Concepción, diseño y selección, de equipamiento tecnológico para taller de comprobación y reparación de bombas de inyección e inyectores, en la Empresa Militar Industrial, Coronel, “Francisco Aguiar Rodríguez”

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ciencias Agropecuarias Departamento de Ingeniería Agrícola. TÍTULO:. CONCEPCIÓN,. DISEÑO. Y. SELECCIÓN,. DE. EQUIPAMIENTO. TECNOLÓGICO PARA TALLER DE COMPROBACIÓN Y REPARACIÓN DE BOMBAS DE INYECCIÓN E INYECTORES, EN LA EMPRESA MILITAR. INDUSTRIAL,. CORONEL,. “FRANCISCO. RODRÍGUEZ”.. Diplomante: Lázaro Carlos Herrera Loy. Tutor: Dr. C Manuel Acevedo Pérez.. - 2012 -. AGUIAR.

(2) “Educar es depositar en cada hombre toda la obra humana que le ha antecedido: es hacer a cada hombre resumen del mundo viviente, hasta el día en que vive: es ponerlo a nivel de su tiempo, para que flote sobre él; y no dejarlo debajo de su tiempo, con lo que no podrá salir a flote; es preparar al hombre para la vida.”. José Martí.

(3) Me gustaría dejar constancia de mis agradecimientos a:. Mis padres por el apoyo incondicional que siempre me han brindado en los momentos difíciles, a mi tutor, Dr. C Manuel Acevedo Pérez, sin cuyos consejos y acertada dirección no hubiera sido posible la culminación exitosa de éste trabajo de diploma, a todos los profesores de la carrera de ingeniería Agrícola en la UCLV y a mis compañeros de estudio.. A todos, muchas gracias..

(4) SINTESIS El trabajo consiste en la concepción, el diseño y la selección del equipamiento tecnológico que debe poseer el taller de comprobación y reparación de bombas de inyección e inyectores Diesel en la Empresa Militar Industrial (EMI), coronel “Francisco Aguiar Rodríguez” de la ciudad de Sancti Spíritus, a partir de la solicitud hecha al departamento de Ingeniería Agrícola de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas (UCLV) por la dirección técnica de esa entidad en el año 2012. Para ello, se tuvieron en cuenta las particularidades constructivas de los sistemas de alimentación Diesel tradicionales y modernos, así como el equipamiento tecnológico existente en talleres de éste tipo tanto en Cuba como a nivel internacional. En calidad de objeto de investigación fueron estudiadas las diferentes variantes constructivas de estos talleres, su equipamiento, proceso tecnológico y nivel de preparación técnica del personal que en ellos labora, de manera que, logrando versatilidad y economía de recursos, se pueda construir un taller de este tipo en la Empresa Militar Industrial de referencia, de modo que el mismo pueda asumir. la. comprobación. y. reparación. de. ésta. tecnología,. independientemente de su procedencia y particularidades constructivas. Para la obtención de este resultado, se entrevistaron a varios especialistas en el tema, se visitaron varios talleres analizando el equipamiento, proceso tecnológico. y preparación del personal que en ellos laboran, para. finalmente, arribar al diseño del taller que se propone con su respectivo equipamiento. El trabajo está expuesto en un total de 76 páginas, incluyendo siete tablas y 58 figuras, cuenta con la Introducción, tres capítulos, conclusiones y recomendaciones. Para su confección se utilizaron 70 fuentes y bibliografías, y en el cuerpo de la memoria del trabajo están asentados cinco anexos, que forman un volumen general del mismo de 89 páginas..

(5) Tabla de contenidos. Acápite. Contenido. Pág.. 1. 2. 3. INTRODUCCION. 1. CAPITULO I: SITUACION ACTUAL DEL TEMA. 1.1. Generalidades sobre los sistemas de alimentación Diesel y talleres de asistencia técnica.. 8. 1.2. Bombas de inyección directa. Compartimentadas.. 12. 1.3. Inyectores bombas.. 15. 1.4. Acumuladores de presión.. 18. 1.5. Bombas de inyección rotativas.. 18. 1.6. Common Rail.. 20. 1.7. Regulación electrónica Diesel. (EDC).. 22. 1.8. Estado actual de las investigaciones sobre el. 24. tema objeto de estudio.. CAPÍTULO II. PROGRAMA Y METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN. 2.1. Programa general de la investigación. Metodología. 2.2. para. investigar. la. 30 estructura,. proceso. tecnológico, equipamiento y nivel de preparación del personal que labora en los talleres actuales de asistencia. 31. técnica a los sistemas de alimentación. CAPITULO III. RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN Y SU ANÁLISIS. 3.1. 3.1.1. 3.1.2. 3.1.3. Caracterización del desgaste en las piezas fundamentales del sistema de alimentación. Piezas fundamentales sometidas a desgaste en las bombas de inyección lineales multi plunger. Característica del desgaste del regulador de la bomba de inyección. Característica del desgaste en las bombas alimentadoras o de cebado.. 34. 34. 39. 42. 3.1.4. Característica del desgaste en los inyectores o toberas.. 45. 3.1.5. Características del desgaste en los Inyectores bombas.. 46.

(6) Tabla de contenidos. Continuación. 1 3.1.6 3.1.7. 2 Características del desgaste en las bombas distribuidoras. (Rotativas). Características de las nuevas tecnologías Diesel. Investigación. 3.2. 3. de. la. estructura,. proceso. 47 48. tecnológico,. equipamiento y preparación del personal que labora en los talleres actuales de asistencia técnica al sistema de. 54. alimentación Diesel. 3.3. Determinación del equipamiento que debe poseer el taller que se propone.. Determinación de la estructura y proceso tecnológico del taller que se propone. Conclusiones 3.4. Recomendaciones Anexos. 61 75.

(7) 1. INTRODUCCIÓN Desde que fueron construidos los primeros equipos automotrices a principios del siglo XX, surgió la necesidad de velar por el mantenimiento de su capacidad de trabajo y sin embargo, el poco desarrollo alcanzado en la teoría de la fiabilidad y el análisis probabilístico, hizo creer que el plazo de servicio de las máquinas era rigurosamente determinado y que no podía ser modificado. Por ello, los servicios técnicos se correspondían estrictamente solo con estos plazos y se describían con números, llegándose a realizar a veces hasta 12 mantenimientos técnicos a una misma máquina. [4] Con la acumulación de la experiencia en la explotación, el mantenimiento como sistema se perfeccionó y su cantidad se redujo hasta tres, produciéndose además cambios en las técnicas para ejecutar los mismos y en la concepción de los talleres para realizarlos. [2; 27; 28] En Cuba, durante el periodo comprendido entre 1959 y 1968, la actividad del mantenimiento y la reparación pasó por diferentes etapas, transitando desde las llamadas empresas de servicio, hasta la creación de los talleres regionales llamados (T), que en un total de 27 constituyeron las primeras inversiones ejecutadas por la Revolución dedicadas a la realización de los mantenimientos y las reparaciones, fundamentalmente de los equipos agrícolas, ya que éste fue uno de los sectores donde se produjo una mayor introducción de maquinaria. [31; 58] En esta etapa se crearon además las plantas de reparaciones generales de motores y tractores como las: “Mártires del 26 de Julio”, “Enrique Cabré”, “Enrique Villegas” y la “Primero de Mayo”. A partir de 1971, se acometieron una serie de tareas sobre las perspectivas de la red de talleres y su funcionamiento, organizándose la asistencia técnica mediante talleres móviles, tráileres de mantenimiento (llamados popularmente novias) y se proyectaron otros tipos de talleres para planes más especializados como por ejemplo, la producción de arroz, caña, cítricos, etc., los que se completaron con equipamiento procedente fundamentalmente de la antigua URSS y Hungría. Se creó además una red nacional de talleres de mantenimiento, reparaciones ligeras, corrientes y generales de máquinas, motores y agregados, así como.

(8) 2. empresas especializadas en la construcción o recuperación de piezas e implementos, que cubrió todo el territorio nacional en diferentes niveles. La red de talleres creada incluyó además grandes plantas especializadas para la reparación general de motores y agregados, talleres provinciales y talleres a nivel de empresa, siendo construidos cada uno de ellos a partir de proyectos tipos donde se concebían áreas para la reparación de los agregados del sistema de alimentación Diesel entre otros, en dependencia de su destinación A principios de la década del ochenta se incorporaron nuevos elementos a la red de talleres y surgieron los puntos de intercambio de agregados a nivel de empresa y provincia. [68] Estas nuevas concepciones aportaron un mayor dinamismo a las actividades que se venían desarrollando en los talleres, contribuyendo sobre todo a la disminución de los tiempos de espera de los equipos para la reparación y por concepto de la misma. Sin embargo, el completamiento tecnológico de estos nunca fue del todo suficiente y por ello, aumentaron los gastos durante los servicios técnicos y empeoró la calidad de los mismos. Por otro lado, la organización, la tecnología y la producción de reparación en los años 80, no se encontraban en correspondencia con los niveles existentes a nivel mundial. Para lograr la reorganización de la base de talleres, se firmó un convenio de colaboración con la URSS para el periodo 1985-1990. En el mismo se contemplaba entre otras cuestiones, la construcción en las distintas provincias del país de 32 talleres de empresas y 101 talleres menores, así como la recepción de 233 módulos de equipamiento tecnológico de diferentes tipos por un valor de $ 6 357 para la fase constructiva y de $ 5 375 pesos para la fase de introducción del equipamiento tecnológico, pero esto nunca llegó a materializarse producto del derrumbe del campo socialista y la desaparición de la propia URSS en el año 1991. Esta situación provocó cambios bruscos en todas las esferas de la producción y los servicios, pero específicamente en la esfera de la asistencia técnica y la reparación fueron sustanciales, pues al no poderse ejecutar los planes de reconstrucción, modernización y perfeccionamiento de los procesos de producción.

(9) 3. previstos, el estado técnico de los medios mecanizados se vio seriamente afectado. En este sentido, la interrupción del abastecimiento de piezas de repuesto, combustible y materiales, provocó la paralización de una gran cantidad de máquinas y equipos, e influyó negativamente en la calidad de las reparaciones en todos los niveles y sectores del país. Sin embargo y como caso excepcional, en la esfera de la asistencia técnica, el mantenimiento y la reparación a los equipos de las Fuerzas Armadas Revolucionarias (FAR), sus efectos fueron menores, debido fundamentalmente al buen estado de conservación y correcta explotación de las capacidades productivas instaladas. En este contexto, las Empresas Militares Industriales, cuya función principal fue asegurar la reparación del armamento y la técnica con que cuentan las unidades terrestres, aéreas y marítimas de las (FAR), así como su periódica modernización, contaron siempre con una serie de fábricas destinadas a la producción de armamento ligero de infantería, municiones, minas y otros medios de diverso tipo, para lo cual disponían y disponen de instalaciones a lo largo de todo el país incluyendo además grandes talleres especializados en la reparación de tanques, piezas de artillería, aviones, buques de la marina de guerra, equipos de radiocomunicaciones, transporte, radares, sistemas coheteriles, producciones metalúrgicas y otros, donde la elevada calificación de los especialistas, la disciplina tecnológica y el moderno equipamiento instalado, hacen posible acometer tareas de alta complejidad técnica. En los últimos años, además de la producción destinada a las unidades de las FAR, en estos talleres se desarrollan importantes producciones que se comercializan tanto en el mercado nacional como internacional, marchando a la vanguardia desde hace varios años en la introducción y aplicación de las técnicas de gestión empresarial más avanzadas. Para ello, la Industria Militar destina una parte considerable de sus capacidades productivas y de servicios a satisfacer requerimientos de la economía nacional, pues generalmente en sus instalaciones existe una capacidad productiva superior.

(10) 4. a las necesidades de la defensa y además, la continua reducción de las tropas regulares que se viene produciendo desde finales de los años setenta, dejan más capacidades libres. Por todas estas razones, la Empresa Militar Industrial de Sancti Spíritus, coronel “Francisco Aguiar Rodríguez”, se propone la construcción de un taller destinado a la comprobación y reparación de las bombas de inyección e inyectores de los equipos Diesel, de manera que en el mismo se puedan ejecutar estas operaciones acorde a las exigencias tecnológicas actuales y a la diversidad del parque con que cuentan hoy las empresas civiles y militares de las FAR. Estudios desarrollados por otros investigadores referentes al sistema de alimentación Diesel [1; 5; 6; 10; 21], demuestran que las bombas de inyección constituyen el agregado más complejo y costoso del sistema de alimentación, representan el 10 – 15% del costo total del motor, son la causa de alrededor del 45 – 50% de las fallas que se producen en el mismo y esto se debe fundamentalmente a la existencia en las mismas de los denominados elementos de precisión, que además, existen en las válvulas impelentes de las bombas de inyección y en los inyectores. [8; 9] La inmensa mayoría de los investigadores, tanto nacionales como extranjeros de acuerdo al estudio bibliográfico realizado [3; 7; 22; 23; 24; 25; 26; 47; 48; 49; 50; 52; 53; 54; 55;56; 60; 61; 62; 63; 64; 65; 66; 67; 68; 69], han centrado sus investigaciones en tratar de lograr aumentar la durabilidad de estas piezas solo a través de la introducción de métodos de recuperación adecuados y sin embargo, la realidad es que hoy no existe un método verdaderamente efectivo y generalizado para ello excepto el cromado en algunos casos, que es imposible generalizar por no existir en el país las instalaciones adecuadas para ello. [14; 15; 59] Por esta razón, aumentar la durabilidad de las bombas de inyección e inyectores, a partir de que se asegure una reparación de calidad en talleres especialmente concebidos y equipados para ello, constituye una tarea de actualidad e importancia no solo para la empresa que solicita se haga este estudio, sino.

(11) 5. además para el país, y no existen referencias que indiquen el trabajo de otros investigadores en esta dirección. Por ello, el objeto de investigación del trabajo lo constituyen los talleres de asistencia técnica, mantenimiento y reparación a los agregados fundamentales del sistema de alimentación Diesel y el objetivo es, concebir, diseñar y equipar tecnológicamente un taller destinado a estas funciones, mediante la experiencia acumulada a través de visitas a instalaciones de este tipo y de la consulta a la bibliografía especializada, de modo que se logre la concepción de un taller donde se puedan desarrollar con calidad las operaciones de comprobación y reparación de las piezas fundamentales del sistema de alimentación Diesel, para elevar su durabilidad. Se emplea la siguiente hipótesis de trabajo: si se tienen en cuenta los adelantos tecnológicos alcanzados en la fabricación de los sistemas de alimentación Diesel modernos, es obvio señalar que la mayoría de nuestros talleres no pueden asimilar la reparación de ésta tecnología junto a la tradicional por problemas de equipamiento y preparación del personal. Sin embargo, si se estudian las mejores experiencias nacionales y extranjeras sobre el tema, si se profundiza en las particularidades constructivas de estos sistemas y en el equipamiento necesario para repararlos a partir de sus defectos, se podrá concebir, diseñar y equipar adecuadamente un taller, que sea capaz de acometer estas operaciones con la calidad requerida en las condiciones cubanas. Para dar cumplimiento al objetivo propuesto, se establece el esquema lógico – estructural de investigación que se representa en la figura 1 y se desarrollan las siguientes tareas de investigación: 1- Analizar el estado del arte sobre el tema de los sistemas de alimentación Diesel y talleres de asistencia técnica. 2- Investigar los defectos que con mayor frecuencia aparecen en las piezas fundamentales del sistema de alimentación Diesel, y requieren ser solucionados en talleres especializados..

(12) 6. 3- Investigar la estructura, proceso tecnológico, equipamiento y preparación del personal que labora en los talleres de asistencia técnica al sistema de alimentación Diesel en la actualidad. 4- Definir el equipamiento que debe poseer el taller que se propone para asegurar reparaciones de calidad. 5- Distribuir de manera lógica y coherente el equipamiento seleccionado, de manera que el trabajo en el taller propuesto sea cómodo y funcional. 6- Concebir el taller y su proceso tecnológico, de acuerdo a las condiciones existentes en la EMI de referencia y novedades de esta tecnología. La parte experimental de la investigación se realizó en distintos talleres de reparación y comprobación de bombas de inyección e inyectores del territorio, durante el período 2011-2012. Para realizarla, se entrevistaron a varios especialistas, se visitaron diferentes talleres y se realizó una extensa búsqueda bibliográfica sobre el tema, lo que permitió obtener los conocimientos necesarios para concebir un taller donde se asegure la calidad de las reparaciones y se puedan reparar diferentes tecnologías asegurando calidad con el equipamiento instalado..

(13) 7. Concepción, diseño y selección de equipamiento tecnológico para taller de comprobación y reparación de bombas de inyección e inyectores. Fundamentación del objetivo y tareas de la investigación. Análisis sobre el estado actual del tema objeto de estudio. Generalidades sobre los sistemas de alimentación Diesel y talleres de asistencia técnica.. Defectos de las piezas fundamentales del sistema de alimentación, que requieren ser atendidos en talleres especializados.. Estructura, proceso tecnológico, equipamiento y preparación del personal que labora actualmente en los talleres.. Elaboración del programa y metodología de la investigación. Realización práctica del trabajo.. Definir el equipamiento que debe poseer el taller de reparación que se propone.. Distribuir de manera lógica y coherente el equipamiento seleccionado.. Concebir el taller y su proceso tecnológico, de acuerdo al desarrollo de las nuevas tecnologías.. Análisis de los resultados. Conclusiones. Recomendaciones .. Figura 1. Esquema lógico estructural del desarrollo de la investigación..

(14) 8 CAPÍTULO I SITUACIÓN ACTUAL DEL TEMA 1.1 Generalidades sobre los sistemas de alimentación Diesel y talleres de asistencia técnica. Teniendo en cuenta la diversidad de equipos automotores y cantidad de firmas constructoras. existentes,. obviamente. se. utilizan. diferentes. esquemas. constructivos en sus sistemas de alimentación, bombas de inyección e inyectores. [33] Por ello, es frecuente encontrar bombas de inyección de combustible del tipo lineales multiplunger con cuerpos dotados de escotillas y con cuerpos cerrados y rígidos, bombas de inyección en las que la tendencia ha sido la de minimizar la cantidad de elementos de precisión (plunger – camisa), tal y como ocurre en las bombas de inyección tipo HD–21, mientras que otros fabricantes han adoptado el esquema de accionamiento neumático para las mismas, debido a que éste sistema permite asegurar la estabilidad necesaria en la presión de inyección, independientemente del régimen de velocidad del motor. [2] En los últimos tiempos, el desarrollo rápido y acelerado de los micro procesadores baratos, ha hecho posible que la inyección del combustible se controle electrónicamente de manera dirigida e individual en los motores Diesel modernos [11; 12; 13; 16; 17; 18; 19; 20], a la vez que las constantes mejoras que se han venido registrando en los sistemas de inyección de combustible Diesel, han desembocado de momento en el llamado “Motor Diesel de Inyección Directa a Alta Presión”. En la versión denominada “Common Rail”, (TDI) por ejemplo, se utiliza una sola bomba que se encarga de enviar el combustible hasta cada uno de los cilindros del motor, en tanto que el tiempo de inyección se controla electrónicamente desde cada uno de los inyectores [38; 39; 44]. Las diferentes concepciones de los sistemas de alimentación Diesel en general, se pueden observar en la figura 2, de donde se infiere que el proceso de entrega de combustible se puede efectuar de manera directa o con ayuda de acumuladores de presión, utilizando para ello diferentes mecanismos de accionamiento e inyectores. [45; 46; 51; 70].

(15) 9. Sistema de alimentación de combustible Diesel. Acumuladores. De inyección directa Compartimentada s. Bombas. Con mecanismos de accionamiento rígidos. Neumohidráulica. Tipo distribuidoras. Regulación por válvulas. Inyector bomba. Con mecanismo de accionamiento elástico. Por gases. De gran volumen. Neumáticos. De pequeño volumen. Resortes Distribución mecánica. Multiplunger. Regulación por válvulas impelentes. Hidráulicos. Accionamiento electrohidráulico. Con dosificación en la admisión. Inyectores Con cierre por resorte. Con cierre hidráulico. Válvulas, membranas, Válvula- tobera. Normalmente cerrados, tipo vástagos.. Figura 2. Diferentes concepciones utilizadas en la fabricación de los sistemas de alimentación de combustible Diesel. Existen tres formas fundamentales para llevar el combustible hasta los inyectores: [12] 1. Bombas de inyección lineales multi plunger. Estas disponen para cada cilindro del motor de un elemento de bomba, (plunger-camisa), que se mueve en la dirección de suministro de combustible por medio del árbol de levas que es accionado por el motor, y retrocede empujado por un muelle colocado en el émbolo. [40; 41] En este caso, para cada inyector existe en la bomba un racor, que es quien permite acoplar las tuberías de alta presión de combustible desde ésta hasta el inyector. Figura 3.

(16) 10. Figura 3. Bomba de inyección estándar lineal multi plunger con sus racores. 2. Bombas de inyección rotativas. En la Figura 4 se representa una vista general de las mismas, destacándose que en ellas existe solo un elemento de bombeo de combustible a alta presión para todos los cilindros.. Figura 4. Bomba de inyección rotativa de alta presión. 3. Sistema de inyección de acumulador. (Common Rail). En los sistemas de inyección tradicionales, (los dos primeros), una bomba mecánica es la encargada de alimentar de combustible a los inyectores, siendo la presión de inyección directamente proporcional al régimen de giro del motor. En consecuencia, mientras más rápido gire el motor, más combustible será suministrado a sus cilindros. [34]. Sin embargo, en el sistema de inyección common-rail o conducto común figura 5, el combustible es aspirado directamente desde el depósito por una bomba de alta presión o suministradora, que lo hace pasar por un filtro y lo envía a un conducto común para todos los inyectores, desde donde por alta presión, es enviado al cilindro..

(17) 11 Esta invención recibió el Premio "Paul Pietsch Preis" para Bosch y Fiat en el año 1998, por haberse considerado que el sistema Common Rail era una innovación técnica para el futuro.. Figura 5. Esquema Common Rail No obstante, en la práctica de las empresas constructoras, los sistemas que han adquirido mayor difusión, independientemente que utilicen o no bombas de inyección en línea o rotativas, son los de inyección directa y dentro de estos, aquellos que funcionan según el esquema “Bomba – Conducto – Inyector”, como se representa en la figura 6.. Figura 6. Sistema de alimentación bomba-conducto-inyector. En este caso, el combustible es subsionado desde el depósito por una bomba auxiliar. o. bomba. de. alimentación,. que. se. encarga. de. subsionarlo. independientemente de donde esté ubicado. De ahí, el mismo es enviado a presión al filtro de depuración fina, donde deben quedar retenidas las micro partículas sólidas que se puedan encontrar presentes en el combustible en.

(18) 12 calidad de contaminantes. Posteriormente, el combustible es succionado por los elementos de precisión plunger – camisa de la bomba de inyección, siendo debidamente dosificado e impulsado a través de los conductos de alta presión hasta los inyectores, quienes se encargan de pulverizarlo e introducirlo en las cámaras de combustión de cada uno de los cilindros del motor. El combustible excedente regresa al depósito por las tuberías de retorno. [57]. También se utiliza ampliamente el esquema comúnmente llamado ¨Inyector – Bomba¨ como el que se representa en la figura 7. En este caso el combustible, desde el depósito (1), pasa a través del filtro de depuración basta (3) al ser succionado por la bomba auxiliar (8) que además, es la encargada de enviarlo a presión hasta el filtro de depuración fina (4). A partir de éste, el combustible pasa a la tubería magistral (6) y desde ésta al inyectorbomba (7), el que posee su propio filtro elaborado de finísimas láminas de bronce quien se encarga de introducirlo a la cámara de combustión de cada cilindro del motor.. Figura 7. Sistema Inyector – Bomba. Las particularidades de estos sistemas y sus más recientes avances tecnológicos se describen a continuación. 1.2. Bombas de inyección directa. Compartimentadas. En las bombas de inyección para motores que giran a medianas r.p.m, generalmente se emplea la regulación por válvulas distribuidoras y en la mayoría de los casos, se emplean camisas de paredes gruesas del tipo suspendidas, donde el racor es quien asimila los esfuerzos provocados por la elevada presión del combustible. [2].

(19) 13 Hasta hace relativamente poco tiempo, en las bombas de inyección destinadas a motores rápidos era predominante la variante constructiva de bombas de inyección en línea con varios plunger y cuerpo dotado de escotilla para poder realizar determinadas regulaciones, por ejemplo; el ángulo de inicio a la inyección y la entrega de combustible, pero la necesidad de tener que aumentar la presión de inyección, condujo a la fabricación de las bombas sin escotillas, haciendo que sus cuerpos sean cada vez más cerrados y rígidos. En la actualidad, la construcción de bombas de inyección para motores de revoluciones medias, tienen en cuenta la posibilidad de obtener las máximas presiones de inyección, (hasta 120 -130 MPa), entregas cíclicas desde uno hasta 35 cm3 y utilizar combustibles pesados. Las mismas se representan como TH 22, TH 26, TH 30, TH 36, TH 50, etc. (según la marcación rusa), donde la cifra indica el diámetro máximo y la carrera del plunger, siendo estos los elementos menos duraderos y más complejos en la fabricación de las mismas. Por ello, la tendencia ha sido construir bombas de inyección con el menor número posible de elementos de precisión y así por ejemplo, en las bombas de inyección tipo distribuidoras, se usa un solo plunger para serviciar de dos a ocho cilindros, desarrollando las funciones de distribuidor el propio plunger. La más difundida por los fabricantes rusos en este sentido es la bomba HD-21, mientras que en los países capitalistas las más difundidas son las bombas de inyección de la firma Bosh americana y las bombas de inyección de la firma Kugel – Fisher antigua RFA. En las bombas de la firma Lucas de Gran Bretaña, Sigma de Francia y Stenedin de los Estados Unidos, se montan junto al árbol motriz dos pares de émbolos buzos o plunger, que se mueven radialmente al moverse sus rodillos por los salientes que rodean al rotor, mientras que las levas se conforman y ubican como se representa en la figura 8..

(20) 14. Figura 8. Bombas de la firma Lucas, Sigma y Stenedín, donde el plunger se mueve de manera radial accionado por las levas a y b. Las bombas tipo Stenedin fabricadas en los EEUU, figura 9, se diseñan y construyen para trabajar en motores Diesel de dos a ocho cilindros con una potencia de hasta 18,5 kw, poseen una masa de 4,5 kg, y son capaces de asegurar una presión máxima de inyección de 48 MPa, con un recurso de trabajo de hasta 3 000 h. No obstante, existen sistemas de alimentación que emplean esquemas y construcciones diferentes, por ejemplo, las de mando neumático, que se emplean en las firmas Zultser Doksford, Krupp, Burmaister y Bain, donde se asegura la estabilidad en la presión de inyección, independientemente del régimen de velocidad del motor. En este caso, el uso de la presión de los gases para inyectar el combustible al final de la carrera de compresión, posibilita prescindir del mecanismo de mando altamente cargado de la bomba. Sin embargo, la poca fiabilidad de los elementos del cilindro neumático, así como las pérdidas en la potencia indicada y la inestabilidad en la entrega cíclica, trajo como consecuencia tener que cambiar estos sistemas por otros, apareciendo entonces los de inyección indirecta con mando por resortes, muy empleados por las firmas Gans Endressik sobre todo en los motores de buques. [35; 36; 37] El sistema es bastante exacto y fiable y las bombas de este tipo aseguran una presión de inyección constante a diferentes regímenes de velocidades..

(21) 15. Figura 9. Bomba de inyección tipo Stenedín de fabricación norteamericana.. 1.3 Inyectores bombas. En este caso no existe una bomba de inyección en el sistema de alimentación como las vistas hasta el momento, en su lugar, se emplea un inyector que a su vez hace las funciones de bomba, lo que simplifica de manera considerable el sistema. En la figura 10 se describe el principio de funcionamiento del inyector bomba. [20]. Figura 10. Principio de funcionamiento del inyector – bomba. 1.- Árbol de levas; 2.- Pistón de bombeo; 3.- Muelle; 4.- Cámara de alta presión;. 5.- Válvula; 6.- Cámara de baja presión; 7.- Solenoide o bobina;. 8.- Asiento de la válvula; 9.- Aguja; 10.- Conexión eléctrica; d.- Distancia que se desplaza la aguja..

(22) 16 a.- Carrera de admisión: La fuerza del muelle (3) empuja el pistón de bombeo hacia arriba, llenando la cámara de alta presión (4) del combustible que penetra a través de la válvula (5), desde la cámara de baja presión (6). b.- Inicio de compresión: La leva (1) en su giro, empuja al pistón de bombeo (2) hacia abajo comprimiendo el combustible en la cámara de alta presión (4). Mientras la válvula (5) se encuentre en posición de reposo y no se active la bobina (7) de la electro válvula, el combustible se escapará a través del retorno al exterior de la bomba-inyector. c.- Inicio de la inyección: En el momento que la Unidad de Control Electrónico (ECU) por sus siglas en Inglés activa la bobina de la electro válvula, la válvula (5) se desplaza apoyándose sobre el asiento (8), dejando así incomunicada la cámara de alta presión (4) con la cámara de baja presión (6), por lo que ahora, al seguir desplazándose el pistón (2) hacia abajo, la presión del combustible aumenta considerablemente en todo el circuito que también rodea a la aguja del inyector (9). En este caso, la aguja del inyector se levanta de su asiento cuando la presión alcanza 30 MPa (300 bar) aproximadamente y en este momento el combustible es inyectado en la cámara de combustión del cilindro del motor. A esto se le llama comienzo de la inyección. d.- Final de la inyección: Tan pronto como la ECU desactiva la bobina (7) de la electro válvula y tras un pequeño retardo, la válvula se desplaza separándose de su asiento (8) y deja otra vez comunicada la cámara de baja presión con la cámara de alta presión. De esta manera, repitiéndose cíclicamente el proceso anteriormente descrito funciona el inyector – bomba. En los inyectores-bomba Mark-1 de la firma Brais, aparece un sistema de inyección directa con mando neumohidráulico, cuya característica fundamental es la de poseer una acción rápida, comodidad en el mando a distancia y una elevada fuerza de acción. En la figura 11, se representa un inyectorbomba electro hidráulico, capaz de asegurar una entrega cíclica de combustible desde 300 hasta 2 400 mm3, para ser instalado en motores con potencia menor de 300 Kw y revoluciones menores de 3 000 r.p.m. En comparación con sistemas análogos, este es un sistema complejo, ya que posee dos canales de presión con sus correspondientes agregados y la.

(23) 17 entrega de combustible dirigida eléctricamente solo posibilita variar el ángulo de inicio a la inyección.. Figura 11. Inyector bomba electro hidráulico En la figura 12, se representa un inyector - bomba con mando eléctrico, en el cual, para dirigir la inyección se utiliza un solo canal magistral.. Figura 12. Inyector bomba con accionamiento eléctrico. En la actualidad, el sistema bomba-inyector, Unit Inyector System (UIS) por sus siglas en Inglés, que se introdujo en el Volkswagen Passant a finales de 1998, está obteniendo una gran aceptación, debido fundamentalmente a las altas prestaciones que brindan los motores alimentados con este sistema de inyección. El mismo se utiliza tanto en motores de autos para turismo, como en vehículos comerciales. La característica especial de esta tecnología es la incorporación de bomba e inyector en un único elemento para conseguir una presión de inyección extremadamente alta, de hasta 200 MPa (2000 bares), la que no ha sido superada por el momento por ningún otro sistema. En este caso, cada cilindro del motor tiene su propio inyector en el interior de la culata y sobre éste se actúa por medio del árbol de levas y los balancines como se muestra en la figura 13. El control por electroválvula también significa un caudal de inyección exacto, y un avance correctamente sincronizado incluso a reducidas cargas. La gran desventaja de estos sistemas es su complejidad y elevado costo, razón por la cual, el desarrollo de los sistemas de alimentación ha derivado en la.

(24) 18 fabricación de los acumuladores de presión hidráulicos o neumáticos, con posibilidades de acumular grandes y pequeños volúmenes de combustible.. Figura 13. Accionamiento del inyector–bomba, a través del mecanismo de levas y balancines. 1.4 Acumuladores de presión. Los sistemas de inyección con acumuladores de poco volumen, realizan la inyección utilizando la energía para un ciclo de trabajo y frecuentemente, la acumulación de combustible se desarrolla en los inyectores o bombas. Según evaluaciones de la firma Brais, la bomba posee un recurso de trabajo que oscila entre 10 000 y 20 000 h y la entrega de combustible no depende de las leyes de movimiento del plunger. 1.5 Bombas de inyección rotativas. Constituyen otra modalidad en los sistemas de alimentación de combustible. En este caso, las bombas se sirven de un regulador de revoluciones mecánico para regular el caudal de inyección y de un regulador hidráulico para variar el avance de inyección. En las bombas de inyección rotativas controladas electrónicamente, se sustituyen los elementos mecánicos por actuadores electrónicos y solo poseen un elemento de bombeo de alta presión axial o radial para todos los cilindros. La bomba de inyección rotativa de émbolo axial, consta de una bomba de aletas que aspira combustible del depósito y lo suministra al interior de la cámara de bomba, mientras un émbolo distribuidor central que gira mediante un disco de levas asume la generación de presión y realiza la distribución a los diversos cilindros. Durante una vuelta del eje de accionamiento, el émbolo.

(25) 19 realiza tantas carreras como cilindros del motor se necesite abastecer. Los resaltes de leva en el lado inferior del disco de levas se deslizan sobre los rodillos del anillo de rodillos y originan así en el émbolo distribuidor un movimiento de elevación adicional al movimiento de giro. En la bomba rotativa de émbolo axial controlada por electroválvula, figura 14, existe una electro válvula de alta presión controlada electrónicamente, que dosifica el caudal de inyección en lugar de la corredera de inyección. Las señales de control y regulación son procesadas en dos unidades de control electrónicas (ECU), y el número de revoluciones es regulado mediante la activación apropiada del elemento actuador.. Figura 14. Bomba rotativa de émbolo axial controlada por electro válvula. La bomba de inyección rotativa de émbolos radiales figura 15, se caracteriza por utilizar émbolos radiales para generar presión. En este caso, pueden ser dos o cuatro émbolos dispuestos de manera radial, que son accionados por un anillo de levas y donde una electro válvula de alta presión, dosifica el caudal de inyección. En este caso, el comienzo de la inyección se regula mediante el giro del anillo de levas con el variador de avance. Igual que en la bomba de émbolo axial controlada por electro válvula, todas las señales de control y regulación se procesan en dos unidades de control electrónicas (ECU) y mediante la activación apropiada del elemento actuador, se regula el número de revoluciones..

(26) 20. Figura 15. Bomba de inyección rotativa de émbolo radial. 1.6 Common Rail. En la inyección con acumulador "Common Rail" [16], se realizan por separado la generación de presión y la inyección. En este caso, la presión de inyección se genera independientemente del régimen de trabajo del motor y del caudal de inyección, estando a disposición en el "Rail" (acumulador). El momento y el caudal de inyección se calculan en la unidad de control electrónica (ECU) y se realizan por el inyector en cada cilindro del motor mediante el control de una electro válvula. [20] El funcionamiento de este sistema y sus partes componentes se puede observar en la figura 16.. Figura 16. Esquema de funcionamiento y partes componentes del sistema Common-Rail..

(27) 21 En este caso, una bomba eléctrica recoge el combustible del depósito y lo envía a la bomba mecánica de alta presión. El combustible enviado por la bomba mecánica, llega hasta el conducto único a través del regulador de presión. La presión en el conducto único se origina por ser mayor el caudal de combustible enviado por la bomba mecánica que el consumido por el motor. Al no poder salir el combustible del conducto, la presión aumenta. La centralita electrónica recibe información de la presión del combustible a través del sensor y envía señales eléctricas al regulador de presión para ajustarla. En este caso, la centralita electrónica posee un control muy preciso del tiempo de inyección, pudiendo realizar una pre-inyección de combustible con una duración variable según las condiciones de funcionamiento del motor. Luego llega la inyección principal y en determinadas condiciones la post-inyección. En 1997, el lanzamiento del Alfa 156 supuso un hito para la industria del automóvil, sus dos propulsores turbodiesel JTD llevaban un revolucionario sistema de alimentación "Common Rail" Unijet El "pequeño", cuatro cilindros de 1.9 litros, rendía 77 kW (105 HP) y su hermano mayor de cinco cilindros, poseía una cilindrada de 2.4 litros, y rendía una potencia de 100 kW (136 HP). Se trataba de un salto al futuro con una mejora del 12% en prestaciones y una disminución del consumo de combustible de hasta un 15%, pero sobre todo, se destacaba por la suavidad de marcha y lo confortable de su uso. El tradicional "ruido Diesel" acababa de pasar a la historia; y con él, muchas de las vibraciones parásitas. Además, la progresividad y la inmediatez en la entrega de la potencia terminaron por redondear la faena, dando a estos motores la categoría que hasta entonces solo tenían los de gasolina. Sin embargo, en la búsqueda de mejores prestaciones y durabilidad del sistema de alimentación, la verdadera revolución se llama Multijet. Este sistema de alimentación evolucionó a partir del revolucionario Unijet, pero supuso un paso de avance gigante que, de nuevo, responde al reto de los ingenieros de optimizar la mezcla de combustible y oxígeno para conseguir la mayor energía posible con un consumo más reducido. De este modo, se convierte el Multijet en el primer "Common Rail" de segunda generación. Funciona mediante un conducto único o raíl común, donde el combustible, previamente "empujado" por una potente bomba, se acumula a una presión.

(28) 22 elevadísima, de hasta 140 MPa (1400 bares), frente a los 90 – 100 MPa (900 – 1 000 bares) de un sistema convencional. El esfuerzo tecnológico del Multijet se traduce en una sustancial disminución del ruido (entre -3 y -6 dB), en un aumento de las prestaciones y en función de ellas, en una disminución de los consumos y de las emisiones contaminantes a la atmósfera. Esta mecánica, pionera mundial en el uso del "Common Rail", retorna la primicia tecnológica al estrenar la segunda generación de este revolucionario sistema de alimentación en los autos 1.9 JTD y 24 JTD, equipados con el primer motor en adoptar la tecnología Multijet. 1.7 Regulación electrónica Diesel. (EDC). La disminución del consumo de combustible, combinado con el aumento de simultáneo de potencia o del par motor, determina el desarrollo actual en el sector de la técnica Diesel. Esto ha traído como consecuencia en los últimos años una creciente aplicación de motores Diesel de inyección directa (DI) por sus siglas en Inglés, en los cuales se han aumentado de forma considerable las presiones de inyección en comparación con los procedimientos de cámara auxiliar de turbulencia o de pre cámara. [19] De esta forma se consigue una formación de mezcla mejorada y una combustión más completa, por lo que el consumo de combustible se reduce hasta un 10-15% respecto a los motores de inyección indirecta (IDI) o de pre cámara. En la figura 17 se representa la unidad de control de un sistema (EDC), donde los sensores constituyen, junto con los actuadotes, los intermediarios entre el vehículo y la unidad de control (ECU).. . Figura 17. Unidad de control de un sistema EDC..

(29) 23 En 1991, la General Motor fabricó bajo éste principio el automóvil ultraligero ULTRALITE, con capacidad para cuatro personas, dotado de un motor de solo 81 kW (111 HP) y un peso de 560 kg, capaz de alcanzar hasta 215 Km/h y una aceleración de 0 a 90 en tan solo 7,8 s Por otra parte, durante más de 15 años de desarrollo del motor GDI, la firma Mitsubishi produjo un vuelco en la historia. El nuevo modelo 4G93 combinaba la conocida perfomance del motor a nafta con la economía de los motores Diesel, logrando además una significativa reducción de las emanaciones de CO2 a la atmósfera terrestre. A modo de resumen, en la figura 18 se representa de manera gráfica la evolución y el desarrollo de los sistemas de alimentación Diesel.. Figura 18. Desarrollo histórico de los elementos fundamentales del sistema de alimentación..

(30) 24 Como resultado de todas estas transformaciones y avances tecnológicos, de manera paralela se ha tenido que ir modernizando la concepción y el equipamiento. de. los. talleres destinados. a. la asistencia técnica,. el. mantenimiento y la reparación de estos agregados, pues obviamente, con un equipamiento tecnológico obsoleto y sin una organización adecuada del proceso tecnológico de reparación, no se pueden asegurar operaciones de calidad. 1.8 Estado actual de las investigaciones sobre el tema objeto de estudio. En países desarrollados como la antigua URSS, se crearon talleres multipropósitos. como el. representado en la figura 19 según proyecto. tipo 16 – 138. [29; 30]. Figura 19. Taller central de reparación según proyecto tipo 16 – 138. 1. Área de lavado exterior de las máquinas. 2. Área de lavado. 3. Área de defectado. 4. Área de completamiento. 5. Área de control y reparación del motor. 6 y 7. Área de montaje. 8 y 9. Área de control del sistema hidráulico y de lubricación. 10. Área de mecánico ajustador. 11. Área de reparación de equipos pecuarios. 12. Área de pruebas. 13. Área de diagnóstico técnico. 14. área de forja. 15. Área de soldadura. 16. Área de trabajos de pailería. 17. Área de vulcanizado. 18. Área de intercambio de agregados. 19. Estante para piezas de repuestos. 20. Calderería. 21. Tapicería. 22. Mesa de control. 23. Área de reparación de agregados del sistema eléctrico. 24. Área de reparación de agregados del sistema de alimentación. 25. Área de reparación de baterías. 26. Área de ventilación. 27. Comedor. 28. Vestuario..

(31) 25 Como se observa, el taller asumía la reparación capital de equipos incluyendo sus sistemas de alimentación, donde en el área destinada a esas funciones, (posición 24), el equipamiento disponible era el banco KI – 921M y el banco para pruebas de inyectores KI -3333, ambos obsoletos en la actualidad para poder diagnosticar y restablecer la capacidad de trabajo a los agregados de los sistemas de alimentación actuales. Otros talleres tipo, como el representado en la figura 20, permitía asumir la reparación de los agregados del sistema de alimentación Diesel, en este caso en un taller destinado a la reparación de automóviles, donde la reparación de los agregados del sistema de alimentación se realizaba en un área común a la de reparación del sistema eléctrico y el equipamiento disponible es similar al caso anterior, por lo que existen las mismas limitaciones para asumir la reparación de los sistemas de alimentación actuales. [43]. Figura 20. Taller de reparación de automóviles según proyecto 816 – 9. Según éste esquema, las partes áreas fundamentales del taller son: 1. Área de lavado. 2. Cortina. 3. Área de mantenimiento diario. 4. Área de mantenimiento técnico No 1. 5. Área de mantenimiento técnico No 2.. 6. Grúa. viajera. 7. Área de reparación de agregados y piezas. 8. Estante para intercambio de agregados y piezas. 9. Área de lavado de piezas. 10. Área de trabajo del mecánico ajustador. 11. Estante para piezas de repuesto y.

(32) 26 materiales. 12. Área de instrumental. 13. Despacho. 14. Área de reparación de neumáticos. 15. Área de reparación de equipos eléctricos y del sistema de alimentación. 16. Área de reparación de baterías. 17. Área del compresor de aire. 18. Área de engrase. 19. Área de carpintería. 20. Área de soldadura – chapistería. 21. área de soldadura gaseosa y eléctrica. 22. Área de sedimentación de las grasas. Se llegaron a construir incluso talleres muy especializados como el que se representa en la figura 21, donde el proceso productivo tenía características de planta de reparación en cadena con abundante equipamiento.. Figura 21. Taller de reparación de agregados del sistema de alimentación Diesel en cadena. 1. Estante para bombas de inyección. 2. Banco para el desarme de bombas de inyección. 3. Máquina automática de lavado. 4. Mesa para e defectado y completado de bombas. 5. Mesa para el defectado y completado de reguladores y bombas de alimentación. 6. Mesa para armar árboles de levas. 7. Mesa para regular el desplazamiento axial del árbol de levas y la cremallera. 8. Mesa para armar los empujadores. 9. Mesa para armar los cabezales de las bombas de inyección. 10. Mesa para armar los contra pesos de los reguladores. 11. Mesa para armar los reguladores. 12. Mesa para armar las.

(33) 27 bombas alimentadoras. 13. Banco para comprobar las bombas alimentadoras. 14. Estante. 15. Transportador. 16. Cadena transportadora de bombas y agregados. 17. Bancos para prueba y comprobación de las bombas de inyección. 18. Mesa para el completamiento de las bombas. 19. Baño de desengrase. 20. Cámara de pintura y marcación. 21. Mesa para la reparación y prueba de inyectores. 22.. Área de completado de las bombas con los. inyectores. 23. Sección para comprobar los agregados en los motores. 24. Estante para la producción terminada. En su momento, estos talleres fueron verdaderas fábricas reparadoras, que fueron construidos para reparar los agregados fundamentales del sistema de alimentación Diesel de bastas regiones. En Cuba nunca se llegó a construir talleres de éste tipo y como se explicó anteriormente, con el incremento del parque de máquinas y la complejidad de estas, creció la necesidad de tener que planificar las operaciones de asistencia técnica. Fue así como surgió el denominado Sistema Preventivo Planificado de Mantenimiento Técnico y Reparación a la Maquinaria (SPPMTRM), donde se incluían las operaciones de asentamiento, mantenimiento técnico diario, periódico, temporal y después de la temporada, además del chequeo técnico y la reparación, ya fuera (corriente o de explotación, media y general o capital), así como la conservación. Así surgieron a modo ejemplo, las bases de mantenimiento y reparación, los talleres y puntos de mantenimiento técnico, los medios móviles de mantenimiento, diagnóstico y reparación, los talleres de uso general y finalmente, las plantas y talleres especializados, donde en algunos de ellos se concebían áreas para reparar los sistemas de alimentación. Según ésta concepción, las operaciones de asistencia técnica al sistema de alimentación se realizaban en talleres tipos como el que se muestra en la figura 22. En este caso, una vez lavadas las piezas en la tina (1), los inyectores se comprueban en el dispositivo (2) y las bombas de inyección en el banco (3), existiendo además una mesa de trabajo para el mecánico ajustador (4) y un equipo para la decocción profiláctica de los inyectores (5)..

(34) 28. Figura 22. Taller tipo, para los servicios técnicos al sistema de alimentación. 1. Tina móvil para el lavado de las piezas. 2. Dispositivo para la prueba y regulación de los inyectores. 3. Banco de pruebas de bombas de inyección. 4. Mesa del mecánico ajustador con su complejo de dispositivos e instrumentos. 5. Dispositivo para la decocción profiláctica de los inyectores. En estos talleres se realizaban operaciones de mantenimiento y reparación a los agregados del sistema de alimentación Diesel tradicional, (bombas de inyección lineales y rotativas, así como inyectores mecánicos). Sin embargo, el equipamiento instalado no permite acometer en la actualidad estas tareas, producto fundamentalmente de la gran difusión que han adquirido en los mismos los componentes electrónicos. En las empresas especializadas como se muestra en la figura 23, se disponía de mejor equipamiento y en ellos se trabajaba según el esquema tecnológico que se representa a continuación.. Figura 23. Esquema del proceso tecnológico de trabajo en talleres especializados..

(35) 29 1. Recepción de las bombas de inyección. 2. Desarme de las bombas de inyección. 3. Lavado y arme de las piezas de las bombas de inyección. 4. Banco de pruebas de las bombas de inyección. 5. Estante para bombas reparadas. 6. Recepción de inyectores. 7. Lavado y defectado de las piezas de los inyectores. 8. Arme de los inyectores. 9: Banco de pruebas de inyectores. 10. Estante para inyectores reparados. Para el caso específico de las bombas de inyección, una vez recepcionadas en la mesa (1), las mismas se desarmaban en el puesto de trabajo (2) y luego del lavado y arme en el puesto de trabajo (3), se comprobaban en el banco (4). La producción terminada se conservaba en el estante (5). De igual forma se procedía con los inyectores, solo que en este caso el flujo del proceso tecnológico pasaba por los puestos de trabajo del (6) al (10). Como se observa, existían en el mismo taller dos flujos de reparación, uno para las bombas de inyección propiamente dichas y otro para los inyectores, lo que se consideraba muy conveniente al no interferir un proceso con el otro. Sin embargo, el pobre equipamiento tecnológico disponible, no permitiría, como en el caso anterior, realizar reparaciones de calidad en una tecnología como la existente en los sistemas de alimentación actuales. Al producirse el derrumbe del campo socialista y desaparecer la URSS, el país se vio obligado a adquirir un número significativo de equipos de diferentes nacionalidades y firmas constructoras, por lo que aquellos talleres que en su momento jugaron un importante papel en la conservación de la técnica han quedado obsoletos y obviamente, el equipamiento en ellos existente no es capaz de satisfacer las exigencias que demandan las nuevas tecnologías. En este contexto, la modificación del objeto social en las Empresas Militares Industriales y su nuevo orden, indican la necesidad de asimilar nuevos enfoques en la concepción de sus talleres de asistencia técnica. Por ello, concebir y diseñar un taller de asistencia técnica, mantenimiento y reparación a los equipos del sistema de alimentación Diesel en correspondencia con las exigencias que imponen las tecnologías actuales, es un tema de actualidad e importancia no solo para la EMI, coronel “Francisco Aguiar Rodríguez” como entidad que solicita se haga éste trabajo, sino en general para el país..

(36) 30. CAPÍTULO II PROGRAMA Y METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 2.1 Programa general de la investigación. El programa de la investigación, prevé el estudio de las condiciones existentes en los talleres de asistencia técnica, mantenimiento y reparación a los equipos y agregados del sistema de alimentación Diesel actuales, por ser estos donde se define la fiabilidad y durabilidad de los mismos a partir de la ejecución de estas operaciones con calidad. La investigación se realiza, con el fin de conocer la estructura, funcionamiento, proceso tecnológico, equipamiento instalado y preparación del personal que labora en los talleres actuales destinados a la asistencia técnica de los equipos del sistema de alimentación Diesel, de manera que, las limitaciones detectadas, permitan concebir y equipar un taller, donde se puedan realizar con calidad estas operaciones si se tienen en cuenta las particularidades tecnológicas de los sistemas actuales y las existentes en la EMI, coronel “Francisco Aguiar Rodríguez” de la cuidad de Sancti Spíritus como entidad que solicita se haga este estudio. La parte experimental de la investigación, se realiza fundamentalmente en las condiciones de producción de varios talleres de asistencia técnica y reparación a los agregados del sistema de alimentación Diesel, en el período 2011-2012. En la tabla 1 se exponen las etapas principales de la investigación experimental, los objetos estudiados y los problemas que se analizan en cada caso. Tabla 1. Programa y objetos de la investigación experimental. ETAPAS PRINCIPALES DE LA INVESTIGACIÓN 1- Estudio del estado actual de la base de reparación para agregados del sistema de alimentación Diesel.. OBJETOS ESTUDIADOS. ASPECTOS A ANALIZAR. • Talleres de reparación de agregados. • Personal que labora en los talleres. • Estructura • Proceso tecnológico. • Existencia, estado actual y utilización del equipamiento tecnológico. • Preparación técnica del personal..

(37) 31. 2.2 Metodología para investigar la estructura, proceso tecnológico, equipamiento instalado y preparación del personal que labora en los talleres actuales de asistencia técnica al sistema de alimentación. En una primera etapa de la investigación, se seleccionan como objeto de estudio a varios talleres destinados a la reparación de los agregados del sistema de alimentación Diesel en la región central, con el objetivo de comprobar el nivel de equipamiento instalado, la estructura y el proceso tecnológico que se sigue en los mismos para ejecutar estas operaciones. En una segunda etapa, se comprueba la preparación técnica del personal que labora en los talleres de mantenimiento técnico y reparación al sistema de alimentación Diesel, a través de una entrevista cuestionario estandarizada para comprobar sus conocimientos acerca de las nuevas tecnologías de inyección Diesel. Para elaborar la metodología se empleó la bibliografía siguiente: [32; 42]. Como método de investigación se usa la entrevista-cuestionario estandarizada, que se aplica a los jefes de talleres de mantenimiento técnico y reparación de bombas de inyección e inyectores, y/o al personal responsabilizado con esta actividad en los talleres seleccionados. Para ello, es necesario tener en cuenta el cumplimiento de los siguientes aspectos metodológicos: 1. Presentación; 2. Explicar los propósitos y objetivos de la investigación; 3. Explicar el por qué de la persona seleccionada para ser entrevistada; 4. Informar acerca del nombre de la entidad, organismo e institución en que se apoya, y da origen a la investigación; 5. Garantizar al entrevistado el anonimato o confidencialidad de la información obtenida; 6. El entrevistador debe escuchar paciente y amistosamente al entrevistado, pero a la vez, razonará críticamente manteniendo en todo momento un ambiente psicológico confortable durante el desarrollo de la entrevista; 7. El entrevistador no debe mostrar ninguna actitud dominante respecto al entrevistado, ni manifestar alguna opinión propia; 8. El entrevistador no dará consejos o valoración moral alguna y no se manifestará a través de gestos; 9. De ninguna manera, el entrevistador dará lugar a discusiones entre él y el entrevistado; 10. El entrevistador solo debe hablar en caso de que sea necesario ayudar a que el entrevistado se exprese libremente, para librarlo de posibles tensiones o.

(38) 32. miedos que puedan influir en la actitud de éste, para comprobar si la persona está emitiendo su verdadera manera de pensar y sentir, para volver a la entrevista o a posibles elementos de información olvidados, o para profundizar en alguna pregunta o aspecto de la entrevista; 11. Es necesario actuar con naturalidad, manteniendo los patrones de educación requeridos; 12. La información debe ser recogida de la manera más fiel posible; 13. El entrevistador debe despedirse amablemente y de forma amistosa. Las preguntas a formular se recogen en la tabla 2. Tabla 2. Cuestionario para comprobar el nivel de preparación técnica del personal que labora en los talleres de comprobación y reparación de bombas de inyección e inyectores Diesel para asimilar las nuevas tecnologías. .PREGUNTAS 1. Conoce Ud la importancia del sistema de alimentación Diesel? 2. Conoce todos los tipos de sistemas de alimentación que existen en la actualidad? 3. Ha trabajo en algún momento en la reparación de los sistemas de inyección modernos? 4. Cuenta Ud con el equipamiento necesario para reparar los sistemas de alimentación actuales? 5. Podría reparar los sistemas de inyección actuales con el equipamiento instalado en su taller? 6. Tiene conocimientos acerca de las particularidades que debe poseer un taller destinado a estas funciones de reparación de los sistemas modernos de inyección? 7. Sabe la distribución que se le deba dar en un taller al equipamiento necesario para reparar los sistemas de alimentación de combustible actuales? 8. Existen varios equipos para el diagnóstico técnico de los sistemas de alimentación. ¿Sabe cuáles son y para que se usan? 9. El banco de pruebas de bombas de inyección instalado en su taller, ¿permite reparar los sistemas de inyección actuales? 10. Cree Ud que un torno dentro del área del taller de reparación de agregados del sistema de alimentación permitiría realizar operaciones de reparación de mayor calidad? 11. Conoce algún método para restaurar la capacidad de trabajo de los elementos de precisión? 12. Conoce cómo se pueden restaurar las piezas fundamentales del sistema de alimentación?. Respuestas Si No.

(39) 33. Para procesar matemáticamente la información recogida en las diferentes empresas donde tuvo lugar la investigación, se realizan las siguientes operaciones: 1. Codificación. Consiste en asignar números a todas y cada una de las categorías de respuestas incluidas en el cuestionario, ejemplo: si (1), a veces (2), no (3), para la entrevista efectuada al personal responsabilizado con el mantenimiento técnico al sistema de alimentación Diesel y; si (1), no (2), para la entrevista realizada al personal responsabilizado con la reparación de los agregados del sistema de alimentación. Las preguntas que se responden de manera abierta en las cuales el entrevistado expone criterios, no se codifican. 2. Tabulación. Se determina la frecuencia de aparición de las diferentes respuestas. 3. Formación de las tablas. Permite disponer de la información de acuerdo a su tipo y cantidad. 3. Interpretación y análisis de los datos. Para ello se emplea la regla de Zeizel según la cual, primero se sacan los porcientos correspondientes a cada celda de la tabla, en el sentido de las variables independientes, mientras que la comparación se hace en sentido inverso. En segundo lugar, se comparan los porcientos. Si estos fueron obtenidos en sentido de las columnas, la comparación se hace en sentido de las filas. De esta manera se obtiene el resultado final de las entrevistas cuestionarios de manera manual. No obstante, el mismo se puede obtener con ayuda del paquete estadístico SPSS u otro semejante. Para realizar la investigación se precisa de lápiz, entrevistas cuestionarios elaborados por el investigador y de ser necesario, computadora Pentium con paquete de programas estadísticos SPSS..

(40) 34. CAPÍTULO III RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN Y SU ANÁLISIS 3.1 Caracterización del desgaste en las piezas fundamentales del sistema de alimentación. A diferencia de los primeros motores Diesel, los actuales son más silenciosos, económicos, limpios, rápidos y seguros, gracias fundamentalmente al desarrollo que se ha alcanzado en la construcción de sus sistemas de inyección de combustible. Las partes fundamentales de estos sistemas y por tanto, los elementos que obligatoriamente deben ser objeto de reparación en un taller especializado son: Bombas de inyección; bombas alimentadoras o de cebado; inyectores. 3.1.1 Piezas fundamentales sometidas a desgaste en las bombas de inyección lineales multi plunger. Las piezas fundamentales de la bomba de inyección lineal sometidas a desgaste aparecen en la figura 24.. Figura 24. Ubicación y partes fundamentales de la bomba lineal de inyección sujetas a desgaste..

(41) 35 De donde se infiere, que requieren atenciones obligatorias en el taller de reparación las válvulas impelentes, los elementos de precisión (aunque generalmente se sustituyen por nuevos igual que los rodamientos), las cremalleras o coronas dentadas, los resortes del plunger y de las válvulas, el eje de mando o árbol de levas y los rodillos empujadores. Los defectos en estas piezas son los siguientes: • Características del desgaste en las válvulas impelentes y porta válvulas. Las válvulas impelentes representadas en la figura 25(a), igual que ocurre con los elementos plunger – camisas y puntas de inyectores, son elementos de precisión sometidos a desgaste abrasivo, generalmente motivado por la presencia en el combustible de partículas sólidas suspendidas no retenidas por los filtros. Como consecuencia del desgaste, los biseles cónicos que se representan en la figura 25(b) y que sirven de cierre a la válvula, se deforman y provocan pérdida de hermeticidad, lo que trae como consecuencia el goteo de combustible a los inyectores y por tanto, un aumento del consumo de combustible. El estado técnico de estas piezas se comprueba en bancos especializados.. (a). (b). Figura 25. Válvula impelente de la bomba de inyección. Los porta válvulas o racores, figura 26, son elementos que se instalan sobre la carcasa de la bomba de inyección con la finalidad de “acomodar” la válvula de presión, además de asegurar la conexión entre la bomba y las tuberías de alta presión..

(42) 36 El desgaste de estas piezas generalmente se limita al deterioro de sus roscas, por lo que se rectifican una vez deterioradas.. Figura 26. Porta válvula o racor de la bomba de inyección. • Características del desgaste en los elementos de precisión plunger camisas. Como se ha dicho anteriormente, las bombas de inyección en línea utilizan un elemento de bomba para cada uno de los cilindros del motor. En este caso, el pistón dentro de la camisa, figura 27, sella completamente la holgura entre ambas. piezas. sin. necesidad. de. usar dispositivos. adicionales. como. empaquetaduras, anillos O´ring, etc. debido a su elevada exactitud de elaboración.. Figura 27. Elementos de precisión plunger – camisa de las bombas de inyección lineales multi plunger. El desgaste del plunger figura 28 (a) y de sus camisas figura 28 (b), posee un carácter local que se manifiesta en forma de superficies opacas (sin brillo),.

(43) 37 provocadas por la abrasión que causan las partículas mecánicas sólidas presentes en el combustible.. Figura 28. Zonas de desgaste de los plunger y sus camisas. A y B- Zonas de desgaste del plunger. C y D- Zonas de desgaste de las camisas. El estado técnico de estas piezas se determina con ayuda de bancos especiales, y la prueba consiste en medir el tiempo en que el plunger desciende por el interior de la camisa cargada de combustible hasta que se produzca el corte o truncado en la entrega. Si la holgura entre el plunger y la camisa es mayor de 10 µm, es necesario sustituir o recuperar el par tribológico. La holgura nominal de los mismos de 1.5 a 2 µm y el desgaste máximo de 16 µm en la mayoría de los casos. En dependencia del valor de hermeticidad obtenido, los pares de precisión se clasifican en grupos de hermeticidad, con ayuda de los cuales posteriormente se conforman grupos para armar las bombas de inyección. • Características del desgaste de la cremallera. La cremallera se desgasta en el lugar de conjugación con el cuerpo de la bomba, figura 29, esto provoca que aumente la amplitud de giro de la cremallera alrededor de su eje. La misma puede intercambiarse o recuperarse mediante el recargue con soldadura por arco eléctrico, acerado o cromado, luego se rectifica o se somete a escariado el orificio del cuerpo donde se aloja. Una vez montada la cremallera con la abrazadera, el borde de ésta no debe desplazarse más de 2 mm..

(44) 38. Figura 29. Zona de desgaste de la cremallera de la bomba de inyección. Por su parte la abrazadera de la cremallera se desgasta en la parte de contacto con el brazo de arrastre del émbolo buzo y su reparación se efectúa a través del recargue. • Características del desgaste de los resortes. Los resortes se seleccionan en dependencia de sus dimensiones y su elasticidad se comprueba en dispositivos especiales. Cuando ésta es menor que la recomendada, lo que ocurre como consecuencia de la fatiga del material, pueden ser estirados hasta una dimensión mayor que la nominal y posteriormente tratados térmicamente o sustituidos por nuevos. • Características del desgaste del árbol de levas o eje de mando. Los defectos característicos son: flexión, desgaste en los lugares de apoyo de los cojinetes y prensaestopas, en las levas, el chavetero y en las roscas. El desgaste de las levas se determina por inspección exterior, o mediante la medición con un comparador de profundidad, tomando la dimensión a partir del margen no desgastado de la leva. Esto se debe a que el rodillo del taqué es menos ancho que la leva, por lo que durante su funcionamiento, produce una canal en la superficie de trabajo de la misma. El desgaste admisible sin reparación es de 0,25 mm. Las levas se desgastan poco en condiciones normales de explotación. La parte que más se desgasta es la de levante o alza. Este desgaste puede ser la causa de la demora en la inyección de combustible, así como el cambio de fase de inyección respecto al ángulo de giro del árbol de levas. Cuando se desgastan más de 0,35 mm, se pueden recuperar mediante el cromado, acerado y/o.