1. INTRODUCCION

El alternador, uno de los elementos más importantes de un automóvil, es un aparato que se ocupa de transformar energía mecánica en eléctrica, por lo tanto, se encarga de abastecer el auto de la energía necesaria para que funcione; el nombre viene de la corriente alterna generada por esta transformación. Al mismo tiempo que realiza este proceso de energía, se preocupa de almacenarla en la batería, de modo que el vehículo cuente con la energía necesaria para que funcione el sistema eléctrico mientras el auto se encuentre apagado. No obstante, es indispensable recordar que el uso prolongado de la batería sin tener el motor del auto encendido, podría agotar toda la energía almacenada, lo que impediría luego que se encienda el motor.

El funcionamiento de los alternadores tiene su fundamento en un principio físico en el que un conductor es sometido a un campo magnético. Esto provoca una tensión eléctrica inducida, en la que su polaridad depende del sentido del campo y el flujo que lo cruza.

El alternador realiza el proceso de transformación de energía a partir de ciertos fenómenos de inducción, a través de una corriente alterna. Para cumplir con esta función, el alternador posee dos partes, un Inductor, que crea un campo magnético, y un Inducido. Este último es el conductor a través del cual atraviesan las líneas de fuerza del campo magnético producido por el inductor.

Además de las estructuras recién mencionadas, el alternador debe contar un tercer elemento básico, que corresponde a un regulador de voltaje. Su presencia se explica gracias a las revoluciones del motor. Éstas tienden a cambiar en forma constante, subiendo y bajando incesantemente a lo largo del viaje. Entonces, se podría decir que en la medida en que haya más revoluciones en el motor, más corriente generará el alternador, y a menos revoluciones, menos corriente generada. Debido a lo anterior es comprensible la necesidad de algún sistema que regule la cantidad de corriente generada a partir de las revoluciones, y este sistema corresponde al regulador de voltaje.

2. MARCO TEÓRICO

El trabajo fundamental del alternador es cargar la batería de un automóvil o maquina a la que se encargue de alternarlo. Nosotros nos avocaremos fundamentalmente las deficiencias más comunes que un alternador pueda presentar o presenta a continuación daremos el desarrollo.

2.1. Calentamiento  Excesivo De Los Cojinetes (temp. > 80° C en las cubiertas de rodamientos con o sin ruido anormal)

este problema se origina en Si el rodamiento toma un color azul o la grasa está carbonada, cambiar el rodamiento.

Caja de rodamiento mal bloqueada (Girarlo en su encaje). Alineamiento incorrecto de los cojinetes.

2.2.

Calentamiento Excesivo De La Carcasa Del Alternador (Más de 30° C sobre la temperatura ambiente El problema se origina en- Circuito de aire (entrada –salida) parcialmente

obstruido o reciclado del aire caliente del alternador o del motor térmico. Funcionamiento del alternador con tensión demasiada elevada (>105% de Un en

carga). Funcionamiento del alternador con sobrecarga.

2.3. Vibraciones Excesivas. El problema tiene origen en- Alineamiento incorrecto. (Acoplamiento).

o Amortiguadores defectuosos o juego en el acoplamiento.

o Defecto en el equilibrio de uno de los elementos de la línea del árbol.

(Eje).

2.4. Vibraciones Excesivas Con Ruido (Gruñido) Proveniente Del Alternador Origen del problema- Marcha monofásica del alternador (carga monofásica o

contactor defectuoso, o defecto de instalación).- Corto circuito en el estator del alternador.

2.5. Humo, chispas o llamas provenientes del alternador + gruñidos y vibraciones.

El problema se origina en

o Cortocircuito en la instalación (incluso entre el alternador y disyuntor).

o Cuerpo extraño en la máquina.

o Cortó circuito o flash en el estator.

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Dado que el alternador proporciona corriente eléctrica es necesario prever posibles fallas como es el recalentamiento. El calentamiento y posterior desgaste de las piezas, en los alternadores es común ya que se produce por la fricción entre el eje (forma parte del rotor) y las escobillas (formara parte del estator) o llegue a una temperatura de equilibrio con el motor ya que este debido a su combustión genera calor, otro punto a considerar por las posibles causas del calentamiento de un alternador sea la demanda de la corriente eléctrica del vehículo. pero cuando es que sucede un calentamiento fuera de lo normal genera un problema tanto en la eficiencia del mismo, como de los aparatos eléctricos que se alimentan de la corriente producida por el alternador, entonces identificar aquellas causas del calentamiento se deba a un mal diseño, a la ventilación incorrecta al interior del alternador o de no contar con los materiales adecuados como es en su eje y los cojinetes, y el acabado superficial del mismo, para su funcionamiento tanto del rotor como del estator, o al desgaste del lubricante que en el eje lo cual con la fricción producida se va a calentar, entonces que consideraciones debemos de tomar ya que este defecto va desde que salió al mercado.

Pero en este trabajo hablaremos sobre una falla en particular que es el desgaste del eje, los rodamientos y cojinetes ya que estos forman parte del rotor y están sometidos a mayores esfuerzos que las otros elementos, es decir los elementos mencionados forman parte del rotor el eje soportara tanto el peso del inductor, por lo cual soportara fuerzas cortantes, momentos flectores, y la fricción que se da entre este y el rodamiento o cojinetes en la mayoría de los casos, ya que el desgaste es común entre ambos, pero es más cuando en vez de rodamientos se usan cojinetes, como el eje transforma energía mecánica a eléctrica y considerando el tipo de superficie que hay entre ambos habrá una determinada fricción , cabe resaltar que también se deberá de tomar en cuenta al tipo de material que consta el eje y los rodamientos. Como es el porcentaje de carbono de cada uno de los elementos, la red cristalina que tienen el acero.

4. JUSTIFICACIÓN

4.1. Económica:

el presupuesto que se utiliza para hacer un alternador de carro es factible en diferentes modelos ya que en la actualidad está disponible el precio de los carros para todo tipo de nivel económico ,y que la mayoría de ellos son usados en la ciudad lo cual no requiere de mucha potencia por parte del alternador ,sin embargo cabe resaltar que la fabricación de este equipo no es eficiente por mucho tiempo ya que se le tiene que hacer mantenimiento de manera periódica y que uno de sus problemas es el desgaste superficial debido al rozamiento entre ellas por el constante funcionamiento de los automóviles de la ciudad .el material tanto como el acero para eje como la combinación entre el acero y el silicio en los rodamientos, etc. Son materiales eficientes en diferentes calidades y utilizar el mejor sería hacer durar el alternador más tiempo y a la vez no gastar dinero en repuestos a cada momento.

4.2. Ambiental:

El alternador puede que cueste más caro al principio pero será eficiente más tiempo y se evitara hacer arreglar a cada momento o cambiarlo por otro, lo que significa no fabricar continuamente alternadores puesto que al desecharlos estos contaminen el medio ambiente y al hacerlos de buena calidad y reciclarlos habrá un impacto menor de contaminación ambiental.

4.3. Social:

El alternador no solo sirve para los carros sino también se le puede dar un uso doméstico en el hogar para convertir la energía mecánica en eléctrica y utilizarlo en caso de emergencia en la ciudad cuando haiga un problema con la electricidad, y para mejorar la eficiencia del mismo es disminuir la fricción lo cual lo hace más veloz debido a una superficie más lisa ya que girar a mas revoluciones por minuto y que evite mucho el desgaste, esto dará buen funcionamiento a las otras partes que se relacionan con el alternador.

5. OBJETIVOS:

Objetivos primarios: Investigar los desgastes del material, en los cojinetes o rodamientos y eje que están sometidos a fuerzas de rozamiento durante su funcionamiento.

Objetivos secundarios: Analizar los materiales de los cuales está compuesto el alternador. Investigar porque se producen las vibraciones excesivas y también en qué

manera afecta las propiedades del material. Cuanto sería el tiempo de vida de cada parte si se redujesen

considerablemente esos defectos.Investigar los materiales que pudiesen estar sometidos a esos defectos sin que sus propiedades se modifiquen considerablemente y tengan las propiedades necesarias para que cumplan su determinada función.

6. DIBUJO EN EXPLOSIÓN

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTIN DE AREQUIPA

FACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓNY SERVICIOS

ESCUELA DE INGENIERIA MECÁNICA

TITULO: ANALISIS DE MATERIALES DE UN ALTERNADOR DELCO 60A CON ENTRADA DE CORRIENTE 12V

CURSO: CIENCIA DE LOS MATERIALES

INTEGRANTES: ZEVALLOS VERA ANGEL AQUINO PALOMINO BELTRAN PARI PUMA CARLOS CHAUCA CUELLAR LUZ MARIA HUANCA HUAYTA CARLOS AUGUTO

Arequipa-2014

7. RECOMENDACIONES

Desde un punto de vista teórico y bastante básico, el cálculo de la esperanza de vida de un rodamiento es independiente de la marca del mismo y sólo depende de parámetros como la carga dinámica máxima,  carga de trabajo, revoluciones, etc, etc. En teoría y acorde a la norma, dos rodamientos con las mismas características deberían de tener la misma esperanza de vida. Pero en el mundo real, todos sabemos que no es así. La elección de un rodamiento de una marca reconocida y de fiabilidad contrastada, es la clave del éxito para una larga vida, ya que el valor L10 calculado es sólo un indicador orientativo. Huir siempre de rodamientos de dudosa calidad o imitaciones. El coste no compensa el esfuerzo en mano de obra.

Cuidado Con La Compra De Rodamientos Por Internet: Es de sobra conocido la existencia de redes mafiosas destinadas a la comercialización derodamientos falsificados de dudosa calidad bajo la marca de empresas de prestigio. La regla de oro a seguir en éstos casos es comprar sólo rodamientos en proveedores fiables.

Prestar Atención Al Proceso De Montaje: Un error en procedimiento de montaje puede acortar la vida útil del rodamiento de una manera abusiva. Se ha de prestar especial atención a no sobrecargar el rodamiento con esfuerzos axiales en el proceso de montaje.

No Tensar Demasiado La Correa: En el caso que hemos tratado en el articulo, una factor muy importante a tener en cuenta es no superar nunca la tensión máxima de la correa del alternador especificada por el fabricante. Una correa demasiado tensada, originará sobrecarga en el rodamiento disminuyendo drásticamente la vida del mismo. Además los rodamientos montados en éste alternador son relativamente pequeños, con lo cual es bastante fácil sobrecargarlos si no se respeta la tensión especificada para la correa. A modo de ejemplo y utilizando la fórmula del estimador L10, se puede demostrar que si incrementamos la tensión de la correa al doble, la esperanza de vida del rodamiento se divide entre 8. Si a ésto le sumamos que el tiempo de vida útil depende de muchas condiciones externas, y que puede disminuir la vida incluso 5 veces, nos encontramos con un factor de ¡¡¡5x8=40 veces!!!

Esta información tiene como objetivo servir de orientación para la correcta elección del alternador y las baterías. El consumo de energía eléctrica aumenta de forma continua en el vehículo y por eso, para mantener una fiabilidad y una capacidad de arranque altas, es sumamente importante disponer del alternador y las baterías que mejor se adapten al uso al que se va a destinar el camión. La recomendación general para el alternador es que su capacidad sea aproximadamente 20 A superior a la corriente consumida en condiciones normales. Para evitar que las baterías se descarguen cuando el motor está al ralentí, no olvidar comprobar el suministro del alternador con el vehículo al ralentí

8. CONCLUSIONES

Los elementos del cual están compuestas estas piezas son muy resistentes pero tienes un tiempo de vida media y tarde o temprano estos por el desgaste y la elongación van a tender a fracturarse.Para la polea la tensión adecuada para la correa del alternador es aquella que no la haga patinar en condiciones normales de funcionamiento. Incrementar la tensión más de éste punto, deja de tener sentido y va en contra de la vida de los rodamientos.

Para el rotor la, afinar más la superficie del eje así duraría más su funcionamiento ya que no se puede reparar esa parte del alternador por la razón que cuesta mucho dinero.

Un alternador solo produce energía eléctrica si está girando su eje por lo que un coche en parado no tiene electricidad si no tiene batería. Sin batería se tendría que arrancar el coche a manivela porque ya no habría electricidad.

En los autos el generador es el mismo alternador.

El alternador trabaja con energía mecánica (los giros de la polea hacen girar la flecha del alternador que mediante inducción genera corriente alterna) mediante un inductor que genera un campo magnético y un inducido que atraviesa el campo magnético creado por el inductor... se transforma la energía mecánica en energía eléctrica en este caso corriente alterna.. Las revoluciones de giro deben ser 500 a 7.000 r.p.m.

9.Bibliografía

http://www.mersen.com/uploads/tx_mersen/12-brush-holder-plug-sets-mersen_04.pdf

http://www.aficionadosalamecanica.net/alternador-funcionam.htm

http://www.ulbrinox.com.mx/public/pdf/metales.pdf

http://www.indiel.com.ar/images/catalogos/2010/catalogo_estatores.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Acero_al_silicio#Propiedades_magn.C3.A9ticas