!vapor!al!
no!haber!entrada!
Cilindro!1!con!
pistón!en!
final/comienzo!
de!carrera!
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52! !
Cilindro!2!con!
pistón!!en!
comienzo/final!
de!carrera!
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Entrada!de!vapor!colapsada!
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No!hay!salida!de!vapor!al!
no!haber!entrada!
Cilindro!1!con!
pistón!en!
final/comienzo!
de!carrera!
Cilindro!2!con!
pistón!!en!
comienzo/final!
de!carrera!
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Entrada!de!vapor!colapsada!
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! 53!
Anteriormente! se! ven! las! etapas! en! las! cuáles! el! vapor! se! encuentra! en! la!
caldera,!adquiriendo!con!el!tiempo!y!de!forma!muy!rápida,!la!presión!necesaria.!En!
dicho!instante!uno!de!los!dos!pistones!se!encuentra!en!el!comienzo!de!su!carrera!y!
otro!al!final,!de!forma!que!el!vapor!que!entrará!en!la!etapa!siguiente!lo!hará!en!aquél!
que! halla! regresado! ya! al! comienzo! de! carrera.! El! pistón! que! ya! ha! realizado! su!
expansión!en!el!ciclo!anterior!se!dispone!a!volver!mientras!el!cilindro!que!poseerá!
vapor! lleva! su! pistón! a! final! de! carrera.! Y! así! sucesivamente! conseguimos! un!
movimiento! lineal! que! cuya! potencia! se! transmitirá! en! forma! circular! gracias! al!
sistema! biela! manivela! formado! por! elementos! rodantes! y! correctamente!
engrasados.!
!
Para! comprender! mejor! la! dinámica! del! ciclo! del! vapor! en! nuestro! motor,!
vamos!a!ver!la!secuencia!de!fases!ya!explicadas:!
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1ª!fase:!
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2ª!fase:!
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3ª!fase:!
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!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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54! !
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!!!!!!!!!!!
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!!!!!!!!!!!!!!!4ª!fase:!
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!
!!
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!
!
!
Como!podemos!ver,!por!tanto,!no!necesitamos!un!dispensador!de!vapor!que!
introduzca! de! forma! intermitente! el! vapor! conforme! lo! vallamos! necesitando,! sino!
solamente! una! fuente! de! vapor! a! presión! cuya! distribución! vendrá! dada! por! el!
distribuidor!con!el!ciclo!anterior.!!
!
Muchas!veces!a!la!hora!de!diseñar!el!modelo!estandarizado!mediante!planos!
que! se! presentarán! en! otro! anexo! pensamos! el! porqué! de! dicho! movimiento!
oscilante! de! la! válvula! distribuidora! de! vapor.! Nos! preguntamos! si! dicho!
movimiento!pudiera!ser!continuo,!giratorio,!similar!al!de!un!pistón!con!un!cigüeñal!
como! varilla! y! leva.! El! problema! de! dicho! funcionamiento,! así! a! simple! vista!
podemos!decir!que!es!el!mismo!movimiento!de!la!manivela,!que!no!permite!a!la!leva!
dar! una! vuelta! completa.! Por! tanto,! debemos! quedarnos! con! dicho! movimiento!
oscilatorio.! Por! otra! parte,! el! movimiento! del! distribuidor! de! vapor! sería! distinto,!
aunque! nos! proporcionaría! una! secuencia! de! movimiento! similar.! Tal! vez! ése! giro!
continuo!del!distribuidor!no!ha!sido!diseñado!debido!al!complicado!giro!que!debería!
realizar!la!leva!aunque!es!una!posibilidad!a!estudiar.!También!puede!que!se!deba!a!
que! la! distribución! del! vapor! sería! demasiado! rápida,! no! dejando! en! cada! pistón! a!
completar! una! expansión! completa,! lo! que! reduciría! aún! más! el! rendimiento! de! la!
máquina.!
!
Normalmente! las! máquinas! distribuidoras! de! vapor! de! hoy! en! día! como! las!
calderas! o,! de! forma! más! rústica,! las! mismas! ollas! que! podemos! ver! en! la! cocina!
sueltan!el!vapor!de!forma!intermitente!de!por!sí!de!todas!formas.!¿!Y!porqué!suele!
ocurrir! esto?,! pues! es! un! motivo! tan! drástico! como! que! el! vapor! es! uno! de! los!
elementos!más!peligrosos!para!unos!materiales!y!que!sobretodo,!es!muy!fácil!tener!
accidentes! con! máquinas! o! elementos! dispensadores! de! vapor.! Esto! es,!
efectivamente,! debido! a! la! gran! expansión! del! agua! y! el! peligro! de! las! presiones!
generadas,! que! si! no! llega! a! ser! por! los! buenos! diseños! existentes! de! éstos!
dispensadores!de!vapor!tendríamos!una!facilidad!muy!grande!de!accidente!en!éste!
tipo! de! máquinas.! Por! tanto,! y! sobretodo! en! máquinas! que! requieren! de! cierta!
potencia! a! partir! de! la! presión! del! vapor,! debemos! prestar! mucha! atención! y!
dedicación! a! la! hora! de! fabricar! éste! tipo! de! instrumentos! clave! que! es!
imprescindible! para! nuestra! seguridad,! y! además! en! éste! caso,! para! el! correcto!
funcionamiento!de!la!máquina.!!
!
!A! continuación! se! muestran! dos! imágenes! proporcionadas! por! el! motor!
manualmente!construido!por!Robert!Green,!con!dos!de!las!posiciones!mencionadas!
de!la!válvula:!
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! 55!
'
Motor'Green'Steam'Engine'en'fase'1'ó'3.'Fuente:'Robert'Green.'
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56! !
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'
Motor'Green'Steam'Engine'en'fase'2'(cilindro'1'izquierda'cilindro'2'derecha).'Fuente:'Robert'Green.'
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!
!
!
!
Podemos!observar!en!ambas!imágenes!cómo!cambia!el!motor!de!posición!en!
función!de!la!carrera!de!cada!pistón,!consecuencia!de!la!posición!del!distribuidor.!En!
el!primer!caso!tenemos!la!barra!de!la!manivela!completamente!horizontal!debido!a!
que!ambos!pistones!se!encuentran!a!media!carrera.!Como!vimos!anteriormente,!en!
!
!
! 57!
éste! preciso! instante! no! entra! ni! sale! vapor! en! el! mismo.! La! entrada! y! salida! de!
vapor! se! producen! en! el! mismo! instante! cada! vez! que! esto! ocurre.! En! éstos!
momentos!se!produce!un!fuerte!choque!en!uno!de!los!pistones!y!una!salida!de!vapor!
en!el!cilindro!del!otro,!que!deja!nuestro!motor!en!la!posición!de!la!segunda!imagen.!
Por! tanto,! es! notable! que! éste! motor! funciona,! como! todos! los! motores! de!
combustión,! “a! golpes”.! En! dichos! golpes! el! pistón! sube! y! con! él! la! barra! de! la!
manivela!en!uno!de!sus!costados,!bajando!el!otro!gracias!a!la!manivela:!
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!
!
!
Volante!de!!
!
inercia!
!
!
!
Sujeción!
a!
bancada!
Contrapeso!
Manivela!
'
Barras!de!
los!pistones!
58! !
'
Motor'Green'Steam'Engine'en'movimiento.'Fuente:'Robert'Green.'
!
!
!
!
!
!
!
De!ésta!forma!se!va!generando!en!la!manivela!un!giro!que!va!siendo!causado!
gracias!a!pequeños!empujones!causados!por!el!vapor!y!que!son!los!que!nos!entregan!
nuestro! par! habiendo! ya! transformado! el! movimiento! en! circular.! A! pesar! de! los!
golpes! y! las! difíciles! transmisiones! de! fuerzas! que! en! el! movimiento! del! motor! se!
generan,! tenemos! una! serie! de! elementos! sofisticados! de! giro! que! nos! permiten!
llevar!a!cabo!cierta!función.!Algunos!de!los!cuáles!son!rodamientos,!o!zonas!de!buen!
engrase! para! el! giro! relativo! de! las! piezas.! Las! zonas! más! críticas! para! éstas!
actividades!son!la!parte!superior!e!inferior!del!cilindro,!en!la!cuál!se!encuentran!dos!
agarres! de! bola.! De! todas! formas! no! menos! peligro! hay! en! la! zona! de! la! manivela,!
que! debe! transformar! el! cambio! de! posición! de! la! barra! a! la! cuál! se! encuentra!
agarrada! en! giro.! Dicho! giro! no! será! posible! si! no! mantenemos! la! unión! de! la!
manivela!con!las!piezas!de!la!barra!perfectamente!engrasadas!o!con!rodamientos.!
!
!
!
!
Para!llegar!a!saber!dónde!está!el!error!del!ingenio!a!partir!del!cuál!nació!ésta!
curiosa!cinemática,!hemos!de!analizar!previamente!un!ciclo!de!vapor!en!la!máquina!
en!cuestión!para!entender!mejor!el!proceso.!!
!
!
El! vapor! viene! dado! a! presión! por! un! método! que! posteriormente!
explicaremos! con! más! detalle.! Una! vez! éste! entra! en! el! conducto! de! entrada! al!
distribuidor!de!vapor,!según!sea!la!posición!del!distribuidor,!se!verá!frenado!o!con!
vía!libre!para!aplicar!presión!en!uno!de!los!cilindros.!Posteriormente,!se!produce!la!
parte! más! importante! de! nuestro! proceso,! que! es! ése! intercambio! de! energía! que!
nos! proporciona! movimiento.! Dicho! intercambio! se! manifiesta! en! una! brusca!
aceleración! del! pistón! hacia! el! final! del! cilindro! completando! su! carrera,! de! forma!
que!la!barra!que!lo!sostiene!recibe!una!fuerza!de!compresión!que!es!transmitida!a!la!
barra! de! la! manivela.! Aquí! llegamos! al! punto! donde! perdemos! una! gran! parte! de!
rendimiento!mecánico!del!motor,!pues,!como!veremos!durante!su!cálculo,!las!barras!
del! pistón! y! de! la! manivela! se! encuentran! en! posiciones! desfavorables! para!
transferir!un!vector!fuerza.!Por!tanto!la!barra!de!la!manivela!recibe!dicha!fuerza!que!
obliga! al! conjunto! barra! manivela! a! girar.! A! continuación! vemos! una! imagen! del!
motor!con!las!direcciones!de!los!elementos!anteriormente!explicados:!
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! 59!
'
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'
!
Motor'Green'Steam'Engine.'Fuente:'Robert'Green.'
Dirección!de!la!fuerza!aplicada!por!el!vapor!sobre!el!pistón!y!la!barra!y!del!!!!!!!!!!!!!!!
movimiento!de!ambos.!
!!!!!!!!!!!!!Dirección!que!sigue!la!barra!por!restricción!de!la!manivela.!
Suma!de!ambos!movimientos:!dirección!del!punto!donde!se!juntan!ambas!
barras.!
!
!
!
Como!podemos!observar!en!la!imagen!anterior,!mientras!que!la!manivela!va!
realizando!un!movimiento!lo!más!continuo!posible!de!giro,!ambos!pistones!suben!y!
bajan! haciendo! que! la! barra! adherida! a! ésta! oscile! de! izquierda! a! derecha! en!
intervalos!de!mas!menos!diez!grados!de!izquierda!a!derecha!debido!a!la!inclinación!
de!la!superficie!de!la!manivela!(la!cuál!se!puede!apreciar!bien!en!los!planos).!!
!
60! !
!
!
Con!el!giro!de!la!manivela!transmitimos!el!par!al!eje,!con!ayuda!de!un!volante!
de! inercia! que! ayude! a! dar! continuidad! al! movimiento.! De! ésta! forma! ya! hemos!
completado!lo!que!sería!el!“viaje!de!ida!del!vapor”,!es!decir,!cuando!se!entrega!toda!
su! energía.! Después! de! dicho! proceso,! el! vapor! que! ya! se! ha! expansionado! en! el!
cilindro!en!el!cuál!comenzamos!el!ciclo!se!escapa!por!el!tubo!de!salida,!a!través!de!la!
cavidad!del!distribuidor!de!vapor.!Dicha!cavidad!se!abre!paso!debido!a!la!varilla!que!
contacta! el! movimiento! de! la! manivela! y! de! su! barra,! hacia! una! leva! que!
transformará!dicho!movimiento!en!circular!para!llevar!a!cabo!la!apertura!del!vapor!
para!la!salida.!!
!
Es!notable!la!cantidad!de!transformaciones!de!movimientos!que!hay!en!ésta!
máquina.!Tal!es!así!que!se!ha!de!vigilar!mucho!todas!las!zonas!en!cuestión.!¿Por!qué?!
Pues! porque! en! dichas! zonas! existe! un! constante! movimiento! relativo! entre! unas!
piezas!y!otras,!y!debemos!vigilar!los!posibles!rozamientos!y!las!zonas!del!motor!que!
más! puedan! sufrir.! Dicho! estudio! lo! realizaremos! mediante! la! programación! de! la!
maqueta! 3D! del! motor! para! comprobar! si! los! materiales! escogidos! son! los!
adecuados.!!
!
Otro!punto!que!debemos!destacar!en!cuanto!a!la!cinemática!del!motor!es!la!
libertad!de!movimiento!del!conjunto!cilindro!y!pistón,!al!encontrarse!adherido!a!dos!
piezas! mediante! contactos! de! bolas.! En! la! zona! superior! de! la! imagen! anterior!
podemos! encontrar! un! encaje! de! bola! con! la! barra! de! la! manivela,! y! en! la! zona!
inferior!del!cilindro!tenemos!otro!encaje!de!bola!que!permite!al!conjunto!moverse!a!
favor!del!ciclo.!El!movimiento!de!la!zona!superior!que!hemos!visto!anteriormente!es!
imposible! si! la! zona! más! cercana! al! distribuidor! del! conjunto! cilindro! pistón! no!
posee! algún! encaje! de! bola.! Esto! se! debe! a! que! el! conjunto! estará,! al! igual! que! la!
barra!de!la!manivela,!constantemente!oscilando!hacia!un!lado!y!hacia!otro.!Se!trata!
de! dos! zonas! que! debemos! tener! bien! cuidadas,! aun! más! cuando! se! trate! de!
movimientos!rápidos!e!intermitentes.!
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!
Encaje'de'bola'que'conecta'el'manguito'por'el'cuál'entra'y'sale'el'vapor'con'el'cilindro'correspondiente.'Fuente:'Robert'Green.'
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! 61!
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62! !
Conexión'del'encaje'de'bola'cuyo'extremo'opuesto'se'encuentra'roscado'en'el'cilindro.'Fuente:'Robert'Green.'
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'
Conexión'de'la'barra'del'pistón'con'la'barra'de'la'manivela'mediante'sistema'de'bolas.'Fuente:'Robert'Green.'
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! 63!
4.O'¿DE'DÓNDE'VIENE'EL'VAPOR?'
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Según!valla!a!ser!el!destino!del!producto!terminado!en!cuestión,!la!máquina!
puede! ser! alimentada! por! un! vapor! que! proviene! de! cualquier! lugar.! Existen!
numerosísimas! fuentes! de! calor! que! podemos! emplear! para! evaporar! un! poco! de!
agua!y,!gracias!a!una!válvula,!elevar!la!presión!del!depósito!para!que,!mediante!un!
conducto!sea!llevado!al!motor.!Robert!Green!propone!dos!opciones!que!vamos!a!dar!
a! continuación,! para! casos! en! los! que! se! poseen! medios! como! una! casa! con! gas! y!
fuentes!de!calor,!y!casos!más!difíciles!en!los!cuáles!no!podemos!emplear!mas!que!la!
luz!solar.!!
4.1.O'LA'CALDERA'DE'VAPOR'
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'
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64! !
'
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Motor'Green'Steam'Engine'conectado'a'una'caldera'de'vapor.'Fuente.'Robert'Green.'
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!
Robert!Green!propone!una!caldera!de!potencia!cuya!única!fuente!necesaria!es!
un!conducto!que!nos!proporcione!agua!y!una!pequeña!fuente!de!calor!como!puede!
ser! gas! combustible.! Dicho! sistema! funciona! introduciendo! el! agua! en! un! tubo! con!
recorrido!espiral,!dentro!del!cuál!no!sólo!hay!agua!sino!también!aire,!pues!no!estará!
completamente! lleno.! Esto! es! para! permitir! posteriormente! la! expansión! que! se!
generará!al!evaporarse!el!agua.!El!vapor!generado!ascenderá!por!el!tubo!hasta!llegar!
a! la! válvula! de! presión.! Éste! tipo! de! calderas! proporcionan! vapor! con! la! potencia!
suficiente!como!para!alimentar!un!automóvil,!un!barco!o!un!generador.!A!diferencia!
de! una! caldera! normal! como! la! que! poseemos! en! los! hogares,! el! artefacto! en!
cuestión! emplea! agua! a! presión! superior! a! la! atmosférica,! de! hasta! unos! 14! bares,!
que! es! un! requisito! a! añadir! aparte! del! líquido! en! sí! y! de! la! fuente! de! calor.! Para!
llegar! a! tales! presiones! necesitaremos! una! bomba! que! introduzca! el! agua! en! la!
caldera.!A!diferencia!de!las!calderas!empleadas!en!los!antiguos!trenes!y!automóviles!
tenemos!un!envoltorio!metálico!que!protege!los!alrededores!de!nuestra!caldera!en!
caso!de!fuga.!Por!tanto!es!mucho!más!segura.!Además,!el!vapor!de!fuga!solamente!
sería!liberado!en!el!interior!de!dicha!cavidad!sin!consecuencias!posteriores.!A!pesar!
de!las!medidas!de!seguridad!que!nos!libran!de!peligros!causados!por!la!presión,!el!
calor! que! desprende! el! artefacto! en! cuestión! es! peligroso! también,! por! tanto! no!
exime!al!usuario!de!extrema!precaución!estando!alrededor.!
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! 65!
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Caldera'de'vapor'a'presión'para'alimentación'del'motor'Green'Steam'Engine.'Fuente:'Robert'Green.'
Como! podemos! observar! en! la! imagen,! el! agua! llega! a! una! determinada!
presión!por!el!conducto!inferior!y!entra!en!la!zona!más!calorífica!de!la!caldera!donde!
quemamos! el! combustible,! el! cuál! puede! ser! a! elección! del! consumidor,! cabiendo!
posibilidades! muy! ecológicas! y! económicas! como! pueden! ser! el! autogás! o! el!
combustible!diésel.!A!partir!de!dicha!fuente!de!calor!el!vapor!comenzará!a!subir!por!
la!caldera!a!través!del!tubo!con!forma!espiral!que!se!muestra!en!la!figura!anterior.!
Una!vez!éste!llega!a!la!zona!superior!de!la!caldera,!llegamos!a!la!válvula!de!presión,!
que!no!se!abrirá!a!no!ser!que!se!supere!una!presión!determinada.!En!ésta!zona!será!
necesario!un!barómetro!para!medir!la!presión!existente!a!la!salida!(señalado!en!el!
dibujo),!así!como!un!interruptor!cerca!del!mismo!que!nos!permita!escogerla!presión!
que! deseamos,! manipulando! nuestra! válvula.! Dicha! elección! de! la! presión! será!
necesaria! porque,! en! caso! de! nuestro! motor! pequeño! de! dos! cilindros! no!
necesitaremos! gran! esfuerzo,! de! forma! que! reduciremos! la! presión! de! la! válvula.!
Pero!si!conectáramos!otra!máquina!más!grande!o!potente!al!dispositivo,!tendríamos!
que! calentar! durante! más! tiempo! para! tener! una! mayor! cantidad! de! vapor! en! el!
interior! y! así! aumentar! la! presión! que! posteriormente! llenaría! una! mayor!
disposición!de!cilindros!o,!simplemente,!dos!cilindros!más!grandes.!!La!gran!ventaja!
66! !
!
!
de! dicho! sistema! es! que! el! agua! es! un! líquido! con! una! enorme! capacidad! de!
expansión,! lo! que! nos! permite! abastecer! un! funcionamiento! durante! un! buen!
período! de! tiempo! con! cantidades! pequeñas.! Como! se! muestra! en! los! planos,! una!
primera! bobina! calienta! el! agua! inicialmente! mientras! ésta! va! subiendo! por! la!
espiral,!mientras!que!una!segunda!bobina!transforma!dicha!agua!ardiendo!o!recién!
evaporada!en!vapor!saturado.!Una!vez!se!satura,!éste!vapor!es!llevado!a!la!zona!de!la!
llama!que!podemos!ver!en!la!imagen!(zona!inferior),!para!expandir!aun!mas!el!vapor!
y! aprovecharlo! mejor.! Es! conveniente! que! el! vapor! en! cuestión! no! sea!
sobrecalentado,!ya!que!podría!dañar!algunos!elementos!del!motor.!
!
!
!
El!proceso!que!sigue!el!agua!posteriormente!convertida!en!vapor,!dentro!de!
nuestro! dispositivo! es! simple.! Primero! el! agua! entra! por! la! parte! inferior! de! la!
caldera,! en! la! cuál! se! encuentra! el! foco! de! calor! que! transforma! ésta! en! vapor.!
Estando!el!agua!almacenada!en!dicha!zona,!se!empieza!a!calentar.!De!ésta!forma!el!
vapor!se!comienza!a!formar!en!la!parte!de!abajo!ascendiendo!en!espiral!hacia!arriba.!
Cabe! decir! que! la! forma! espiral! del! tubo! es! para! que! se! pueda! calentar! mayor!
cantidad! de! vapor! en! la! caldera,! y! así! llegar! a! condiciones! de! vapor! saturado.! Una!
vez! el! vapor! asciende,! se! introduce! en! el! tubo! central! en! el! cuál! desciende! por!
presión! del! vapor! que! entra! hasta! llegar! de! nuevo! a! la! zona! de! calor,! donde!
tendremos!ya!por!fin!vapor!saturado.!Por!último,!mediante!un!control!por!válvula,!
que!hemos!mencionado!antes,!mantenemos!el!vapor!dentro!de!la!caldera!hasta!que!
se! alcanza! la! presión! que! deseamos.! Para! determinar! ésta! se! instala! un! barómetro!
en!la!zona!de!la!válvula.!!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
4.2.O''EL'PANEL'SOLAR'
!
!
!
El! objetivo! principal! del! proyecto! en! cuestión! es,! como! hemos! mencionado!
anteriormente,!encontrar!una!forma!económica!y!viable!de!generación!de!energía!en!
lugares!lejanos!a!la!distribución!de!la!misma,!o!el!concepto!denominado!generación!
de!energía!en!isla.!Por!tanto,!es!necesario!analizar!todos!los!puntos!de!vista!posibles!
de!generación!de!energía,!así!como!las!alternativas!que!nos!permita!el!lugar!en!que!
instalaremos!la!máquina!con!el!generador.!En!éste!punto!se!analizará!la!opción!casi!
siempre!óptima!de!la!energía!solar.!Además,!es!una!de!las!formas!más!económicas!
de! hacer! vapor! de! agua.! Un! ejemplo! muy! conocido! es! la! famosa! energía! renovable!
termosolar.!Bien!pues!en!éste!punto,!vamos!a!analizar!un!caso!particular!de!ésta!en!
el! cuál! nuestro! motor! Green! Steam! Engine! hará! las! funciones! de! una! turbina! de!
vapor,! pues! será! el! enlace! entre! el! vapor! a! presión! y! nuestro! generador.! Bien!
distinto!de!el!sistema!habitual!de!energía!termosolar!es!el!sistema!que!se!propone,!
!
!
! 67!
pues!se!trata!de!un!conjunto!de!máquinas!mucho!más!simples,!pequeñas,!baratas!y!
fáciles! de! transportar.! El! objetivo! consistirá,! básicamente,! en! una! central! de!
generación!de!energía!termosolar!“para!utilizar!en!casa”.!Para!ello!se!ha!investigado!
con! detalle! el! dispositivo! más! adecuado! para! la! situación! que! adquiera! la! mayor!
cantidad!de!energía!posible!con!el!menor!coste!y!el!menor!espacio!que!podamos.!De!
entre! todos! los! paneles! solares! existentes,! debemos! escoger! uno! que! pueda! ser!
fácilmente! manejado! y! que! ocupe! el! menor! espacio! posible.! Como! se! trata! de! una!
máquina! pequeña,! no! será! imprescindible! una! gran! potencia,! pues! como! hemos!
dicho! antes,! el! agua! es! un! líquido! que! crece! en! volumen! mucho! al! vaporizarse.!
Además!no!se!trata!de!una!máquina!de!gran!tamaño.!!
!
Para! llevar! a! cabo! el! objetivo! de! la! adaptación! del! sector! de! la! energía!
termosolar! en! nuestra! pequeña! máquina! debemos! disponer! de! un! equipo! lo! más!
simple!posible.!Un!ejemplo!del!mismo!a!un!buen!precio!hoy!en!día!es!el!fabricante!
Solarbeam,!que!nos!proporciona!un!ejemplar!autónomo!que!sigue!la!trayectoria!del!
sol! juntando! todos! los! rayos! recibidos! en! un! almacén! de! calor.! Se! trata! de! un!
artefacto,!similar!de!aspecto!a!una!antena!parabólica,!que!sigue!la!trayectoria!del!sol.!
Posee!una!zona!que!capta!la!luz!del!sol!(colector!solar),!y!un!dispositivo!que!recoge!
todo!el!calor!recolectado!por!el!mismo.!El!dispositivo!en!cuestión!sigue!la!trayectoria!
del!sol!como!todos!los!paneles!solares.!Para!ello!goza!de!dos!ejes!de!movimiento!que!
siguen! dicha! trayectoria! en! función! del! calor! que! llegue! al! colector.! El! dispositivo!
está!hecho!de!aluminio!para!transferir!lo!mejor!posible!el!calor.!Además!esto!hace!
que!el!material!de!fabricación!del!mismo!no!sea!excesivamente!costoso.!De!la!misma!
forma,! la! estructura! que! sostiene! el! elemento! en! cuestión! es! capaz! de! soportar!
fuertes!rachas!de!viento!de!hasta!170!km/h.!Una!vez!el!sistema!deja!de!recibir!luz!
solar,! se! dispone! de! forma! horizontal! para! evitar! cualquier! daño! causado! por! el!
viento!o!por!factores!naturales!que!rodeen!al!colector.!
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68! !
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Panel'solar'“Solarbeam”.'Fuente:'http://www.solartronenergy.com'
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Podemos! observar! en! la! imagen! la! curva! parabólica! que! recoge! el! mayor!
número! de! rayos! solares! posible! para! el! concentrador,! que! va! adquiriendo! calor!
para!recoger!la!máxima!cantidad!de!calor!posible!para!transformar!el!agua!en!vapor.!!
Dicho! concentrador! de! calor! es! de! tamaño! 10x10cm! y! es! capaz! de! proporcionar!
hasta!30kW!cada!hora!en!un!día!de!sol!normal.!La!distancia!desde!el!plato!hasta!el!
concentrador! de! calor! es! aproximadamente! de! 33cm.! Normalmente,! en! los!
colectores! solares! que! se! suelen! ver! en! las! instalaciones! de! gran! envergadura! se!
alcanza! el! óptimo! de! energía! durante! unos! instantes,! y! esto! durante! los! días!
soleados.! En! caso! de! nuestro! colector! podemos! recibir! la! mayor! energía! posible!
proporcionada!por!el!sol!durante!la!mayor!parte!del!día,!gracias!al!diseño!del!plato!
parabólico!que!recoge!la!mayor!cantidad!de!rayos!posible.!Esto!no!es!por!la!forma!
del!artefacto!en!sí,!sino!por!el!diseño!en!general,!pues!hacemos!una!reflexión!de!la!
energía!que!tenemos!de!todo!el!panel!en!un!solo!punto,!en!el!colector.!En!una!placa!
solar!plana!recogemos!parte!de!la!energía!en!las!horas!más!tardías!y!tempranas!del!
día,!pues!cuando!el!sol!está!en!el!horizonte!es!más!difícil!recoger!la!energía!en!una!
superficie!plana!al!tener!que!posicionar!la!misma!verticalmente.!En!caso!del!colector!
Solarbeam,! gracias! a! la! parábola! que! describe! el! plato! colector! de! rayos! podemos!
obtener!mucha!luz!incluso!al!atardecer!y!al!amanecer!del!sol,!pues!no!es!necesaria!
una! disposición! muy! brusca! del! artefacto! (aunque! se! podría! llevar! a! cabo! una!
disposición!vertical!gracias!a!la!flexibilidad!de!movimiento!que!proporciona!la!torre!
que!lo!sostiene).!Otra!de!las!grandes!ventajas!del!colector!solar!en!cuestión,!es!que!
no!afecta!casi!al!paisaje!gracias!a!su!pequeño!tamaño,!y!además!no!es!peligroso!el!
tránsito!de!animales!o!niños!alrededor!gracias!a!la!altura!del!mismo.!
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! 69!
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Dimensiones'del'panel'solar'Solarbeam.'Fuente:'http://www.solartronenergy.com'
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70! !
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Colector'solar'del'panel'Solarbeam.'Fuente:'http://www.solartronenergy.com'
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!Normalmente,! en! los! paneles! solares! planos! normales! tenemos! un! par! de!
horas! al! día! o! tres! a! lo! sumo! de! condiciones! óptimas! de! soleado.! Dicho! tiempo! de!
estado!óptimo!para!el!panel!solar!plano!puede!verse!afectado!por!nubes!o!por!otros!
factores! naturales! o! causados! por! el! hombre.! En! tal! caso,! la! energía! de! un! día! se!
habría! perdido.! Con! el! colector! solar! Solarbeam! tenemos! en! condiciones! óptimas!
todas! las! horas! del! día,! pues! gracias! al! colector! de! forma! parabólica,! los! rayos! son!
reflejados!al!colector!de!la!misma!manera!que!durante!la!hora!óptima.!!
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! 71!
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Control'bidireccional'del'panel'Solarbeam.'Fuente:'http://www.solartronenergy.com'
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De!la!misma!forma,!tenemos!en!los!paneles!solares!tradicionales!un!problema!
muy! frecuente! que! es! el! estancamiento! del! calor! en! el! panel.! Cuando! el! calor!
necesario! para! absorber! la! energía! máxima! del! panel! se! ha! alcanzado,! en! caso! de!
haber! más! calor! llegando! al! panel,! tendríamos! un! calor! perdido! en! el! panel.! Dicho!
fenómeno! ha! sido! una! de! las! mayores! preocupaciones! de! cara! a! la! energía! solar!
hasta! ahora,! pues! suele! dar! lugar! a! accidentes! e! incluso! a! la! rotura! del! panel! por!
exceso! de! calor.! El! colector! Solarbeam! evita! éste! tipo! de! accidentes! gracias! al!
apagado! automático! que! tiene! programado! cuando! sube! la! temperatura! más! de!
cierta!cantidad.!Cuando!el!sol!calienta!demasiado!el!colector,!éste!deja!de!seguir!su!
trayectoria! de! insolación! óptima! y! apaga! el! ! colector! solar! hasta! que! se! haya!
restablecido!la!temperatura.!
!
!
Un!gran!problema!en!cuanto!a!éste!tipo!de!energías!es,!como!en!el!caso!de!la!
gran! mayoría! de! las! energías! renovables,! la! dependencia! de! los! factores! naturales.!
Así! como! en! caso! de! las! presas! dependemos! de! las! lluvias! y! del! río,! en! la! energía!
eólica! dependemos! del! viento,! en! la! biomasa! de! los! recursos! disponibles! en! el!
momento,! en! la! energía! solar! dependemos! del! sol! que! tengamos! y! el! tiempo.! Sin!
embargo,! además! debemos! tener! en! cuenta! un! factor! muy! importante! si!
pretendemos! depender! exclusivamente! de! la! misma.! Por! la! noche! no! tenemos!
energía!entrante!en!nuestro!sistema,!pues!el!sol!se!va.!¿Cómo!se!puede!hacer!frente!
a!tal!dificultad?,!en!la!mayoría!de!sistemas!importantes!de!redes!de!distribución!de!
energía!solar!se!han!instalado!almacenes!de!energía!de!gran!envergadura.!En!caso!
72! !
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de!repartir!energía!en!lugares!grandes!con!necesidades!de!energía!por!la!noche!será!
necesario! un! almacén! de! energía.! Dichos! sistemas! suelen! estar! compuestos! por!
tanques! de! sal! fundida! cuya! enorme! capacidad! calorífica! es! aprovechada! por! una!
turbina! eléctrica.! En! caso! de! tener! una! instalación! pequeña! con! un! único! motor!
Green! Steam! Engine! alimentado,! debemos! almacenar! el! calor! de! la! sal! en! un! lugar!
más! pequeño! para! aprovecharlo! después! en! una! caldera! con! la! máxima! eficiencia!
posible.!Dicho!sistema!podría!subsistir!durante!gran!parte!de!la!noche.!!
!
!
En!conclusión,!tenemos!una!oportunidad!de!llevar!a!cabo!una!instalación!que!
suministre! energía! a! un! gran! número! de! hogares.! Pues! si! instalamos! el! calor! que!
desprende! el! artefacto! en! varias! calderas! podremos! instalar! motores! Green! Steam!
Engine!que!alimenten!dichos!hogares!mediante!generadores!eléctricos.!Además!esto!
sería! mucho! más! eficiente! en! lugares! del! tercer! mundo,! al! aprovechar! más! la!
energía.!!
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Panel'Solarbeam.'Fuente:'http://www.solartronenergy.com'
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4.3.O'AMORTIZACIÓN'DE'LA'ENERGÍA'
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En! un! plano! más! general,! en! los! motores! Stirling,! se! suele! recuperar! la!
energía!invertida!en!la!instalación!y!fabricación!de!los!productos!en!cuestión!al!cabo!
de!dos!o!tres!años.!Como!es!el!caso!de!la!idea!de!nuestro!proyecto,!necesitaríamos!
dos! o! tres! años! para! recuperar! la! inversión! en! el! motor! y! el! sistema! generador! de!
vapor! formado! por! la! caldera! y! el! panel! solar.! Todo! ello! contando! además! con! el!
generador!eléctrico!que!aprovechará!el!par!de!nuestra!máquina.!Para!llevar!a!cabo!
dicha!estimación!se!da!por!hecho!unas!ocho!mil!horas!de!trabajo!del!mismo,!lo!que!
significa!un!trabajo!del!motor!al!día!de!entre!siete!horas!y!veinte!minutos!y!casi!once!
horas!de!trabajo.!Para!tales!cifras!se!gestionará!el!material!y!el!correcto!acabado!de!
cada!pieza!del!motor!para!adquirir!la!mayor!duración!posible.!
En! cuanto! al! panel! solar! Solarbeam,! en! comparación! con! los! paneles! planos!
que! solemos! ver! en! las! instalaciones! hoy! en! día,! posee! un! tiempo! de! amortización!
mucho! menor,! de! alrededor! de! seis! años,! frente! a! los! enormes! periodos! de! hasta!
veinte!años!de!otros!sistemas.!
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5.O'FABRICACIÓN'DEL'MOTOR'
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Volviendo! a! la! parte! principal! de! nuestro! proyecto,! el! motor! Green! Steam!
Engine,!vamos!a!ver!con!detalle!el!corazón!del!proyecto:!la!fabricación!del!motor.!A!
continuación!se!redactará!de!forma!específica!como!se!deben!fabricar!los!elementos!
no!normalizados!del!motor!(que!es!la!gran!mayoría!de!los!componentes!en!cuestión)!
atendiendo! también! a! los! materiales! adecuados! para! cada! elemento! teniendo! en!
cuenta! su! función! y! las! condiciones! en! las! que! va! a! trabajar.! Nuestro! objetivo,! en!
base!a!todo!lo!anterior,!es!el!de!fabricar!un!motor!lo!más!barato!posible!y!de!larga!
duración.!El!segundo!requisito!es!una!característica!que!viene!dada!en!los!motores!
Stirling,! por! tanto! nos! centraremos! en! fabricar! un! motor! asequible,! teniendo! en!
cuenta!que!puede!ser!un!gran!activo!energético!para!países!tercermundistas.!!
!
!
Como! se! ha! mencionado! anteriormente,! el! motor! que! hasta! ahora! se! ha!
fabricado! no! ha! sido! más! que! una! obra! manual! de! poca! fiabilidad! y! escaso!
rendimiento,! aunque! cabe! decir! también! que! nos! ha! proporcionado! la! interesante!
cinemática! anteriormente! analizada.! Al! ser! nuestro! objetivo! el! de! cambiar! las!
características! de! dicho! modelo! improvisado,! vamos! a! dedicar! unas! secciones! a!
74! !
!
!
explicar!desde!el!punto!de!vista!de!un!taller!de!fabricación!de!qué!materiales!estará!
hecho! el! motor,! así! como! el! método! de! fabricación! de! cada! uno! de! los! mismos! no!
normalizados!con!el!objetivo!del!mínimo!coste.!Seguiremos!un!orden!similar!al!de!la!
explicación! de! las! funciones! de! cada! uno! de! éstos! pero! con! un! contenido! más!
profundo.!!
!
La! fabricación! de! cada! una! de! las! piezas! del! motor! en! cuestión! podrán! ser!
fabricadas! de! muy! diversas! maneras,! pues,! como! sabemos,! el! mundo! de! la!
fabricación! consiste! en! encontrar! de! entre! todas! éstas,! la! más! económica! y! la! que!
mayor!rendimiento!nos!proporcione.!Por!tanto,!en!éste!caso!y!aun!con!mayor!interés!
al! desear! rebajar! el! precio! al! máximo! vamos! a! optimizar! dichos! procesos! de!
fabricación! de! componentes! seleccionando! los! más! económicos! y! lo! que! nos!
proporcionen!la!seguridad!suficiente.!!
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!
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5.1.O'FABRICACIÓN'DEL'CILINDRO'
!
!
Al!igual!que!cuando!explicamos!la!función!de!cada!una!de!las!piezas!de!ésta!
peculiar!máquina,!vamos!a!comenzar!por!los!elementos!más!comunes!de!un!motor,!
es!decir,!aquellos!que,!antes!de!saber!de!qué!tipo!de!motor!hablamos,!sabemos!que!
ya!van!a!ser!imprescindibles.!El!cilindro!es!uno!de!los!elementos!más!comunes!en!los!
motores! de! explosión! y! en! los! Stirling,! además! de! otros! tipos! más! específicos! de!
motores.! Dependiendo! normalmente! del! caso! en! cuestión,! es! decir,! de! lo! que!
empleemos! en! cada! motor! para! realizar! ése! intercambio! de! energía,! el! material!
empleado!podrá!ser!uno!u!otro.!
!
En!caso!del!motor!Green!Steam!Engine!vamos!a!emplear!una!pequeña!chapa!
de! latón! como! materia! prima! de! nuestro! taller! de! fabricación! del! motor.! Como!
hemos! dicho! en! las! primeras! líneas! de! nuestra! explicación,! nuestro! deseo! es! el! de!
adaptar! el! modelo! de! Robert! Green! al! mercado! de! forma! que! una! marca! de!
fabricación! o! un! taller! homologado! pueda! trabajar! con! la! documentación! en!
cuestión.! Cuando! tengamos! la! chapa! de! latón! en! cuestión! de! las! dimensiones! ya!
dadas!del!cilindro,!procederemos!a!fresar!el!centro!de!la!misma!formando!el!roscado!
necesario!para!los!encajes!de!bola.!Una!vez!tengamos!dicho!material!modificado!ya!
por!la!fresadora,!lo!llevamos!a!la!prensa!de!embutición.!El!cilindro,!como!se!ha!visto!
en!imágenes!anteriores,!es!una!chapa!claramente!embutida.!Sin!embargo!debemos!
tener!cuidado!en!el!ángulo!de!embutición!de!la!misma,!para!no!hacerla!demasiado!
curva!o!demasiado!esquinada.!
!
El! material! seleccionado,! el! latón,! posee! excelentes! propiedades! para! el!
contacto! con! el! vapor.! Quizá! después! de! saber! que! vamos! a! emplear! latón! nos!
empecemos!a!preguntar,!¿Es!realmente!éste!el!mejor!material,!con!lo!barato!que!es?.!
Pues!la!respuesta!verdadera!a!la!pregunta!anterior!es!no.!Claramente,!a!lo!largo!de!la!
explicación! de! los! posibles! procesos! a! realizar! para! nuestras! piezas,! así! como! (y!
sobretodo)!hablando!del!material!que!vamos!a!utilizar,!veremos!que!no!es!lo!mejor!
!
!
! 75!
que! se! puede! haber! utilizado.! Sin! embargo! es! lo! óptimo! para! un! presupuesto!
determinado!que!posteriormente!se!calculará.!!
!
El!latón!es!una!aleación!de!cobre!y!zinc!cuyo!precio!es!mucho!menor!que!el!
del!cobre,!además!hoy!en!día!el!precio!del!cobre!está!mucho!más!alto!que!hace!un!
par! de! años,! por! tanto,! el! material! ideal! para! el! contacto! con! vapor! en! caso! de!
nuestro!motor,!que!es!el!cobre,!debe!ser!descartado.!Su!hermano!pequeño!digamos,!
el!latón,!cubrirá!las!funciones!del!mismo!en!excelentes!condiciones,!pues!además!de!
aguantar! muy! altas! temperaturas,! es! un! material! que! resultará! duradero,! pues!
nuestro! motor! es! de! un! tamaño! reducido,! y! no! transmitirá! mucho! par.! Tal! vez! en!
caso! de! una! máquina! con! una! fuerza! muy! grande! deberíamos! haber! escogido! el!
material! caro! anteriormente! mencionado,! pero,! como! veremos! posteriormente! en!
los! planos,! se! trata! de! una! máquina! del! tamaño! de! un! pupitre.! Por! lo! general,! la!
duración! de! los! motores! Stirling! es! larga,! a! pesar! de! los! materiales! que! se! ponga,!
pues! al! no! haber! ningún! tipo! de! reacción! química! como! en! los! motores! de!
combustión,! no! existe! corrosión! en! caso! de! que! escojamos! correctamente! el!
material.!
!
Al! ser! la! densidad! de! la! pieza! de! latón! de! unos! 8,5g/cm^3,! la! pieza! pesará!
alrededor!de!0,509Kg.!Por!tanto!en!lotes!pequeños!el!peso!será!más!que!manejable.!
El!material!de!la!pieza!a!fabricar!es!maleable!únicamente!en!frío.!Por!tanto!estamos!
hablando! de! una! embutición! en! frío,! lo! cuál! aportará! ventajas! a! la! rapidez! del!
proceso!de!fabricación.!
!
Por!tanto!no!tendremos!problema!alguno!en!embutir!el!material.!Pero,!¿qué!
pasa!con!el!roscado!del!cilindro?,!pues!la!verdad!que!el!latón,!no!sólo!es!más!barato!
que!el!cobre,!sino!más!duro.!Sin!embargo!es!bastante!fácil!de!mecanizar.!Por!tanto!
no! debe! suponer! ningún! problema,! tanto! para! el! tiempo! escaso! de! fabricación! de!
éste!elemento,!como!para!el!proceso!en!sí,!la!dureza!de!éste!material!en!el!roscado.!
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El!precio!del!latón!hoy!en!día!está!a!4,18€/kg,!lo!cuál!tampoco!significa!que!
sea!un!material!de!lo!más!barato!para!el!motor,!pero!debido!a!su!larga!duración!de!
funcionamiento,!será!más!que!efectivo.!
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76! !
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Proceso'de'embutición.'Fuente:'http://lexicoon.org.'
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Piezas'de'latón'embutidas.'Fuente:'todomaderacastellon.com'
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Latón'siendo'tratado'por'fresadora.'Fuente:'youtube.com'
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5.2.O'FABRICACIÓN'DEL'PISTÓN'
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Como!hemos!dicho!anteriormente,!es!necesario!para!los!elementos!cercanos!
al!vapor!y!que!tengan!contacto!con!él!un!determinado!material,!pues!el!vapor!puede!
llegar! a! ser! muy! corrosivo! incluso! para! algunos! materiales! muy! resistentes.! Si!
deseamos!que!el!motor!tenga!una!buena!vida!útil!necesitamos!tratar!todas!las!zonas!
en! contacto! con! el! vapor! del! motor,! es! decir,! casi! todo! lo! que! se! refiere! a! la! zona!
inferior!del!motor!a!base!de!un!material:!el!latón.!
!
!
El!material!del!pistón!no!se!comprará!para!el!taller!de!la!misma!manera!que!
el!material!del!cilindro,!pues!se!trata!de!un!espesor!mucho!mayor!que!no!pertenece!
a!la!posible!fabricación!en!chapa.!El!pistón!se!puede!comprar!en!forma!de!brutos!con!
dimensiones! parecidas! a! la! original,! de! forma! que! podamos! tratar! el! mismo! en! el!
torno! para! realizar! las! operaciones! en! revolución! necesarias! y! fabricarlo! con! el!
menor!número!de!máquinas!disponible!y!en!el!menor!tiempo!posible.!
78! !
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Zonas'del'motor'en'contacto'con'el'vapor'durante'el'funcionamiento.'Fuente:'Robert'Green.'
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Estamos!hablando!de!piezas!de!un!peso!de!unos!(contando!de!nuevo!con!la!
densidad!anterior!del!latón!y!con!las!dimensiones!aproximadas!de!la!pieza)!0,238Kg!
aproximadamente.! El! elemento! en! cuestión,! el! pistón,! no! debe! ser! muy! pesado,!
teniendo! en! cuenta! que! a! mayor! inercia! del! mismo! las! vibraciones! serán! mayores.!
Esto! podría! generar! situaciones! comprometidas! para! la! bancada! y! muy! peligrosas!
para! el! personal! cercano! al! motor,! ya! que! las! revoluciones! por! minuto! pueden! ser!
muy! elevadas.! Por! tanto,! a! menor! inercia! de! dicho! elemento! del! motor,! mejor!
funcionará! el! conjunto,! y! además! tal! vez! se! pueda! permitir! un! número! mayor! de!
rpm.!!
!
El! pistón! se! realizará! en! el! torno! con! un! bruto! muy! parecido! a! la! forma!
original,! de! forma! que! se! aplicara! dos! refrentados! en! las! caras! planas! y! luego! se!
procederá!!a!efectuar!el!hueco!a!media!profundidad!del!mismo.!Tal!vez!lo!primero!
que!tengamos!que!aplicar!en!el!bruto!en!cuestión!es,!incluso!antes!del!refrentado,!el!
orificio!roscado!para!la!conexión!de!bola!que!se!le!aplicará!en!el!montaje.!Por!tanto!
el!mecanizado!de!la!pieza!se!llevaría!a!cabo!en!un!centro!de!torneado.!
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! 79!
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Torno'tratando'pieza'de'latón.'Fuente:'youtube.com'
!
Otro! tema! a! tratar! en! la! zona! del! pistón! y! el! cilindro,! una! de! las! zonas! de!
mayor! sufrimiento! del! motor,! es! el! tema! de! los! rozamientos,! así! como! las! posibles!
fugas! que! pueda! haber! de! vapor.! En! los! motores! ya! montados! hasta! ahora! de! éste!
tipo! podemos! observar! (montados! a! mano! con! útiles! muy! improvisados)! que! el!
vapor! escapa! por! todas! partes.! Por! tanto,! hemos! decidido! proteger! al! pistón! del!
rozamiento! con! el! cilindro! y! viceversa,! de! forma! que! no! escape! tampoco! ni! una!
pequeña!fuga!de!vapor.!Dicho!elemento!es!la!cinta!del!pistón,!para!la!cuál!la!forma!
del!mismo!posee!un!pequeño!hueco!en!la!mitad!de!su!espesor.!El!material!de!dicha!
cinta!debe!ser!lo!más!resistente!posible!al!vapor!para!aguantar!durante!toda!la!vida!
útil!de!la!máquina.!Para!cumplir!todas!éstas!funciones!hemos!escogido!un!material!
muy! común! últimamente! muy! empleado! en! el! mercado.! Se! trata! del! denominado!
EDPM,!una!mezcla!química!formada!por!etileno!propileno!que!resiste!muy!bien!los!
cambios!de!temperatura,!los!rozamientos!(que!serán!más!que!frecuentes!en!la!parte!
n!cuestión)!y,!por!supuesto,!más!que!resistente!al!vapor.!Podemos!decir!que,!junto!
con! la! barra! que! unirá! el! Flex! Head! con! el! Flex! Rod! Anchor,! es! uno! de! los! pocos!
elementos!no!sólidos!del!motor.!!
!
Hasta! ahora! hemos! visto! lo! que! podría! formar! parte! de! los! elementos! más!
sufridores!de!la!máquina,!que,!como!en!casi!todos!los!motores,!suelen!ser!aquellos!
que!mantienen!una!relación!directa!con!el!líquido,!gas!o!sustancia!que!se!consume!
para!la!generación!de!energía!mecánica.!!
!
'
'
80! !
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Cinta'de'EDPM'(etileno/propileno).'Fuente:'http://qhkaida.en.alibaba.com'
!
!
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!
'
!
!
!
La!cinta!de!EPDM!!será!directamente!importada!de!una!fábrica!al!no!disponer!
de!recursos!cuyos!costes!podamos!calcular!o!de!algún!procedimiento!que!sepamos.!
Pero! se! trata! de! algún! tratamiento! químico! que! no! podemos! estimar.! Por! tanto!
supondremos!la!prefabricación!del!mismo.!!
!
!
El! EPDM! es! un! material! denominado! termopolímero,! ! con! una! enorme!
resistencia!a!la!abrasión!y!al!desgaste.!Cuanto!mayor!sea!el!porcentaje!de!etileno!en!
el!mismo,!mayor!será!su!resistencia.!Al!tratarse!en!nuestro!caso!de!vapor!de!agua,!
tampoco!será!muy!grave!la!abrasión!que!sufrirá!el!mismo,!pero!para!mantener!una!
vida!útil!mínimamente!larga!debe!superar!dicho!material!el!50%!como!mínimo.!Su!
resistencia!a!tracción!supera!los!10MPa!y!el!alargamiento!a!rotura!es!mayor!que!el!
150%,! lo! que! permitirá! un! buen! trabajo! en! condiciones! de! rozaduras! que! puedan!
deformar!la!pieza.!
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! 81!
5.3.O'FABRICACIÓN'DE'LA'TAPA'DEL'CILINDRO'
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Continuando! con! los! elementos! cercanos! al! vapor,! cabe! decir! que! no! sólo!
aquellos! que! están! cerca! del! mismo! y! que! contactan! directamente! con! él! son!
importantes.!Los!elementos,!en!caso!del!cilindro!y!el!pistón!vienen!acompañados!de!
muy!diversos!elementos!de!seguridad.!A!continuación!hablaremos!de!la!fabricación!
de!la!tapa!del!cilindro,!así!como!de!la!fabricación!de!las!sujeciones!de!la!misma.!!
!
Veremos!que!se!trata!de!un!conjunto!de!elementos!que!se!unen!entre!ellos!
habiendo!tanto!elementos!personalizados!de!taller,!cuyos!costes!ya!calcularemos!
posteriormente,!como!elementos!ya!normalizados!de!precio!cerrado.!En!cuanto!a!
aquellos!elementos!que!debemos!fabricar!nosotros!debido!a!su!personal!diseño,!
cabe!decir!que!los!que!se!van!a!describir!a!continuación!poseen!un!método!muy!
personal!de!fabricación.!
!
!
La!tapa!del!cilindro!es!un!elemento!con!dimensiones!parecidas!al!mismo!que,!
según!parece!en!su!aspecto!ha!sido!“cortado”!por!dos!costados.!Como!debido!a!dicho!
corte!no!podemos!fabricar!dicho!elemento!a!torno,!el!elemento!será!fabricado!por!
medio!de!la!fresadora.!!
!
!
El!bruto!de!la!pieza!puede!ser!otra!bien!parecido!al!del!pistón.!La!gran!
diferencia!es!que!en!éste!caso!será!tratado!por!una!máquina!diferente,!de!forma!que!
no!será,!por!así!decirlo,!un!sólido!de!revolución!como!todas!aquellas!piezas!
resultantes!del!torno.!Se!comenzará!la!operación!con!un!desbaste!de!ambos!lados!de!
la!pieza!formando!la!siguiente!geometría:!
82! !
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Podemos!ver!que!en!la!geometría!del!bruto!de!la!pieza!teníamos!una!pieza!de!
forma!circular.!Pues!bien!en!la!primera!operación!realizada!con!la!fresa!realizamos!
un!refrentado,!que!será!seguido!de!un!desbaste!que!quitará!las!zonas!señaladas!en!el!
esquema!anterior.!Las!direcciones!marcadas!en!rojo!son!los!recorridos!y!el!sentido!
de! los! mismos! en! la! fresa.! Posteriormente! podemos! ver! también! que! se! realizan!
cinco!taladros.!Primero!se!realizará!el!taladro!central!por!ser!el!de!mayor!tamaño.!
Todos!los!taladros!en!cuestión!serán!realizados!con!el!roscado!correspondiente!a!su!
diámetro,! es! decir,! con! el! paso! y! la! rosca! que! define! la! norma! ISO.! El! tiempo! de!
fabricación!de!la!pieza!en!cuestión!no!debe!ser!muy!largo,!teniendo!en!cuenta!que!no!
emplearemos!más!que!una!máquina!para!completar!su!fabricación.!
!
Al!tratarse!de!una!pieza!de!seguridad!externa!al!funcionamiento!del!conjunto!
y! ajeno! a! rozaduras! o! malos! efectos! causados! por! el! vapor! y! su! temperatura,! no!
necesitaremos! un! tratamiento! posterior! de! recubrimiento! o! de! temperatura! para!
nuestra!pieza.!De!la!misma!forma!será!innecesario!el!posterior!acabado!dimensional!
o!bien!superficial!de!la!forma!del!elemento!en!cuestión.!
!
!
El!material!del!elemento!de!seguridad!del!cilindro!no!tiene!porqué!ser!!
especialmente!duro!o!resistente.!Por!tanto,!al!tratarse!de!un!motor!de!bajo!coste!el!
que!deseamos!fabricar,!buscaremos!un!material!que!cumpla!las!funciones!esenciales!
y!que!no!nos!suponga!un!gran!aumento!a!la!hora!de!mecanizarlo!(gasto!de!plaquitas!
de!la!fresadora)!o!a!la!hora!de!pagar!el!mismo.!Por!tanto!el!material!que!buscamos!es!
!
!
!
! 83!
el!aluminio,!con!propiedades!suficientes!para!proteger!la!posible!salida!del!pistón!y!
un!precio!más!que!asequible.!Hoy!en!día!el!Kg!de!aluminio!está!a!1,69€.!Por!tanto,!
como! iremos! viendo! a! lo! largo! de! la! explicación! en! cuanto! a! la! fabricación! de!
componentes,!casi!todos!los!elementos!que!no!sufren!grandes!esfuerzos!o!aquellos!
que!no!requieran!especiales!propiedades!anti!fricción!o!térmicas!estarán!hechos!de!
aluminio.!
!
!
La! pieza! en! cuestión! no! es! muy! pesada,! siendo! la! densidad! del! aluminio! de!
alrededor! de! 2,7! gr/cm^3,! estaremos! hablando! de! un! peso! por! pieza! de! más! o!
menos! 28gr.! Si! nos! fijamos,! gracias! a! la! menor! densidad! del! elemento! el! peso! se!
reduce! en! gran! medida.! En! comparación! con! el! latón,! el! aluminio! posee! una!
densidad! de! una! cuarta! parte! la! densidad! del! mismo.! Por! éste! motivo! el! centro! de!
gravedad! del! motor,! por! así! decirlo,! estará! mucho! más! cerca! de! la! zona! del!
distribuidor! de! vapor! que! de! la! zona! de! la! manivela.! Por! ello! es! posible! que! sea!
necesaria!la!presencia!de!un!volante!de!inercia!que!nivele!un!poco!la!distribución!del!
peso! en! el! motor.! Esto! se! debe! a! que! el! movimiento! de! unas! zonas! del! motor! con!
respecto!a!otras!puede!generar!inercias!que!den!lugar!a!accidentes.!Por!tanto!dicho!
equilibrado!será!más!que!importante.!
!
Pero!en!lo!que!va!del!resguardo!del!cilindro!podemos!decir!que!es!más!que!
probable! que! cumpla! las! funciones! adecuadas,! gracias! a! las! partes! que! vamos! a!
mencionar! ahora.! Se! trata! de! los! elementos! que! agarran! la! tapa! en! cuestión,! cuyo!
método!de!fabricación!debe!ser!fundición!debido!a!la!complicada!forma!que!tienen.!
Podemos! pensar! al! hablar! de! dichos! elementos! que! por! qué! no! hemos! decidido!
soldar!tres!varillas!en!lugar!de!hacer!una!continua!como!es!el!caso.!Pues!la!respuesta!
es! fácil.! Si! tenemos! varias! zonas! en! las! cuáles! hemos! juntado! partes! con! tornillos,!
soldadura!etc.,!es!más!fácil!que!en!situación!de!riesgo!de!máximo!funcionamiento!del!
motor! dichas! piezas! fallen.! Al! tratarse! ésta! vez! de! un! elemento! de! seguridad! no!
podemos!permitirnos!situaciones!como!ésta.!
!
Como!podemos!observar!en!la!imagen!el!elemento!de!seguridad!del!conjunto!
cilindro! pistón! se! encuentra! bien! agarrado! para! compactar! el! conjunto! mediante!
una!serie!de!tuercas!de!diseño!normalizado!que!importaremos!al!taller,!es!decir,!no!
serán! fabricadas! en! el! mismo.! Se! trata! de! tuercas! de! diámetro! ocho,! según! la!
normativa!ISO,!con!el!paso!y!el!roscado!que!definen!los!cánones!de!dicha!norma.!
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84! !
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Agarres'para'la'tapa'del'cilindro,'que'se'encuentra'también'en'la'imagen.'Fuente:'Robert'Green.''
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!!
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Además! de! los! beneficios! anteriormente! mencionados! tenemos! muchas! otras!
ventajas! de! fabricar! dicha! forma! en! éste! elemento.! Como! podemos! observar! en! la!
imagen,! se! trata! de! un! elemento! con! la! misma! forma! del! cilindro.! Esto! beneficiará!
mucho!en!el!aspecto!de!evitar!vibraciones,!ya!que!al!evitar!los!falsos!contactos!entre!
el!cilindro!y!éstos!utensilios!puede!darse!el!caso!de!movimiento!del!mismo,!llevando!
a!vibraciones!peligrosas!que!pueden!desencadenar!rupturas!del!equipo.!!
!
!
Aunque! en! la! imagen! no! aparezca! así,! pues! se! trata! del! motor! montado! a!
mano! de! Robert! Green,! en! nuestro! motor! vamos! a! fabricar! dicho! componente! de!
aluminio,! al! igual! que! la! tapa! del! cilindro.! Dentro! de! los! procesos! más! rápidos! y!
baratos!que!se!podían!emplear!para!fabricar!el!elemento!de!seguridad,!la!fundición!
parece! el! más! asequible.! Es! bien! cierto! que! no! es! el! proceso! más! rápido! de! los!
existentes! para! cada! instrumento,! pero! es! verdad! que! es! imposible! fabricar! dicho!
elemento!por!cualquier!otro!proceso.!
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! 85!
5.4.O'FABRICACIÓN'DE'LA'GUÍA'DEL'PISTÓN'
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Éste!es!uno!de!los!elementos!del!motor!que!es!fabricado!a!torno!y!está!hecho!
de!aluminio.!Casi!todos!los!elementos!en!cuestión!del!mismo!son!tratados!a!torno,!lo!
cual! no! supone! ningún! problema! gracias! a! la! facilidad! del! material! en! dicha!
máquina.! Como! hemos! mencionado! anteriormente,! el! aluminio! es! un! material! de!
fácil! tratado! en! cuanto! a! la! técnica! de! arranque! de! material,! y! en! el! motor! Green!
Steam! Engine! tenemos! un! número! elevado! de! elementos! de! aluminio! tratados! de!
ésta!forma.!
!
!
En!cuanto!a!la!guía!del!pistón!tenemos!un!número!escaso!de!operaciones!y!un!
acabado!sencillo!exclusivamente!por!la!zona!de!rozamiento!entre!la!barra!del!pistón!
y!la!pieza!que!estamos!explicando.!Se!puede!proceder!por!torno!convencional!o!de!
control! numérico,! siendo! las! operaciones! de! desbaste! del! bruto,! con! un! posterior!
roscado,! y! por! último,! un! mecanizado! de! la! zona! interior! mediante! la! operación!
taladrado,!que!posteriormente!trataremos!con!más!detenimiento!como!hemos!dicho!
antes.!!
!
!
La!pieza!en!cuestión,!contando!con!la!densidad!del!aluminio!de!2,7!gr/cm^3,!
Debe! pesar! alrededor! de! 10,58! gr,! un! peso! casi! insignificante! que! no! da! lugar! a!
inercias! en! absoluto.! Como! veremos! posteriormente,! el! peso! principal! del! motor!
debe! encontrarse! en! elementos! como! la! manivela,! que! es! donde! debe! haber! más!
inercia! que! genere! un! movimiento! más! continuo! del! motor,! y! en! la! bancada,! que!
debe!mantener!el!motor!alejado!de!vibraciones!o!situaciones!de!cierta!inseguridad.!
La! parte! importante! de! la! pieza! no! es! el! peso,! sino! el! buen! agarre! con! la! tapa! del!
pistón,!pieza!anteriormente!citada,!que!es!donde!tendremos!un!poco!más!de!peso.!!
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Torno'tratando'barra'de'aluminio.'Fuente:'es.dreamstime.com'
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86! !
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Torno'haciendo'refrentado'interno'en'pieza'de'aluminio.'Fuente:'youtube.com'
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Rectificado'de'superficies'internas.'Fuente:'profesormuro.blogspot.com'
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! 87!
5.5.O'FABRICACIÓN'DE'LA'BARRA'DEL'PISTÓN'
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La! barra! del! pistón! será! fabricada! mediante! un! proceso! más! sencillo! que! la!
guía!del!mismo.!Al!igual!que!la!anterior,!se!trata!de!un!elemento!hecho!de!aluminio,!
para!favorecer!la!ligereza!del!conjunto!y!el!bajo!coste!del!mismo.!Sin!embargo!habrá!
ciertas! diferencias! a! la! hora! de! fabricarlo,! debido! a! la! mayor! facilidad! de! corte! del!
mismo.!
!
!
Una!vez!más!partimos!de!un!bruto!de!aluminio!cilíndrico,!pero!ésta!vez!con!
operaciones!exclusivamente!externas.!Se!trata!de!un!diseño!no!muy!difícil,!pues!no!
posee!más!que!dos!roscados!de!diferente!diámetro!y!un!cilindrado!del!contorno!de!
la!barra.!Como!anteriormente!hemos!hecho!con!la!guía!del!pistón,!la!barra!del!pistón!
debe!pasar!por!un!tratamiento!de!rectificado,!siendo!en!éste!caso!exterior.!
!
!
Teniendo! ambas! piezas! rectificadas! es! muy! difícil! que! cualquiera! de! éstas!
sufra!algún!daño!a!pesar!del!movimiento!relativo!entre!las!mismas.!Se!trata!de!dos!
piezas! que! van! a! encontrarse! en! constante! ir! y! venir! rápido! y! en! direcciones!
completamente! opuestas.! Podemos! ver! en! un! ejemplar! del! motor! construido!
manualmente! un! claro! desgaste! de! la! zona! en! la! imagen! a! continuación.! Dicho!
problema!ha!podido!ser!generado!bien!por!un!acabado!mal!efectuado!o!bien!por!una!
mala! elección! de! materiales,! o! una! mezcla! de! ambos! errores,! pues! muchos!
materiales!dilatan!rápidamente!con!los!rozamientos!o!el!calor.!
!
Barra' del' pistón' desgastada' de' un' Green' Steam' Engine.' Fuente:'
Robert'Green'
88! !
!
!
!
En! muchos! de! los! procesos! de! rectificado! en! metales! es! imprescindible!
también! un! buen! refrigerante! como! la! taladrina,! para,! de! la! misma! forma! evitar! el!
desgaste! prematuro! de! las! plaquitas! o! el! mal! mecanizado! de! los! elementos.! Un!
mecanizado! de! una! pieza! de! aluminio! de! forma! seguida,! es! decir,! una! misma!
máquina!tratando!muchas!piezas!sin!taladrina!puede!dar!lugar!a!calentamientos!en!
la!plaquita,!lo!que!desemboca!en!malos!mecanizados!!incluso!destrozos!en!nuestra!
pieza.!
!
!
La!pieza!en!cuestión,!contando!con!la!densidad!de!2,7gr/cm^3,!puede!llegar!a!
pesar!unos!18gr.!
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5.6.O'FABRICACIÓN'DE'LA'BARRA'DE'LA'MANIVELA'
!
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!
!
Otro!de!los!elementos!a!trabajar!en!aluminio,!pero!por!medio!de!una!máquina!
más! cara! y! compleja! es! el! centro! de! torneado,! es! la! barra! de! la! manivela.! Dicho!
elemento!lo!hemos!visto!capítulos!anteriores!con!menos!detenimiento,!de!forma!que!
se! nos! han! pasado! unos! cuantos! detalles! que! debemos! de! tener! en! cuenta! para! su!
fabricación.!
!
!
Uno! de! ellos! es! la! forma! de! bola! que! tenemos! en! los! extremos! de! la! barra.!
Dicha! zona! no! sólo! tiene! el! problema! de! ser! esférica,! sino! que! en! nuestro! caso,!
además! de! dicho! detalle,! necesitamos! un! acabado! excelente,! de! forma! que! no! sólo!
sería!necesaria!una!rectificadora!cilíndrica!universal,!sino!una!rectificadora!de!bolas,!
también.!Normalmente!utilizaremos!las!anteriores!con!las!barras!de!aluminio!hasta!
ahora! mencionadas,! y! de! la! misma! forma! con! la! barra! en! cuestión.! Habrá! en! éste!
punto! varias! subfases! que! dividirán! el! proceso.! Una! de! ellas,! dentro! de! la! fase! del!
centro!de!torneado,!se!empleará!para!realizar!el!taladro!roscado!en!el!centro!de!la!
misma,! para! enroscar! el! encaje! con! la! manivela,! el! cuál! irá! dispuesto! en! apriete!
dentro!de!la!misma,!escoltado!por!un!par!de!rodamientos,!al!igual!que!en!la!relación!
ejeabancada.!
!
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Imágenes'de'los'extremos'esféricos'de'la'barra'de'la'manivela,'ligados'a'la'conexión'con'la'barra'del'pistón.'Fuente:'Robert'Green.'
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! 89!
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Imágenes' de' los' extremos' esféricos' de' la' barra' de' la' manivela,' ligados' a' la' conexión' con' la' barra' del' pistón.' Fuente:'
Robert'Green.'
!
El!encaje!en!cuestión,!no!sólo!ha!de!ir!rectificado!con!un!acabado!excelente,!
sino! que! también! debe! ir! correctamente! lubricado.! Esto! se! debe! al! continuo! y!
posiblemente! rápido! movimiento! entre! el! elemento! en! cuestión! y! el! encaje! con! la!
barra!del!pistón.!Dichas!piezas!van!a!encontrarse!en!continuo!movimiento!relativo.!
Cuando! un! movimiento! de! éste! tipo! se! interpone! entre! dos! piezas,! y! una! o! ambas!
friccionan,!se!generan!consecuencias!horribles!entre!las!mismas,!lo!cuál!genera!un!
gran!aumento!de!temperatura,!dilatando!la!estructura!de!las!mismas!(el!material!es!
aluminio,! y! éste! posee! un! coeficiente! de! dilatación! térmica! bastante! alto,! de!
0,000024).! Además,! teniendo! en! cuenta! la! utilización! de! dicha! zona,! que! se!
encontrará!en!continuo!movimiento!y!de!forma!muy!rápida,!lo!cuál,!puede!superar!
térmicamente!a!cualquier!escudo!lubricante!que!utilicemos.!!
!
La!barra!en!cuestión!no!requiere!ningún!tipo!de!material!especial,!pues!no!va!
a!ser!sometida!a!grandes!fuerzas,!sino!a!grande,!enormes!velocidades!angulares.!La!
barra! de! la! manivela! se! encontrará! oscilando! continuamente! con! el! movimiento!
lineal!de!las!barras!de!sendos!pistones.!Entonces,!como!bien!hemos!hecho,!se!debe!
seleccionar!un!material!ligero!que!no!nos!proporcione!inercias,!criterio!establecido!
también! durante! la! selección! de! las! anteriores! barras! mencionadas.! La! pieza! debe!
pesar! alrededor! de! unos! 208,5! gr,! contando! con! la! densidad! anteriormente!
mencionada!del!aluminio.!
!
!
!
Barra'de'la'manivela.'Fuente:'Robert'Green.'
90! !
!
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5.7.O'FABRICACIÓN'DE'LA'CONEXIÓN'ENTRE'LA'BARRA'DEL'PISTÓN'Y'LA'
BARRA'DE'LA'MANIVELA'
!
!
!
!
Aunque!se!trate!de!un!elemento!de!conexión,!pequeño!y!cuyo!aspecto!puede!
que!le!quite!importancia,!la!conexión!entre!las!barras!del!pistón!y!la!manivela!es!un!
elemento!de!lo!más!importante.!Se!trata!de!una!pieza!de!nuestra!máquina!que!no!se!
encuentra! dispuesta! a! esfuerzos! dinámicos,! como! los! elementos! que! conecta,! sino!
que! se! encuentra! comprometida! con! el! movimiento! de! la! máquina.! Como!
anteriormente!vimos,!la!barra!de!la!manivela!es!un!elemento!que!vendrá!dado!por!
su!excelente!cuidado!tanto!para!unas!como!para!otras!condiciones,!de!forma!que!se!
cuidará! por! un! lado! que! su! resistencia! sea! suficiente! para! las! fuerzas! que! deberá!
soportar,! como! por! otro! lado! que! su! acabado! sea! el! necesario! para! que! el!
funcionamiento!cinemático!del!motor!sea!adecuado.!!
!
!
En! comparación! con! el! ejemplar! fabricado! manualmente! por! Robert! Green,!
hemos! modificado! un! poco! dicha! pieza,! descargando! complejidad! al! montaje,!
formado! por! muchos! tornillos! y! tuercas,! pero! añadiendo! cierta! complejidad! a! la!
fabricación!y!el!acabado!de!la!pieza.!En!el!diseño!original!del!encaje!de!barras!y!la!
pieza! en! cuestión,! tenemos! una! forma! sencillamente! cilíndrica! con! un! control!
mediante!tuercas!del!movimiento!de!la!misma!respecto!de!la!barra!de!la!manivela.!
En!el!nuevo!diseño!hemos!decidido!engrasar!más!la!pieza!con!un!buen!acabado,!de!
forma!que!posea!una!cavidad!esférica!similar!al!acabado!de!la!barra!de!la!manivela!
para!así!facilitar!también!el!movimiento!del!motor!y!dotarlo!de!una!mayor!vida!útil.!
!
!
Cabe! decir,! sin! embargo,! que! en! caso! de! la! pieza! en! cuestión! no! vamos! a!
emplear!aluminio!como!en!los!anteriores!casos.!No!se!trata!de!una!pieza!que!genere!
grandes!inercias,!pues!su!tamaño!es!bien!reducido!en!comparación!con!el!resto!de!
componentes.! Por! tanto! nos! podemos! permitir! emplear! acero! en! éste! caso! con! el!
objetivo! de! prevenir! una! vida! útil! demasiado! corta! para! dicha! pieza,! y! en! caso! de!
avería! grave,! puede! que! para! la! máquina.! Se! empleará! en! caso! de! la! pieza! el!
denominado!acero!de!temple!total.!Se!trata!de!un!material!no!tan!económico!como!el!
empleado! para! las! barras,!pero!es! necesario!para!el! funcionamiento!correcto!de!la!
máquina.! Se! trata! del! mismo! acero! que! se! emplea! para! la! fabricación! de! los!
rodamientos!que!se!suelen!utilizar.!Posee!un!1%!de!carbono,!rico!en!el!contenido!del!
mismo,! y! alrededor! de! un! 1,5%! en! cromo.! Suele! recibir! un! tratamiento! térmico!
martensítico!o!bainítico.!!
!
!
Para!la!extremamente!personalizada!fabricación!del!elemento!en!cuestión!se!
ha! requerido! del! proceso! de! fundición! del! metal! anteriormente! mencionado,!
incluyendo!claramente!su!posterior!tratamiento!térmico,!debido!a!la!forma!esférica!
de!encaje!con!la!barra!de!la!manivela.!Dicha!forma!no!es!posible!fabricarla!mediante!
una!fresa!o!un!torno.!
!
!
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! 91!
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'
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'
'
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Pequeño'horno'de'fundición'para'piezas'pequeñas.'Fuente:'es.aliexpress.com'
!
!
!
Sin! embargo,! tal! es! de! complejo! el! proceso! (tal! vez! una! de! las! piezas! más!
costosas! del! conjunto),! que! tras! la! fundición! en! cuestión,! la! cuál! nos! asegura! ya! el!
encaje! con! la! barra! de! la! manivela,! no! debemos! olvidarnos! del! otro! encaje! con! la!
barra! del! pistón.! Ésta! parte! de! la! fabricación! del! elemento! es! más! sencilla.! No!
consiste!en!más!que!un!taladro!de!rosca!en!la!zona!inferior!de!la!herramienta.!
!
Ésta! vez! la! densidad! del! material! cambia.! Como! es! sabido,! la! densidad! del!
acero! es! de! 7,85! gr/cm^3.! Esto! hace! que! nuestra! pequeña! pieza! pese! casi! hasta!
100gr!a!pesar!de!su!pequeño!y!aparentemente!insignificante!tamaño.!A!continuación!
veremos!algunos!de!los!procesos!que!sufre!el!material!para!su!fabricación.!
!
!
92! !
!
!
!
Operación'de'taladro'con'roscado'de'una'fresadora.'Fuente:'www.directindustry.es'
!
!
!
!
Zona!a!
modificar!
(proceso!
del!diseño!
en!!
fundición)!
'
'
Roscado!realizado!
!mediante!fresa!
'
!
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!
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!
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Conexión'entre'las'barras'del'pistón'y'de'la'manivela.'Fuente:'Robert'Green.''
!
!
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! 93!
5.8.O'FABRICACIÓN'DE'LA'BARRA'DE'CONEXIÓN'ENTRE'BARRA'DE'LA'
MANIVELA'Y'MANIVELA'
!
!
!
A!continuación!pasamos!a!un!elemento!más!sencillo!y!económico!a!la!hora!de!
fabricar.! Dentro! de! la! manivela,! la! cuál! veremos! más! tarde! en! cuanto! a! su!
fabricación,!tenemos!unos!rodamientos!normalizados!que!abrazan!a!otra!pieza!que!
relaciona!la!barra!de!la!manivela!que!vimos!anteriormente!con!la!misma!manivela.!
Dicha! pieza! viene! enroscada! a! la! barra! de! la! manivela,! de! forma! que! entra! por!
apriete!en!ella!y!agarra!la!barra!gracias!al!roscado!al!mismo!tiempo.!
!
!
La! pieza! de! la! que! hablamos! sufre! cierta! fuerza! de! par! que! nos! obliga! a!
pensar:! ¿y! si! el! material! de! la! pieza! debe! ser! adecuadamente! duro! para! evitar!
accidentes?.!Ninguna!tontería!sería!formular!ésta!pregunta,!sin!embargo,!cabe!decir!
que! gracias! a! la! presencia! de! rodamientos,! que! engrosan! el! diámetro! del! conjunto!
introducido!en!la!manivela,!y!al!material!del!cuál!éstos!están!hechos,!no!es!necesaria!
ni! una! ampliación! excesiva! del! radio! de! la! sección! de! la! pieza! ni! un! material!
extremadamente! duro! como! un! acero! muy! carbonizado.! A! continuación! podremos!
ver! una! imagen! del! hueco! de! la! manivela! (hueco! oblicuo! destinado! al! movimiento!
alternativo!de!pistones,!pues!el!otro!hueco!servirá!para!el!alojamiento!roscado!del!
eje),! en! el! cuál! irán! alojados! los! rodamientos! en! apriete! y! la! pieza! del! apartado!
correspondiente.!
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94! !
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Cavidad!donde!irá!la!pieza!de!!
contacto!entre!la!barra!de!la!
!
manivela!y!la!manivela.!
!
Podemos! ver! anteriormente,! en! el! hueco! correspondiente! a! nuestra! pieza,!
cómo!el!rodamiento!de!nuestra!barra!es!de!agujas.!Los!rodamientos!de!éste!tipo!son!
destinados!al!trabajo!frente!a!un!gran!par,!no!sólo!al!contacto!libre!de!rozamientos!
entre!dos!superficies.!Esto!se!debe!a!que!unos!pequeños!cilindros!se!alojan!dentro!
de!los!mismos,!forma!mucho!más!resistente!que!las!pequeñas!esferas!alojadas!en!un!
rodamiento!común!de!bolas.!
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!
En!cuanto!a!la!fabricación!de!ésta!pequeña!barra,!no!podemos!pensar!en!otra!
cosa!que!en!el!torno,!siendo!el!aluminio!el!material!que!trataremos.!Consiste!en!un!
sencillo!cilindrado!exterior!a!desbaste!de!una!barra,!seguido!de!una!pequeña!zona!
de!roscado!con!un!diámetro!menor!que!será!realizado!con!otra!serie!de!operaciones!
de!cilindrado.!!
!
!
Estimando!el!peso!de!la!pieza!con!la!densidad!del!aluminio!nos!puede!salir!un!
peso!casi!insignificante!de!entre!los!nueve!y!los!diez!gramos.!
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5.9.O'FABRICACIÓN'DE'LA'MANIVELA'
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!
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El!elemento!que!veremos!a!continuación!parece!simple,!pero!no!es!muy!fácil!
de!fabricar.!La!manivela!de!éste!motor,!jamás!vista!anteriormente!en!otros!motores,!
posee!una!forma!cúbica!con!algunos!cortes!en!la!misma.!De!entre!los!procesos!más!
rápidos! y! sencillos! se! ha! escogido! la! fundición! para! la! fabricación! de! la! misma.!
Consiste!en!un!molde!sencillo,!sin!agujeros,!con!la!forma!de!la!manivela!expuesta!en!
imágenes! en! capítulos! anteriores.! A! la! fabricación! del! bloque! sencillo! y! sin! ningún!
acabado! necesario! en! cuestión! le! seguirá! otra! nueva! fase! en! la! fresa,! que! realizará!
los!dos!taladrados!de!rosca!correspondientes!a!las!cavidades!de!la!barra!anterior!y!
del!eje.!!
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!
Aunque!parezca!increíble!un!elemento!tan!sencillo!como!el!visto!transforma!
un!vaivén!oscilante!de!un!par!de!barras!en!un!movimiento!puramente!giratorio!que!
nos! dará! el! par.! La! pieza! estará! hecha! de! aluminio,! como! casi! todo! el! conjunto,! y!
pesará!alrededor!de!202,5!gr.!Se!trata!de!un!peso!considerable!en!comparación!con!
el! conjunto! en! cuestión,! lo! cuál! requerirá! en! ocasiones! de! un! contrapeso! o! un!
volante!de!inercia!que!restaure!los!movimientos!imprevistos!del!motor.!
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! 95!
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Imagen'de'la'manivela'en'funcionamiento'en'el'montaje'del'estadounidense'Robert'Green.'Fuente:'Robert'Green.'
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En! la! imagen! anterior! vemos! la! manivela! del! motor! en! funcionamiento!
cumpliendo! adecuadamente! su! función! de! enlazar! el! eje! con! la! barra! de! contacto!
entre! la! barra! de! la! manivela! y! la! misma.! Se! señalan! con! flechas! los! taladrados! de!
rosca!que!deben!realizarse!en!la!pieza!fundida.!
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5.10.O'FABRICACIÓN'DEL'EJE'
!
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Junto! con! los! elementos! de! enlace! entre! las! barras! de! ambos! pistones! y! la!
barra!de!la!manivela,!tratados!de!forma!especial,!con!un!material!especial,!tenemos!
el!eje.!Se!trata!de!un!elemento!que!va!a!ser!sometido!al!par!que!debe!transmitir,!de!
forma! continua.! De! la! misma! manera,! durante! el! arranque! y! la! frenada! del! motor!
sufrirá! unas! determinadas! aceleraciones! que! deberá! resistir.! Queda! por! tanto! en!
duda! si! es! necesario! aclarar! que! el! elemento! en! cuestión! no! estará! hecho! de!
aluminio.! Si! hiciéramos! un! eje! de! aluminio,! éste! estaría! sometido! a! unas!
probabilidades!de!deformación!e!incluso!de!ruptura!por!fatiga!muy!grandes,!ya!que!
el!aluminio!es!un!metal!maleable!dentro!de!lo!que!cabe.!Por!tanto!el!material!que!se!
empleará! para! éste! simple! pero! importantísimo! elemento! del! motor! será! una!
96! !
!
!
aleación!de!acero!1045,!que!posteriormente!trataremos!a!torno.!El!eje!se!agarra!a!la!
manivela! mediante! un! simple! roscado! que! realizaremos! con! el! torno,! y! posee!
también! una! zona! que! debe! ser! correctamente! rectificada! que! se! encuentra! en!
contacto!con!los!rodamientos!del!eje.!Dichos!rodamientos!alojarán!a!nuestro!eje!en!
la! bancada,! evitando! que! la! misma! sufra! algún! tipo! de! movimiento! causado! por! el!
eje.!!
!
!
Cabe! mencionar! también! que! el! rodamiento! que! trabajará! en! contacto! con!
nuestra!bancada!y!con!el!eje!es!de!agujas,!igual!que!los!del!otro!hueco!de!la!manivela,!
a!diferencia!de!el!del!eje,!no!roscado!(apriete).!Esto!se!debe,!al!igual!que!en!el!caso!
anterior,!al!par!al!que!el!material!del!rodamiento!se!encuentra!sometido.!
!
!
El!eje!fabricado!para!el!motor!en!cuestión!(teniendo!en!cuenta!que!puede!ser!
más!largo!o!más!corto!según!los!usos!que!se!le!dé,!al!igual!que!el!material!con!el!que!
se!fabrica,!en!nuestro!caso!acero),!pesará!alrededor!de!27gr.!!
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5.11.O'FABRICACIÓN'DE'LA'BANCADA'Y'SUS'ELEMENTOS'
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Uno!de!los!procedimientos!de!mayor!facilidad!dentro!de!los!necesarios!para!
fabricar!el!motor!Green!Steam!Engine,!es!la!fabricación!de!la!bancada.!Para!empezar!
se! trata! de! un! subconjunto! del! motor! bastante! grande,! lo! cuál! hace! muy! viable! la!
fabricación! del! mismo.! Por! otra! parte! consta! de! muy! pocas! operaciones! y! muy!
sencillas!con!el!torno!y!la!fresa,!ya!sean!de!control!numérico!o!convencional.!!
!
!
Podemos! ver! en! la! imagen! de! a! continuación,! partiendo! de! un! bruto!
rectangular! de! las! mismas! dimensiones,! como! las! operaciones! de! fresado! de! la!
bancada!son!de!los!más!sencillas.!Aunque!el!proceso!de!fabricación!de!la!misma!no!
sufra!modificación!alguna,!cabe!decir!que!se!han!hecho!modificaciones!en!cuanto!a!
la!dimensión!de!la!misma!y!en!cuanto!a!la!situación!de!los!agujeros.!
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! 97!
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Foto'de'una'tapa'de'la'bancada'del'motor'de'Robert'Green.'Fuente:'Robert'Green.'
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Como! podemos! ver! en! la! imagen! anterior,! tan! sólo! cuatro! de! los! agujeros!
realizados!en!la!bancada!son!roscados.!Se!trata!de!un!proceso!de!fabricación!de!muy!
bajos!!costes!y!aun!menor!tiempo.!La!función!de!los!agujeros!efectuados!en!ambas!
placas!(Se!efectúan!de!forma!distinta!en!cada!una!de!éstas)!es!de!aligerar!la!pieza!y!
evitar!transmisión!de!vibraciones.!!
!
!
El! material! de! fabricación! de! cada! una! de! las! partes! de! la! bancada! será!
fundición! de! tipo! 1250,! material! usual! en! la! construcción! de! bancadas.! Absorbe!
fácilmente! las! vibraciones.! Con! una! densidad! de! 7,85gr/cm^3,! la! bancada! puede!
llegar!a!pesar!hasta!5,7kgr.!!
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98! !
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5.12.O'FABRICACIÓN'DEL'ELEMENTO'DE'SEGURIDAD'DE'LA'BANCADA'
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Una!de!las!mejoras!realizadas!al!motor!es!la!conexión!añadida!entre!la!
bancada!y!el!mismo.!Se!fabrica!mediante!un!proceso!exclusivo!de!fresado,!con!varias!
operaciones!de!desbaste!y!un!solo!agujero.!El!elemento!en!cuestión,!una!vez!
mecanizado,!constará!de!dos!extrusiones!que!encajarán!con!la!bancada!y!del!agujero!
por!el!cuál!pasará!el!eje.!Estará!hecha!del!mismo!material!y!podrá!llegar!a!pesar!un!
cuarto!del!peso!de!la!bancada!total.!El!taladro!que!se!le!realizará!a!la!pieza!en!
cuestión!será!no!roscado,!para!que!pueda!albergar!parte!del!rodamiento!del!eje!(si!
no!existiera!ésta!pieza,!dicho!rodamiento!iría!casi!suelto).!
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!
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5.13.O'FABRICACIÓN'DE'LOS'MANGUITOS'VERTICALES'Y'HORIZONTALES'
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Volviendo!a!la!parte!del!motor!en!contacto!con!el!vapor,!tenemos!las!zonas!de!
entrada! del! mismo,! formadas! por! conductos! de! latón! con! sección! inicialmente!
hexagonal! y! que! trataremos! mediante! el! torno! exclusivamente,! pues! no! hay! que!
hacer!mas!que!un!taladro,!un!roscado!exterior!con!previo!cilindrado!a!desbaste!!y!un!
último!cilindrado,!ésta!vez!interno.!!
!
!
Siendo! el! manquito! horizontal! un! poco! más! largo! que! el! vertical,! con! una!
densidad!del!latón!de!alrededor!de!8,5gr/cm^3,!100!y!61!gramos!aproximadamente,!
el! horizontal! y! el! vertical! respectivamente.! A! continuación! podemos! ver! en! la!
imagen!un!manguito!del!motor!montado!por!Robert!Green!en!Estados!Unidos,!cuyo!
diseño! será! en! nuestro! proyecto! muy! similar,! con! cambios! únicamente! en! el!
material!de!fabricación.!
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! 99!
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Manguito'del'motor'Green'Steam'Engine.'Fuente:'Robert'Green.'
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5.14.O'FABRICACIÓN'DE'LOS'CODOS'
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Muy!similar!a!la!fabricación!de!los!manguitos!es!la!de!los!codos.!Al!igual!que!
en!los!elementos,!explicados!anteriormente,!relacionados!directamente!con!el!vapor,!
o! en! contacto! con! el! mismo,! se! trata! de! piezas! hechas! de! latón.! Tenemos! dos!
manguitos! horizontales! en! el! conjunto,! dirigidos! hacia! los! dos! codos! en! cuestión.!
Dichos! codos! vendrán! en! forma! de! cubos! de! latón,! que! serán! modificados! con! dos!
taladros!que!formarán!90º,!ambos!roscados!para!encajarlos!con!los!manguitos.!
!
!
Se! trata! de! un! proceso! de! fabricación! de! tiempo! y! costes! mínimos! y,! de! la!
misma!forma,!con!un!material!más!que!asequible.!De!la!misma!forma!que!en!el!caso!
anterior!de!los!manguitos!vertical!y!horizontales,!el!diseño!de!los!codos!en!cuestión!
(uno! por! cilindro)! no! sufre! importantes! modificaciones.! Mantenemos! su! forma!
externa! que! facilita! su! montaje,! además! de! la! rosca! interna! que! apenas! dificulta! el!
paso!de!vapor!por!el!mismo.!El!vapor!nunca!ha!dado!problemas!en!los!conductos!en!
el! aspecto! de! llegar! correctamente! a! su! destino,! por! tanto! no! es! relevante! a! penas!
que! el! agujero! esté! o! no! roscado.! Además,! al! ser! un! elemento! hecho! de! latón,!
podemos!descartar!uno!de!los!pocos!riesgos!que!incluye!el!elemento:!la!rotura!por!
fracturas!de!erosión.!
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100!!
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'
'
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Codo'del'motor'Green'Steam'Engine.'Fuente:'Robert'Green.'
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El! motor! constará! de! dos! codos,! igual! al! número! de! cilindros! del! mismo,! y!
cada! uno! de! ellos! pesará! alrededor! de! 9! gr.! Cabe! destacar! que! después! de! la!
operación!de!fresado!pierde!la!mitad!de!su!peso!aproximadamente.!!
!
!
!
5.15.O'FABRICACIÓN'DEL'CONECTOR'DE'BOLA'Y'SU'ENCAJE'
!
!
!
Junto!con!los!elementos!de!encaje!entre!las!barras!de!los!pistones!y!la!de!la!
manivela!tenemos!otros!dos!elementos!de!lo!más!interesantes!para!la!cinemática!de!
éste!motor.!Se!trata!de!los!conectores!de!bola!de!cada!cilindro,!que!permiten!el!paso!
al!vapor!en!su!interior,!y!el!movimiento!de!ambos!cilindros!de!forma!que!pueda!éste!
moverse!de!forma!circular.!
!
!
Al! igual! que! los! elementos! anteriormente! mencionados! relacionados! con! el!
vapor,!el!elemento!en!cuestión!será!fabricado!(tanto!el!conector!como!el!encaje!del!
mismo,!que!irá!enroscado!uno!en!cada!codo)!con!latón.!Ésta!vez!se!empleará!torno!
para!la!modificación!del!bruto,!pero!con!operaciones!curiosamente!difíciles.!Al!igual!
que! en! los! elementos! rodantes! de! la! zona! que! enlaza! con! las! bolas! de! la! barra!
conectada!a!la!manivela,!necesitamos!una!precisión!y!acabado!exactos!para!la!zona!
de! rozamiento! entre! el! encaje! de! bola! y! el! conector.! El! encaje! de! bola! sufrirá! una!
operación!de!roscado!externo!con!el!torno,!a!la!cuál!!le!seguirá!un!pequeño!desbaste!
con! forma! esférica! en! la! zona! superior,! que! se! llevará! a! cabo! posteriormente! a!
rectificadora.!
!
!
La!pieza!que!enlaza!con!el!conector!irá!roscada!al!cilindro!y!encajada!con!el!
mismo! mediante! la! forma! esférica! que! en! el! mecanismo! en! funcionamiento! irá!
correctamente!engrasada.!Una!vez!más!el!acabado!de!la!pieza!deberá!ser!de!lo!más!
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!
101!
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cuidadoso!posible!para!evitar!accidentes!generados!por!dilatación!de!alguna!pieza.!
Como!anteriormente!explicamos,!dichas!dilataciones!se!generan!por!los!rozamientos!
entre!piezas,!de!forma!que!el!calor!fluye!entre!ellas!y!el!material!se!dilata!en!mayor!o!
menor!medida!en!función!de!su!constante!térmica!∝.!Por!tanto!la!pieza!tendrá!dos!
simples!operaciones!de!roscado!y!de!desbaste!esférico!por!su!exterior!seguido!de!un!
rectificado!que!dejará!una!buena!superficie.!
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5.16.O'FABRICACIÓN'DEL'DISTRIBUIDOR'DE'VAPOR'
!
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No!como!en!las!piezas!anteriores,!en!la!zona!de!distribución!de!vapor,!ya!sea!
en! la! pieza! en! cuestión! o! en! la! carcasa! que! más! adelante! veremos,! se! complica! un!
poco!el!diseño!del!proceso!de!fabricación.!El!distribuidor!de!vapor!del!motor!es!una!
pieza!importante!que!deberá!tener!muy!buen!acabado!en!ciertas!zonas!que!pueden!
sufrir!rozamiento!con!su!propia!carcasa!al!estar!siempre!en!movimiento!relativo!con!
la!misma.!Se!trata!de!una!pieza!que!se!encontrará!constantemente!oscilando!pegada!
a!su!propia!carcasa.!
!
!
Por!tanto,!viendo!la!imagen!3D!de!la!pieza!en!cuestión!podemos!decir!que!se!
trata! de! un! proceso! de! fabricación! protagonizado! por! el! centro! de! torneado,! con!
operaciones! de! cilindrado! y! ranurado! y! operaciones! propias! de! fresado! que! nos!
ayudará!a!llevar!a!cabo!su!enlace!con!la!varilla!que!lo!mueve.!Posteriormente,!para!
llevar! a! cabo! el! conducto! que! distribuye! el! vapor,! tendremos! que! efectuar! dos!
“chaveteros”,!los!cuáles!son!protagonistas!de!dividir!las!etapas!del!ciclo!del!vapor.!
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102!!
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Distribuidor'de'vapor'del'motor'Green'Steam'Engine.'Fuente'Robert'Green.''
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La! pieza,! como! hemos! dicho! anteriormente! estará! hecha! de! latón,! de! forma!
que! su! peso! total! será,! gracias! a! su! pequeño! tamaño,! de! unos! 160gr!
aproximadamente.!!
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5.17.O'FABRICACIÓN'DE'LA'CARCASA'DEL'DISTRIBUIDOR'
!
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Partiendo!de!un!material!similar!al!anteriormente!visto,!empleamos!éste!para!
fabricar,!a!partir!de!un!bloque!bruto,!la!carcasa!del!distribuidor.!Como!podemos!ver!
en! la! imagen,! se! trata! de! un! proceso! realizado! sola! y! únicamente! con! fresa.! Se!
realizarán!taladros!en!las!zonas!señaladas.!
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103!
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'
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Distribuidor'de'vapor'del'motor'Green'Steam.'Fuente:'Robert'Green.'
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104!!
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Operaciones'de'la'fresadora'sobre'la'carcasa'del'distribuidor'de'vapor.'
!
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!!!!!!Perfilado!exterior!
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!!!!!!!Taladrados!simples!
!
!
!!!!!!!Taladrados!con!rosca!
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El!peso!de!la!pieza!debe!ser!de!alrededor!de!los!300gr!si!restamos!al!volumen!
original!los!taladros!realizados!y!contamos!para!el!cálculo!con!la!densidad!del!latón.!
!
!
5.18.O'FABRICACIÓN'DEL'FLEX'HEAD'Y'FLEX'ROD'ANCHOR'
!
!
!
!
Los! elementos! en! cuestión! agarran! la! barra! flexible! que! cruza! el! cuerpo! del!
motor!con!el!objetivo!de!aportar!flexibilidad!al!mismo!mediante!dichos!anclajes.!El!
denominado!Flex!Head!se!encuentra!sujeto!a!la!manivela,!enganchado!por!la!barra!
que!se!encuentra!en!su!interior!con!rodamientos,!y!a!su!vez!sostiene!la!barra!de!la!
manivela.!Por!otro!lado,!el!Flex!Rod!Anchor!se!encuentra!enroscado!en!el!manguito!
vertical! que! sale! del! distribuidor! de! vapor,! constituyendo,! además! de! elemento! de!
sujeción,!vía!de!escape!del!vapor.!!
!
Ambas! piezas! estarán! hechas! de! aluminio,! al! no! estar! expuestas! a! grandes!
esfuerzos!ni!al!contacto!directo!con!el!vapor.!Como!podemos!ver!en!las!imágenes,!se!
trata!de!una!pieza!compleja,!por!lo!que!el!único!método!de!fabricación!viable!era!la!
fundición!del!bruto!sin!los!agujeros,!que!posteriormente!se!podrán!realizar!a!fresa.!
En! el! Flex! Head! tenemos! dos! agujeros! sin! rosca! realizados! a! fresa,! uno! de! ellos!
pasante!para!la!barra!de!la!manivela,!siendo!el!otro!para!la!barra!que!alberga!ésta!en!
su!interior!con!rodamientos,!que!irá!roscada!a!nuestra!pieza.!Por!otro!lado!en!el!Flex!
Rod!tenemos!dos!agujeros!no!pasantes,!uno!para!la!entrada!del!vapor!en!el!mismo,!y!
otro!para!la!salida!por!un!costado!de!la!pieza.!
!
!
Contando! con! la! densidad! del! aluminio! de! 2,7gr/cm^3! y! el! tamaño!
aproximado!de!cada!pieza,!cada!una!de!ellas!pesará!alrededor!de!unos!escasos!20gr.!!
!
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105!
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5.19.O'FABRICACIÓN'DEL'OSCILADOR'DEL'DISTRIBUIDOR'
!
!
!
Un! elemento! muy! pequeño,! y! el! último! mencionado! no! tiene! porque! ser,! ni!
mucho!menos,!el!menos!importante.!Se!trata!de!la!parte!de!la!máquina!que!hace!que!
el!distribuidor!de!vapor!se!mueva.!Conectado!a!una!varilla!que!alcanza!el!Flex!Head!
y! sigue! el! movimiento! de! la! barra! de! la! manivela,! se! compenetra! con! éste!
distribuyendo!el!movimiento!necesario!para!un!correcto!reparto!de!vapor!entre!los!
pistones.!
!
!
La!pieza!en!cuestión!estará!hecha!de!aluminio,!y!constará!de!un!proceso!de!
fabricación!con!fresa!y!erosión!(chavetero!para!la!conexión!con!el!distribuidor!que!
posee! a! su! vez! la! forma! del! hueco,! como! hemos! visto! y! vemos! actualmente! en! las!
imágenes).!Debido!al!pequeño!tamaño!de!la!pieza!y!al!ligero!material!de!fabricación,!
podemos!decir!que!no!pasa!de!los!dos!gramos!el!peso!de!la!pieza,!lo!cuál!es!más!que!
favorable!para!la!ausencia!de!inercias!generadas!por!ésta.!
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106!!
!
!
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!
!
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2.B!ANEXO!
MAQUETA!3D!DEL!
MOTOR!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
107!
!
MAQUETA'3D'
!
El'motor'completo'
!
!
!
!
A!continuación!mostraremos!una!reproducción!mucho!más!representativa!y!
específica!del!motor!Green!Steam!Engine,!de!forma!que!podamos!estudiar!todas!las!
partes!del!mismo,!y!su!participación!en!el!funcionamiento.!
!
!
!
'
108!!
'
!
Motor'Green'Steam'Engine'en'diseño'3D.'
!
!
!
!
Se!muestra!en!la!imagen!anterior!una!perspectiva!del!motor!completo!desde!
la!zona!de!atrás,!es!decir,!la!opuesta!al!lado!del!oscilador.!
!
!
!
A!continuación!mostramos!una!imagen!del!mismo!diseño!que!el!anterior!pero!
desde!la!perspectiva!de!la!zona!del!oscilador,!el!cuál!no!actúa!en!dicho!diseño,!ya!que!
el!estudio!del!mismo!se!centraría!más!en!la!cinemática!del!conjunto.!
!
!
!
!
!
!
'
!
Diseño'3D'del'motor'Green'Steam'Engine.'
!
!
!
!
109!
!
!
Anteriormente,!en!explicaciones!de!la!cinemática!del!mecanismo!en!cuestión,!
buscábamos!una!forma!de!mostrar!las!dos!posiciones!extremas,!por!así!decirlo,!de!la!
máquina.!En!una!de!ellas!uno!de!los!pistones!se!encuentra!al!final!de!la!carrera!del!
cilindro!y!el!otro!al!principio!de!la!misma.!Veamos!una!de!las!dos!fases:!
!
!
!
!
!
Diseño'3D'del'motor'Green'Steam'Engine.'
110!!
!
!
!
Se!puede!apreciar!en!la!imagen!anterior!cómo!el!cilindro!de!la!izquierda!se!
encuentra!vacío!y!el!de!la!derecha!está!completamente!lleno!por!la!posición!relativa!
en!la!barra!de!la!manivela!y!en!la!orientación!de!los!cilindros.!A!continuación!
veremos!otra!imagen!con!la!posición!al!final!de!carrera!en!el!otro!cilindro.!
!
!
!
'
'
!
!
!
!
!
!
Maqueta'3D'del'motor'Green'Steam'Engine.'
!
!
111!
!
Conjunto'cilindro'pistón'
!
!
!
Una!vez!analizamos!la!cinemática!de!la!maqueta!3D!del!motor,!vamos!a!
estudiar!los!subconjuntos!del!mismo!para!poder!imaginar!el!sistema!de!montaje!de!
los!mismos.!
!
!
!
Maqueta'del'conjunto'cilindro'pistón'del'motor'Green'Steam'Engine.'
!
!
!
!
!
!
!
!
De!la!misma!forma,!adjuntaremos!un!plano!3D!del!despiece!del!conjunto!en!
cuestión.!El!motor!dispone!de!dos!subconjuntos!de!éste!tipo.!Consta,!como!hemos!
visto!en!apartados!anteriores,!del!cilindro,!el!pistón,!las!varillas!de!seguridad!del!
cilindro!con!sus!tuercas!normalizadas,!la!tapa!de!seguridad!del!cilindro,!la!guía!del!
pistón,!la!barra!del!pistón!y!la!arandela!que!va!en!el!interior!del!mismo.!
!
!
!
!
!
112!!
!
!
!
Despiece'del'conjunto'cilindro'pistón'del'motor'Green'Steam'Engine.'
!
!
!
!
!
!
!
!
A!continuación!veremos!una!imagen!de!la!situación!y!el!acople!del!conjunto!
cilindro!pistón.!Cabe!decir!que!dicho!subconjunto!se!ensarta!en!el!motor!entre!dos!
piezas!con!capacidad!de!giro.!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
113!
!
!
!
!
'
Conjunto'cilindro'pistón'en'la'maqueta'3D'del'motor'Green'Steam'Engine.'
!
!
'
'
La'bancada'
!
!
Uno,!o!por!no!decir,!el!subconjunto!más!fácil!de!montar!del!motor,!es!la!
bancada.!Tan!Sólo!consta!de!sus!cuatro!barras!y!las!dos!placas!diseñadas!cada!una!
para!una!parte!del!motor,!pues!por!una!de!ellas!saldrá!el!eje!agarrado!por!un!
rodamiento!de!agujas!que!irá!en!apriete!con!la!cara!de!la!bancada!en!cuestión,!y!la!
otra!cara!de!la!bancada!será!la!entrada!del!manguito!vertical!de!vapor!por!el!cuál!
distribuirá!el!sistema!entre!los!dos!cilindros.!
!
!
!
!
!
114!!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Se!muestra!a!continuación!dos!perspectivas!de!dicho!simple!subconjunto:!
'
!
Bancada'de'la'maqueta'3D'del'motor'Green'Steam'Engine.'
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
115!
!
!
!
!
!
!
'
Bancada'de'la'maqueta'3D'del'motor'Green'Steam'Engine.'
!
!
!
!
!
!
!
!
En!los!modelos!de!dichos!subconjuntos!cabe!por!mostrar!la!aplicación!de!las!
piezas!normalizadas!como!son!tuercas!y!rodamientos,!que!se!pueden!apreciar!en!el!
diseño!completo!del!motor.!
!
!
Para!ser!más!precisos,!veremos!a!continuación!un!despiece!de!dichas!partes!
del!motor!y!la!bancada!en!un!despiece!de!dicha!zona.!
!
!
!
!
!
!
116!!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
Despiece'de'la'zona'superior'de'la'bancada'del'motor'Green'Steam'Engine.'
!
!
!
!
!
En!la!zona!opuesta!de!la!bancada!tenemos!lo!mismo!pero!solamente!con!el!
despiece!de!las!tuercas!en!cada!barra!de!la!bancada.!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
117!
!
Zona'de'la'manivela'
!
!
!
Ésta!es!una!de!las!zonas!más!peculiares!del!motor,!pues!hasta!ahora!no!se!
había!visto!mecanismo!más!extraño.!!
!
!
!
!
!
!
!
Conjunto'de'la'zona'de'la'manivela'del''motor'Green'Steam'Engine.'
!
!
!
!
!
!
!
118!!
!
!
!
!
Aunque!no!se!vean!en!la!imagen,!se!dispone!de!rodamientos!de!aguja!dentro!
de!la!manivela!para!permitir!el!giro!relativo!entre!el!flex!head!y!la!manivela.!
!
!
Vemos!a!continuación!un!despiece!del!conjunto:!!
!
!
!
Despiece'de'la'zona'de''la'manivela'del'motor'Green'Steam'Engine.'
!
!
!
!
!
!
!
!
!
119!
!
!
La'entrada'del'vapor'
!
!
!
El!anterior!no!es!el!único!conjunto!interesante!del!motor.!En!contraste!con!el!
típico!diseño!del!conjunto!cilindro!pistón!del!motor,!tenemos!el!del!conjunto!
anterior!y!el!del!distribuidor!de!vapor,!con!un!mecanismo!más!que!rápido,!pero!con!
un!necesario!cuidado!debido!al!movimiento!relativo!de!las!piezas!entre!sí.!
!
!
!
!
!
!
'
!
!
!
!
!
Conjunto'de'distribución'de'vapor'del'motor'Green'Steam'Engine.''
!
!
!
!
120!!
!
!
!!
Tenemos! a! la! vista! en! la! imagen! anterior! el! distribuidor! de! vapor,! en! cuya!
forma!iría!el!oscilador!montado!para!dar!movimiento!al!mismo.!También!podemos!
ver! con! una! mejor! perspectiva! las! piezas! con! forma! de! bola! que! permiten! el!
movimiento!del!conjunto!cilindro!pistón!con!cierta!libertad.!
!
!
Mostramos!a!continuación!un!despiece!del!conjunto:!
!
!
Despiece'del'conjunto'de'distribución'de'vapor'del'motor'Green'Steam'Engine.'
!
!
!
!
!
!
La!mayoría!de!las!piezas!del!conjunto!en!cuestión!encajan!con!rosca!entre!
ellas.!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
121!
!
Despiece'del'motor'
!
!
!
El!motor!en!cuestión!no!es!precisamente!una!versión!clásica!de!motor!Stirling!
o!de!motor!de!combustión!en!cuanto!a!la!cinemática!del!mismo.!Por!tanto!es!
necesario!mostrar!un!despiece!de!algunas!de!las!partes!del!mismo!para!aclarar!el!
sistema!de!montaje:!
!
!
!
!
!
!
!
!
Despiece'de'la'maqueta'del'motor'Green'Steam'Engine.'
!
!
!
!
!
!
!
!
122!!
!
!
!
!
!
!
Despiece'de'la'maqueta'del'motor'Green'Steam'Engine.'
!
!
123!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
124!!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
SEGUNDA!PARTE!
!
!
1.B!PLANOS!DEL!
MOTOR!
!
!
!
!
!
!
!
125!
!
!
!
13
45
6,35
O8
!
O8
O5
6,35
113
19
126!!
!
J.M.G.
J.P.F.
Nombre
Escala 1:1
Firma
Dibujado
Comprobado
Fecha
29/04/2015
15/07/2015
A3
I.C.A.I.
Plano A3
Barra pistón y guía de la barra
Grado en ingeniería electromecanica
Especialidad mecánica
!
57
35
R 4,5
10
O 25
2
25
28
!
!
127!
!
J.M.G.
J.P.F.
Nombre
Escala 2:1
Firma
Dibujado
Comprobado
Fecha
29/04/2015
15/07/2015
A3
I.C.A.I.
Plano A3
Carcasa distribuidor de vapor
Grado en ingeniería electromecanica
Especialidad mecánica
!
!
A
B
SECTION A-A
70
80
R 4,75
!
A
R8
DETAIL B
5
4,7
R
128!!
!
45
J.P.F.
J.M.G.
Nombre
Escala 1:1
Firma
Dibujado
Comprobado
Fecha
29/04/2015
15/07/2015
A3
I.C.A.I.
Plano A3
Cilindro
Grado en ingeniería electromecanica
Especialidad mecánica
R5
!
O7
8
A
!
J.M.G.
J.P.F.
Escala 5:1
Firma
Dibujado
Comprobado
Nombre
O9
O8
29/04/2015
15/07/2015
Fecha
SECTION A-A
A3
12
7
7
Plano A3
Conexión de bola entre codo y cilindro
Grado en ingeniería electromecanica
Especialidad mecánica
I.C.A.I.
A
R5
!
!
129!
!
10
18,57
15
DETAIL A
1
B
A
!
O 35
O 25
R6
DETAIL B
7
1
9,5
9,97
130!!
!
!
!
2,84
4
51
44
J.P.F.
J.M.G.
Nombre
Escala 2:1
Firma
Dibujado
Comprobado
Fecha
29/04/2015
15/07/2015
A3
I.C.A.I.
Plano A3
Distribuidor de vapor
Grado en ingeniería electromecanica
Especialidad mecánica
R 11,5
A
19
5,5 2 5,7
R 5,5
5
!
5
A
12
SECTION A-A
3,5
!
J.M.G.
J.P.F.
Nombre
54
Escala 2:1
Firma
Dibujado
Comprobado
5
Fecha
29/04/2015
15/07/2015
A3
I.C.A.I.
Plano A3
Flex head y conexión a varilla
Grado en ingeniería electromecanica
Especialidad mecánica
!
!
131!
!
19
17
42
R 11,5
A
19
2
132!!
!
6
A
SECTION A-A
10
J.M.G.
J.P.F.
Nombre
Escala 2:1
Firma
Dibujado
Comprobado
Fecha
29/04/2015
15/07/2015
A3
I.C.A.I.
Plano A3
Flex rod anchor
Grado en ingeniería electromecanica
Especialidad mecánica
!
!
!
10
40
12
12
!
!
!
!
133!
!
O8
O 10
16
21
10
12
º
J.M.G.
J.P.F.
Nombre
20
Escala 2:1
Firma
Dibujado
Comprobado
16
O8
O 10
Fecha
29/04/2015
15/07/2015
44
27
7
10
A3
I.C.A.I.
Plano A3
Manguitos y codo
Grado en ingeniería electromecanica
Especialidad mecánica
5
11
C
O6
2,1
DETAIL C
R 5,5
40
A
O 15
48
!
140
58
22
SECTION A-A
15
26
24
A
3
O 11
15,21
D
7
32
SECTION D-D
D
6
35
134!!
!
!
!
J.P.F.
J.M.G.
Nombre
Escala 1:1
Firma
Dibujado
Comprobado
Fecha
29/04/2015
15/07/2015
A3
I.C.A.I.
8
Plano A3
Manivela, eje, barra de manivela, conexión barra manivela-barra
pistón y conexión barra-manivela
Grado en ingeniería electromecanica
Especialidad mecánica
7
O 12
53
88
50
!
!
!
!
135!
!
A
O 69
SECTION A-A
5
A
J.M.G.
J.P.F.
Nombre
Escala 1:1
Firma
Dibujado
Comprobado
3,35
6,35
3,35
29/04/2015
15/07/2015
Fecha
O 70
O 62
A3
I.C.A.I.
Plano A3
Pistón y arandela
Grado en ingeniería electromecanica
Especialidad mecánica
O2
25
7
2
52,5
136!!
!
42,5
!
!
!
57,5
3
O 10
6,35
70
90
J.M.G.
J.P.F.
Nombre
Escala 2:1
Firma
Dibujado
Comprobado
85
Fecha
29/04/2015
15/07/2015
A3
I.C.A.I.
Plano A3
Placa del cilindro y agarres
Grado en ingeniería electromecanica
Especialidad mecánica
8
!
!
R 25
O8
10
24
25
!
330
R 12,5
5
95
8
J.P.F.
J.M.G.
Nombre
Escala 1:2
Firma
Dibujado
Comprobado
Fecha
29/04/2015
15/07/2015
A3
I.C.A.I.
Plano A3
Sujección y barra de la bancada
Grado en ingeniería electromecanica
Especialidad mecánica
!
!
137!
!
290
A
10
138!!
27
141,9
SECTION A-A
8,38
10
10
7
A
!
J.M.G.
J.P.F.
Nombre
Escala 1:1
Firma
Dibujado
Comprobado
Fecha
29/04/2015
15/07/2015
A3
I.C.A.I.
Plano A3
Tapa inferior bancada
Grado en ingeniería electromecanica
Especialidad mecánica
!
!
167
!
!
10
O8
44,5
130
10
15
O7
7
O8
O8
!
O8
!
J.P.F.
J.M.G.
Nombre
Escala 1:1
Firma
Dibujado
Comprobado
Fecha
15/07/2015
29/04/2015
A3
I.C.A.I.
Plano A3
Tapa superior bancada
Grado en ingeniería electromecanica
Especialidad mecánica
!
!
167
!
139!
!
10
30
!
A
A
45
R6
DETAIL B
O5
19
5
5
140!!
B
2,5
2,84
7
4
SECTION A-A
R9
4
5
10
J.P.F
J.M.G.
Nombre
Escala 1:1
Firma
Dibujado
Comprobado
185
195
Fecha
29/04/2015
15/07/2015
A3
I.C.A.I.
O5
Plano A3
Varilla, leva y agarre
Grado en ingeniería electromecanica
Especialidad mecánica
!
!
!
!
!
!
!
TERCERA!PARTE!
!
!
!
1.B!PRESUPUESTO!
DE!FABRICACIÓN!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
141!
!
EL'PRESUPUESTO'
!
!
!
Como!en!muchos!de!los!proyectos!de!ámbito!industrial,!el!proyecto!en!
cuestión!es!un!proyecto!de!fabricación.!Como!hemos!comentado!en!páginas!
anteriores,!lo!que!se!desea!es!llevar!a!cabo!una!fabricación!del!motor!mediante!
documentos!serio!y!normalizados,!partiendo!de!un!prototipo!y!unas!cuantas!
fotografías.!Para!ello!se!llevan!a!cabo!unos!planos!y!la!explicación!del!montaje,!pero!
el!presupuesto!no!será!menos.!Se!trata!de!un!presupuesto!en!el!cuál!se!viaja!hasta!
los!costes!de!mano!de!obra!directa!sin!escatimar!en!precisión.!Como!veremos!a!
continuación!se!tendrá!en!cuenta!el!precio!de!los!elementos!necesarios!para!trabajar!
(como!por!ejemplo!las!máquinas,!e!incluso!la!energía!que!se!gasta)!de!un!taller!de!
fabricación!estándar.!Realizaremos!el!cálculo!del!presupuesto!mediante!un!pedido!
supuesto!de!cien!unidades,!con!algunas!estimaciones.!
!
!
Mostramos!a!continuación!la!planta!supuesta!en!la!que!se!fabricará!un!lote!de!
100!unidades!del!motor!en!cuestión.!
!
!!!!!!!!!!!!!!!
142!!
!
!
!
!
!
Las!máquinas!que!vemos!en!la!imagen!anterior!son!las!siguientes:!
!
PUESTO! RECURSOS!DISPONIBLES!ÁREA!PRODUCCIÓN!
CATEGORÍA!
Nº!
REQUERIDA!
1!
a!!!!!!!1!Torno!paralelo!convencional.!(P=!2!Kw,!htas.!
Oficial!2ª!
20x20!mm!y!Ø25,!rpm.!100a3000)!
2!
a!!!!!!!1!Fresadora!convencional!universal.!(P=!2!Kw,!htas.! Oficial!2ª!
20x20,!rpm.!100a3000)!
3!
a!!!!!!!1!Torno!de!CN.!(P=!5!Kw,!htas.!25x25,!rpm.!50a
Oficial!2ª!
5000)!
4!
a!!!!!!!1!Fresadora!de!CN.!(P=!5!Kw,!rpm.!50a4000)!
Oficial!2ª!
5!
a!!!!!!!1!Centro!de!torneado.!(P=!10!Kw,!rpm.!50a6000,!
Oficial!1ª!
htas.!25x25!mm!y!Ø25,!Eje!C!a!Si)!
6!
a!!!!!!!1!Centro!de!mecanizado!vertical.!(P=!10!Kw,!rpm.!
Oficial!1ª!
50a6000,!columna!móvil)!
7!
a!!!!!!!1!Máquina!CN!multifunción.!(P=!20!Kw,!rpm.!50a
Oficial!1ª!
10000,!htas.!sist.!Modular,!11!ejes)!
8!
a!!!!!!!1!Máquina!de!electroerosión!de!penetración.!
Oficial!2ª!
9!
a!!!!!!!1!Rectificadora!cilíndrica!universal.!(P=!5!Kw,!rpm.!
Oficial!2ª!
50a4000,!muela!300!mm)!
10!
a!!!!!!!1!Rectificadora!tangencial.!(P=!5!Kw,!rpm.!50a4000,! Oficial!2ª!
muela!300!mm)!
11!
a!!!!!!!1!Brochadora.!(P=!3!Kw)!
Oficial!2ª!
12!
a!!!!!!!1!Sierra!de!cinta!horizontal.!(P=!2!Kw)!
Oficial!3ª!
13!
a!!!!!!!Hornos!para!tratamientos!térmicos!(cementado,!
Oficial!2ª!
templado,!revenido,...)!
14!
a!!!!!!!Bancos!de!montaje!y!expedición.!
Oficial!3ª!
15!
a!!!!!!!Sala!de!verificación!(metrología).!
Oficial!1ª!
16!
a!!!!!!!1!equipo!de!soldadura!MIG.!
Oficial!2ª!
17!
a!!!!!!!1!equipo!de!soldadura!TIG.!
Oficial!1ª!
18!
a!!!!!!!1!equipo!de!soldadura!SMAW!(electrodo!revestido).! Oficial!2ª!
19!
a!!!!!!!1!equipo!de!soldadura!por!resistencia!(RW).!
Oficial!3ª!
20!
a!!!!!!!1!Cizalla!hidráulica.!(hasta!3!mm!en!acero,!longitud! Oficial!3ª!
1400!mm).!
21!
a!!!!!!!1!Escantonadora!(operaciones!auxiliares).!
Oficial!3ª!
22!
a!!!!!!!1!Plegadora!hidráulica!(hasta!5!mm!de!doblado!en!
Oficial!2ª!
acero,!longitud!1000!mm).!
23!
a!!!!!!!1!Prensa!excéntrica!(40!Tm,!cadencia!130,!incluye!
Oficial!2ª!
devanador!y!alimentador).!
24!
a!!!!!!!1!Equipo!de!clinchado!(punzónamatriz!para!2!mm!
Oficial!2ª!
espesor).!
25!
a!!!!!!!1!Máquina!de!corte!Láser.!(Capacidad!de!hasta!5!mm! Oficial!2ª!
en!acero).!
26!
a!!!!!!!Área!de!fundición!a!la!cera!perdida.!
Oficial!2ª!
!!
!!
!!
!
!
143!
!
!!
a!!!!!!!SUBCONTRATACIÓN.!La!empresa!dispone!de!un!
conjunto!de!proveedores!para!la!realización!de!procesos!
que!no!puedan!realizarse!en!la!instalación!indicada.!
!!
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!
!
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Por!otra!parte,!debemos!tener!también!en!cuenta!la!gestión!de!cada!área!de!trabajo!
del!taller:!
!
!
!
!
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PUESTO! RECURSOS!DISPONIBLES!ÁREA!GESTIÓN!Y!OTRAS! CATEGORÍA!
Nº!
REQUERIDA!
1!
Gestión!área!de!mecanizado!
Jefe!de!equipo!
2!
Gestión!área!de!chapa!
Jefe!de!equipo!
3!
Gestión!área!de!soldadura!
Jefe!de!equipo!
4!
Gestión!área!de!tratamientos!y!montaje!
Jefe!de!equipo!
!
!
!
!
Para!dicho!sistema!de!trabajo!expuesto!anteriormente!y!las!máquinas!que!
vamos!a!emplear,!así!como!el!sueldo!de!unos!veinte!operarios!en!el!lugar!de!trabajo,!
tenemos!las!siguientes!cantidades!diarias!a!pagar!en!el!taller,!siendo!estimada!para!
unos!15!operarios!(sueldo!medio!de!un!oficial!de!segunda,!que!es!la!categoría!más!
empleada!en!nuestro!sistema).!
!
!
DATOS!DE!EMPRESA!
CONCEPTO!
€!
MANO!DE!OBRA!DIRECTA,!mod!
1687,5!
MANO!DE!OBRA!INDIRECTA,!moi!
585,5625!
CARGAS!SOCIALES!(mod+moi)!
852,3984375!
GASTOS!GENERALES!
793,125!
!
!
!
!
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Para!cada!una!de!las!categorías!anteriormente!mencionadas!tenemos!un!
sueldo!base!determinado,!con!el!mismo!porcentaje!de!plus!diario!cada!uno.!Aunque!
existen!más!categorías!para!un!taller,!nosotros!emplearemos!sólo!las!necesarias,!que!
serán!el!oficial!de!primera,!el!de!segunda!y!el!de!tercera!y!el!jefe!de!equipo.!
144!!
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!
!
!
!
TABLA%SALARIAL%(por%categorías%de%mano%de%obra%en%general)%
CONCEPTO!
OFICIAL!
Jefe!de!
equipo!
1ª!
2ª!
3ª!
Salario!base!día!
161!€!
120!€!
96!€!
201!€!
Plus!día!
11!€!
8!€!
6!€!
13!€!
Salario!día!
150!€!
113!€!
90!€!
188!€!
Remuneración!anual!
40.286!€!
30.214!€!
24.171!€!
50.357!€!
Jornal/h!
20!€!
15!€!
12!€!
25!€!
!
!
!
!
!
A!continuación!pasamos!al!material!de!fabricación!del!motor.!Como!hemos!
dicho!anteriormente,!se!trata!de!un!motor!pequeño,!con!pocas!piezas!que!supongan!
gran!tamaño.!Por!tanto,!a!pesar!de!la!densidad!de!los!materiales!empleados,!el!
motor!no!debe!pesar!más!de!unos!9!kg.!
!
!
!
LISTA%MATERIALES%A%PEDIR%
MATERIAL!
PESO!(KG)!
!!
NETO!
BRUTO!
PRECIO!
por!u.c.!
Para!P!
10%!
Kg!
TOTAL!
Aluminio!
0,734!
73,416!
80,7576!
1,69!
136,480!
Latón!
2,332!
233,2!
256,52!
4,18!
1072,254!
EPDM!
0,008!
0,780!
0,85789!
0,01!
0,009!
Acero!
6!
600!
660!
0,6!
396!
TOTAL!
!!
!!
!!
!!
1604,743!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
!
145!
!
Las!máquinas!y!los!respectivos!operarios!a!emplear!en!nuestro!taller!son!los!
siguientes:!
!
!
RELACIÓN%DE%MÁQUINAS%Y%OPERARIOS%
Nº! DENOMINACIÓN!
CARACTERÍSTICAS!
POTENCIA! OFICIAL!
(KW)!
1ª! 2ª!
5!
Centro!de!torneado!
rpm.!50a6000,!htas.!25x25!mm! 10!
x! !!
y!Ø25,!Eje!C!a!Si!
8!
Máquina!de!
a!
a!
!!
x!
electroerosión!por!
penetración!
9!
Rectificadora!cilíndrica! rpm.!50a4000,!muela!300!mm! 5!
!!
x!
universal!
15! Verificación!
Metrología!
a!
x! !!
23! Prensa!excéntrica!
40!Tm,!cadencia!300,!incluye!
a!
!!
x!
devanador!y!alimentador!
!
!
!
Cabe!decir!que!los!puestos!referidos!en!las!tablas!anteriores!corresponden!al!
listado!de!puestos!expuesto!en!la!zona!superior!del!plano!de!la!planta!de!fabricación.!
!
!
Para!cada!uno!de!los!puestos!de!trabajo!anteriormente!mencionados,!los!que!
vamos!a!emplear,!tenemos!los!siguientes!presupuestos:!
!
!
!
!
!
COSTE'PUESTO'DE'TRABAJO'
Nº! PRECIO! AMORTIZACIÓN! FUNCIONAMIENTO! VIDA!
(€)!
(AÑOS)!
(h/AÑO)!
PREVISTA!
(h)!
COSTE!PUESTO!TRABAJO!(€/h)!
5! 9000
0!
8! 6000
0!
9! 6000
0!
1 5000!
5!
2 5000!
3!
!
!
!
!
!
146!!
INTE
RES!
AMORTIZA MANTENIMI ENER TOTA
CIÓN!
ENTO!
GÍA!
L,!f!
4!
1506!
12048!
1,43! 5,98!
4,78!
4!
941!
7528!
0,96! 3,98!
3,19!
0,12! 12,3
1!
0,07! 8,20!
4!
1130!
9040!
0,96! 3,98!
3,19!
0,09! 8,22!
4!
1883!
15064!
0,08! 0,33!
0,27!
0,15! 0,83!
4!
941!
7528!
0,08! 0,33!
0,27!
0,07! 0,75!
!
!
3ª!
!!
!!
!!
!!
!!
Tenemos!en!cuenta!para!la!tabla!anterior!de!los!costes!de!cada!puesto!de!
trabajo!empleado!lo!siguiente:!
!
Interés!
3%!
Amortización! 4!años!
Energía!
0,15!€!
(kW/h)!
!
!
!
Una!vez!determinado!dicho!cuadro!hayamos!los!costes!de!la!mano!de!obra!de!
cada!máquina!con!el!coste!del!tiempo!de!fabricación!y!tiempo!serie!y!concedido!de!
cada!máquina.!
!
!
DATOS%DE%FABRICACIÓN%Y%MONTAJE%
MARCA!Nº! PIEZAS!POR!
FABRICACIÓN! JORNAL!
f!(pts./h)!MATERIAL!
CONJUNTO!
(h)!
(pts./h)!
ts! Tc!por!
kg/PIEZA! €/kg!
pieza!
5!
21!
1,5! 0,15!
15!
4,86!
0,734!
1,69!
8!
1!
0,1! 0,05!
15!
5,17!
0,734!
1,69!
9!
5!
0,5! 0,05!
15!
4,33!
0,734!
1,69!
15!
40!
2! 1!
20!
0,36!
2,332!
2,015!
23!
2!
0,1! 0,05!
15!
0,57!
0,734!
1,69!
!
!
!
!
!
Finalmente,!teniendo!en!cuenta!todos!los!gastos!anteriores!evaluamos!una!
suma!general!de!los!trabajos!de!cada!operario,!de!forma!que!tengamos!una!buena!
referencia!del!coste!de!cada!puesto!de!trabajo!por!hora.!
!
!
VALORACIÓN%HORARIA%PARA%COSTE%FABRICA%POR%HORA%
PUESTO!Nº!
mod!
f!
moi!
CS!
GG!
cf/h!
5!
21,5!
12,31!
7,46!
10,86!
10,11!
62,24!
8!
15!
8,20!
5,21!
7,58!
7,05!
43,03!
9!
15!
8,22!
5,21!
7,58!
7,05!
43,05!
15!
21,5!
0,83!
7,46!
10,86!
10,11!
50,75!
23!
15!
0,75!
5,205!
7,58!
7,05!
35,58!
!
!
!
147!
!
!
Teniendo!en!cuenta!que!cada!motor!va!a!estar!en!el!puesto!5!durante!
aproximadamente!cuatro!horas!(en!el!centro!de!torneado),!y!que!va!a!estar!en!el!
puesto!8!durante!2!horas!(máquina!de!electroerosión!por!penetración),!en!el!9!
durante!2!horas!!(rectificadora!cilíndrica!universal)!,!en!el!puesto!15!durante!unas!
cuatro!horas!(verificación!y!metrología),!y!en!el!23!unas!0,25!horas!(prensa!
hidráulica).!Todo!ello!suma!633,015€!,!a!lo!que!debemos!añadir!el!montaje!de!la!
máquina,!lo!que!significará!dos!horas,!es!decir!unos!40€!más.!
!
!
Por!tanto,!tenemos!un!coste!de!fabricación!del!motor!de!673,015€.!
!
!
Para!determinar!el!coste!de!fabricación!debemos!añadir!un!10%!de!beneficio,!
menor!al!que!se!suele!emplear!en!aplicaciones!industriales,!ya!que!debemos!pensar!
en!que!puede!aplicarse!en!ámbitos!de!obras!sociales!en!países!subdesarrollados.!Por!
tanto!nos!quedaría!un!coste!de!fábrica!de!740,32€.!
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Por!tanto,!para!el!lote!pensado!del!taller!nos!quedaría!un!precio!del!pedido!de!
74.031,65€.!
!
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!
!
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!
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!
148!!
!
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