Convertidor de Par

Tractores y Maquinaria
Pesada
UNIVERSIDAD NACIONAL
DE TRUJILLO
INGENIERIA MECANICA
DOCENTE:
ING. JAVIER BACILIO QUIROZ
ALUMNOS:
GUILLEN IPARRAGUIRRE, Joel

JULCA ULLOA, Jess
RODRIGUEZ VELASQUEZ,
Antonio
SIGENZA DAVALOS, Gerson
Tractores y Maquinaria Pesada
Contenido
INTRODUCCIN........................................................................................... 2
Tren de potencia mecnico:.....................................................................2
Tren De Potencia Hidrosttico..................................................................4
Tren de potencia elctrica:.......................................................................5
Mandos hidrulicos:................................................................................. 6
DEFINICIN:................................................................................................ 8
BREVE HISTORIA (EVOLUCION A TRAVES DEL TIEMPO)...............................9
COMPONENTES DEL CONVERTIDOR DE PAR................................................9
Impulsor o Bomba.............................................................................. 9
Turbina............................................................................................... 9
Estator............................................................................................. 10
Eje de salida.................................................................................... 11
Aceite hidrulico.............................................................................. 11
FUNCIONAMIENTO DEL CONVERTIDOR DE PAR.........................................11

1.
Arranque:......................................................................................... 12
2.
Aceleracin:..................................................................................... 12
3.
Acoplamiento:.................................................................................. 12
PROCESOS FISICOS QUE INTERVIENEN EN UN CONVERTIDOR PAR...........14

Resbalamiento:...................................................................................... 15
La hidrodinmica................................................................................... 15
Principio de Bernoulli............................................................................. 15
CLCULOS BSICOS EN EL CONVERTIDOR DE PAR....................................16
a.
Clculo de la rapidez angular de la carcasa del convertidor............17
b.
Clculo de la rapidez tangencial de la bomba.................................17
c.
Clculo de la rapidez tangencial de la turbina.................................18
d.
Clculo de la rapidez tangencial del estator o reactor.....................18
TIPOS........................................................................................................ 18
1.
Convertidor de par convencional..............................................................18
Es el que se ha explicado anteriormente..........................................................18

2.
Convertidor de par de embrague unidireccional..........................................18
3.
Convertidor de Par de Capacidad Variable (Vctc)........................................21
4.
Convertidor de Par de Embrague de Impulsor............................................23
5.
Convertidor de Par de Embrague de Traba................................................26
6.
Divisor de Par........................................................................................ 29
REFERENCIAS BIBLIOGRAFCAS:...................................................................33
INTRODUCCIN
Un vehculo para moverse usa un sistema de propulsin o tren de potencia. Esto

incluye varios tipos de componentes: motor, sistema de transmisin, ejes de
transmisin, diferenciales, ruedas, hlices, orugas, bateras y tanques de combustible.
El tren de potencia transfiere potencia desde la volante de un motor a las ruedas o
cadenas para propulsar la mquina.
Funciones del tren de propulsin:
Conectar y desconectar la potencia del motor a las ruedas.

Equilibrar la distribucin de potencia en las ruedas (permitiendo el Giro de las
ruedas).
Modificar el torque y velocidad.
Proveer un medio para la marcha en reversa.
Los trenes de fuerza se clasifican en tres tipos: mecnicos, hidrostticos y de mandos

elctricos.
Tren de potencia mecnico:
La potencia del motor es transferida a travs de un acoplamiento (embrague o
convertidor de torque).Los trenes de potencia mecnica cuentan con los siguientes
componentes:
Estos son los componentes principales del tren de fuerza mecnico tpico.
Motor: Suministra la potencia para operar el vehculo y el dispositivo de

acoplamiento
Acoplamiento: Conecta la potencia del motor al resto del tren de fuerza. Los
acoplamientos del embrague del volante pueden desconectar la potencia del
motor del resto del tren de fuerza. Esto hace que el motor funcione cuando la
mquina no est en movimiento. Los convertidores de par y los divisores de
par suministran siempre un acoplamiento hidrulico, para conectar el motor al
resto del tren de fuerza. La conexin puede ser directa si la mquina tiene un
embrague de traba.
Transmisin: Controla la velocidad de salida, la direccin y el par de fuerza

suministrado al resto del tren de fuerza.
Diferencial: Transmite la potencia al mando final y a las ruedas, mientras hace

que cada rueda gire a diferente velocidad.
Mando final: Conecta la potencia a las ruedas o cadenas.
Mecanismo de traccin: Impulsa la mquina por medio de las ruedas o

cadenas.
Figura 01. Tren de potencia mecnico

Tren De Potencia Hidrosttico
Como su nombre lo indica usan fluido para transmitir la potencia del motor a los
mandos finales de la mquina. La potencia del motor es transferida a una bomba
hidrulica, la bomba hidrulica provee de caudal y a presin de aceite a un motor
hidrulico de mando el motor hidrulico transfiere la potencia a la transmisin o
directamente al mando final.
Los siguientes son los componentes principales de un tren de fuerza hidrosttico
tpico.
Motor: Suministra la potencia para operar el vehculo y la(s) bomba(s)

hidrulica(s).
Bomba(s): Producen) el flujo hidrulico para accionar el (los) motor(es) de

impulsin.
Motor(es): Suministra(n) la potencia a la transmisin o al mando final.
Transmisin: (Si est equipado): Controla la velocidad de salida, la direccin

y el par de fuerza entregados al resto del tren de fuerza.
Diferencial (si est equipado): Transmite la potencia al mando final y a las

ruedas, mientras hace que cada rueda gire a diferente velocidad.
Mando final: Conecta la potencia a las ruedas o cadenas.
Mecanismo de traccin:
Figura 02. Esquema de un tren de fuerza hidrosttico
Figura 03. Sistema de un tren de trasmisin de fuerza hidrosttico
Tren de potencia elctrica:

Componentes del mando elctrico CC
En el mando elctrico CC se usa electricidad para transmitir la potencia del motor al
mando final de la mquina. La potencia del motor se transfiere a un generador CA. La
electricidad del generador CA se usa para impulsar los motores en el mando final.
Motor: Suministra la potencia para operar el vehculo.
Generador CA: Convierte la potencia mecnica del motor en electricidad.
Rectificador: Convierte la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC).
Excitador de campo: Controla la velocidad de los motores.
Motores CC: Suministran la potencia al mando final.
Mando final: Conecta la potencia a las ruedas.
Mecanismo de traccin: Impulsa la mquina a travs de las ruedas.
Un mando elctrico CA opera lo mismo que un mando elctrico CC, excepto que un
inversor de CC a CA variable controla la velocidad del motor, y los motores elctricos
son motores CA que suministran potencia al mando final.

Los mandos elctricos se usan en algunos camiones de minera. La mayora de los
camiones de minera tienen un mando elctrico CC; sin embargo, los camiones
grandes de minera actuales tienen un mando elctrico CA. Los camiones de minera
con mandos mecnicos generalmente tienen un tren de fuerza de mayor eficiencia y
mayor velocidad de operacin en pendientes fuertes. Los camiones de minera
tambin cuentan con frenado dinmico, en lugar de frenos de disco enfriados por
aceite.
Figura 04. Tren de potencia elctrico
Mandos hidrulicos:
ACOPLAMIENTO HIDRAULICO. Trae ventajas como: menos piezas en movimiento,
menos desgaste en las piezas gamas de velocidades infinitas.
El convertidor de par es una forma de acoplamiento hidrulico usado para transmitir
potencia del motor al eje de entrada de la transmisin. En los convertidores de par se
usa fluido (aceite) para conectar hidrulicamente el volante del motor al eje de entrada
de la transmisin. A menos que la mquina est equipada con un embrague de traba,
no hay conexin directa entre el motor y la transmisin, y slo acta el mecanismo de
mando hidrulico.
Hay tres tipos de mecanismos hidrulicos que se usan para transmitir potencia:
El acoplamiento hidrulico.

El convertidor de Par.
El divisor de par.
Todos son dispositivos de mando hidrulico en los que usa la energa de un fluido en
movimiento para transmitir potencia.
Figura 05. Varios tipos de acoplamiento hidrulico.

La operacin de un acoplamiento hidrulico se puede comparar con la operacin de
dos ventiladores elctricos enfrentados Si un ventilador est funcionando, la energa
del aire en movimiento hace girar el otro ventilador.
En un acoplamiento hidrulico, el fluido acta como el aire entre los dos ventiladores.
Al igual que en los ventiladores, la fuerza del fluido de salida del componente impulsor
acta como la fuerza de entrada del componente impulsado. Como el lquido tiene
mayor masa que el aire, el lquido transmite mayor energa. La potencia mecnica del
motor se convierte en potencia hidrulica y la potencia hidrulica se convierte de
nuevo en potencia mecnica para impulsar el eje de salida.

Figura 06. Principio de funcinamiento del embrague hidraulico
DEFINICIN:
Un convertidor de par es un acoplamiento hidrulico al que se ha aadido un estator.
Al igual que en el acoplamiento hidrulico, el convertidor de par acopla el motor a la
transmisin y proporciona la potencia requerida para mover la mquina. La figura
siguiente muestra un corte del convertidor de par. La caja se cort transversalmente
para permitir ver las piezas internas. A diferencia del acoplamiento hidrulico, el
convertidor de par puede tambin multiplicar el par del motor, con lo cual aumenta el
par a la transmisin. En el convertidor de par se usa un estator, que dirige de nuevo el
fluido al rodete en el sentido de rotacin. La fuerza del aceite del estator incrementa el
par que se transfiere del rodete a la turbina y multiplica el par.
Es un mecanismo que se utiliza en los cambios automticos en sustitucin del
embrague, y realiza la conexin entre la caja de cambios y el motor. En este sistema
no existe una unin mecnica entre el cigeal y el eje primario de cambio, sino que
se aprovecha la fuerza centrfuga que acta sobre un fluido (aceite) situado en el
interior del convertidor. Consta de tres elementos que forman un anillo cerrado en
forma toroidal (como un "donuts"), en cuyo interior est el aceite. Una de las partes es
el impulsor o bomba, unido al motor, con forma de disco y unas acanaladuras
interiores en forma de aspa para dirigir el aceite. La turbina tiene una forma similar y
va unida al cambio de marchas.
Figura 09. Corte transversal de un convertidor de par

BREVE HISTORIA (EVOLUCION A TRAVES DEL TIEMPO)
El convertidor de par fue usado por primera vez por la casa inglesa Leyland que lo
aplic a autobuses y autocares siendo adoptado ms tarde por las grandes fbricas
americanas para equipar automviles y camiones dando origen el Powerglide y al
Dynaflow de Chevrolete; al ultramatic del Packard de la fbrica CHRYSLER
y al
CRUS-O-MATIC y MERCOMTIC de la FORD y en el especial, al FORMATIC,

modalidad esta ltima que puede considerarse tpica por las soluciones dadas a los
mecanismos de las transmisiones con convertidor de par.
COMPONENTES DEL CONVERTIDOR DE PAR
En las partes que conforman un convertidor de par, se destacan cinco componentes
que interactan entre si y que producen la conexin y acoplamiento del motor de
combustin interna y la transmisin de un equipo, estos son:
Impulsor o Bomba
Tambin conocido como impelente. Este elemento tiene paletas que se
encargan de impulsar el aceite a la turbina. Se considera el elemento
conductor, debido a que es el que recibe el movimiento del motor, al que est
unido, e impulsa el aceite contra l.
El impulsor, llamado en ocasiones la bomba, est fijado al volante del motor y
la turbina est fijada al eje de entrada de la transmisin.
Cuando se arranca el motor, el impulsor comienza a girar y empuja el aceite
desde su centro hacia el borde exterior.
Figura 10. Impulsor o Bomba
Turbina
Es el elemento conducido, y va acoplada a la caja de cambios. La parte de la
bomba del convertidor de par dirige aceite presurizado contra la turbina para
hacerla girar.

La turbina est conectada a una flecha, para transferirle potencia a la
transmisin. Tiene como misin recibir el aceite enviado por el impulsor. La
turbina gira en conjunto con el eje de salida ya que estos estn unidos en un
mismo eje.
Figura 11. Turbina
Estator
El convertidor de par incluye un tercer elemento que viene a mejorar las
condiciones de funcionamiento en la circulacin del aceite, se trata del estator.
Tiene como misin redirigir el aceite ocupado por la turbina y entregarlo al
impulsor, cambia de direccin el flujo de aceite, esto permite aumentar el
impulso del aceite.
Dentro del estator se encuentra un cojinete de un solo sentido, lo que permite
que este solo gire en un determinado sentido. El estator se usa para redirigir el
flujo de la turbina de regreso hacia la parte de la bomba, para completar el flujo
de aceite.
Est montado sobre un mecanismo de rueda libre que le permite desplazarse
libremente cuando los elementos del convertidor giran a una velocidad
aproximadamente igual.
Figura 12. Turbina
10
Eje de salida
Est conectado por estras a la turbina y enva el par al eje de entrada de la
transmisin. El eje de salida est conectado a la transmisin mediante una
horquilla y un eje de mando o directamente al engranaje de entrada de la
transmisin, recibe la fuerza desde la turbina y la entrega al eje de entrada de
la transmisin.
Figura 13. Eje de Salida
Aceite hidrulico
Es el elemento que produce el movimiento de los componentes internos del
convertidor, adems de amortiguar cualquier vibracin del motor antes de que
pase a cualquier parte de la transmisin.
FUNCIONAMIENTO DEL CONVERTIDOR DE PAR

En un convertidor, como hemos visto arriba hay un mnimo de tres elementos rotativos:
la bomba, que es accionada mecnicamente por el movimiento de entrada, la turbina,
que impulsa la carga, y el estator, que se interpone entre la bomba y la turbina, y que
altera la direccin del flujo de aceite de retorno a los labes de la bomba.
11
Figura 14. Funcionamiento interno del convertidor de par
En el trabajo del convertidor de par se pueden diferenciar tres etapas:

1. Arranque:
Es el momento en que se aprieta el acelerador y el motor hace girar la bomba con
bastante potencia, pero la turbina est en reposo porque el automvil est
detenido y su inercia se opone al movimiento. Durante esta etapa se produce la
mayor amplificacin del torque. El fluido que llena el convertidor no gira, es solo
bombeado a la turbina para hacerla girar y retorna con gran velocidad.
2. Aceleracin:
El
automvil
va
ganado
en
velocidad,
pero todava
hay una
diferencia
relativamente grande de velocidad de giro entre la bomba y la turbina. Bajo esta

condicin, el convertidor produce una alta amplificacin del par, pero menor que
en las condiciones de arranque. El ndice de multiplicacin depender de la
diferencia real entre las velocidades de giro de ambas piezas, as como otros
factores de diseo.
12

3. Acoplamiento:
La turbina ha acelerado y gira a una velocidad muy prxima a la de la bomba. La
amplificacin del par casi es inexistente y el convertidor de par se est
comportando de una manera similar a un embrague hidrulico.
Como ya se ha dicho la clave para que el par sea amplificado radica en el estator.
En el clsico embrague hidrulico, durante los perodos de alto patinaje, es decir
cuando las velocidades de giro de la bomba y la turbina son muy diferentes, el flujo del
fluido que regresan de la turbina a la bomba lo hace en una direccin que no es la de
los labes de esta ltima, por lo que de cierto modo obliga a la bomba a cambiar su
direccin y dirigirlo de nuevo a la turbina para trasmitir el par, claro est que este
efecto conlleva a una prdida significativa de la eficiencia y una generacin de calor
residual considerable.
En las mismas condiciones, en un convertidor de par, el lquido que regresa de la
turbina por los labes interiores ser redirigido por el estator de modo que entrar a los
labes interiores de la bomba en una direccin muy prxima al perfil de los labes de
esta, as una buena parte de la energa del fluido de retorno se recupera y se aade
a la energa que aplica a la bomba. Esta accin provoca un aumento sustancial de la
masa de fluido que se dirige a la turbina, produciendo un aumento en el par de salida.
Debido a que el lquido que retorna, desde la salida de la turbina, viaja en direccin
opuesta a la rotacin de la bomba, tratar de hacer girar el estator en ese sentido,
cosa que se impide por el mecanismo de rueda libre, y por tanto, la curvatura de los
labes del estator desviarn el aceite en la direccin correcta a favor del giro de la
bomba.
Figura 15. Cambio de Direccin de Flujo
13

En el convertidor de par, a diferencia de los labes colocados radialmente en un
embrague hidrulico normal, tanto la turbina como el estator tienen labes en ngulo y
curvos. La forma de los labes del estator es lo que altera la trayectoria del fluido, y lo
obliga a coincidir con la rotacin de la bomba. La curvatura de los labes de la
turbina ayuda a dirigir correctamente el lquido de regreso al estator por lo que este
ltimo puede hacer su trabajo. La forma de los labes es importante ya que pequeas
variaciones pueden resultar en cambios significativos en el desempeo del convertidor.
Durante el arranque y la etapa de aceleracin, en las que se produce la amplificacin
del par, el estator permanece estacionario debido a la accin de su embrague
unidireccional y porque recibe flujo de la turbina que lo tiende a hacer girar en contra
de la bomba. Sin embargo, cuando el convertidor de par se aproxima a la fase de
acoplamiento, la energa y el volumen del lquido que regresan de la turbina disminuir
gradualmente, todo el sistema girar como parte del torbellino rotatorio de fluido, el
mecanismo de rueda libre se libera y las tres piezas giran en la misma direccin de la
bomba como un conjunto.
Desafortunadamente, una parte de la energa cintica del fluido se perder debido a la
friccin y la turbulencia, lo que causa que en el convertidor se genere calor residual, y
hace que la eficiencia nunca ser del 100%. Este efecto, a menudo referido
como prdidas
por
bombeo, ser ms
pronunciado
cerca
de condiciones
de
arranque. En los diseos modernos, la geometra de las aspas minimiza las prdidas,
lo que permite que la turbina se pueda quedar bloqueada durante largos perodos
con poco peligro de sobrecalentamiento.
De todas formas, al igual que en los embragues hidrulicos, el convertidor de par
necesitar de un sistema de enfriamiento del aceite para evitar que la temperatura
llegue a valores peligrosos para el fluido y el sistema.
PROCESOS FISICOS QUE INTERVIENEN EN UN CONVERTIDOR PAR
En la fase de conversin, el convertidor de par transforma la reduccin del nmero de
revoluciones en un aumento del par motor. En el momento de arrancar el vehculo, al
principio slo gira el rodete de la bomba (impulsor). La turbina todava est parada. La
diferencia de nmero de revoluciones - designada como resbalamiento - es del 100 %.
En la medida en que el aceite cede energa cintica al rodete de turbina, disminuye el
resbalamiento. El nmero de revoluciones de la bomba se aproxima al de la turbina.
El resbalamiento del convertidor representa el criterio necesario de funcionamiento en
la conversin del par motor. En caso de un resbalamiento elevado, el aumento del par
14

motor es mximo, es decir, en caso de una gran diferencia de nmero de revoluciones
entre los rodetes de la bomba y de la turbina, la rueda directriz desva la corriente de
aceite. Por tanto, en la fase de conversin, la rueda directriz acta haciendo aumentar
el par motor. Al hacerlo, se apoya en la caja del cambio mediante un pin libre. En
caso de un resbalamiento bajo, por tanto, si los rodetes de la bomba y de la turbina
giran aproximadamente al mismo nmero de revoluciones, la rueda directriz ya no
acta para aumentar el par motor.
Por accin de la fuerza centrfuga, el aceite es impulsado hacia fuera entre los labes
del rodete de la bomba. El fluido es conducido al rodete de turbina donde su energa
cintica la absorben las paletas.
La curvatura de los labes de la turbina, tiene dos funciones:
Reduce prdidas por impacto provocadas por repentinos cambios de direccin del
aceite entre la bomba y la turbina.
Aprovecha el principio hidrulico de que cuanto ms se desva la direccin de un
fluido en movimiento, mayor es la fuerza que dicho fluido ejerce sobre la superficie
desviadora
Resbalamiento:
Relaciona las rpm de la turbina respecto a las de la bomba.
nt, rpm de la turbina
nb, rpm de la bomba
La hidrodinmica
Tiene numerosas aplicaciones industriales, como diseo de canales, construccin de
puertos y presas, fabricacin de barcos, turbinas, etc.
Principio de Bernoulli
El principio de Bernoulli es una consecuencia de la conservacin de la energa en los
lquidos en movimiento. Establece que en un lquido incompresible y no viscoso, la
suma de la presin hidrosttica, la energa cintica por unidad de volumen y la energa
potencial gravitatoria por unidad de volumen, es constante a lo largo de todo el
circuito. Es decir, que dicha magnitud toma el mismo valor en cualquier par de puntos
del circuito
15

La transmisin de potencia entre mquina conductora y conducida se produce
predominantemente de acuerdo con el principio de operacin directo, por ejemplo a
travs de ejes, acoplamientos mecnicos o reductores. En contraste, la transmisin
hidrodinmica de potencia se produce en base a un principio de operacin de modo
indirecto, es decir, la rueda primaria (bomba) transforma la energa mecnica en
energa cintica en forma de caudal de un fluido interno. Este fluido con su alta
energa fluye de forma centrfuga desde la rueda primaria hasta la rueda secundaria
(turbina) donde se produce de nuevo una conversin de energa cintica en energa
mecnica. La potencia es transmitida desde la bomba hasta la turbina sin que se
produzca contacto alguno entre ambos elementos y por tanto sin desgaste y evitando
la transmisin de vibraciones entre el eje conductor y conducido. nicamente estn
sometidos a desgaste los necesarios elementos constructivos como rodamientos,
retenes, etc.
Figura 16. Vista de Seccin de un Convertidor de par

CLCULOS BSICOS EN EL CONVERTIDOR DE PAR
Antes de empezar a calcular tenemos que dar ciertas condiciones para este
mecanismo. Se sabe que el convertidor de par funciona con aceite del tipo Dexron, el
cual sirve como un medio para poder transmitir energa entre los componentes
principales mencionados. Ahora cuando el automvil parte del reposo el motor
presenta un rgimen de giro en RPM el cual le es trasmitido a la bomba mediante el
cigeal, por lo que, despreciando en este instante toda clase de perdida de energa ,
la bomba girara al mismo rgimen que el cigeal del motor , pero la turbina no gira
16

simultneamente con la bomba, ya que esta ltima tiene que girar ms rpido que
la turbina para poder multiplicar el par; con el transcurrir del tiempo supongamos que
estemos en nuestro automvil conduciendo sobre una carretera y el trayecto tiene
una forma lineal en un tramo largo , entonces el motor de nuestro vehculo tendr
un rgimen casi constante aproximado entre 4500 5000 RPM para los gasolineros
generalmente, por ende las partes internas tanto la bomba como la turbina y el
estator tendrn simultneamente el mismo rgimen de giro igual al del motor , es
bajo estas ltimas condiciones que aproximadamente calcularemos la rapidez
angular de la carcasa del convertidor as como la rapidez tangencial de la bomba, de
la turbina y del estator ayudndonos de algunas herramientas de la fsica bsica .
Nuestro convertidor pertenece al automvil de la marca Toyota, modelo Corona y su
ao de fabricacin es de 1993. Tericamente el convertidor de par puede permanecer
estable a un poco ms de 6000 RPM, pero asumiremos que el
rgimen del motor
permanece constante por un determinado tiempo a 5000 RPM bajo las condiciones
descritas anteriormente, entonces el convertidor tambin tendr una determinada
frecuencia o las mismas vueltas por minuto.
a. Clculo de la rapidez angular de la carcasa del convertidor
Para esto utilizaremos la siguiente relacin matemtica:
w=2f
Dnde:
= rapidez angular en (rad/s)
= frecuencia en (s-1)
Procedimiento:
Las 5000 vueltas en un minuto (RPM) las pasamos a vueltas por segundo
(RPS)
Entonces:
5000 vueltas
1 minuto
1minuto
83.33 vueltas
=
=83.33 s1=83.33 Hz=83.33 RPS
60 segundos
seg
17
w=283.33=523.599
rad
s
b. Clculo de la rapidez tangencial de la bomba
Ahora nos ayudamos de esta nueva relacin matemtica
V t =wr
Dnde:
Vt
= rapidez tangencial en (m/s)
= rapidez angular en (rad/s)
La medida del dimetro de la bomba resulta aproximadamente 25cm,

entonces el
= radio de giro en (m)
radio
es la
mitad con
12.5cm,
esto expresado
en
metros es 0.125m.
Ahora tenemos el valor del W el cual es 523.599 rad/s y ser el mismo
para todos los dems componentes considerando que sus radios barren
ngulos iguales en un determinado tiempo como si fuesen poleas
concntricas unidas entre s por un eje.
Remplazando en la frmula:
V t = 523.599 rad /s * 0.125m= 65.45m/s

c. Clculo de la rapidez tangencial de la turbina
La medida del dimetro de la turbina es 24cm, el radio resulta 12cm

equivalente a 0.12m
V t = 523.599 rad /s * 0.12m= 62.832m/s

d. Clculo de la rapidez tangencial del estator o reactor
La medida del dimetro del estator es de 16 cm, el radio nos resulta 0.08m.
V t = 523.599 rad /s * 0.08m = 41.888m/s
Se puede observar que escalarmente la rapidez tangencial obtiene un

valor superior cuando el radio es de mayor longitud a diferencia de uno
18

menor, esto tiene sentido, porque las partculas exteriores de una polea
recorren un mayor arco en un determinado tiempo que las partculas
interiores
respecto de un eje de rotacin y la lnea imaginaria que
coincide con el radio donde se encuentran las partculas que podremos

considerar como puntos, entonces para que ambos puntos interior y
exterior de diferentes longitudes respecto del centro de rotacin puedan
permanecer en la lnea imaginaria del radio , su rapidez tangencial de
cada uno sera diferente.
TIPOS
1. Convertidor de par convencional.
Es el que se ha explicado anteriormente.
2. Convertidor de par de embrague unidireccional

El convertidor de par de embrague unidireccional opera en forma similar al
convertidor de par convencional. El rodete usa fluido para accionar la turbina y el
eje de salida. Sin embargo, el estator va montado en un embrague unidireccional
en vez de una caja estacionaria. Este embrague unidireccional permite que el
estator gire libremente cuando no se requiere multiplicacin de par.
El embrague unidireccional tambin se usa con los convertidores de par de
embrague de traba. En los convertidores de par de embrague de traba, el
embrague unidireccional permite que el estator gire libremente cuando el equipo
est en mando directo.
19
Figura 17. Convertidor de par de embrague unidireccional

Funcionamiento del Convertidor de par de embrague unidireccional
El disco de leva conecta el embrague unidireccional al estator y est conectado
por estras al estator. Los rodillos proveen la conexin mecnica entre la leva y la
maza. Los resortes sostienen los rodillos en la abertura de la leva. La maza
conecta el embrague unidireccional al portador y se conecta mediante estras a
ste.
Figura 18.
20

Cuando se tiene una carga pesada y se requiere multiplicar el par, la fuerza del
aceite sobre la parte delantera de los labes del estator tratar de hacer girar el
disco de leva a la derecha. Esta accin hace que los rodillos se "amontonen" entre
el disco de leva y la maza, y bloqueen el estator en su lugar. El estator entonces
enva de nuevo el aceite al rodete para multiplicar el par.
Cuando se incrementa la velocidad del rodete y la turbina, la fuerza del aceite
empieza a golpear la parte de atrs de los labes del estator y giran el estator a la
izquierda. Cuando rota en este sentido, los rodillos no se "amontonan" y pueden
rodar en la maza, y el estator se desplaza a rueda libre. El estator no enva el
aceite al rodete, y permiten que el convertidor de par acte ms como un
acoplamiento hidrulico.
Ventajas del embrague unidireccional
La multiplicacin par ocurre slo con cargas pesadas.
El estator gira en rueda libre durante cargas ligeras, lo cual resulta en menor
produccin de calor y disminucin del arrastre del convertidor.
Figura 19. Equipos con embragues unidireccionales

Las mototrallas, las retroexcavadoras, los camiones de obras y los volquetes
articulados estn equipados con embragues unidireccionales
3. Convertidor de Par de Capacidad Variable (Vctc)
El propsito del convertidor de par de capacidad variable es permitir que el
operador limite el aumento de par en el convertidor de par, para reducir el giro de
21

la rueda y desviar la potencia al sistema hidrulico. Los componentes principales
de la unidad son el rodete interior, el rodete exterior, el embrague impulsor, la
turbina y el estator.
El rodete interior, la turbina y el estator funcionan esencialmente igual que en el
convertidor de par convencional. La diferencia principal es que el rodete est
dividido, de modo que hay un rodete adicional para aumentar la flexibilidad del
manejo del par muy alto.
Figura 20. Convertidor de par de capacidad variable

Rodete exterior
El rodete exterior es el segundo rodete dentro del convertidor de par. El rodete
exterior gira con la caja del convertidor cuando la presin de aceite acta en el
pistn del embrague al conectar el conjunto de embrague. Cuando la mxima
presin de aceite conecta completamente el embrague, el rodete exterior gira con
el rodete interior. Cuando hay una disminucin de la presin de aceite, el
embrague patina y da como resultado un giro ms lento del rodete exterior y una
disminucin de la capacidad del convertidor de par.
22
Figura 21. Rodete exterior

Embrague impulsor
El embrague impulsor se activa hidrulicamente y se controla mediante el sistema
hidrulico de la transmisin. El embrague conecta el rodete exterior a la caja de
rotacin, para permitir que giren juntos el rodete interior y el rodete exterior.
Figura 22. Embrague impulsor
Flujo de aceite del embrague impulsor

En la modalidad de potencia plena, la presin de aceite acta sobre el pistn de
embrague, que conecta el embrague impulsor y hace que el rodete exterior gire
con el rodete interior. Con ambos rodetes girando a la velocidad de la caja, los
rodetes desplazan la totalidad del aceite y el convertidor de par produce el par
mximo. Cuando el embrague est completamente conectado no hay patinaje del
23

embrague y permite que el convertidor de par funcione como un convertidor de
par convencional.
Figura 23. Flujo de aceite del embrague impulsor

En la modalidad de potencia reducida la presin de aceite disminuye en el pistn
del embrague y permite que el embrague patine. El embrague transmite algo de la
fuerza de la caja de rotacin a un rodete. Un rodete gira a la misma velocidad que
la caja de rotacin y el otro rodete gira ms lentamente. Los rodetes no desplazan
la totalidad del aceite y se reduce la salida del convertidor de par. En capacidad
mnima, la operacin del convertidor de par de capacidad variable es similar a la
operacin de un convertidor de par convencional, excepto que el tamao efectivo
del rodete se reduce debido al patinaje del embrague impulsor.
El desplazamiento del rodete depende de la velocidad de ste. Una velocidad ms
baja significa menor desplazamiento, y menor desplazamiento significa menor
transferencia de potencia. El embrague patina para evitar que las ruedas patinen.
El operador de la mquina calibra la cantidad de patinaje y vara la presin en el
pistn del embrague.
Ventajas del convertidor de par de capacidad variable
Similar al convertidor de par con embrague impulsor, el convertidor de par de
capacidad variable evita que las ruedas patinen durante la operacin de cargue
del cucharn. El convertidor de par de capacidad variable tambin aumenta la
disponibilidad de potencia del motor.
4. Convertidor de Par de Embrague de Impulsor

El convertidor de par con embrague impulsor hace posible variar en una amplia
gama el par de salida del convertidor. Este es similar al convertidor de par
convencional, excepto que la caja de rotacin impulsa el rodete a travs de un
24

embrague impulsor. La caja de rotacin gira a la velocidad del motor. El embrague
impulsor es un conjunto de embrague de disco mltiple. El embrague impulsor se
activa hidrulicamente y se controla mediante la vlvula solenoide del embrague
impulsor. La vlvula solenoide del embrague impulsor se controla mediante el
Mdulo de Control Electrnico (ECM) de la transmisin y se activa por presin en
el pedal del freno izquierdo.
Figura 24. El convertidor de par con embrague impulsor

Componentes del convertidor de par con embrague impulsor
El embrague impulsor acopla el rodete a la caja del convertidor y consta de un
pistn de embrague impulsor, planchas y discos.
Cuando el ECM aumenta la corriente del solenoide del embrague impulsor,
disminuye la presin del embrague impulsor. Cuando la corriente del ECM est en
cero, la presin del embrague impulsor est al mximo y el convertidor funciona
como un convertidor convencional.
Figura 25. Componentes del convertidor de par con embrague impulsor
25

Operacin del embrague impulsor
Cuando la vlvula solenoide del embrague impulsor no est energizada por el
ECM no hay flujo de corriente al solenoide. El aceite fluye al conducto de aceite
del embrague impulsor desde el portador y empuja el pistn de embrague
impulsor (1) contra las planchas (2) y discos (3). El pistn y las planchas estn
conectados a la caja del embrague impulsor con estras. El adaptador est
asegurado al rodete (4) con pernos. La friccin entre los discos y las planchas
traba el rodete en la caja del convertidor y hace que el rodete gire a la misma
velocidad de la caja del convertidor. El rodete desplaza todo el aceite y el
convertidor de par estar en el mximo par de salida.
Cuando se aumenta la corriente al solenoide, disminuye la presin de aceite al
pistn. La friccin entre las planchas y los discos disminuye, el rodete patina (gira
ms lentamente) y enva menos aceite a la turbina. Con menos fuerza en la
turbina, disminuye el par en el eje de salida.
El desplazamiento del rodete depende de su velocidad. Una menor velocidad
significa menor desplazamiento y menor transferencia de potencia. El embrague
patina para evitar el patinaje de las ruedas. El operador del equipo puede ajustar
el patinaje para adecuarlo al trabajo por realizar variando la corriente que enva al
solenoide, que a la vez vara la presin del pistn del embrague.
Figura 26. Operacin del embrague impulsor
26

Ventajas del convertidor de par con embrague impulsor
La ventaja ms importante del embrague impulsor es su capacidad de evitar el
patinaje de las ruedas. Las ruedas de un cargador de ruedas son particularmente
propensas a patinar durante la operacin de cargue del cucharn. Los neumticos
se desgastan ms rpidamente cuando ocurre el patinaje y su reemplazo es muy
costoso en la operacin del cargador de ruedas. El embrague impulsor tambin
aumenta la disponibilidad de potencia del motor.
Cargador de Ruedas 992G con convertidor de par con embrague impulsor
Figura 27. Cargador de Ruedas 992C
5. Convertidor de Par de Embrague de Traba

Algunas mquinas requieren mando de convertidor de par en ciertas condiciones
y de mando directo en otras. El convertidor de par de embrague de traba (figura
2.2.20) brinda una conexin directa entre la transmisin y el motor. Este tambin
opera de igual forma que un convertidor de par convencional cuando no est en el
modo de traba.
El embrague de traba est en la caja del convertidor de par. Cuando el embrague
de traba se acopla, el embrague conecta la caja de rotacin directamente al eje de
salida y la turbina. El eje de salida girar a la velocidad del motor. El mando
directo provee la ms alta eficiencia del tren de mando en velocidades altas. El
embrague de traba conecta la turbina a la caja de rotacin. La caja de rotacin
gira a la misma velocidad del rodete. El embrague de traba se conecta
27

automticamente en cualquier momento en que las condiciones de operacin del
equipo exijan mando directo.
Figura 28. Convertidor de par de embrague de traba

Componentes del convertidor de par de embrague de traba
El embrague de traba consta de un pistn de embrague, planchas y discos. Una
vlvula de control del embrague de traba, ubicada en la cubierta externa, controla
el flujo de aceite para la conexin del embrague de traba. En algunas
aplicaciones, el embrague de traba se controla mediante un solenoide activado
por el Mdulo de Control Electrnico (ECM) de la transmisin.
Cuando se requiere activar el embrague de traba, el aceite fluye a travs de un
conducto de aceite en el eje de salida al pistn de embrague de traba. El pistn de
embrague de traba y las planchas se conectan a la caja del convertidor mediante
estras. La caja del convertidor gira a la velocidad del motor. Los discos estn
conectados al adaptador con estras y el adaptador est apernado a la turbina. La
presin de aceite del pistn empuja el pistn contra las planchas y los discos del
embrague de traba. Las planchas y los discos giran juntos y hacen que la turbina y
el eje de salida giren a la misma velocidad que la caja del convertidor. La turbina y
el rodete giran ahora a la misma velocidad y no hay multiplicacin de par del
convertidor de par.
Cuando el embrague de traba se libera, el convertidor de par multiplica el par
como en un convertidor de par convencional
28
Figura 29. Componentes del convertidor de par de embrague de traba
Ventajas del convertidor de par con embrague de traba

El convertidor de par con embrague de traba permite flexibilidad en la aplicacin
de la mquina. Cuando la mquina est con carga alta, el convertidor de par con
embrague de traba funciona como un convertidor de par convencional, u multiplica
el par. Cuando el equipo viaja a alta velocidad, el convertidor de par del embrague
de traba provee mando directo para las velocidades altas y economiza
combustible.
Cargadores de ruedas y mototrallas grandes
Varios tipos de mquinas estn equipados con convertidores de par con
embrague de traba, como los cargadores de ruedas y las mototrallas grandes
mostrados
29
6. Divisor de Par
Un divisor de par brinda las ventajas combinadas del convertidor de par y del
mando de engranajes planetarios. El divisor de par es un convertidor de par
convencional con un conjunto de engranajes planetarios integrados en la parte
delantera. Esta disposicin permite una divisin variable del par del motor entre el
convertidor y el conjunto de engranajes planetarios. La divisin puede ser tan alta
como 70/30, dependiendo de la carga de la mquina. Tanto el convertidor como la
salida del conjunto de engranajes planetarios estn conectados al eje de salida
del divisor de par.
Figura 30. Divisor de par
30

Convertidor de par y conjunto de engranajes planetarios
El divisor de par est unido al volante del motor. Durante la operacin, el
convertidor de par y el conjunto de engranajes planetarios funcionan juntos para
proveer la ms eficiente divisin del par del motor.
El convertidor de par (figura 2.2.16, izquierda) provee multiplicacin del par para
cargas pesadas, mientras que el conjunto de engranajes planetarios (figura
2.2.15, derecha) suministra cerca de 30 % del mando directo durante operaciones
de carga ligera.
Figura 31. Convertidor de par y conjunto de engranajes planetarios

Componentes del divisor de par
Los divisores de par combinan un mando hidrulico con un mando mecnico y se
ajustan a las condiciones de la carga. Al igual que el convertidor de par, el divisor
de par (figura 2.2.17) consta de cuatro componentes contenidos en una caja que
se llena de aceite mediante una bomba: el rodete (elemento impulsor), la turbina
(elemento impulsado), el estator (elemento de reaccin) y el eje de salida. Estos
funcionan del mismo modo que en un convertidor de par. El divisor de par tambin
contiene un conjunto de engranajes planetarios.
31
Figura 32. Componentes del divisor de par

El conjunto de engranajes planetarios diferencia el divisor de par del convertidor
de par. El conjunto de engranajes planetarios permite mando directo cuando el
equipo est con carga ligera. En carga pesada, el divisor de par funciona como un
convertidor de par convencional para aumentar el par de salida.
El conjunto de engranajes planetarios consta de un engranaje central, una corona,
ruedas planetarias y un portaplanetarios. La corona se conecta por estras a la
turbina. El portaplanetarios se conecta por estras al eje de salida. El engranaje
central se conecta al volante del motor mediante estras y gira a las revoluciones
por minuto del motor.
Con una carga ligera en la mquina, el portaplanetarios tiene baja resistencia para
girar, de modo que el engranaje central, los engranajes planetarios, el
portaplanetarios y la corona giran a la misma velocidad. El par del convertidor y
del conjunto de engranajes planetarios se transmite a travs del portaplanetarios
al eje de salida y a la transmisin. Ni el convertidor de par ni el conjunto de
engranaje planetario multiplican el par del motor cuando giran a la misma
velocidad.
Cuando el equipo est con carga pesada, el portaplanetarios se resiste a girar.
Dado que el engranaje central est girando a la velocidad del motor, esta
resistencia hace que los engranajes planetarios giren sobre sus ejes. Su rotacin
es contraria a la rotacin de la corona. Esto causa una disminucin en la velocidad
32

de la corona. Dado que la turbina est conectada a la corona, una disminucin en
la velocidad har que el convertidor de par aumente el par de salida. Este par se
enva al portaplanetarios y al eje de salida a travs de la corona.
Con la disminucin de la velocidad de la corona, el par del motor a travs del
engranaje central y del conjunto de engranaje planetario tambin se multiplica.
Este par tambin se enva al portaplanetarios y al eje de salida a travs de la
corona.
Si la resistencia por girar del portaplanetarios es muy alta, la corona se detiene.
Durante algunas condiciones de carga muy altas, la rotacin del portaplanetarios y
el eje de salida se pararn y esto se conoce como convertidor calado. Esto hace
que la corona gire lentamente en sentido contrario. En este momento, se tiene la
multiplicacin mxima del par del convertidor de par y del engranaje central.
Ventajas del divisor de par
Los divisores de par brindan una aplicacin continua de potencia y aumentan el
par de salida disponible en cargas altas. Los divisores de par absorben los
choques de potencia y aumentan as la vida til del tren de fuerza. Los divisores
de par permiten una operacin de mando directo de la mquina, que a su vez
aumenta la eficiencia y la economa de combustible.
Tractor de cadenas con divisor de par
Los divisores de par se usan en tractores de cadenas para impulsar la mquina a
travs de terrenos difciles sin producir crestas de potencia.
Los convertidores de par de los tractores de cadena permanecen calados ms
que en cualquier otra mquina Caterpillar. En la figura 2.2.19 se muestra un
Tractor de Cadenas equipado con un divisor de par.
33
Figura 33. Tractor de cadenas con divisor de par
REFERENCIAS BIBLIOGRAFCAS:
34
Fundacin Educacional Escondida 2002, Antofagasta, Chile,

https://cdn.fbsbx.com/hphotos-xtp1/v/t59.270821/11708596_940959992638278_2048787020_n.pdf/Convertidor-depar.pdf?
oh=f49ec60491be45d2d233fdbb3d54846b&oe=5619EF18&dl=1
https://doc-04-akdocs.googleusercontent.com/docs/securesc/ha0ro937gcuc7l7deffksul
hg5h7mbp1/jv6ivioorqrmdmr7l2vhr9bstc78597k/1444356000000/095
35
02399231451043087/*/0B1WvXuSVyhHqRGNsMlVqclRaYnc?
e=download
https://cdn.fbsbx.com/hphotos-xfp1/v/t59.270821/11916373_10153335304584865_517619275_n.pdf/FUNC.pdf?
oh=09b852797efa26f780a3a3386587bda3&oe=56191CBF&dl=1
https://cdn.fbsbx.com/hphotos-xap1/v/t59.270821/12023823_10207120594706961_289269748_n.pptx/convertidorde-par.pptx?
oh=685332f7755cd4a2688c48f86c5d97bf&oe=561A301C&dl=1

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GUILLEN IPARRAGUIRRE, Joel

Tractores y Maquinaria Pesada

FUNCIONAMIENTO DEL CONVERTIDOR DE PAR.........................................11

PROCESOS FISICOS QUE INTERVIENEN EN UN CONVERTIDOR PAR...........14

Clculo de la rapidez angular de la carcasa del convertidor............17

Clculo de la rapidez tangencial de la bomba.................................17

Clculo de la rapidez tangencial de la turbina.................................18

Clculo de la rapidez tangencial del estator o reactor.....................18