UNIVERSIDAD TECNOLGICA

DE QUERTARO

AUTOMATIZACIN DEL REA DE MOLIENDA

Empresa:

Pilgrims Pride Mxico, S. de R.L. de C.V.

Memoria Que como parte de los requisitos para obtener

El ttulo de:

TCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO

EN ELECTRNICA Y AUTOMATIZACIN

Presenta:

Jos Daniel Corona Almaraz

Ing. Tania Judith Ortiz Ortiz Ing. Ignacio Martnez

Montes

Asesor de la UTEQ Asesor de la Empresa

Santiago de Quertaro, Qro. Diciembre

2011.

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE QUERTARO

Nombre del proyecto:

DISEO DE UNA MAQUINA PARA LA COMPROBACION DE

INYECTORES A DIESEL

Empresa:

Mecatronix Automation

Memoria que como parte de los requisitos para obtener el ttulo de:

TCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN

MECATRONICA REA AUTOMATIZACIN

Presenta:

JOS ERICK OLVERA RODRGUEZ

Ing. Ubaldo Javier Flora Velasco Ing. Luis Enrique Reyna Macedo Asesor de la UTEQ Asesor de la Empresa

Santiago de Quertaro, Qro. Enero del 2013

2

Resumen.

El presente reporte hace mencin de las actividades realizadas

durante el periodo de estada comprendido entre Septiembre Diciembre del

2012 en la empresa Mecatronix Automation donde se describen las

caractersticas del proyecto DISEO DE UNA MQUINA PARA LA

COMPROBACIN DE INYECTORES A DIESEL, El proyecto surge como

una necesidad que tiene el cliente de una mquina que le permita realizar

pruebas a inyectores reparados, el diseo de la mquina se realiz en el

programa de solidworks obteniendo resultados al 100% y mejorando el

diseo a los ya existentes en el mercado, como fue el adaptar una pantalla

HMI marca Siemens Touchscreen y un PLC siemens 1214C para hacer el

proceso ms eficiente y automatizado , el costo adquirido por el cliente se

logr obteniendo un ahorro de 500 USD de material, como tambin se

logro en el diseo el poder probar los dos diferentes inyectores HEUI Y EUI,

tambin se realiz la programacin de la mquina en el software Tia Portal.

3

Abstract.

This report makes mention of the activities undertaken during the period

of stay between September to December of 2012 in the company Mecatronix

Automation which describes the characteristics of the project design of a

machine FOR A DIESEL injectors, The project emerged as a need of the

client that allows a machine to test injectors repaired, the design of the

machine was made in the SolidWorks program 100% getting results and

improving the existing design in the market , as was to adapt a Siemens HMI

Touchscreen display and a 1214C siemens PLC to make the process more

efficient, automated, cost acquired by the client achieved a savings of $ 500

of material, as well as the design was achieved in the to test the two different

EUI injectors HEUI And, also performed the programming of the machine in

the TIA Portal software.

4

NDICE

Pgina

Resumen. ....................................................................................................................... 2

Abstract. ......................................................................................................................... 3

ndice. .............................................................................................................................. 4

I.- Introduccin.............................................................................................................. 5

II.- Antecedentes........................................................................................................... 6

III.- Justificacin ........................................................................................................... 7

IV.- Objetivos ................................................................................................................. 8

V.- Alcances ................................................................................................................... 9

IV.- Fundamentacin Terica ..................................................................................10

VII.- Plan de Actividades ..........................................................................................29

VIII.- Recursos humanos y Materiales ..................................................................30

IX.-Desarrollo del proyecto......................................................................................31

X.- Resultados Obtenidos ........................................................................................49

XI.- Anlisis de Riesgos ...........................................................................................50

XII.- Conclusin ..........................................................................................................51

XII.- Recomendaciones .............................................................................................52

XIV.- Referencias Bibliogrficas ............................................................................53

5

I.- Introduccin

Importancia de los Equipos de prueba, es un dispositivo muy til que

mejora la eficacia de uso diario electrnico y elctrico puede comprobar

fcilmente la competencia y la durabilidad de los equipos industriales con la

ayuda de estas pruebas. Una mquina de pruebas de la superioridad y el

buen funcionamiento de todos los aparatos utilizados en lo comercial as

Como el dominio no-comercial. Los expertos del sector creen que las

pruebas de los equipos son absolutamente indispensables para juzgar la

calidad y la eficiencia de las mquinas. Una mquina de prueba mejora el

rendimiento general de los dispositivos elctricos domsticos en forma muy

apropiada. El proceso de prueba reduce la sobrecarga de mantenimiento de

los equipos utilizados en las aplicaciones industriales.

La Prueba de los equipos permite a los fabricantes asegurar la calidad

y consistencia en todas las facetas del negocio, desde la entrada de

materias primas hasta el acabado y sofisticada prueba de los diferentes

materiales.

6

II.- Antecedentes

El cliente del proyecto llamado PAREMA, se dedica a la venta de

refacciones para motores diesel, as como a reparar ciertos elementos del

motor, ya que cuenta con un laboratorio diesel en el cual realizan tareas

tales como reparar inyectores para motores diesel. El problema que tiene es

que al reparar un inyector, solo cuentan con un pequeo probador en el cual

solo se verifica el funcionamiento del inyector al pulverizar el combustible,

sin embargo no cuentan con el equipo de pruebas necesario para poder

verificar que la cantidad de diesel pulverizada sea la correcta, la cual es

especificada por el fabricante. Debido a esto tienen que recurrir a otros

laboratorios diesel que si cuenten con dicho equipo de pruebas, generando

costos por realizar las pruebas en laboratorios externos, elevando el costo

de reparacin, adems de retrasar los tiempos de entrega de los inyectores

ya reparados a sus clientes.

En busca de hacerse de un banco de pruebas para inyectores Diesel,

acudi a Mecatronix para plantearle el proyecto de que se disee y fabrique

el banco de pruebas basndose en los ya existentes en el mercado.

7

III.- Justificacin

Debido al alto costo de un banco de pruebas importado, el diseo no

ha contado con grandes innovaciones en los ltimos aos, se llevar a cabo

el proyecto, el cul seguir la ideologa de Mecatronix Automation de lograr

el ms alto nivel de automatizacin posible en los diferentes proyectos que

lleva a cabo, con lo cual se obtendr una disminucin para el cliente en los

tiempos de entrega, adems de generar ahorro a futuro por concepto de

pruebas con un laboratorio.

A travs del diseo, se busca solucionar problemas y satisfacer

necesidades presentes y futuras. Para ello, se utilizan recursos limitados, en

el marco de condiciones y restricciones, en respuesta a las especificaciones

deseadas. El diseo involucra procesos de pensamiento relacionados con la

anticipacin, la generacin de preguntas, la deteccin de necesidades,

restricciones y especificaciones, el reconocimiento de oportunidades, la

bsqueda y el planteamiento creativo de mltiples soluciones, su evaluacin

Y desarrollo, as como la identificacin de nuevos problemas derivados de la

solucin propuesta.

8

IV.- Objetivos

El objetivo principal est centrado en disear una mquina

electromecnica que permita hacer pruebas de manera simple y automtica,

permitiendo probar de manera precisa y completa, y sin complicaciones al

operador.

Disear una mquina probadora de inyectores a diesel

El equipo tendr que ser de bajo costo de entre $15.000 y $17.000

USD

Se requiere probar 2 tipos de inyectores: HEUI y EUI

9

V.- Alcances

1.-Conocere investigar acerca del proyecto asignado por la empresa

(lunes10/ 09/2012 al lunes 24/09/2012)

2.- Elaboracin de una propuesta (lunes24/09/2012 al lunes 08/10/2012)

3.- Se Comienza el diseo de la maquina (lunes 08/10/2012 al lunes

05/11/2012)

4.-Lista de material, equipo, y programacin de la maquina (lunes

05/11/2012 al lunes 03/12/2012)

10

IV.- Fundamentacin Terica

4.0.-Descripcin y funcionamiento de los inyectores unitarios

Como base del diseo de la mquina, se tiene que comenzar con

conocer cul es el funcionamiento de los inyectores que podrn ser

probados en la misma, los cuales son del sistema UIS (Sistema de Inyector

Unitario) [1]

4.1.-Descripcin del sistema UIS

Los sistemas de inyeccin Unit Injector System UIS (tambin llamado

unidad de bomba-inyector) son hoy en da los sistemas que permiten

alcanzar las mayores presiones de inyeccin.

El sistema bomba-inyector de Bosch, se coloco por primera vez en un

vehculo a finales de 1998 con una nueva generacin de motores diesel de

inyeccin directa, los cuales dan altas prestaciones, as como bajos

consumos y reducidas emisiones contaminantes. Este sistema es utilizado

tanto en automviles de pasajeros como vehculos comerciales. [1]

4.2.-Funcionamiento inyectores EUI (Inyector Unitario Electrnico)

Es un sistema integrado de inyeccin directa de combustible para

motores diesel, el cual combina la tobera del inyector y la bomba de

inyeccin en un solo componente. La bomba es accionada regularmente por

un rbol de levas. [1]

4.3.-Principio de operacin

Su operacin puede describirse como una secuencia de cuatro fases

separadas: la fase de llenado, la fase de derrame, la fase de inyeccin y la

fase de reduccin de presin.

11

Una bomba de combustible de baja presin suministra el diesel ya

filtrado dentro de los ductos de la cabeza del cilindro y dentro de cada

inyector para llegar a una sola direccin de la bomba del inyector, la cual es

operada por un rbol de levas a la cabeza.

Fase de llenado

La bomba del inyector, al elevarse obtiene combustible del

ducto de suministro, y el tiempo que la vlvula solenoide

permanece desenergizada, la lnea de combustible est abierta

Fase de derrame

El elemento de la bomba se desplaza hacia abajo, y mientras que la

vlvula solenoide este desenergizada, la lnea de combustible est abierta y

el combustible fluye a travs del ducto de retorno al tanque.

Fase de inyeccin

El elemento de la bomba sigue desplazndose hacia abajo, pero el

solenoide esta ahora energizado y la lnea de combustible est cerrada. El

combustible no puede pasar por el ducto de retorno y el combustible es

ahora comprimido por el embolo hasta que la presin excede la presin de

apertura y la aguja de la boquilla se eleva, permitiendo que el combustible

sea inyectado dentro de la cmara de combustin.

Fase de reduccin de presin

Mientras que el mbolo se desplaza hacia abajo, el solenoide es

desenergizado cuando la cantidad de combustible requerida es entregada, la

12

vlvula de combustible se abre as como el ducto de retorno al tanque,

causando que descienda la presin, lo cual causa que la aguja de la boquilla

del inyector se cierre, por lo tanto no es inyectado ms combustible. [2]

Figura 6.1.Sistema de inyeccin unitaria

Entre las ventajas con las que cuenta con respecto a otros dispositivos, se

encuentran las siguientes:

Alta presin de inyeccin, hasta 2000 bar.

Comienzo de inyeccin variable

Posibilidad de una inyeccin previa

13

Figura 6.2.Componentes del inyector unitario

Los sistemas de inyector unitario tienen 3 principales Componentes:

Bomba, genera la presin en el combustible para que este

sea inyectado

Electrovlvula, controla el tiempo de duracin de la

inyeccin.

Inyector, pulveriza el combustible que ser inyectado en la

cmara de combustin.

El tiempo de inyeccin en estos sistemas es controlado mediante una

electrovlvula integrada. El momento de activacin de la electrovlvula

determina el comienzo de la inyeccin, as como el tiempo durante el cual

esta activada la electrovlvula determina el caudal de inyeccin. El momento

y la duracin de la activacin son determinados por la unidad electrnica de

control (ECU), de acuerdo con los patrones que tenga programados en su

memoria y teniendo en cuenta el estado de servicio actual del motor a travs

de los diferentes sensores.

14

Entre los datos importantes que toma en cuenta la ECU se encuentran:

El ngulo del cigeal

Las RPM del rbol de levas

La posicin del pedal del acelerador

La presin de sobrealimentacin (en caso de contar con ella)

La temperatura del aire de admisin, del lquido refrigerante

y de Combustible

La velocidad del vehculo

Los motores que integran este sistema cuentan con parte de baja y alta

presin de combustible.

Parte de baja presin:

Est conformada por la bomba de transferencia de combustible, la cual

bombea el diesel del tanque hacia el inyector, en un rango de presin de 65a

100 psi, dependiendo del modelo de la bomba. Existen 2 tipos de

funcionamiento de esta bomba, puede ser una bomba mecnica conectada

al rbol de levas, o una bomba elctrica localizada en el tanque de

combustible. [2]

15

Figura 6.3.Bomba de transferencia de combustible

4.4.-Parte de alta presin

La parte de alta presin est conformada por la unidad bomba-inyector,

la cual es la que se encarga de inyectar el combustible en el interior del

cilindro del motor en el momento determinado por la ECU. Hay una unidad

bomba-inyector (7) por cada cilindro del motor, montada sobre la culata. El

inyector (4) esta insertado directamente en la cmara de combustin (8). El

rbol de levas (2) del motor tiene para cada unidad una leva de

accionamiento. La carrera de la leva es transmitida por un balancn (1) al

mbolo de la bomba (6) para que esta suba y baje, y con esto bombee el

combustible y lo aspire de la alimentacin de la bomba de transferencia. El

comienzo de la inyeccin y el caudal de inyeccin dependen de la

energizacin del solenoide (5) de la electrovlvula (3) y de la velocidad

actual del mbolo de la bomba, la cual es determinada por la forma de la

leva. [3]

16

Figura 6.4.Parte de alta presin

4.5.-Funcionamiento EUI

El funcionamiento bsico del sistema se describe como una secuencia

de 4carreras diferentes:

Carrera de aspiracin: El mbolo de la bomba se mueve hacia arriba

mediante el muelle de reposicin. El combustible, que se encuentra

permanentemente bajo sobrepresin, fluye desde la parte de baja presin de

la alimentacin de combustible, a travs de los taladros de entrada

integrados en el bloque del motor y el canal de entrada de combustible, a la

cmara de baja presin tambin llamada cmara de electrovlvula. La

electrovlvula est abierta. El combustible llega a travs de un taladro de

comunicacin a la cmara de alta presin. [3]

Carrera previa: El mbolo de bomba baja debido al giro de la leva de

accionamiento. La electrovlvula est abierta y el combustible es presionado

17

por el mbolo de bomba, a travs del canal de retorno de combustible, a la

parte de baja presin de la alimentacin de combustible.

Carrera de alimentacin y proceso de inyeccin: La unidad de control

suministra corriente a la bobina del solenoide en un momento determinado,

de modo que la aguja de la electrovlvula es atrada al asiento, por la fuerza

electromotriz, cortndose la comunicacin entre la cmara de alta presin y

la parte de baja presin. La presin del combustible en la cmara de alta

presin aumenta debido al movimiento del mbolo de la bomba y con ello

aumenta tambin la presin en el inyector. Al alcanzarse la presin de

apertura de inyector de aprox. 300 bares se levantarn la aguja del inyector

y el combustible se inyecta en la cmara de combustin o comienzo de

alimentacin. A causa del elevado caudal de alimentacin del mbolo de

bomba sigue aumentando la presin durante todo el proceso de inyeccin.

Carrera residual: Si se desconecta el solenoide, la electrovlvula se abre

despus de un breve tiempo de retardo y habilita nuevamente el paso a

travs de la comunicacin entre la cmara de alta presin y la parte de baja

presin. En la fase de transicin entre la carrera de alimentacin y la carrera

residual se alcanza la presin punta. Esta vara, segn el tipo de bomba,

entre 1800 y 2050 bar como mximo. Despus de estar abierta la

electrovlvula, la presin cae rpidamente. Al haberse quedado debajo del

valor de la presin de cierre de inyector, el inyector se cerrar y finalizar el

proceso de inyeccin. El combustible restante, suministrado por el elemento

de bomba hasta la cspide de la leva de accionamiento, es presionado hacia

la parte de baja presin a travs del canal de retorno. [3]

18

Figura 6.5.Funcionamiento de la unidad bomba-inyector

Durante la inyeccin principal la Electrovlvula de alta presin

La electrovlvula de alta presin tiene la funcin de iniciar la inyeccin en el

momento correcto y de garantizar una dosificacin exacta del caudal de

combustible a travs de una duracin precisa de la inyeccin. Se divide en

dos grupos constructivos: vlvula e imn.

19

Figura 6.6. Esquema interno de una electrovlvula de alta presin

La vlvula consta de la aguja de vlvula, el cuerpo de vlvula (12)

integrado en el cuerpo de la bomba y el muelle de la vlvula (1). El asiento

de cierre del cuerpo de vlvula se fabrica con rectificado cnico (10) y la

aguja de la vlvula posee igualmente un asiento de cierre cnico (11). El

ngulo del cono de la aguja es algo mayor que el del cuerpo de la vlvula.

As, cuando la vlvula se cierra, la aguja presiona contra el cuerpo de vlvula

haciendo contacto nicamente sobre una lnea: el asiento de vlvula. [4]

El imn lo forman la culata magntica fija y el inducido mvil (16). La

culata magntica es un ncleo magntico (15) y una bobina (6), con los

contactos elctricos correspondientes, junto con el conector (8), que

alimenta la tensin del circuito. El inducido est fijado en la aguja de la

20

vlvula. Entre la culata magntica y el inducido hay, en la posicin de

reposo, un entrehierro.

El funcionamiento es sencillo. La electrovlvula cuenta con dos

posiciones:

Abierta o cerrada. La vlvula est abierta si no hay corriente atravesando la

bobina del imn y est cerrada cuando la unidad de control activa la bobina

dndole tensin.

Figura 6.7. Diagrama de vlvula abierta y cerrada

Vlvula abierta: La fuerza ejercida por el muelle de vlvula en la aguja

empuja esta contra el tope. De este modo queda abierta la seccin de paso

entre la aguja y el cuerpo de la vlvula en la zona del asiento de la vlvula.

En definitiva estn comunicadas entre si las zonas de alta presin y baja

presin de la bomba. En esta posicin de reposo puede fluir el combustible,

tanto en una direccin como en la otra. Vlvula cerrada: Cuando se ha de

efectuar la inyeccin, se activa la bobina. La corriente de excitacin genera

un flujo magntico en las piezas que componen el circuito magntico (ncleo

magntico e inducido). Este flujo magntico genera una fuerza electromotriz

21

que atrae el inducido hacia la culata, hasta el punto en el que hacen contacto

la aguja y el cuerpo de la vlvula en el asiento de cierre.

Entre el inducido y la culata magntica continua habiendo un entrehierro

residual.

La vlvula est cerrada. La fuerza magntica no slo tiene que atraer el

inducido sino que tambin tiene que vencer la fuerza ejercida por el muelle

de la vlvula, y seguir resistiendo a la misma, por lo que tambin ha de

soportar la fuerza que ejerce la presin del combustible. La fuerza en el

inducido persiste mientras haya corriente que fluya a travs de la bobina.

Cuando la inyeccin tenga que concluir, se desconecta la corriente que

atraviesa la bobina, con lo que se perdern el flujo magntico y en

consecuencia la fuerza magntica. El muelle presiona la aguja de la vlvula,

llevndola a la posicin de reposo.

Los inyectores son elementos esenciales en un motor Diesel. Influyen

en la combustin y, por tanto, en la potencia del motor, sus gases de escape

y los ruidos y vibraciones originados. La misin de estos dispositivos es:

Dar al desarrollo de la inyeccin la distribucin exacta de la presin y del

caudal por cada grado de giro del ngulo del cigeal.

La pulverizacin y distribucin del combustible en la cmara de combustin.

[4]

.

22

Figura 6.8. Inyector de taladro ciego

A travs de las toberas o agujeros de inyeccin (5) se inyecta el

combustible en la cmara de combustin del motor Diesel. En los sistemas

de inyeccin de alta presin, la tobera se encuentra integrada en el inyector

y debe de estar adaptada a las diferentes condiciones del motor .La espiga

de presin (1) es la encargada de abrir las toberas si la presin del

combustible es la adecuada. Sobre esta espiga, adems de la presin del

sistema (Fd), acta la fuerza (Fm) del muelle de compresin (o muelle de

inyector). Est calibrado de forma que se abra con una presin de aprox.

300 bares (4350 psi). El caudal de inyeccin se determina por el tamao de

las toberas y la duracin de la inyeccin.

Los inyectores de orificios se emplean para motores que funcionan

segn el proceso de inyeccin directa. La posicin de montaje viene

1. Espiga de presin

2. Superficie de tope de carrera

3. Taladro de entrada

4. Reborde de apoyo de presin

5. Casquete del inyector 6. Cono de inyeccin

7. Vstago del cuerpo del inyector

8. Reborde del cuerpo del

inyector 9. Cmara de presin 10. Gua de aguja 11. Unidad combinada del

cuerpo del inyector 12. Taladro de fi jacin 13. Superficie estanqueizante 14. Apoyo de perno de presin

23

determinada generalmente por el diseo del motor. Los agujeros de

inyeccin dispuestos bajo diferentes ngulos tienen que estar orientados de

forma idnea para la cmara de combustin. Los inyectores de orificios se

dividen en: Inyectores de taladro ciego.

Inyectores de taladro en asiento.

Figura 6.9. Casquetes de inyectores y formas de taladro ciego

Adems los inyectores de orificios se distinguen por su tamao

constructivo entre: Tipo P con un dimetro de aguja de 4 mm (inyectores de

taladro ciego y de taladro en asiento).

Tipo S con un dimetro de aguja de 5 y 6 mm (inyectores de taladro ciego

para motores grandes).

24

Los agujeros de inyeccin se encuentran sobre la envoltura del

casquete de inyector. La cantidad de orificios y el dimetro de los mismos

depende de:

- El caudal de inyeccin necesario.

- La forma de la cmara de combustin.

La turbulencia de aire (rotacin) en la cmara de combustin.

Los inyectores deben de estar adaptados esmeradamente a las condiciones

presentes en el motor. La dimensin de los inyectores es decisiva para:

La dosificacin de la inyeccin (duracin y caudal de inyeccin porcada

grado de ngulo del cigeal).

La preparacin del combustible (numero de chorros, forma y pulverizacin

del chorro de combustible).

La distribucin del combustible en la cmara de combustin. El

combustible que ocupa el volumen debajo del asiento de la aguja del

inyector se evapora despus de la combustin, contribuye as de forma

esencial a las emisiones de hidrocarburos (HC) del motor. Por ello es

importante mantener lo ms reducido posible este volumen (volumen

residual o contaminantes).

Los inyectores deben de estar adaptados esmeradamente a las

condiciones presentes en el motor. La dimensin de los inyectores es

decisiva para:

- La dosificacin de la inyeccin (duracin y caudal de inyeccin por

25

cada grado de ngulo del cigeal).

- La preparacin del combustible (numero de chorros, forma y pulverizacin

del chorro de combustible).

- La distribucin del combustible en la cmara de combustin.

El combustible que ocupa el volumen debajo del asiento de la aguja

del inyector se evapora despus de la combustin, contribuye as de forma

esencial a las emisiones de hidrocarburos (HC) del motor. Por ello es

importante mantener lo ms reducido posible este volumen (volumen

residual o contaminantes). [5]

4.6.-Caractersticas de los bancos de prueba existentes en el mercado

Se tomaron como base del diseo del proyecto 2 bancos de prueba

diferentes, el modelo DPA-340 de la americana Diesel Parts of America y el

modelo DIT31 de la europea DETEQ. [5]

Figura 6.10 bancos de pruebas DPA-340 Y DIT-31

26

4.7.-Principios de operacin de sensores de flujo

En los sensores de flujo existen diferentes principios de operacin, lo

que hace que dependiendo del proceso a realizar, se tengan varias opciones

para elegir cual sea lamas adecuado. Los sensores que se probaron tenan

los siguientes principios de funcionamiento: trmico, de desplazamiento

positivo (paleta giratoria) y de placa (mecatrnico).Medidor trmico de caudal

Se basan comnmente en dos principios fsicos:

A) La elevacin de temperatura del fluido en su paso por un cuerpo

caliente.

B) La prdida de calor experimentada por un cuerpo inmerso en el fluido.

En el sensor se colocan dos sensores resistivos de temperatura

(termistores), y en el centro de ellos una pequea resistencia calentadora. Si

ambos termistores leen la misma temperatura el fluido no est circulando.

Ahora, segn aumenta el flujo, uno de los termistores lee la temperatura

inicial del fluido mientras que el otro lee la temperatura del fluido calentado.

El cambio de temperatura resultante es una medida para el caudal. Con este

sistema no solo se puede leer el caudal, sino que adems se sabe el sentido

de circulacin.

27

Figura6.11 Diagrama funcionamiento de medidor trmico

La ventaja de este tipo de sensor de flujo es que se puede conocer la

cantidad de masa del fluido que ha circulado y las variaciones depresin en

el fluido, afectan poco a la medicin.

Medidor de paletas giratorias

Los medidores de desplazamiento positivo miden la cantidad de fluido

que circula por un conducto, dividiendo el flujo en volmenes separados y

sumando los volmenes que pasan a travs del medidor. En cada medidor,

se pueden destacar tres componentes comunes.

Desplazador, que, bajo la accin del fluido circulando, transfiere el

fluido desde el final de una cmara a la siguiente, y mecanismo indicador o

registrador, conectado al desplazador, que cuenta el nmero de veces que el

desplazador se mueve de una parte a otra en la cmara de trabajo.

Bypass

Medidor Elemento

de flujo

Caudales bajos

Medidor

Bypass

Orificio

principal

Caudales altos

28

Los medidores de desplazamiento positivo miden el caudal en volumen o

integrando volmenes separados del liquido. Las partes mecnicas del

instrumento se mueven aprovechando la energa del fluido y dan lugar a una

prdida de carga.

29

VII.- Plan de Actividades

Tabla 7.1.- Plan de Actividades

Semana

de Actividades

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

15

9.0 Conocer la empresa y proyecto asignado

9.1 Definicin del problema

9.2. Informacin. Investigacin Y Anlisis que se le fue solicitada al cliente

9.3 Caractersticas del control de inyeccin

9.4 Diseo de una mquina electromecnica para la comprobacin de inyectores

9.5 Lista de Componentes y Precios

9.6 Imgenes de la Programacin de la maquina

9.7 Elaboracin del manual

9.8 Entrega de Diseo

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VIII.- Recursos humanos y Materiales

1 Computadora

2 Impresora

3. programa solidworks

4. programa Cate

5.- programa Tia Portal

Gerente General

Ing. Luis Enrique Reyna

Coordinador de reas

Gerente de Proyectos Mecnicos

Ing. Luis Castan

Gerente de Proyectos de Automatizacin

Ing. Leonardo Alaniz

Tecnico en Mecatronica Jos

Erick Olvera Rodrguez

Administracin

Lic. Mara Aranda

31

IX.-Desarrollo del proyecto

9.0.-Conocer la empresa y proyecto asignado

Datos Generales

Nombre: Mecatronix Automation

Ubicacin de la empresa: Sierra de Huichapan 224, Col. Villas del Sol,

Quertaro, Qro., Tel.: (442) 195 9919

Giro de la empresa: Industrial

Tamao de la empresa: Microempresa

Rama: Integracin de proyectos

Breve Resea Histrica de la empresa

Inicio operaciones en el ao de 1997 en el Estado de Quertaro

con la razn Social de Mecatronix S.A de C.V., como despacho de

diseo de Ingeniera en la Regin, pero en el ao 2003 la Empresa

Mecatronix cambio de razn social a Mecatronix Automation,

llamndose as en la actualidad.

Con el transcurso de los aos se han desarrollado las instalaciones

y las reas de diseo y taller.

Cuenta con 15 aos de experiencia en el diseo y fabricacin de

equipos Automatizados, siempre se est actualizando con lo ltimo en

equipos neumticos, Electrnicos y mecnicos con el entorno nacional

e internacional. Cuenta con taller de torno, fresado y soldadura para

la fabricacin del sistema que el cliente requiera.

32

Misin, Visin y polticas

Misin

Ser un proveedor confiable de productos y servicios en

automatizacin, generando un valor superior para nuestros clientes,

nuestros empleados y nuestra compaa.

Visin

Ser reconocidos en el Estado de Quertaro como empresa lder en el

sector de productos y servicios.

Polticas

En Mecatronix Automation estamos trabajando para ser la

compaa de integracin de sistemas y automatizacin ms

importante y reconocida por nuestros clientes en nuestra regin y a

nivel nacional.

Esta poltica requiere de los conceptos de mejoramiento continuo

en sus Procesos a travs de gente inspirada enfocada en la

completa satisfaccin de Nuestros clientes mejorando el costo,

entrega, calidad, seguridad y moral.

El proyecto asignado

Disear una mquina para la comprobacin de inyectores a Diesel

33

9.1.- Definicin del problema

El cliente del proyecto PAREMA DIESEL TEAM Es una empresa

ubicada en el Distrito Federal. PAREMA se dedica a la venta de

motores diesel, a si como a reparar ciertos elementos del motor ya que

cuenta con un laboratorio diesel en el cual realizan tareas tales como

reparar inyectores para motores diesel. El problema que tiene es que al

reparar un inyector, solo cuentan con un pequeo probador en el cual

solo se verifica el funcionamiento del inyector al pulverizar el

combustible, sin embargo no cuentan con el equipo de pruebas

necesario para poder verificar que la cantidad de diesel pulverizada

sea la correcta, la cual es especificada por el fabricante. Debido a esto

tienen que recurrir a otros laboratorios diesel que si cuenten con dicho

equipo de pruebas, generando costos por realizar las pruebas en

laboratorios externos, elevando el costo de reparacin, adems de

retrasar los tiempos de entrega de los inyectores ya reparados a sus

clientes.

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9.2.- Informacin. Investigacin Y Anlisis

Que se le fue solicitada al cliente

Investigacin anlisis que se le fue solicitada al cliente la siguiente

informacin para poder empezar a sentar las bases de lo que sera el diseo

de la mquina.

Requerimientos solicitados al cliente para un pleno desarrollo

- Medida de presin manejada durante la operacin

- Medida de presin de la bomba de combustible

- Tabla de caracterizacin de cada inyector

- Muestras fsicas de inyectores maestros (calibracin conocida)

- Vaso muestra de recoleccin

- Manuales de uso e instalacin de cada inyector

- Temperaturas de operacin del aceite hidrulico

- Manual de productos similares

- Nmero y tipo de inyectores (marca y modelo) a ser probados

- Hoja de proceso estandarizada para cada uno de los inyectores

- Variables que se manejan durante el proceso (presin del aceite, presin

del combustible, rpm por pulsos del inyector) de acuerdo a las

especificaciones del fabricante.

- Planes de pruebas de cada uno de los inyectores a ser probados de

acuerdo a tcnico operador

- Definicin de variantes de pruebas, (Por ejemplo, si solo se prueba un solo

inyector o si se prueban los 6 al mismo tiempo)

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- Detalles de pruebas de pre-requisito (por ejemplo detalle de pruebas

anteriores con equipos diferentes antes de ser probados en este equipo)

- Definiciones especiales del sistema (si hay algo que se requiera que no

est contemplado)

- Breve explicacin de sistemas de inyeccin Diesel para este equipo y otros

ms.

9.3.-Caractersticas del control de inyeccin

Control automtico del ancho de pulso de 12.5 a 100 ms, equivalente a

la duracin de la inyeccin

-Contador de hasta 1000 inyecciones y operacin contina

-Simulacin de rpm variables para los inyectores HEUI en un rango de300 a

2000 rpm

-Control del tiempo de prueba de 1 a 60 segundos

Dentro de los datos solicitados al cliente, uno de los ms importantes

son las especificaciones de los inyectores, tales como la cantidad de diesel

inyectado por cada modelo de inyector que se muestran en la tabla

siguiente:

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Tabla 9.1.- Cantidad de diesel inyectado por los inyectores para motor de la

marca Detroit Diesel.

De igual manera, le fueron requeridos a PAREMA los parmetros de prueba

para los diferentes tipos de inyectores que se muestran en la siguiente tabla:

Serie del motor ID del inyector mm3/inyeccin

92 4770 85-90

92 4775 96-101

60-12L 4785 168-178

60-12L 4795 182-192

71 & 92 4850 86-91

60-11L 4865 146-156

60-11L 4870 156-166

71 & 92 4915 90-95

92 4925 127-133

60-11L 4935 135-145

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Tabla 9.2.- Parmetros de prueba

Levantamiento Tcnico.

As mismo, se realizo una investigacin sobre las normas y/o estndares con

los cuales debe de cumplir la mquina, y se encontraron las siguientes:

.NOM-004-STPS-1999, Sistemas de proteccin y dispositivos de

seguridad en la maquinaria, equipos y accesorios que se utilicen en

los centros de trabajo.

NOM-026-STPS-2008, Colores y seales de seguridad e higiene, e

identificacin de riesgos por fluidos conducidos en tuberas

Desarrollo de conceptos y seleccin de alternativas

En esta fase se han utilizado tcnicas de creatividad para intentar

resolver el Problema planteado desde las diferentes perspectivas. Entre ellas

cabe destacar la lluvia de ideas a partir de ellas se han contemplado

distintas alternativas que posteriormente fueron estudiadas y valoradas.

Parmetros Prueba de inyector HEUI (Trabaja con presin hidrulica)

Prueba de inyector EUI (Trabaja con

una leva)

Velocidad de prueba

300 a 2000 rpm 300 a 1100 rpm

Presin hidrulica 750 a 1000 psi No

disponible

Presin de combustible

60 a 150 psi 60 a 150 psi

Duracin de la

prueba

28 a 32 segundos 28 a 32

segundos

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9.4.- Diseo de una mquina electromecnica para la comprobacin de

inyectores

Diseo de una mquina electromecnica para la comprobacin de

inyectores HEUI, inyectores que trabajan con presin de combustible y

presin de aceite, e inyectores EUI y HEUI

El proyecto Diseo de un equipo de prueba de inyectores, se han

realizado bocetos y croquis a mano alzada con el fin de ilustrar las formas y

conceptos generados, comentando las ventajas e inconvenientes

observados en cada uno de ellos. Entre las alternativas estudiadas,

analizadas y valoradas se ha seleccionado aquella que en funcin de los

autores se ha estimado como la que mejor respuesta ofreca al problema

planteado y se ha tomado como solucin.

Figura 9.1. Elementos Bsicos del equipo de inyectores HEUI

A partir del boceto que se ilustra arriba, de la solucin elegida se ha

realizado un dibujo en Solid Works, con la primera propuesta de diseo

donde se han analizado las diferentes partes que lo componen.

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Figura 9.2. Vista general de la mquina

Al inicio del proyecto se tena pensado implementar el mismo mtodo

de medicin que es utilizado en las mquinas que se encuentran

actualmente en el mercado, el cual consiste de recaudar el diesel inyectado

en una probeta, la cual est debidamente graduada, para que de esta forma

el operador tome la lectura de la misma despus de terminar la prueba.

Como nica innovacin, solo se tena pensado agregar al panel de

operacin con un interfaz HMI, en la cual se podran controlar los

diferentes parmetros de la prueba, tales como el tiempo de prueba, el

ancho de pulso de la seal PWM, la velocidad del motor (rpm), encendido de

la bomba de combustible e hidrulica. En la figura de abajo se muestra una

imagen de lo que podra ser el panel de operacin.

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Figura9.3. Panel de operacin

En el panel de operacin se incluye el botn de encendido de la

mquina, as como las vlvulas para ajustar tanto la presin hidrulica como

la del combustible.

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Figura9.4.Vista general de la Maquina.

9.5.- Lista de Componentes y Precios

1Banco $3000 USD

Probetas, remplazando el sensor de flujo $500 cada una USD

Hidrulica bomba $4000 USD

Partes hidrulica $2000 USD

1 Vlvula de regulacin de presin de operacin uso Rudo y alivio (Alta

Presin) y 1 Vlvula de regulacin de presin de combustible (Baja Presin)

$2000 USD

6 Arns de inyectores $1800 USD

1 Interfaz HMI marca Siemens Touchscreen $ 3200 USD

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Figura 9.5. Sistema de probetas para conocer el volumen

El sistema de probetas, constara de 6 probetas graduadas que

estaran dentro de una estructura en la parte superior de la mquina. A

estas probetas llegara el diesel pulverizado por los inyectores mediante una

tubera del inyector a la parte superior de la probeta

Figura 9.6.PLC Siemens 1214C

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Se planea que el PWM a utilizar para enviar el pulso al solenoide que

inicia el ciclo de inyeccin se controle tambin desde el PLC, lo cual pondra

un ahorro de espacio al no implementar otro dispositivo de PWM en la

mquina, evitando con estos problemas que se pudieran tener en la

comunicacin entre lo que sera un PWM externo con el PLC.

As mismo se tiene pensado incluir una interfaz HMI Siemens KTP 600

Basic, desde la cual se operar la mquina. En el HMI se seleccionar el tipo

y modelo de inyector a probar, y de esta manera se realizaran los ajustes

automticamente de los parmetros de prueba especficos para cada

modelo de inyector a probar.

Otra perifrico que se piensa incluir es una pequea impresora en la

cual se den los resultados obtenidos de la prueba, y que adems incluya

una grfica de comportamiento del inyector, y que ah mismo se muestre

el resultado de la prueba.

Figura9.7. pantalla HMI

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1 Interfaz HMI marca Siemens Touchscreen, mediante este dispositivo el

operador manipular la mquina, adems de seleccionar la tarea requerida.

9.6.-Imgenes de la Programacin de la mquina

A continuacin se presentan unas imgenes de lo que fue la

programacin en el PLC siemens 12 entradas y 14 salidas Digitales S71200

lo cual se ocuparon 7 salidas y 7 entradas en el programa TIA PORTAL.

Figura 9.8.Programa de la mquina.

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Figura 9.9.Programacin de la mquina

Figura 9.10. Programacin de la mquina

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Consideraciones Medioambientales

Los materiales que se han previsto en el diseo de la herramienta son

fundamentalmente metlicos y por tanto reciclables. Esta caracterstica

tambin ser exigida a los materiales plsticos que se utilicen en el protector

y en las empuaduras, podemos decir que tanto el producto como su envase

son respetuosos con el medio ambiente en su diseo han tenido en cuenta

factores ecolgicos.

El aceite hidrulico deber ser tratado de acuerdo a la norma ISO

14000 y las aplicables en Mxico como residuos peligrosos, de manera tal

que se deben contener derrames y la reutilizacin de dicho aceite deber

coordinarse pues siendo residuo peligroso deber ser dispuesto de manera

adecuada.

9.7.-Elaboracin del manual

En esta parte se tiene una idea clara de lo que es la estructura del

proyecto, tomando referencia la vista del diseo del proyecto de que partes

se llevaran; se comienza la elaboracin del manual el cual est conformado

por los siguientes puntos:

- GENERALIDADES: Son las definiciones que se mencionan como est

estructurado el proyecto parte por parte de la mquina.

- INSTALACION Y ARRANQUE: En esta parte se habla de las instrucciones

paso a paso de como se comienza la instalacin y arranque de la maquina

cuando es puesto en marcha.

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- OPERACIN Y PANTALLA INTELIGENTE: En esta parte se habla de

la operacin del equipo y funcin de cada dispositivo, se menciona lo que

es la parte de control de la maquina tanto el plc y la pantalla, as como su

modo de operacin del equipo.

- PLC E INFORMACION DEL PROGRAMA: En esta parte se habla del

programa de la mquina, diagramas de conexin, programacin que

generalmente se puede encontrar en una carpeta adicional o en una libreta

adicional anexada en el manual.

- MANTENIMIENTO: En esta parte se menciona el mantenimiento

preventivo de la maquina con un programa de actividades de acuerdo con

cada sistema ya se ha hidrulica, neumtico, elctrico etc. que contenga

esta mquina con una secuencia de tiempo requerido alas veces que se ha

necesaria su revisin de cada dispositivo o partes de la mquina.

- IDENTIFICACION DE PROBLEMAS: En esta parte se menciona las

posibles fallas que podra tener el equipo, las posibles causas y las posibles

soluciones que se tomaran en cuenta, para una mayor eficiencia en el

problema.

- PARTES RECOMENDADAS: En esta parte se dan a conocer las

refacciones que se tendrn que utilizar , en dado caso que algn dispositivo

comenzar a fallar o se llegue a daar ; La informacin se tiene con

nmeros de serie de las refaccin en tanto as como los posibles

proveedores que podran tener las refacciones requeridas.

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- MANUAL COMPLEMENTARIO: En esta parte se muestra los datos de los

dispositivos y componentes de la maquina que generalmente se localizan

en una carpeta adicional anexa tambin en el manual.

- DIBUJOS Y DIAGRAMAS ESQUEMATICOS: En esta ltima parte se

muestra la representacin simblica de los elementos de una mquina o

instalacin. Se puede definir como el dibujo en el que los smbolos grficos

se utilizan para Indicar la funcin de las piezas o elementos de un sistema y

las relaciones entre ellos.

9.8.-Entrega de diseo.

En esta parte final se hace entrega del diseo al cliente por lo cual se

espera su respuesta de aprobacin para el inicio de ensamblaje que vendr

despus en la fecha acordada, por la misma poltica de la empresa

MECATRONIX.

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X.- Resultados Obtenidos

Objetivo Resultado obtenido

Disear una mquina para la

Comprobacin de inyectores a diesel

Se logr en un 100% el diseo y se

mejoro a los ya existentes en el

mercado adaptndole una pantalla

HMI como se muestra en el

desarrollo.

El equipo tendr que ser de

bajo costo de entre $15.000 y

$17.000 USD

Se logr el costo adquirido de la

mquina cumpliendo con un total de

material de $16.500 USD

Se requiere probar 2 tipos de

inyectores: HEUI y EUI

Los dos tipos de inyectores se

lograron como se muestra en el

desarrollo y en el diseo de la

mquina

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XI.- Anlisis de Riesgos

Las limitaciones o barreras que pusieron en riesgo el proyecto, fue que

el cliente solo dio el primer pago, se atraso con los pagos siguientes lo cual

el proyecto se quedo sin presupuesto y , sin inters del dueo de la

empresa y no se pudo avanzar.

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XII.- Conclusin

En lo personal el sistema que tiene y que se maneja actualmente en la

(UTEQ) Universidad Tecnolgica de Quertaro me parece excelente, ya que

nos da la oportunidad de estar cuatro meses en una empresa y poner en

prctica lo aprendido en la escuela, desarrollar nuevas habilidades y darse

cuenta de que apenas vamos comenzando, que nos falta mucho por

aprender y me doy cuenta de que me falta mucha prctica, porque no es lo

mismo en la escuela las tareas a ya estarlo viviendo y practicndolo, lo ms

importante es que uno ya se encuentra con problemas reales, ah es donde

uno tiene que ingenirselas para sacar el problema adelante, ya que est ah

y quien lo tiene que resolver es uno y eso te va haciendo crecer da a da en

lo profesional.

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XII.- Recomendaciones

Lo mejor sera poner el sensor de flujo que las probetas, sera mayor

la precisin y exactitud en la medicin, como lo es el funcionamiento del

dispositivo, de la bobina magntica produce un pulso de voltaje que se

alimenta de un medidor de frecuencia y un contador elctrico empieza a

convertir dicha velocidad en lecturas de velocidad de flujo con esto hace que

se ha mucho ms eficiente y exacto el resultado obtenido de cada prueba

que unas probetas graduadas, sera un poco ms caro pero valdra la pena

la inversin.

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XIV.- Referencias Bibliogrficas

Guitian., A. M. (2004). Manual de automoviles. Espaa: Dossat 2000. (p.125)

[1]

Bosch (1998)Sistemas de inyeccin diesel. (s.f.). Libros tcnicos. Reverte

(p.185) [2]

Vera, C. (1993). Simulacion de sistemas dinamicos mediante la tecnica del

Bond Graph.(p. 95) [3]

Dia de la consulta october 18,2012,

fromhttp://mecanicavirtual.iespana.es/mecanicavirtual/curso-bomba-

inyecto,r.htm . (s.f.). [4]

Dia de la consulta November 28,2012,

fromhttp://delphi.com/manufacturers/cv/powertrain/injection-systems-

and-components/e3-diesel-electronic-unit-injector/. (s.f.). [5]

2013-01-16T12:01:22-0600Universidad Tecnolgica de Quertaro