maneras que dependen principalmente del tamaño del motor de que se trate.
Pero todas estas formas las podemos agrupar, de una manera general, en tres grupos: arranque a mano, arranque por embrague automático y arranque por aire comprimido. ,
Cualquiera que sea el sistema adoptado todos ellos tienen la misma misión a realizar: partiendo del estado de paro del motor hacerle tomar una velocidad de giro tal, que pueda comprimir el aire en las debidas condiciones para que se realice la combustión del combustible a partir de cuyo instante, el motor gira ya por sus propios medios. Con ello vemos que el funcionamiento del dispositivo de arranque queda reducido a un corto espacio de tiempo, lo que dura la puesta en marcha.
Cuando los motores son de muy pequeña potencia, o sea de reducido tamaño, se utiliza el primero de estos sistemas, que es el del arranque a mano.
Este sistema es el más simple de todos ellos y consiste en hacer girar el motor adaptándole una manivela a un extremo del eje cigüeñal (figura 47), sobre el que se actúa haciéndole dar vueltas hasta alcanzar la velocidad necesaria, momento en el que se desacopla dicha manivela para ya
seguir girando el motor. Al arrancar el motor de esta manera, gira por la fuerza que estamos actuando sobre la manivela pero en el momento de alcanzar su velocidad mínima necesaria y efectuarse la primera combustión, la velocidad del motor aumenta considerablemente siendo entonces cuando debemos desacoplar la manivela. Con este fin, dicha manivela va dispuesta para salirse de la pieza de acople por sí misma, evitando así el lastimar a la persona que estuviese actuando sobre ella.
La citada figura 47 representa uno de estos sistemas de arranque. El motor es de un solo sentido de giro y deslizando la manivela hacia el cigüeñal, los encajes de ambas piezas coinciden, con lo que la manivela s610 arrastrará al cigüeñal cuando actuemos en su mismo sentido de giro.
Figura 47. Arranque a mano
Al alcanzar la velocidad necesaria, el cigüeñal, por la forma achaflanada de su encastre y además ayudado por el resorte, despedirá a la manivela hacia fuera quedando así desacoplada, eliminando de esta forma la posibilidad de un accidente.
En algunos casos, en vez de actuar la manivela directamente sobre el cigüeñal, lo hace a un piñ6n, el cual, mediante una cadena de transmisi6n, arrastra al cigüeñal, con lo que se consigue el mismo efecto. El funcionamiento no deja de ser idéntico.
Como a pesar de las disposiciones tomadas para la seguridad del manejo de estos sistemas, cabe siempre la posibilidad de que la manivela quedase agarrada y siguiese girando arrastrada por el motor, en evitación, pues, de los posibles daños que pudiese ocasionar, es conveniente que al estar actuando sobre ella solo hagamos fuerza durante su giro hacia arriba, con lo que caso de agarrotamiento seríamos despedidos y no arrastrados por ella.
Este sistema de arranque se emplea, como hemos dicho, en pequeños motores instalados en botes o embarcaciones de recreo, así como en motores que muevan compresores o aparatos de emergencia, por no necesitar ninguna instalación especial.
Con el fin de evitar resistencias y necesitar menor esfuerzo para arrancar, en algunos de los motores que montan este sistema llevan unos dispositivos o válvulas, que permanecen abiertas durante el arranque para que los émbolos puedan ser lanzados a mayor velocidad sin efectuar la compresión, cerrándolos en el momento que se considera se ha alcanzado la velocidad suficiente.
El segundo sistema de arranque, el del embrague automático, consiste en hacer girar el motor mediante un dispositivo adaptado al mismo que es movido por un motor eléctrico (sistema eléctrico), o por una turbina movida, por aire comprimido (sistema neumático).
Tratándose del caso en que el dispositivo sea movido por motor eléctrico, la energía necesaria nos la suministran una serie de baterías de acumuladores de la debida capacidad.
La pérdida, de carga que durante el arranque tengamos en los acumuladores, la restituiremos mediante su conexión a una dínamo que podrá ser movida por motor independiente o por el propio motor que tratamos durante la marcha.
Este tipo de arranque es utilizado en los motores de los submarinos, y también .en embarcaciones de recreo, y siempre en motores de pequeñas potencias, pues presentan la ventaja de pode!: controlar la velocidad de giro durante la puesta en marcha, observándose si su funcionamiento es normal. Además, los mismos acumuladores pueden servirnos también para el alumbrado de la instalación, sin necesidad de tenor otros aparatos en servicio. .
Si es de turbina de aire de lo que disponemos para arrancar, este aire lo tenemos comprimido y almacenado en unas botellas o recipientes de acero, destinadas al efecto, y por tubería es conducido a la turbina a la que se le da paso abriendo la válvula o grifo dispuesto a este fin.
Figura 48
Arranque por dispositivo automático
Este sistema es utilizado generalmente para arrancar motores auxiliares o grupos electrógenos. Tanto en el dispositivo eléctrico como en el neumático, movemos un eje, el del motor eléctrico o la turbina, en el que va una rueda dentada, que engrana con una corona también dentada, del mismo paso que la rueda, y que va situada sobre la superficie del volante del eje del motor. Al ser movida la turbina o el motor eléctrico, gira la rueda dentada arrastrando el volante y con ello el eje motor.
Veamos sobre la figura 48 el funcionamiento de uno de estos sistemas. El motor o turbina M, mueve el eje E, que por el resorte R, que hace de acoplamiento elástico va unido al eje F. Este eje F, va roscado con un paso cuadrangular, y sobre esta rosca H, sirviéndole de tuerca se desliza la rueda dentada P que lleva adaptado a ella el contrapeso N, con objeto de que al girar el eje F la rueda no lo haga y se vea obligada a desplazarse sobre la rosca cuadrangular hacia la derecha hasta alcanzar el tope T. Entonces, al no poder desplazarse más la rueda P por impedírselo el citado tope T, es arrastrada por el eje F que, a su vez, está recibiendo el movimiento del eje E del motor M. Pero también entonces, la rueda P, ha en-
granado con los dientes de la corona dentada V del volante, con lo que se consigue hacer girar el "motor y hacerle arrancar. O sea que al poner en marcha el motor M, la rueda P es lanzada hasta engranar con V, haciéndola girar, pero cuando ya hemos conseguido el arranque, y paremos el motor M, cesa la fuerza que impulsaba a la rueda P, y deslizándose sobre la rosca, automáticamente, vuelve a su posición inicial de reposo.
Por último, el tercer sistema, el de arranque por aire comprimido, que es el más usado para toda clase de motores cualquiera que sea su potencia y tamaño, consiste en hacer llegar este aire comprimido al cilindro del motor cuando el émbolo se encuentra por su punto muerto superior, y actuando sobre él, lo impulsa fuertemente con lo que adquiere la velocidad necesaria para ponerse en marcha.
El aire comprimido a una presión de 25 a 30 kilos, lo tenemos almacenado en grandes recipientes, casi siempre dos, de acero. Una tubería lo conduce al motor donde, después de pasar por una válvula principal, se distribuye a los distintos cilindros.
Cada cilindro' lleva su correspondiente válvula de arranque que es la encargada de dejar pasar el aire en el momento oportuno, siendo automático el funcionamiento de las citadas válvulas.
En algunos casos, cuando el motor es de varios cilindros, puede darse el caso de que no todos ellos dispongan de dicha válvula, la cual sólo se instala en un determinado número de dichos cilindros con los que se obtiene la seguridad de la puesta en marcha. Pero, repetimos, esto sólo ocurre en determinados casos, ya que lo normal es que cada cilindro lleve su propia válvula que va colocada generalmente sobre la culata o tapa del cilindro, junto a las demás válvulas (inyector, aspiración, escape, etc.).
Figura 49.
Representamos en la figura 49 una de estas válvulas que nos sirve de base para comprender el funcionamiento de los distintos tipos existentes ya que en todas ellas es idéntico. Corresponde a un motor BURMEISTER & WAIN.
Consta la válvula de un cuerpo de fundición A, dentro del cual se aloja el vástago V. En dicho vástago tenemos el émbolo P sujeto a él por el resalte R y la tuerca T. Actuando sobre la parte inferior de este émbolo, va el resorte H, que lo empuja hacia arriba y mantiene la válvula cerrada. En el vástago tenemos otro émbolo, el Q, cuyo diámetro viene a ser el mismo que el del asiento de la válvula (zona S). La parte alta del cuerpo I de la válvula va cerrada por la pieza B, roscada a, dicho cuerpo, quedando entre ella y el émbolo P, la cámara C, a la que una tubería no visible en el dibujo, llevará el aire procedente del distribuidor de arranque.
Cuando se va a poner en marcha el motor, se abre el recipiente de aire dándole paso con la válvula correspondiente para que llegue al colector general, que está en comunicación con todas las válvulas de arranque, pasando a llenar los espacios E, entre el émbolo Q y el asiento S. Siendo iguales los diámetros de Q y S, la válvula queda equilibrada, manteniéndose cerrada, cierre que aumenta con la tensión del resorte H.
Al encontrarse el émbolo motor en su punto de arranque, el distribuidor de aire permite que éste pase a llenar la cámara C, cuya presión actúa sobre el émbolo P, obligándole a descender, comprimiendo el resorte H. Como el vástago V está unido a dicho émbolo P, la válvula se abre, con lo que el aire del espacio E se precipita al cilindro, impulsando al émbolo motor, dándole la velocidad necesaria para la puesta en marcha. El distribuidor del aire de arranque está regulado para que la válvula permanezca abierta sólo el tiempo necesario, por lo que, cuando deja de suministrar aire a la cámara C, momento en que el motor lanzado comienza a quemar combustible, al fallar la presión, el émbolo P recupera su posición inicial, empujado por el resorte H, cerrándose la válvula e interrumpiéndose la entrada de aire al motor.
Figura 50.
Otro tipo de válvula que también representamos en la figura 50 corresponde a un motor KRUPP-MAQUINISTA. Vemos consta también de una caja de fundición A, en la que va situado el vástago V, Y de dos émbolos, , el P, de diámetro ligeramente superior al asiento de la válvula, para que al pasar el aire a la cámara C, ésta no se abra; y el Q, sobre el que actúa el aire procedente del arrancador. Un resorte R ayuda al émbolo P a mantener cerrada la válvula. Al dar paso al aire, éste se dirige a llenar las cámaras C, y parte de él pasa por la tubería T a la parte alta del émbolo Q empujándole e intentando abrir la, válvula, cosa que sólo conseguirá cuando el rodillo del tirante que actúa sobre el brazo B, se lo permita la leva sobre la que se desliza, dando paso entonces al aire hacia el interior del cilindro y comenzando a girar el motor. Al suspender el suministro de aire cesará la presión sobre el émbolo Q, la válvula se cerrará por su efecto, ayudado por el resorte R, volviendo a su posición inicial.
Para arrancar el motor, se abre el recipiente del aire a presión y la válvula de paso al motor con lo que se llenarán todas las válvulas de arranque. Se lleva entonces la palanca de mando a la posición de «arranque» y la válvula que se encuentra en este punto actuará y comenzará a girar el motor, al tiempo que también las demás válvulas, al pasar por su posición correspondiente, irán actuando y el motor adquirirá la velocidad necesaria en muy breves segundos. Cuando esto sucede la palanca de mando se coloca en «Servicio», cerrándose automáticamente el paso del aire al girar ya el motor con combustible.
La posición óptima para arranque del motor, como veremos al hablar de la distribución, es desde poco antes de alcanzar el émbolo el punto muerto superior, hasta la mitad de la carrera descendente. Anticipamos aquí que el espacio recorrido por el émbolo durante el arranque, expresado en grados de giro del cigüeñal viene a ser desde 5 grados antes del punto muerto superior hasta 90° después de rebasada esta posición aproximadamente.
Por esta razón se necesita, dotar a un mínimo de cilindros con la válvula de arranque, para asegurarnos una puesta en marcha segura y eficaz, sin necesidad de tener que colocar el motor en una posición determinada, cosa totalmente imposible cuando éste sea dedicado a la propulsión de un buque.
El número mínimo de cilindros que habrá de llevar esta válvula será . de cuatro en los motores de dos tiempos, y de seis en los de cuatro, con lo que tendremos un ciclo completo del motor trabajando con aire de arranque y de ahí la seguridad de su puesta en marcha.
Hemos visto las distintas maneras de poder arrancar el motor y tratándose, de motores estacionarios, grupos electrógeno s, aparatos auxiliares, etc., ya no presenta dificultad alguna que añadir, pues el motor sólo tiene un sentido de giro y no hay necesidad de invertirlo, tan sólo cuando no nos sean necesarios sus servicios se para dejándole disponible para arrancarle cuando se precise. Pero en el caso de que el motor esté aplicado a la pro- pulsión de un buque, entonces ya hemos de tomar algunas disposiciones. El motor ha de ser reversible, es decir, poder girar en uno u otro sentido para que la hélice en su movimiento haga desplazar el buque en la dirección necesaria.
Varios sistemas existen para lograr este fin de los que damos idea a continuación.
Si se trata de motores de pequeñas potencias como son los destinados a botes, embarcaciones de recreo, o buques de escaso tonelaje, hasta unos 200 caballos, por regla
general, para no complicarles con nuevos accesorios, el motor es de un solo sentido de giro, buscando una disposición mediante la que podamos mover la hélice según nos convenga. A partir de esta potencia y al aumentar su tamaño, se construyen los motores de forma que puedan girar en los dos sentidos, lo que se consigue con el cambio de marchas.
En el primero de los casos, el eje motor va unido al eje de transmisión por una caja de engranajes o conos de fricción, que constituirán su cambio de marcha, y en el segundo el eje motor va firmemente conectado al de transmisión y por tanto a la hélice.
Veamos en el primero de ellos como logramos este cambio de marcha es decir, manteniendo constante el sentido de giro del motor invertir el de la hélice.
Figura 51.
Embrague y cambio de marcha por ruedas dentadas
En la figura 51 tenemos uno de estos casos. El eje del motor E, termina por su extremo en forma ensanchada, pudiendo desplazarse longitudinalmente en su interior el manguito A, pero siendo arrastrado por el giro del eje motor debido a la chaveta B. Este manguito lleva con él, la rueda dentada Q. El manguito está atravesado, sin rozamiento, por el eje de transmisión T, sobre el que tenemos la rueda dentada R. Cuando la palanca C se encuentra en el punto medio 2, el motor gira sin transmitir movimiento alguno. La rueda S gira loca pero engranada con la R. La palanca C en el punto 2, es la posición que se aprovecha para arrancar el motor ya que no presenta resistencia exterior alguna. Pero al colocar la palanca en el punto 1, el manguito A embraga por el extremo delantero con el eje T, y como el manguito está girando arrastrado por el eje motor, resulta que el eje de transmisión se ve obligado a girar en la misma dirección del motor, motivando el movimiento de la hélice acoplada a él. Con ello se obtiene la marcha avante de la embarcación. Si trasladamos la palanca al punto 3, es la rueda Q, solidaria con el manguito, la que engrana con la rueda loca S, que a su vez está engranada con la R, haciendo así girar al eje de transmisión en sentido contrario del eje motor En este caso, la hélice movida por el eje de transmisión nos facilita el desplazamiento opuesto, o sea, la marcha atrás.
Existen diversidad de tipos de estas cajas de engranes, llamadas también embragues, cuyo funcionamiento, más o menos complicado; parte siempre del aquí explicado.
En los grandes motores que hoy se construyen (ya que son muy frecuentes las potencias de 20.000 caballos en un solo motor habiéndose alcanzado como ya indicamos los 25.000, en la propulsión de buques enormes), el intentar siquiera la inversión de su marcha por un procedimiento como el explicado, es bajo todo punto de vista imposible. Por ello hay que dotar al motor de un sistema que sea capaz de hacerle cambiar su sentido de giro, al tiempo que arranque con facilidad empleando en estas operaciones breves segundos, y pudiendo efectuarlas cuantas veces sean necesarias durante las maniobras del buque. Esto se consigue con el cambio de marcha.
Cada tipo de motor adopta un sistema de estos cambios existiendo gran número de ellos más o menos ingeniosos. Todos en general funcionan con aire comprimido y pueden llevar además algún dispositivo hidráulico, a base del aceite lubrificante.
Con el fin de dar una idea del funcionamiento de estos cambios de marcha, explicamos a continuación uno de los más característicos, el empleado en los motores del tipo BURMEISTER y que representamos en la figura 52.
Figura 52.
Esquema del funcionamiento del inversor de marcha en grandes motores
Supongamos el motor parado, pendiente de maniobra.
Tenemos abierta la válvula de paso de aire al motor que nos llega según indica la flecha a la válvula automática A. Una tubería nos conduce parte de este aire a la válvula piloto B, y pasando a través de ella va a la parte alta de la válvula automática A. Esta válvula
automática lleva dentro un vástago 1, en el que está el émbolo de equilibrio 2; el asiento de la válvula 3; y otro asiento 4, para la descarga del aire a la atmósfera.
En el cuadro de mandos del motor, hay dos palancas (no constan en el dibujo), una de ellas es la de maniobra o cambio de marchas y la otra para el arranque y regulación de la velocidad.
Si el motor estaba funcionando en marcha «avante», cuando se ha parado, ahora queremos arranque en marcha «atrás». Para ello colocamos la palanca del cambio en esta posición - atrás». Al hacer este movimiento, una serie de palancas nos ha desplazado el eje C del distribuidor del aire de arranque y lo ha colocado de forma que las levas 5 que actúan, sean las que corresponden a la marcha atrás. Un gatillo nos ha levantado el vástago 6, de la válvula piloto D, con lo que ésta queda abierta.
Llevamos ahora la palanca de arranque desde la posición «paro» en que se encuentra a la de arranque . Con ello levantamos el vástago 7 de la válvula piloto B, cerrando el paso del aire y poniendo en comunicación con la atmósfera la cámara 8 sobre el émbolo de equilibrio