funcionamiento_mantenimiento_molino_viento

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, FUNCIONAMIENTO V MANTENIMIENTO 
DE MOLINOS DE VIENTO 
Cartilla para los usuarios 
Miguel Vega M~ 
Mauricio González G. 
Lo~is Fernando Molina P. 
ºº ! 
FUNCIONAMIENTO 
V MANTENIMIENTO 
DE MOLINOS DE VIENTO 
ABC de la Tecnología. Número especial 
• SENA 
7A' 
Servicio Nacional 
de Aprendizaje UNIVERSIDAD NACIONAL 
javasquezm
Sena
javasquezm
Cuadro de texto
Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
Los autores 
lng. Miguel Vega 
Profesor de la Facultad de Ingeniería 
de la Universidad Nacional de Colombia. 
Arq. Luis Fernando Molina 
Entorno Ltda. 
Arq. Mauricio González 
Entorno Ltda. 
\ 
Diseño Diagramación 
Ilustración y montaje: 
Entorno Ltda. 
Derechos Reservados SENA - UNIVERSIDAD NACIONAL 
Prohibida su reproducc1on wra1 o parcial 
CONTENIDO 
Introducción ........................ 7 
1 . Nociones Generales. . . . . . . . . . . . . . . . . 8 
1.1. Descripción del molino de viento .. 1 O 
1 .2. Clasificación y usos ............. 12 
1.3. Componentes del molino lento .... 16 
2. Funcionamiento ........ , .......... 20 
1 a. Parte Molino en movimiento ...... 20 
2a. Parte Molino frenado ........... .36 
3. Mantenimiento ................... 39 
3.1. Mantenimiento preventivo ....... 39 
3.2. Mantenimiento reparativo ....... 44 
Bibliografía ........................ .46 
5 
INTRODUCCION 
La Universidad Nacional de Colombia (UN) 
en convenio con el Servicio Nacional de 
Aprendizaje (SENA) -viene realizando una 
serie de proyectos de investigación tecnoló-
gica con el fin de dar solución a problemas 
específicos de la comunidad. 
El presente manual forma parte de un con-
junto de publicaciones que la universidad 
Nacional está realizando con miras a la 
difusión de tecnologías, en este caso se pre-
senta uno de los resultados del trabajo de-
sarrollado en el área de los molinos de viento. 
1. GENERALIDADES 
.... 
-~ -- '---- ----'----------~___,____·. ---:--.----
5 
. 8 
El hombre a través de la historia ha utili-
zado en su beneficio la energ(a (empuje 
o movimiento) que se encuentra presente 
en la naturaleza en formas tan variadas r- como el carbón, el petróleo y sus deriva-
\ dos, los rayos solares, las caídas de agua 
4 y las corrientess de aire. Para esto se han 
desarrollado sistemas que captan la ener-
gía y la ponen a disposición del hombre 
como el motor a gasolina, el motor eléc-
:\ trico y los molinos de viento. Estos últi-
" ~ mas como lo indica su nombre son accio-
nados por el viento y se emplean para la 
extracción de agua o en la generación 
de energía eléctrica. 
En Colombia se han utilizado durante 
9 
muchos años, específicamente en zonas 
caracterizadas por presentar vientos, 
como en el departamento de la Guajira, 
donde se cuentan más de quinientos apa-
ratos o en la sabafla de Bogotá donde 
existen miles de ellos; siendo utilizados 
en casi su totalidad para la extracción 
de agua, desde el subsuelo hasta la super-
ficie, aprovechándose para abastecer las 
necesidades del hombre y las comunida-
des, regar los cultivos y en la crianza de 
animales. En el presente manual usted 
podrá aprender con facilidad, cómo 
funciona un molino de viento, cómo se 
controla, cuáles son los sistemas que lo 
componen y cuál es el mantenimiento 
apropiado. 
1 . 1 Descripción del molino 
=!U. lWTOSZ. ;:, U 
tuJiil)lt. Q\JIE 4il IU. 
IM~~lt.'t>~ P~ 
:aiU .. V\S.t.lTO 
$..L. Vlét.l'tO .&::, OlolJ. 
COa:RlliUJ.TE. ll6 A.lJZ.E 
QIJI: &J.Itt.ce p¡z,a~~ 
1 
!IO&Itli. w G1.Ua •t.tCOiill• 
TRA J. 60 'P~ SO • 
Definición 
Los molinos de viento son máquinas que -------aprovechan' la velocidad del viento por / · . 
medio de una gran rueda llamada "ro-
tor" que gira impulsada por las corrien-
tes de aire; este movimiento el molino 
lo aprovecha para producir energía 
mecánica ó energía eléctrica. · 
---·---------
---··-----
1 .2 Clasificación y Usos 
Por la velocidad de giro del rotor los 
molinos de viento se pueden clasificar 
en lentos y rápidos: 
1 . MQiinos de Viento lentos. 
El rotor de este molino está compuesto 
de 8 a 18 aspas dispuestas en forma 
de superficie circular con un diámetro 
que varía de 1 a 5 mts. Estas caracterís-
ticas hacen que el rotor cubra una gran 
superficie para enfrentar y captar la ener-
gía del viento. Por esto, aún con vientos 
de bajas velocidades, este tipo de molino 
12 
t!l- ~OTOtZ. ~f»TA 
CO~PUII.¡,'TO POL 
e~"" \S A.t!»P"'& 
arranca o entra en funcionamiento. 
Los molinos de viento lentos se em-
plean para la extracción de agua desde 
pozos subterráneos por medio de bom-
bas, porque las velocidades de funciona-
miento del molino y la bomba son 
compatibles. 
CU-'~t>o e'iS-T.A.. 
A.C.O:P-4-A.l:lO e o\.1 +-l.. 
i.o~ '&l. A'e.JZA.NCA. 
co'f.l "'EtJ..\o~ 
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13 
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G l~ J. l!:.J-.1-11.~ 
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. 
E)( T'OACC lO U :DE 
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2. Molinos de Viento Rapidos. 
'RO'TO~ ~ 
'bli T~~5 
A..~PA~ 
El rotor de este molino está compuesto 
por una a seis aspas que conforman una 
mínima superficie para enfrentar al 
viento, giran por un efecto aerodinámico 
o para decirlo de otra manera, giran por 
la velocidad del viento que enfrenta la 
pequeña superficie de sus aspas. 
14 
Los molinos de viento rápidos se em-
plean para la producción de energía 
eléctrica por medio de un generador, 
por ser compatibles las velocidades 
de éste con las del molino. Por necesitar 
de vientos rápidos, la ubicación de estos 
molinos requiere de un estudio de las 
condiciones del terreno. 
A'2~A.úC.I\i..l c.o.J. 
'11'\:E~TO& ~l~lMO 
t>JL 2 · Q m /s. 
$. .l. '2.0 TOla. té i M ,., 
A.L..'T~S VE.l-OCl'DAbe.El 
f>~O'Docc to1-l t>~ 
1!-I .. U:.R.Gl A. E.Ui CilZ.I CA · 
15 
1 
1 
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1 .3 Componentes 
del molino lento. 
4 i.AE IZ.EOt-10\02. 
~---- 4.&o""'~ 
16 
1. Aereomotor. 
G.Ot--' VE¡z,il'PO~ 
Está ubicado en la parte superior del mo-
lino de viento, es el encargado de recoger 
la energía de las corrientes de aire y con-
vertirla en un movimiento vertical que 
se aprovecha para la extracción de agua. 
17 
2. Torre 
La torre es una estructura construida 
con ángulos de acero unidos entre s( 
por medio de tuercas y tornillos, refor-
zados con tensores. 
En la parte superior se encuentran la 
plataforma y el tubo o base de la carca-
sa que soporta y permite el giro del 
aeromotor para enfrentar los vientos 
más fuertes. 
En la parte inferior de la torre se en-
cuentran las bases de concreto que la 
soportan. 
3. Vastago. 
Transmite el movimiento desde el aero-
motor hasta la bomba. 
4. Bomba 
Extrae el agua desde un pozo subterrá-
neo y la impulsa a través de una tubería 
hasta el depósito de agua. , 
'T"'&Etl:lAo 'PC' 
C::ONl:>t.JGGlOi.( 
' l>E AcSUA.. 
2. FUNCIONAMIENTO 
1a. PARTE 
El funcionamiento de los molinos de 
viento depende de varios sistemas, para 
una mayor comprensión de éstos estu-
diaremos inicialmente los sistemas que 
intervienen cuando el molino se encuen-
tra en movimiento. 
Molino en Movimiento 
En el movimiento del molino intervienen va-
rios sistemas: 
El sistema captador de energía o rotor que 
gira al enfrentar el viento. 
El sistema convertidor, que transforma el 
movimiento de giro en movimiento vertical. 
El sistema de orientación (veleta) que orienta 
al aeromotor para captar el viento. 
El sistema de transmisión o vástago que trans-
mite el movimiento vertical de ascenso y des-
censo a la bomba. 
El sistema de extracción de agua o bomba 
que alimenta el depósito de agua a través de 
la tubería de conducción. 
20 
~ \~'l E.1oo\A. 
c:.A 'PT .,l!o.l:Ol2., 
~ .:t.\&~ 1 A. 
.51~111 MA. l>E 
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21 
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Olt \~ tJ.~C. 1C 
( 'r'El.t:11) 
" 
e¡;, I~TE.\.1\~ 
COt.I"(E~Tit::IClot.A continuac1on estudiaremos los siste-
mas que intervienen cuando el molino 
se encuentra en movimiento. 
22 
• 
C::,l~iE~A CO~VE.2..1\ DOt., 
GOMVU!.IZ.l'& !l.\. MQV\MU!NTO 
I>l!. e\1ZO 'OC LA. tZ.O.bA. e:fo.l 
MOVIMl.CNT'O VS'21'1C.Al- • 
OR.l&MTA. AL AE2'-0-
f.\ OTO e. t>e. •c.&:tol.T&: 
4-J.. 'ilE~TO • 
~-+---- 5 l 5, E."""" A. :t>E. 
23 
TP-A.t-..\St-4 \S\ON 
( VA.ST.Z..wO) 
Sistema Captador de 
energía 
A'R.O 
t N 1 l&.R.l012. ---R----.;;P4 
/ 
' ' 
Todas las partes que vemos en el gráfico 
conforman un conjunto denominado 
sistema captador de energía. 
U~\OW t>& G-06 
~~iC.06 c::o .... 
·~ .... ~ &Y."'M!.IZ.\02. 
24 
E.1'E t>E.L Tl.O"UJIZ. \ 
'PE'\' A-L. S.. é. 2 
IJt'\\OK '01! LOó ~05 
cotJ. El.. bolLO 1 ~-r.&:I2.10il. 
Este sistema recibe la acción del viento 
a través de las aspas, que van montadas 
sobre el esqueleto formado por anillos 
y brazos los cuales se atornillan al cubo 
que gira con el eje. 
Con este sistema se obtiene el movi-
miento (mecánico) de giro del eje del 
rotor. 
La parte estructural del rotor y su forma 
de unión se ve en los tres detalles. 
25 
t:>'lt't Al..\..li o 
u .. uoÑ o• Los. e.~Lt-.z.O~ 
-.o~ &1- cu~ 
Sistema Convertidor 
MOVU·H€14TO 
'bE EI..&TRIJ:>A 
El movimiento de Giro del eje del rotor 
se convierte en movimiento vertical recti-
1 íneo a través del convertidor. Este 
movimiento se transmite a la bomba me-
dian te el vástago. 
Su funcionamiento se indica en los si-
guientes gráficos. 
26 
MOVl M\ i:NTO 
bE ~A.S...IDA. 
=li.~QUE~~ DE. 
~U1J.C.\Ot-.IA.M\&MTO 
~vtM\&e.t'TO 
oat i!MTR.A:PA 
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ÍGUI ... 
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bJ! V.ELC<:JJ)A,'I) --.-
~OVlMl!~TO 
DE ltJ,JTa.Al:>A 
N\OVl M l&H 1'C 
~ll SA.LIJ:IA. 
--,.------------
1 1 
1 1 
1 1 
--~~ -----
Los piñones sobre el eje transmiten el 
movimiento de éste a los piñones reduc-
tores de velocidad, sobre los cuales van 
montados los extremos inferiores de las 
bielas 
28 
1 
1 
1 ---
1 
1 
1 
1 
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---r 
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1 
1 
1 
1 
------y ------
1 
e A. 2. R.&.&."- f 
lli 
__ L ___ _ ------- -- :1-_ ------
Los extremos superiores de las bielas 
están unidos a través de un pasador con 
la polea que se desplaza en sentido verti-
cal sobre la gu (a. 
La longitud que recorre la polea sobre 
la gu (a se denomina carrera. El vástago 
por estar unido a la polea sube y baja 
con ella. 
29 
1 
\ 
S~CC\Ot-l, 
~'PiialOSZ.. 
N&.. YA..'TA6C 
Sistema de transmisión 
o vastago. 
30 
La energía del viento captada por el 
rotor y transformada por el convertidor 
es transmitida a la bomba por medio 
del vástago. 
El vástago es un tubo metálico, (varilla 
de acero). En su extremo superior 
está unido a la polea del Convertidor y 
en· su extremo inferior está conectado 
al émbolo de la bomba. 
El vástago está compuesto por tres 
elementos. 
• La sección superior es un elemento 
metálico que une la polea con el 
fusible. 
• El fusible es un elemento de seguridad 
que en el caso de una obstrucción en 
la bomba se rompe impidiendo el da-
ño o deterioro de cualquiera de las 
partes del molino. Gen~ralmente es un 
tramo de madera. 
• La secc1on inferior del vástago pasa a 
través de la tapa de una caja de con-
creto instalada a nivel del suelo y de la 
tuber(a de conducción de agua para 
unirse con el émbolo de la bomba. 
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~­MAnErtAI 
1' U S.E 2.1.6. 
~i: 
Co t-11:«. ColO~ 
Sistema de extracción 
de agua - Bomba 
La bolnba est.á. J~mpuesta 
elemetitbs;·,· ·,~e·,·.,~ 
• La tapa s4~e.~ibr'.se enrosca al 
cuerpo .ae;cl:aAborpba, tiene una 
que 1 d,ejaJp~sar'~el agua ~n 
direc~~,9n.; 4-detnás permite el 
del vástago. ' 
• El' p1ston ,ftnp.&!sadg P?L.~l .. v~su;~ 
se .·d~spl¡xza <t~.~tro del"tq~p, ?~a,ttúa 
tom~'t'un;aJer.tpga S~CC<jO~(\ndJ<) e{á$ua 
h ac,:i~ndol¡:¡ ,Jng~esa~ a .... la ... bomb~ ... J>cara 
luegú ~impuls~rl~,a través de la ty~~da 
de,'oonduoción ·.··hasta el dép.ósi;to .. · 
• El tuóo c~~rpo de la bomba es 
acero, dentro de éste se desplaza el 
pistón. Tiet)e rosca en sus dos extre-
mos para elajuste de las tapas~ 
o La tapa inferior se enrosca al tubo. Al 
igual que la tapa superior tiene una 
válvula que .permite el paso del agua 
en un solo sentido. 
33 
CUilt110 
»8 ~A.. 
bOM•"-
,. ...... Á 
tl'ltrealo'C 
VAL.VUJ.A. 
~UNIL\012.• 
2. 
34 
En los gráficos se muestra el funciona-
miento de la bomba. 
1.2.3. Cuando el émbolo sube por 
primera vez, la válvula inferior se abre 
permitiendo el paso de agua a la Cámara 
de Succión. '(4.5) 
iA.PA . 
$VPE'I:.\O~ 
.~ • ....---..... ••.. J 
/ - ~ 
4 
4.5. Cuando el émbolo baja: 
• La válvula inferior se cierra por acción 
del agua que se encuentra en la cámara 
de succión. 
• La válvula del émbolo se abre permi-
tiendo el paso del agua a la cámara de 
descarga. 
5 
35 
6. Al subir nuevamente el émbolo: 
• Se abre la válvula inferior y llena la 
cámara de succión. 
• Se abre la válvula superior permitien-
do el paso del agua que se encuentra 
en la cámara de descarga o la tubería 
de conducción. 
• La válvula del émbolo se cierra. 
' 1 1 1 
1 t • 
FUNCIONAMIENTO 
1 1 1 
1 1 
,_ "' l 
2a. PARTE 
36 
Molino frenado. 
Cuando por alguna razón se hace necesa-
rio detener el molino, se logra por medio 
de los sistemas de orientación y frenado 
que se accionan mediante una palanca 
que se encuentra en la parte inferior de 
la torre. 
Al halar esta palanca entra en funciona-
miento el sistema de freno que detiene 
el rotor, a la vez que dispone de veleta 
en posición de bandera, como se aprecia 
en el gráfico, desorientando as( el rotor 
con respecto al viento e impidiendo 
el movim lento del mol in o. 
l. • \ 1 
1 ' • 1 ' 1 1 1 ' • \ ••• 
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Sistema de freno. 
2&~01l-lE 
t>S 
J~:,l&lOIZt..\0 
PÁL..A."C-6. tr,¡.,a:VA.l)Otu.. __ .,. 
El movimiento dado a la palanca en la 
parte inferior de la torre se transmite a 
través de un alambre (guaya) hasta los 
mecanismos que conforman el sistema 
de freno y que se encuentran alrededor 
del tubo o base de la carcaza. 
El alambre desplaza la palanca elevadora, 
que empuja el aro deslizante hacia arriba. 
El aro deslizante tiene dos brazos, al 
subir el aro uno de los brazos acciona el 
37 
' 
freno de fricción mientras el otro despla-
za la veleta hasta la posición de bandera 
lográndose con esto la detención del 
molino. 
Al dejar libre la palanca de freno el mo-
lino entra en movimiento en forma auto-
mática gracias a una serie de resortes que 
ponen la veleta paralela al viento y desac-
tivan el freno de fricción. 
3. MANTENIMIENTO 
Para conservar el molino en buen estado 
es necesario aplicar un correcto manteni-
miento a cada una de sus partes. Hay dos 
clases de mantenimiento: 
Preventivo: que se aplica al molino con el fin 
de evitar daños por falta de lubricación .o 
por oxidación (corrosión). 
Reparativo: que se lleva a cabo cuando al-
guna· de las partes del molino se deteriora 
o se rompe, lo que puede producir un funcio-
namiento ineficiente o la total detención del 
molino. 
'tS .. -¡ 1 ' ' ' 1 ' 1 .... ___ l 
1 
MAN1E~lM\EWTO 2EPA2A11'10 
38 
3.1 Mantenimiento 
preventivo 
Los metales son sensibles al ataque de las 
sales que se encuentran presentes en el aire. 
Esto produce la oxidación o corrosión inicial-
mente en la superficie. De no retirarse a tiem-
po puede penetrar en el cuerpo del material 
destruyéndolo por completo. 
La protección de los metales ante la corrosión 
se logra con la aplicación de pintura anti-
corrosiva sobre toda la superficie, lo que pro-
duce una capa que aisla al metal del contacto 
con el a ir e 
Cuando la corrosión se encuentra presente en 
alguna de laspartes del molino el proceso a 
seguir es el siguiente: 
2. Pulir con lija para metales, de grano grueso, 
y disolvente (Tinher). 
3. Limpiar por completo la superficie con un 
trapo humedecido en disolvente hasta reti-
rar todo tipo de impurezas (residuos de 
óxido, polvo, aceites y grasas). 
4. Aplicar pintura anticorrosiva con brocha 
hasta cubrir completamente la superficie 
metálica. Pueden ser necesarias varias 
manos. 
e RECOMENDACIONES 
Revuelva con una espátula limpia el anti-
corrosivo antes de aplicarlo para mezclar 
bien sus componentes. 
Utilice guantes de caucho para la realiza-
ción de estos trabajos. 
39 
1 
Pintura 
Las partes del molino que se 
deben pintar periódicamente 
se aprecian en el gráfico: 
:f:'~t.EI-lo 
"'t"~~ 1-0a. W.U!Io\C,l-
To• co~ lhcc.&PC.lo~ 
'bE L.O!t tf.'!»Ot.Tf. t. 
40 
41 
- \OR.lZE: R-~ 
.Al-lCOVl-0~ 
"( l"Et-l:.O~E.S. 
Lubricación 
Los molinos de viento son máquinas com-
puestas por una serie de partes que al entrar 
en movimiento sufren rozamiento o fricción 
de unas con otras. 
Esto produce un desgaste superficial que 
deteriora las partes reduciendo a la vez el 
rendimiento del molino. 
Al aplicar lubricantes el rozamiento y el des-
gaste de las partes se reducen, disminuyendo 
así el riesgo de daños y el costo de reparacio-
nes, además de prolongar la vida del aparato. 
Tipo de lubricante. 
- Aceite de caja o valvulina para el conver-
tidor. 
- Grasa fibra para los apoyos del cubo y los 
mecanismos del freno. 
42 
tHtSta)..~TE ~E i"'"'-12.TB~ 
P0e :PA.I..'TA l:)E '-Oi!.1:l.IG~lOÑ 
t.A A.Cc.tot-1 t:>S u. L.US.~\c,AC.iot-.1 
\ohA.~'t\E~E ¡.A MAQOIN.A.~\L 
Ee-1 ~e:t-1 ES.'TÁI>O. 
cu 
Las partes del molino que se 
deben lubricar periódicamente 
se aprecian en el gráfico. 
Ñ IVEL. l>&~lit\TE be 
C.Ub. O '1 A.\..VOJ-1 '1-lA 
GOl...CC. 10tz. 
-p..e..Ti!.A. c¡~A.CO.I..' 
G t2. "--,A. ~1-1 Ei .L. 
10&0 Glü.E ca.U\~ 
~.L. C.OL.t..fi¡,JZ.. 
43 
G 12.b.'!5.A IE.i.l l-AS 
~2Tl cUL..I:tol: e o 1-l.E~ 
:b&.""- ~'2.61-lO • 
3.2 Mantenimiento Reparativo 
Para detectar fallas en el funcionamiento 
del molino se debe realizar periódicamente 
una revisión de los sistemas del molino. Con 
esto se logra conservar todos los mecanismos 
en perfecto estado. 
Esta revisión se orienta principalmente a la 
búsqueda de partes· oxidadas y a la ausencia 
de lubricantes. Además de lo anterior se debe 
verificar que el molino realice sus trabajos 
correctamente, o para decirlo de otra manera 
que la extracción de agua se lleve a cabo. 
Las partes más sensibles a los efectos de la 
corrosión son: 
- aros del rotor. 
- varillas y resortes del freno. 
Cuando la corrosión ha penetrado en el cuer-
po de estos elementos se deben reemplazar 
Si la corrosión es superficial siga las instruc-
ciones indicadas en la página número 41. 
En la página siguiente .se presenta un cuadro 
que tiene como fin facilitar la identificación 
o diagnóstico de las partes o sistemas que 
ocasionan las fallas típicas en el funciona-
miento de molinos. La reparación de estas 
fallas requieren generalmente de personal 
y equipos especializados. 
44 
cuadro para el diagnóstico de fallas 
del molino. 
MOLINO EN MOVIMIENTO 
Problema Causa Revisión Reparación 
Fusible roto Revisar bomba Bomba fusible 
No hay movimiento Convertidor Partes del Convertidor 
en el vástago dañado convertidor 
Embolo Cambio émbolo 
Falla en la Sellos Cambio sellos 
No sale agua bomba Cilindro Rectificación 
Cilindro 
Pozo seco Clima Esperar invierno 
-·-
Escape de aceite Retenedor Retenedor Cambio 
dañado 
La veleta no 
retorna a su Resorte en Resortes Cambio 
posición de trabajo mal estado 
Las bandas del Resortes en Resortes y 
freno no retornan mal estado mecanismo Cambio 
.• 
MOLINO FRENADO 
Problema Causa Revisión Reparación 
Varilla del Rota Cambio 
freno Suelta Ajuste 
El rotor no se Bandas 
detiene desajustadas Bandas Ajuste 
Bandas 
desgastadas Bandas Cambio 
La veleta no Brazo para 
adquiere la posición desplazar Rota Cambio 
de bandera veleta Suelta Ajuste 
45 
Bibliografía 
Catálogo Aeromotor Company 
"Water where you want iti" 
Tesis de grado Univeridad Nacional 
1 ng. Javier Vargas 
46