Ingeniería Industrial

Propiedad de los Materiales

Profesora: HULDA ZULEMA DEL ÁNGEL LÓPEZ

Proyecto final:Alternador Automotriz

Presenta:REYNA HERNÁNDEZ VICTOR URIEL

Objetivo

Conocer el funcionamiento delalternador automotriz, mediante suscomponentes mecánicos. Así como lacomposición y características de loselementos que lo conforman.

Datos:

Este inventó comenzó a partir de la idea de undinamo, construida en 1832 por Faraday.

El alternador, invento de Gramme y Fontain se dio aconocer en 1878 .

Es capaz de convertir la energía mecánica eneléctrica.

Se encarga de abastecer a los componentes del auto,de la energía necesaria para que funcione.

Definición:

Un alternador es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una

corriente alterna mediante inducción electromagnética.

Los alternadores se basan en el principio de lainducción electromagnética, el cual dice que: “Unconductor sometido a un campo magnético variable,crea una tensión eléctrica inducida, cuya polaridaddepende del sentido del campo y su valor del flujo quelo atraviesa”.

Partes mecánicas del alternador:

1.- Rotor o inductor

Es la parte del alternador la cual genera el campo magnético variable, lo realizadebido a que es una parte móvil del alternador. El rotor esta formado a su vezpor un eje o árbol sobre el cual va montado el núcleo magnético formado pordos piezas de acero forjado que llevan unos salientes o dedos entrelazados sinllegar a tocarse, que constituyen los polos del campo magnético inductor.

En el interior de los polos, va montada una bobina inductora de hilo de cobreaislado y de muchas espiras, bobinada sobre un carrete material termoplástico.

Polea:

Es la que recibe la fuerza mecánica procedente del motor. Estapolea va enganchada al eje del alternador que mueve el rotorque hay en su interior y arrastra también al ventilador.

La polea al igual que el rotor también esta echa de acero.

El acero que compone al rotor es una aleación ferrosa. Que tiene como propósito:

1. Aumentar la templabilidad (más dureza)2. Mejorar resistencia3. Mejora propiedades mecánicas4. Mejorar la tenacidad5. Aumentar la resistencia al desgaste6. Mejorar las propiedades magnéticas

El acero eléctrico, también llamado acero magnético, acero al silicio, o acero paratransformadores, es un acero especial fabricado para poseer determinadas propiedadesmagnéticas, tales como una zona de histéresis pequeña (poca disipación de energía porciclo), que equivale a bajas pérdidas en el núcleo y una alta permeabilidad magnética.

El acero forjado: La forja es el proceso que modifica la forma de los metales por deformaciónplástica cuando se somete al acero a una presión o a una serie continuada de impactos. Laforja generalmente se realiza a altas temperaturas porque así se mejora la calidadmetalúrgica y las propiedades mecánicas del acero.

Forja

Microestrctura del acero

El cobre cuyo símbolo es Cu, es el elemento químico de número atómico 29.Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico, que secaracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (elsegundo después de la plata). Gracias a su alta conductividad eléctrica,ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado parafabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos.

Hilo de cobre esmaltado, el cobre es trefilado en frío y tiene una pureza del99% y el esmalte es resinoso (poliuretano modificado con poliéster,poliuretano) lo que le da al aislamiento eléctrico posibilidades de mejoraralgunas características.

Los materiales termoplástico son aquellos materiales que están formadospor polímeros que se encuentran unidos mediante fuerzas intermoleculares o fuerzasde Van der waals, formando estructuras lineales o ramificadas.

2.- Estator o inducido

El estator es la parte fija del alternador la que no tiene movimiento y es donde estánalojadas las bobinas inducidas que generan la corriente eléctrica. El estator tiene unaarmazón que esta formado por un paquete ensamblado de chapas magnéticas deacero suave laminado en forma de corona circular, troqueladas interiormente paraformar en su unión las ranuras donde se alojan las bobinas inducidas.Las bobinado que forman los conductores del inducido esta constituido generalmentepor tres arrollamientos separados y repartidos perfectamente aislados en las 36ranuras que forman el estator. Estos tres arrollamientos, o fases del alternador, puedenir conectados según el tipo: en estrella o en triángulo, obteniéndose de ambas formasuna corriente alterna trifásica, a la salida de sus bornes.

Acero Dulce o Acero Suave:Tipo de acero cuyos niveles de carbono se sitúan entre el0,15% y el 0,25%; es casi hierro puro, de gran ductilidady resistencia a la corrosión.

En el estator se busca que el acero donde se coloca el hilo de cobre que sea resistente para que no se desarme, pero no tan duro como el rotor ya que es una parte fija.

3. Puente rectificador de diodos:

La corriente generada por el conjunto rotor-estator no es adecuada para elfuncionamiento eléctrico de la mayoría de las cosas entonces es por eso que esnecesario rectificarla. Una condición importante para la rectificación es disponer dediodos de potencia aptos para funcionar en un amplio intervalo de temperatura.El rectificador esta, formado por un puente de 6 o 9 diodos de silicio, conexionados acada una de las fases del estator, formando un puente rectificador, obteniéndose a lasalida del mismo una tensión de corriente continua. Los diodos se montan en unplaca de manera que tres de ellos quedan conectados a masa por uno de sus lados ylos otros tres al borne de salida de corriente del alternador, también por uno de suslados . El lado libre de los seis queda conectado a los extremos de las fases de lasbobinas del estator. Con esto se consigue transformar la corriente alterna encorriente continua.

Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Puede ser ánodo o cátodo.

Diodo de Silicio:Suelen tener un tamaño milimétrico y, alineados, constituyen detectores multicanalque permiten obtener espectros en milisegundos. Son menos sensibles que losfotomultiplicadores. Es un semiconductor de tipo p (con huecos) en contacto con unsemiconductor de tipo n (electrones). La radiación comunica la energía para liberar loselectrones que se desplazan hacia los huecos, estableciendo una corriente eléctricaproporcional a la potencia radiante.

Este diodo es llamado rectificadory esa es la función de granimportancia en el alternador.

4.Escobillas:

se fijan dos anillos en el eje de giro, generalmente de cobre,aislados de la electricidad del eje y conectados a los terminales dela bobina rotatoria. Enfrente de los anillos se disponen unosbloques de carbón, que mediante unos resortes, hacen presiónsobre ellos para establecer el contacto eléctrico necesario. Estosbloques de carbón se denominan escobillas y los anillos rotatoriosreciben el nombre de colector.

DATOS DEL CARBÓN

El carbón o carbón mineral es una roca sedimentaria de colornegro, muy rica en carbono contiene otros elementosprincipalmente hidrógeno, azufre, oxígeno y nitrógeno, utilizadacomo combustible fósil. La mayor parte del carbón se formódurante el período Carbonífero (hace 359 a 299 millones deaños). Es un recurso no renovable.

Propiedades físicas

Estado de la materia Sólido (no magnético)Punto de fusión 3823 K (diamante), 3800 K (grafito)Punto de ebullición 5100 K (grafito)Entalpía de vaporización 711 kJ/mol (grafito; sublima)Entalpía de fusión 105 kJ/mol (grafito) (sublima)Presión de vapor _ PaVelocidad del sonido 18.350 m/s (diamante)

Propiedades químicas:

Número atómico 6Valencia 2,+4,-4Estado de oxidación +4Electronegatividad 2,5Radio covalente (Å) 0,77Radio iónico (Å) 0,15Radio atómico (Å) 0,914Configuración electrónica 1s22s22p2Primer potencial de ionización (eV) 11,34Masa atómica (g/mol) 12,01115Densidad (g/ml) 2,26

Propiedades eléctricas

Conductividad Eléctrica:

Capacidad para conducir la corriente eléctrica. Se define en términosde resistencia específica, que es la resistencia de un bloque de carbón de 1cmde longitud y 1 cm2 de sección. Esta propiedad depende de la presión, de latemperatura y del contenido en agua del carbón. El carbón es considerado entérminos generales como un semiconductos La razón por la cual el carbónconduce la electricidad es la posesión de anillos bencénico (hidrocarburo) yradicales libres.

5. Carcasa lado de anillos rosantes.

Es una pieza de aluminio obtenida por fundición, donde se monta el portaescobillas,fijado a ella por tornillos. De esta misma carcasa salen los bornes de conexión delalternador y en su interior se aloja el cojinete que sirve de apoyo al extremo del ejedel rotor. En su cara frontal hay practicadas unos orificios, que dan salida o entrada ala corriente de aire provocada por el ventilador.

6. Carcasa lado de accionamiento

Al igual que la otra carcasa es de aluminio fundido, y en su interior se aloja elotro cojinete de apoyo del eje del rotor. En su periferia lleva unas bridas parala sujeción del alternador al motor del vehículo y el tensado de la correa dearrastre. En su cara frontal, lleva practicados también unos orificios para elpaso de la corriente de aire provocada por el ventilador.Las dos carcasas aprisionan el estator y se unen por medio de tornillos,quedando en su interior alojados el estator y el rotor, así como el puenterectificador.

7.Ventilador

Los componentes del alternador experimentan un considerable aumento dela temperatura debido, sobre todo, a las perdidas de calor del alternador y ala entrada de calor procedente del compartimento motor. La temperaturamáxima admisible es de 80 a 100ºC, según el tipo de alternador.La forma de refrigeración mas utilizada es la que coge el aire de su entorno yla hace pasar por el interior del alternador por medio de ventiladores degiro radial en uno o ambos sentidos. Debido a que los ventiladores sonaccionados junto con el eje del alternador, al aumentar la velocidad derotación se incrementa también la proporción de aire fresco. Así se garantizala refrigeración para cada estado de carga.

El aluminio es abundante en la naturaleza (8% de la corteza terrestre), aunque es difícil de extraer. Se trata de un metal no ferro-magnético

Características físicas

Se trata de un metal ligero, con unadensidad de 2700 kg/m3, y con un bajopunto de fusión (660 °C). Su color esblanco y refleja bien la radiaciónelectromagnética del espectro visible y eltérmico.

Características mecánicas

Todo ello le hace adecuado para la fabricaciónde cables eléctricos y láminas delgadas, pero nocomo elemento estructural. Para mejorar estaspropiedades se alea con otros metales, lo quepermite realizar sobre él operaciones defundición y forja, así como la extrusión delmaterial. También de esta forma se utiliza comosoldadura.

Serie 6000 (de fundiciones):

Se utilizan el silicio y el magnesio. Alcanza una resistencia de 290 Mega Pascales (Mpa), apta para perfiles y estructuras.

Las aleaciones de aluminio para fundición han sido desarrolladas paraque proporcionen calidades de fundición idóneas, como fluidez ycapacidad de alimentación, así como valores optimizados parapropiedades como resistencia a la tensión, ductilidad y resistencia a lacorrosión. Difieren bastante de las aleaciones para forja. El silicio en unrango entre el 5 al 12% es el elemento aleante más importante porquepromueve un aumento de la fluidez en los metales fundidos. En menorescantidades se añade magnesio, o cobre con el fin de aumentar laresistencia de las piezas.

¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!