REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN MATURÍN
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE MEDICIÓN DE POTENCIA PARA UN MOTOR A COMBUSTIÓN INTERNA DE CICLO OTTO EN EL CENTRO DE ADIESTRAMIENTO Y DESARROLLOS TECNOLOGICOS (CADETEC). MATURÍN. ESTADO MONAGAS. Propuesta de Trabajo Especial de Grado para optar al Título de Ingeniero de Mantenimiento Mecánico.
Autor: Obed Velásquez Glibert Quijada Tutor: Anais Rivas Asesor Metodológico: Héctor Ramos
T
Maturín, febrero de 2.010
APROBACIÓN DELTUTOR
En mi carácter de Tutor del Trabajo Especial de Grado titulado: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE MEDICIÓN DE POTENCIA PARA UN MOTOR A COMBUSTIÓN INTERNA DE CICLO OTTO EN EL CENTRO DE ADIESTRAMIENTO Y DESARROLLOS TECNOLÓGICOS (CADETEC). MATURÍN. ESTADO. MONAGAS, presentado por los estudiantes Obed Velásquez, cédula de Identidad N°18.080.830 y Glibert Quijada, cédula de identidad N° 17.526.394 , para optar al Título de Ingeniero de Mantenimiento Mecánico, considero que éstos reúnen los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a presentación pública y evaluación por parte del Jurado Examinador que se designe. En la ciudad de Maturín, a los 4 días del mes de Febrero de 2.010.
_________________________ Tutor: Anais Ribas C.I. 17.546.248
APROBACIÓN DEL ASESOR METODOLÓGICO
En mi carácter de Asesor Metodológico del Trabajo Especial de Grado titulado: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE MEDICIÓN DE POTENCIA PARA UN MOTOR A COMBUSTIÓN INTERNA DE CICLO OTTO EN EL CENTRO DE ADIESTRAMIENTO Y DESARROLLOS TECNOLÓGICOS (CADETEC). MATURÍN. ESTADO MONAGAS, presentado por los ciudadanos Obed Velásquez, cédula de Identidad N° 13.152.334, y Glibert Quijada, cédula de identidad N° 17.526.394 para optar al Título de Ingeniero de Mantenimiento Mecánico, considero que éstos reúnen los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a presentación pública y evaluación por parte del Jurado Examinador que se designe. En la ciudad de Maturín, a los 4 días del mes de Febrero de 2.010.
________________________ Tutor: Lcdo. Héctor Ramos C.I. 12.792.426 ÍNDICE
GENERAL
LISTA DE CUADROS………………………………………………………. RESUMEN……………………………………………………………………. INTRODUCCIÓN………………………………………………………….… CAPÍTULO I.
EL PROBLEMA…………………………………………………..…….
Contextualización del Problema………………………………...…........... Objetivos de la Investigación Objetivo General…………………………………………….....….... Objetivos Específicos……………………………………………..... Justificación de la Investigación………………………….......................... II.
MARCO REFERENCIAL………………………………...……..…….
Antecedentes de la Investigación………………………………............... Bases Teóricas………………………………………………..................... Motor a combustión Interna……………….………...…………………… Tipos de Motores………….…………….……………………………….. Motor Naftero……………………………………………………..... El Motor Diesel……………………………………………………... Sistema de los Motores a Combustión Interna………………………....... Sistema de Arranque……………………………………………………... Sistema de los Motores a Combustión Interna…...……………………… Encendido…………….……………………………………………. Refrigeración………….……………………………………………. Carburador………………………………………………………….. Partes del Mecanismo del Distribución del Motor……...………………..
Válvulas……………………………..……………………………… Bomba de Aceite……….…………………………………………... Bomba de Agua…………………………………………………….
Antivibradores………...……………………………………………. Lubricante………………………………………………………………... Viscosidad……………………………………………………………….. Tipos de Freno……...……………………………………………………. Frenos de Fricción………………………………………………….. Frenos Hidráulicos…….…………………………………………… Frenos de Paleta…………………..………………………………... Frenos eléctricos…..……………………………………………….. Termostato………………………………………………………………. Mecanismo Alternativo de los Motores a Combustión Interno..………... Pistón………………………………………………………………. Biela………………………………………………………………… Árbol de levas………………………………………………............ Cigüeñal…………………………………………………………... Filtro…………………………………………………………….….. Colector de Escape………………………………………………… Colector de Admisión……………………………………………… Rodamientos……..………………………………………………… Sistema de Medición…………………………………………………………………………….. Velocímetro…..……………………………………………………. Tacómetro…………..……………………………………………… Medidor de combustible y Medidor de Temperatura de Agua……. Manómetro Diferencial……………………………………………… Medidor de Presión de Aceite.……………………………………… Vacuómetro….……………………………………………………... Fases de Trabajo de los Motores a Combustión interna………………….. Admisión…………………..……………………………………….. Compresión…………………………………………………………. Potencia…….……………………………………………………….. Escape….……………………………………………………………. Punto Muerto Superior…………………………………………….……… Punto Muerto Inferior……….……………………………………………. Ciclo Otto……….……………………………………………………….. Ciclo de Trabajo del Motor a Combustión Interna….……………… Ciclo del Motor Diesel……………………………………………… Sistema de Variables………………………………………………… Definición de Términos……………………………………………………..
13 14 14 14 15 15 15 15 16 16 16 16 17 17 17 17 18 18 19 19 20 20 20 20 21 21 21 22 22 23 23 24 24 24 25 26 29
III. MARCO METODOLÓGICO ……………………..….……….………
32
Modalidad de la Investigación………………………..…..…………….... Tipo de Investigación………………….........…………………...….......... Procedimiento………….…………………………………………………. Operacionalización de Variables………………….…….…....................... Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos……..……………….. Observación Directa………………..………………………………. Revisión Documental.………….…………………………………... Técnicas de Análisis……………………………………………………... Limitación de la Investigación……………………………………………
32 32 33 35 36
REFERENCIAS………………………………………………………………
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA ISTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN MATURÍN INGENIERIA DE MANTENIMIENTO MACANICO DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SISTEMA DE MEDICIÓN DE POTENCIA PARA UN MOTOR A COMBUSTIÓN INTERNA DE CICLO OTTO EN EL CENTRO DE ADIESTRAMIENTO YDESARROLLOS TECNOLOGICOS (CADETEC). MATURIN. ESTADO-MONAGAS. Propuesta de trabajo especial de grado Línea de Investigación: Diseño Mecánico. Autores: Obed Velásquez Glibert Quijada Tutor: Anais Rivas Asesor Metodológico: Héctor Ramos Mes, Año: Febrero de 2010. RESÚMEN Este trabajo de investigación está realizado con la finalidad de diseñar y construir un sistema de medición de potencia para un motor a combustión interna de ciclo Otto en el Centro de Adiestramiento y Desarrollos Tecnológicos (CADETEC). Maturín. Estado Monagas, con la finalidad de medir la potencia de freno. Los objetivos de esta investigación son los siguientes: conocer el funcionamiento de los equipos de medición de potencia, establecer los parámetros de diseño del sistema, comparar los diferentes tipos de medición de potencia ya existentes, elaborar
los planes del diseño, realizar una estimación de costo para la construcción y construir el sistema de medición de potencia, todos ellos para lograr realizar el diseño y construcción de un sistema de medición de potencia de un motor a combustión interna de ciclo Otto en el Centro de Adiestramiento y Desarrollos Tecnológicos del IUPSM para de esta manera proporcionarles a futuros estudiantes de esta institución un instrumento de estudio que les haga observar de manera practica el principio de funcionamiento de un motor a combustión interna con. Con respecto al tipo de metodología que se utilizara en este proyecto es de fuente mixta, es decir, recoge información de fuente de campo y documental, el tipo de investigación es proyectiva, la población la constituye el sistema de medición de potencia a diseñar y construir y la muestra será la misma población. Las técnicas e instrumentos de recolección de datos a utilizar serán la revisión documental y la observación directa y la técnica de análisis será la de contenido. Descriptores: Diseñar, conocer, establecer, comparar, elaborar, realizar y construir. LISTA DE CUADROS
Cuadro N° 1……………………………………………………………………... Cuadro N° 2……………………………………………………………………...
pp. 27 35
INTRODUCCIÓN.
En la actualidad los motores a combustión interna se han convertido en la base fundamental de toda empresa ya que se encuentran en muchos equipos. Un motor de combustión interna es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor. Se conocen normalmente como motores de cuatro tiempos o ciclo Otto, llamado así en honor a Nikolaus Otto quien en 1.875 fabricó el primer motor de cuatro tiempos con la ayuda de las investigaciones realizadas por de Rochas. Los motores a combustión interna se consideran como la fuente de poder de muchos equipos que se encuentran actualmente en la industria como lo son los de vehículos de transporte principalmente, de generadores de electricidad y de una cantidad enorme de máquinas esto ya sea de construcción, agrícolas, etc. Existen dos tipos de motores a combustión interna; el motor conocido como Naftero que trabaja con Nafta y los motores a Diesel, estos motores trabajan con el ciclo Otto. Uno de los motores conocidos comúnmente es el motor a Diesel que a pesar de ser un motor más eficiente que el Naftero emite gases contaminantes más elevados que un motor a gasolina, y es por ello que los Ingenieros buscan la manera de evitar estos gases para que el impacto ambiental sea lo más mínimo posible. El desarrollo del motor Diesel está apuntado a obtener mayor potencia por menos combustible, es decir, el 70 % de la cantidad de combustible que usaría un motor a gasolina de características similares para una misma potencia. De esta manera debido a la importancia que tienen estos motores en el mundo actualmente todo ingeniero en la rama de Mantenimiento Mecánico debe tener todo el conocimiento necesario
acerca del funcionamiento de los motores, ya que son el equipo de arranque si se quiere decir de cualquier industria, es por ello que el trabajo
que se presenta tiene como finalidad la de presentar un banco de pruebas que se construirá en el Centro de Adiestramiento y Desarrollos Tecnológicos CADETEC del Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”, donde se medirá el sistema de medición de potencia, se observará el sistema d arranque, el principio de funcionamiento y otros factores no menos importantes que los antes nombrados para que los estudiantes de esta casa de estudio tengan una herramienta a mano donde puedan observar todos esos funcionamientos de manera práctica. La investigación que se realizará está estructurada de la siguiente manera: El capítulo I, en este se describe la contextualización del problema, pasando a los objetivos de la investigación, y justificación del proyecto. En el Capítulo II, se plantean los antecedentes de la investigación, los cuales son trabajos relacionados con el tema desarrollado, bases teóricas, sistema de variables y la definición de términos básicos que son el soporte bibliográfico de la investigación y servirán de apoyo para la comprensión de este proyecto. El Capítulo III, donde se establece el marco metodológico, definiendo la modalidad y el tipo de investigación, procedimientos experimentales, técnicas e instrumentos de recolección de datos, y por último las referencias bibliográficas.
CAPÍTULO I. EL PROBLEMA.
Contextualización del Problema.
Un motor alternativo de combustión interna y encendido provocado produce trabajo mecánico haciendo uso de un ciclo termodinámico denominado Otto. El ciclo Otto, cuyas fases utiliza un fluido de trabajo, en el caso de motor a combustión interna, coincide con la mezcla del combustible. En términos de un encendido y provocado quiere decir que la combustión se inicia mediante el salto de un equipo controlado en los electrodos de una bujía, y se propaga al resto de la mezcla en la cámara de combustión. Un motor de cuatro tiempos, que es lo mas corriente en automoción, realiza esta fase mediante un mecanismo de pistón-biela-cigüeñal, en dos vueltas completas, o lo que es lo mismo, cuatro carreras o tiempos, admisión de la mezcla, compresión de la mezcla, explosión, y escape de los gas quemados. De ellos se deduce que tan solo un tiempo es activo, es decir, es correspondiente a la explosión, mientras los otros tres hacen uso de la energía cinética acumulada en un elemento de gran momento de inercia. Normalmente, los motores constan de más de un cilindro. En el caso más habitual, que es el de cuatro cilindros en línea, las bielas van unidas a un cigüeñal común, de forma que los ciclos de trabajo están desafados ciento ochenta grados (180°) y se realizan en el orden 1-3-4-2, con el objeto de conseguir ofrecer un par lo más regular posible, y un equilibrado dinámico del cigüeñal. En la carrera de mantenimiento mecánico es importante conocer la función de toda
clase de motores, es por esto que se considera necesario realizar el diseño y construcción de un sistema de medición de potencia para un motor a combustión interna de ciclo Otto para que futuros estudiantes del Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño” puedan obtener conocimientos amplios acerca del funcionamiento general de un motor a combustión interna cuatro tiempos de ciclo Otto. Luego de conocer lo importante de estos motores en la carrera de Mantenimiento Mecánico se llevará a cabo el diseño y construcción de un sistema de medición de potencia para un motor a combustión interna de ciclo Otto para el Centro de Adiestramiento y Desarrollos Tecnológicos (CADETEC) del Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”, Maturín. Estado Monagas, todo esto con la finalidad de lograr que los estudiantes reciban un debido aprendizaje, principalmente los en la carrera de Ingeniería de Mantenimiento Mecánico. En beneficio para los estudiantes del Instituto Politécnico “Santiago Mariño” con la aplicación del diseño y construcción de este sistema de medición de potencia podrán observar de forma práctica como es el funcionamiento de un motor a combustión interna de ciclo Otto y de esta manera el análisis del comportamiento y eficiencia del mismo.
Objetivos de Investigación.
Objetivo general.
Diseñar y construir un sistema de medición de potencia para un motor de combustión interna de ciclo Otto en el Centro de Adiestramientos y Desarrollos Tecnológicos (CADETEC). Maturín, Estado Monagas con la finalidad de medir la potencia de freno.
Objetivos Específicos.
1. Conocer el funcionamiento de los equipos de medición de potencia con el propósito de
determinar las variables que intervienen. 2. Establecer los parámetros de diseño del sistema de medición de potencia a construir con la 3.
4. 5. 6.
finalidad de clasificar los elementos necesarios para su ensamblaje. Comparar los diferentes tipos de sistemas ya existentes para seleccionar el más adecuado que cumpla con las necesidades técnicas para el diseño del sistema de medición de potencia de un motor a combustión interna de ciclo Otto. Elaborar los planos del diseño del sistema de medición de potencia para un motor a combustión interna de ciclo Otto para su adecuada construcción. Realizar una estimación de costo para la construcción del sistema de medición de potencia con la finalidad de conocer si es factible o no la construcción de este sistema. Construir el sistema de medición de potencia para el Centro de Adiestramiento y Desarrollos Tecnológicos (CADETEC).
Justificación.
El sistema de medición de potencia de un motor a combustión interna de ciclo Otto, es el componente donde se observaran varios tipos de medición como son las revoluciones que realiza el motor normalmente en un minuto, la potencia de freno de un motor a combustión interna, para completar la parte final de un banco de pruebas que será construido en el Centro de Adiestramiento de Desarrollos Tecnológicos (CADETEC) del Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño” para aportar posibles soluciones a las situaciones que se presentan en los motores a combustión interna mediante el uso de aplicaciones tecnológicas en ese centro de estudio, cabe destacar que la justificación de este proyecto viene dada por la importancia que tienen los motores de combustión interna en la actualidad debido al enorme crecimiento automotriz y también por la disponibilidad y confiabilidad de los motores, de tal manera que la idea de diseñar y construir el sistema de medición de potencia se realizara para que los estudiantes de la carrera de Ingeniería de Mantenimiento Mecánico logren obtener un amplio conocimiento en esta área.
CAPÍTULO II.
MARCO REERENCIAL.
En esta parte del proyecto se señalan todos lo referente a los antecedentes encontrados en relación al tema, continuando luego con la estructuración de las teorías encontradas sobre motores a combustión interna, sistemas de medición, válvulas, los sistemas de arranque, así como también las demás partes que conforman un motor a combustión interna, y posteriormente se desarrollan los sistemas de variables para luego finalizar con la definición de términos.
Antecedentes de la investigación.
Fernández C. (2.006). Diseño de un Banco de Prueba para Calcular la Eficiencia de los Motores Diesel de la Serie 675, 673, 315 y 400 Marca Mack en la Empresa SERTRANSPECA Ubicada en Punta de Mata, Estado Monagas. Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”. El objetivo del trabajo es el de diseñar un banco de prueba para calcular la eficiencia de los motores diesel de la serie 675, 673, 315 y 400 marca Mack en la empresa SERTRANSPECA ubicada en Punta de Mata. Estado Monagas, con la finalidad de controlar el servicio de transporte pesado para poder planificar y programar planes de mantenimiento preventivo y correctivo. La investigación antes nombrada tiene como conclusión la de diseñar un dispositivo de seguridad que garantice la funcionabilidad de los motores Diesel para así prevenir fallas o paradas
imprevistas durante el funcionamiento o periodos de actividades normales. El trabajo antes nombrado ayudará a recopilar información en
la investigación y así tomarlo como aporte acerca de los motores a combustión interna. Brito J. (2.004). Diseño de un Banco de Prueba para Motores de Combustión Interna de los Vehículos “Go Kart” (Karting). Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”. El objetivo de este trabajo es diseñar un banco de prueba para motores de combustión interna de los vehículos “Go Kart” (Karting), con la finalidad de determinar las condiciones de funcionamiento de los motores y así prevenir fallas o paradas imprevistas durante las competencias en la región de Maturín, Estado Monagas. Este trabajo tiene como conclusión tener a mano un equipo de pruebas para poder controlar las variables que al momento se van a seleccionar para así lograr detectar las fallas que se puedan presentar en los motores. La investigación realizada permitirá recopilar información necesaria acerca de las variables que intervienen en los procesos involucrados en el funcionamiento de estos motores a combustión interna y de esta manera también tratar de solucionar las problemáticas que se presentan en este tipo de motores. Ruiz J. (2.004). Propuesta de Mejoras en el Desempeño Mecánico y Termodinámico de los Motores de Combustión Interna “White Superior”, Instalados en la Plante Compresora KAKI de INEMACA S.A, Estado Anzoátegui. Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”. El objetivo de ese trabaja es el de proponer mejoras en el desempeño mecánico y termodinámico de los motores de combustión interna “White Superior”, instalados en la planta compresora KAKI de INEMACA S.A, Estado Monagas, con la finalidad de corregir las desviaciones que afectan la operación optima de los equipos. El gas combustible acto para el buen funcionamiento de motores de combustión interna debe tener un GPM (galones por minutos) igual o menor a dos pero para efectos de pruebas se puede usar un gas combustible que posea un GPM que varíe entre 2 o 3. Este trabajo de investigación realizado servirá como aporte de conocimientos en relación a la utilización de combustibles para un desempeño mecánico óptimo. Además de los conocimientos ya obtenidos de dicha investigación sobre todo lo relacionado acerca de motores de combustión interna. Bases Teóricas.
En esta sección se conoce a fondo mas sobre la teoría según los autores e investigadores, además la teoría referente al problema investigado, apoyando esta investigación. Motor a combustión interna.
Un motor de combustión interna es cualquier tipo de máquina que obtiene energía mecánica directamente de la energía química producida por un combustible que arde dentro de una cámara de combustión, la parte principal de un motor.
Tipos de motores.
Actualmente con los desarrollos tecnológicos que se realizan a nivel mundial se conocen varios tipos de motores como lo son el motor Naftero y el motor Diesel, cada uno de ellos con la misma función que es facilitar el transporte tanto en la industria como en la vida. Para una información mas detallada de cada uno de tales motores estos se definen a continuación.
El motor naftero.
Es un motor de encendido por chispa, comúnmente conocido como naftero porque funciona con nafta o gasolina regular. En éste tipo de motor, el combustible vaporizado y mezclado con aire, entra en ignición por medio de una chispa eléctrica, la expansión de los gases causada por el calor de la combustión impele a un pistón o a un rotor. Este tipo de motor es el que usan la mayoría de automóviles en los cuales nos transportamos a diario, es de mayor abundancia en el mundo debido a que producen menos contaminación ambiental. El motor diesel.
El motor de encendido por compresión Diesel utiliza el calor de un proceso de combustión para impulsar un pistón, al contrario del motor Naftero este no se necesita chispa para su encendido. En lugar de ello, el combustible vaporizado se inyecta y entra en contactó con aire calentado hasta una temperatura suficiente para que este arda por sí mismo. Los motores de encendido por compresión emplean aceites pesados (gas-oil) en lugar de gasolina, es por eso que muchas veces se les dice “motor a gas-oil”.
Sistema de encendido de los motores a combustión interna.
En el caso de los motores Diesel el encendido se debe en gran parte a la temperatura alcanzada por el aire al ser comprimido en la carrera de compresión. Al final de ésta carrera se inyecta combustible líquido a alta presión, el mismo que es distribuida en forma de chorro o de varios chorros en la cámara de combustión, donde debido a la presión del chorro el combustible se rompe en muy finas partículas, permitiendo de esta manera que se establezca la reacción química del combustible con el oxígeno en forma adecuada y en los motores que utilizan nafta (o gasolina) su encendido se debe a las chispas que se producen por medio de las bujías.
Sistema de arranque.
Los motores a combustión interna necesitan de un sistema de arranque, al contrario de los motores y las turbinas de vapor, los motores de combustión interna no producen un par de fuerzas cuando arrancan, lo que implica que debe provocarse el movimiento del cigüeñal para que se pueda iniciar el ciclo, es decir que este movimiento se logra al momento de la explosión.
Sistemas de los motores a combustión interna.
Los motores a combustión interna necesitan de un sistema de los elementos que conforman su ciclo como lo son; el encendido, la refrigeración y el carburador, los cuales se definirán a continuación para obtener una información mas detallada acerca de cada uno de ellos.
Encendido.
Es el principal movimiento de los motores ya que necesitan una forma de iniciar la ignición del combustible dentro del cilindro. En los motores de ciclo Otto, el sistema de ignición consiste en un componente llamado bobina de encendido, que es un auto-transformador de alto voltaje al que está conectado un conmutador que interrumpe la corriente del primario para que se induzca un impulso eléctrico de alto voltaje en el secundario.
Refrigeración.
Dado que la combustión produce calor, todos los motores deben disponer de algún tipo de sistema de refrigeración. Algunos motores estacionarios de automóviles y de aviones y los motores fueraborda se refrigeran con aire.
Carburador.
El es el dispositivo que hace la mezcla de aire-combustible en los motores a gasolina. A fin de que el motor funcione más económicamente y obtenga la mayor potencia de salida, es importante que la gasolina esté mezclada con el aire en las proporciones óptimas.
Partes del mecanismo de distribución del motor.
Al igual que cualquier elemento mecánico un motor tiene sus partes de distribución como las válvulas, bomba de aceite, bomba de agua, y los antivibradores.
Válvulas.
Abren y cierran las lumbreras de admisión y escape en el momento oportuno de cada ciclo. La de admisión suele ser de mayor tamaño que la de escape.
Válvula de escape. Es una pieza metálica en forma de clavo grande con una gran cabeza, cuya misión es permitir la expulsión al medio ambiente de los gases de escape que se generan dentro del cilindro del motor después que se quema la mezcla aire-combustible durante el tiempo de explosión.
Válvula de admisión. Es idéntica a la de escape y normalmente se encuentra junto a ella. Se abre en el momento adecuado para permitir que la mezcla aire-combustible procedente del carburador, penetre en la cámara de combustión del motor para que se efectúe el tiempo de admisión.
Bomba de aceite.
Está localizada en el fondo del motor, específicamente en el cárter del aceite. Su misión es bombear aceite para lubricar cojinetes y partes móviles del motor. El flujo principal del aceite es para el cigüeñal, que tiene unos taladros que dirigen el lubricante a los cojinetes de la biela y a los cojinetes principales. También el aceite lubricante es salpicado sobre las paredes del cilindro por debajo del pistón.
Bomba de agua.
Es la encargada, en los motores refrigerados por líquido, de hacer circular el refrigerante a través del bloque del motor, culata, radiador etc. La circulación de refrigerante a través del radiador trasfiere el calor del motor al aire que circula entre las celdas del radiador. Un ventilador movido por el propio motor hace circular el aire a través del radiador.
Antivibradores.
En el diseño de los motores se procura evitar las vibraciones, sin embargo, al no poder ser anuladas completamente por métodos normales, se emplean otros medios para compensarlas o amortiguarlas, como son. Ejes compensadores. Todos los motores de cuatro cilindros, por tener los brazos del cigüeñal en un mismo plano, se ven afectados de un desequilibrio inherente producido por el desplazamiento del centro de gravedad de las piezas móviles durante las cuatro carreras del pistón, esto produce una fuerza vibratoria vertical, que tiende a hacer saltar el motor y arrancarlo de su anclaje, se contrarresta por medio de un dispositivo con una fuerza igual y de sentido contrario.
Amortiguadores. En todos los motores se producen las vibraciones torsionales, por la torsión momentánea debida a la fuerza desarrollada en la carrera de explosión y su recuperación en el resto del ciclo. Aunque el volante se diseña con suficiente tamaño y masa, para que su inercia mantenga un giro uniforme, absorbiendo energía en los impulsos giratorios y devolviéndola en el resto del ciclo; no evita que el cigüeñal se retuerza en esos momentos de aceleración. Por ello se utiliza otro dispositivo en el otro extremo del cigüeñal, llamado amortiguador de vibración que tiene por objeto crear una fuerza torsional igual y de sentido contrario a la que sufre en el instante de la explosión para que sus efectos se anulen.
Lubricante.
Es una sustancia que se coloca entre dos piezas móviles, ésta no se degrada, y forma así mismo una película que impide su contacto, permitiendo su movimiento incluso a elevadas temperaturas y presiones.
Viscosidad.
La viscosidad es el rozamiento interno debido a la cohesión molecular en un fluido, la inyección de aceite está controlada por volumen o por tiempo de una válvula solenoide.
Tipos de frenos.
Existen muchos tipos de frenos automotriz pero en el diseño de la fabricación del banco de pruebas los frenos que generalmente se usan son frenos simples que se utilizan para medir la potencia de freno como lo son los frenos de fricción, los frenos hidráulicos, los frenos de paleta y los frenos eléctricos. Estos tipos servirán en el desarrollo del proyecto y son de mucha importancia debido a que por medio de ellos se va a determinar la potencia de freno, estos se definen a continuación: Frenos de fricción.
También conocidos como freno de Prony, posee una polea giratoria fija al cigüeñal del motor para frenarlo mediante mordaza.
Frenos hidráulicos.
El freno hidráulico es similar a un convertidor hidráulico de par, en el que se impidiese girar al eje de salida. Se compone de un rotor y una carcasa o estator llena de agua que sirva tanto de elemento frenante como refrigerante. La potencia absorbida por el freno se convierte en calor, por lo tanto este necesita una alimentación de agua continua, esta alimentación de agua no debe pasar de los 60 °C aproximadamente para evitar el deterioro de los frenos.
Frenos de paleta.
Es un ventilador acoplado en el extremo del cigüeñal, el tamaño de las paletas es grande que al girar a velocidades elevadas del motor ofrece resistencia logrando frenar el motor. La resistencia que se opone al giro libre se gradúa mediante un dispositivo que actúa sobre la inclinación de las paletas.
Frenos eléctricos.
Para determinar la potencia efectiva se pueden utilizar generadores de corriente eléctrica. Así por ejemplo si se acopla un motor térmico a un dinamo conectado a una resistencia eléctrica, la potencia del motor se utilizará al accionarla. De esta manera se puede conocer la potencia del motor usando un voltímetro pegado al dinamo.
Termostato.
Es un dispositivo que mide la temperatura del motor y se encuentra alojado regularmente en el cuello, o estructura del motor, donde conecta la manguera superior que viene del radiador.
Mecanismo alternativo de los motores de combustión interna.
Los mecanismos alternativos de los motores a combustión interna están conformados por: el pistón, la biela, el árbol de levas, el cigüeñal, el filtro, colector de escape, el colector de admisión y los rodamientos, para conocer como funcionan y que son específicamente, estos se definen así:
El pistón. Este se encuentra ubicado en la camisa o bloque del motor y es un cilindro abierto por su base inferior, cerrado en la parte superior y sujeto a la biela en su parte intermedia. El movimiento del pistón es hacia arriba, y hacia abajo en el interior del cilindro, este mecanismo comprime la mezcla, transmite la presión de combustión al cigüeñal a través de la biela, fuerza la salida
de los gases resultantes de la combustión en la carrera de escape y produce un vacío en el cilindro que aspira la mezcla en la carrera de aspiración.
La biela.
Es un elemento mecánico que sometido a esfuerzos de tracción o compresión, transmite el movimiento articulando a otras partes de la maquina como el movimiento del pistón por ejemplo. El árbol de levas.
Es un mecanismo formado por un eje en el que se colocan distintas levas, que pueden tener distintas formas y tamaños y estar orientadas de diferente manera, siendo un programador mecánico. El cigüeñal.
Esta forma parte de un mecanismo denominado bielamanivela, es decir, es una serie de órganos que con su movimiento transforman la energía desarrollada por la combustión en energía mecánica. Al finalizar cada explosión provocada por la combustión en cada carrera que realiza el motor, el cigüeñal recoge y transmite el cambio la potencia desarrollada por cada uno de los cilindros. Por todo esto que se logra por medio de este mecanismo es indispensable saber que este es una de las piezas más importantes del motor.
Filtro.
Es un material poroso que se usa en muchas maquinas y elementos mecánicos ya que a través de él se hace pasar un fluido, en este caso aceite, para limpiarlo de impurezas o separar ciertas sustancias.
Colector de escape.
Es un conducto por el cual el aire quemado sale del interior de la cámara de combustión y es canalizado hacia el sistema de escape. Se fabrica en fundición de hierro para que soporte las altas temperaturas de los gases de escape.
Colector de admisión.
Conducto por el cual el aire accede hasta las canalizaciones de la culata. El colector queda sujeto a la culata del motor a través de pernos. El diseño del colector de admisión condiciona en parte el llenado de los cilindros. Se fabrica en aleaciones de aluminio e incluso en materiales plásticos.
Rodamientos.
Es el conjunto de esferas que se encuentran unidas por un anillo interior y uno exterior, el rodamiento produce movimiento al objeto que se coloque sobre este y se mueve sobre el cual se apoya.
Rodamientos rígidos de bolas Robustos, versátiles y silenciosos. Pueden funcionar a altas velocidades y son fáciles de montar. Los rodamientos de una hilera también están disponibles en versiones obturadas; están lubricados de por vida y no necesitan mantenimiento. Los rodamientos de una hilera con escote de llenado y los de dos hileras son adecuados para cargas pesadas.
Rodamientos de rodillos cilíndricos. Pueden soportar pesadas cargas radiales a altas velocidades. Los rodamientos de una hilera del diseño tienen una geometría interna optimizada que aumenta su capacidad de carga radial y axial, reduce su sensibilidad a la desalineación y facilita su lubricación.
Rodamientos de agujas. Su baja sección transversal les hace adecuados para espacios radiales limitados. Pueden soportar cargas radiales pesadas. La amplia variedad de diseños, incluyendo rodamientos combinados para cargas radiales y axiales.
Rodamientos axiales de bolas. Diseñados para cargas puramente axiales. Están disponibles diseños de simple y de doble efecto, así como con contraplacas esféricas para compensar los errores de alineación.
Sistema de medición.
Los sistemas de medición son utilizados para controlar variables y está conformado por un velocímetro, un medidor de velocidad, un tacómetro, medidor de combustible y medidor de temperatura de agua, un manómetro diferencial, un medidor de presión, el vacuómetro de motor y el tacómetro eléctrico. Este sirve para observar el desempeño y comportamiento de los motores.
Velocímetro.
Este incluye un medidor de velocidad, que indica la velocidad en millas o kilómetros por hora y un odómetro, muestra la distancia realizada por un auto. En el caso del banco de pruebas este indicara una distancia en metros o kilómetro en forma simulada.
Medidor de Velocidad.
Es un instrumento de medición donde el indicador de aguja es girado usando cambios en las líneas de fuerza magnética operando entre el eje de magneto conectado al cable del velocímetro y el rotor. Tacómetro.
Este medidor muestra las revoluciones por minuto del motor. Funciona de esta manera; el voltaje en la bobina de encendido (señal de encendido del motor) es convertido a pulsaciones de corriente DC (forma de ondas) por un circuito electrónico que incluye transistores. Estas pulsaciones fluyen a una bobina en el medidor y los cambios en las líneas de fuerza magnética que son además generadas, causan que el eje del indicador de aguja gire.
Medidor de Combustible y Medidor de Temperatura de Agua.
El medidor de combustible indica la cantidad de combustible restante en el tanque y el medidor de temperatura de agua indica la temperatura del refrigerante del motor. Un medidor transmisor (dispositivo sensor) que cambia los valores de resistencia de acuerdo con el combustible restante y la temperatura del refrigerante, convierte el flujo de corriente en el ramal térmico en el indicador de aguja.
Manómetro diferencial.
Este mide la diferencia de presión entre dos puntos. Generalmente estos manómetros usados en los motores a combustión interna se utilizan para medir presiones como la de aceite por ejemplo y están calibrados para medir la presión en PSI, kg/m2 (kPa) o una combinación de las mismas.
Medidor de Presión de Aceite.
El manómetro de presión de aceite es indispensable, puesto que nos indica el ajuste de los metales de biela y bancada. Este es tan importante como los otros dispositivos de medición porque es el que manda la información que entregan a los relojes marcadores de temperatura de agua y aceite. Vacuómetro de Motor.
Un vacuómetro es un marcador de vacío de admisión y es un instrumento muy útil para comprobar la condición de la planta motriz, entrega información en diferentes rangos de operación como la de mostrar el estado del sello que generan los anillos y las válvulas, la calidad de carburación en baja, facilidad de respiración del carter y otros datos importantes que reflejan la eficiencia mecánica del conjunto. El vacuómetro junto a los otros dispositivos es muy importante para el buen funcionamiento de un motor.
Fases de trabajo de los motores de combustión interna.
Los motores a combustión interna generalmente constan de cuatro fases, o en muchos casos de dos (2), para nuestro efecto de diseño el tipo de motor que se usará será el motor de cuatro fases o como se conoce comúnmente, motor de cuatro tiempos, estas fases son: admisión, compresión, potencia y escape. Todas son muy importantes, es por ello que a continuación se definirán cada una de ellas para conocer a fondo estas fases d funcionamiento.
Admisión.
Durante la carrera de admisión, el pistón se mueve hacia abajo aspirando el aire por la abertura de una válvula de admisión e introduciéndolo en la cámara de combustión. Algunos motores tienen más de una válvula de admisión y escape por cilindro. Compresión.
Durante la carrera de compresión, todas las válvulas están cerradas y el pistón se mueve hacia arriba en el cilindro comprimiendo el aire. A medida que se comprimen las moléculas de aire, aumenta la temperatura considerablemente. Cuando el pistón se acerca a la parte superior de su carrera, se inyecta combustible en la cámara de combustión, sobre la parte superior del pistón. Finalmente el combustible se mezcla con el aire caliente comprimido, produciendo la combustión.
Potencia.
Durante la carrera de potencia, se cierran las válvulas a medida que la fuerza de la combustión empuja hacia abajo el pistón y la biela, lo que hace girar el cigüeñal. La energía térmica es convertida en energía mecánica. Cuantas más vueltas de el cigüeñal más velocidad alcanza un vehículo. Existen varios tipos de potencias que son muy comunes en el funcionamiento de los motores a combustión interna tales como: La potencia indicada, potencia efectiva, potencia volumétrica, potencia teórica y potencia másica.
Potencia indicada. Es la potencia desarrollada por el fluido de trabajo en el interior del cilindro, es transmitida a los pistones debido a la expansión de los gases en el proceso de combustión.
Potencia efectiva. Es conocida también como potencia de freno ya que en general esta potencia se mide con un dispositivo colocado en el eje del motor denominado freno. En pocas palabras este concepto se puede definir como la potencia neta de freno disponible a la salida del eje del motor. Potencia volumétrica. Es conocida como potencia especifica y se define como la relación entre la potencia efectiva por cada litro de cilindrada, para motores diferentes pese a tener la misma cilindrada se tiene distintas potencias efectivas máximas.
Potencia teórica. Esta es relativa al combustible, es decir, la que se debería suministrar al motor si toda la energía calorífica se suministra en energía mecánica.
Potencia másica. Es la relación existente entre la potencia efectiva y el peso del motor y es una potencia relativa que da idea al aprovechamiento mecánico.
Escape.
Durante la carrera de escape, la fuerza de inercia creada por la rotación del volante ayuda a continuar la rotación del cigüeñal para empujar hacia arriba el pistón dentro del cilindro, forzando la salida de los gases quemados por las válvulas de escape abiertas. Esto completa las cuatro carreras del pistón, estas se repiten en forma cíclica mientras funcione el motor y este en movimiento continuamente, para eliminar los ruidos que se generan al liberar estos gases se usan los silenciadores.
Punto muerto superior.
El punto muerto superior (PMS) es la posición que alcanza el pistón al final de una carrera ascendente. Se refiere a la posición que alcanza el pistón al final de la carrera ascendente, escape o compresión, en el cual no existe fuerza que actue sobre él y sólo se encuentra moviéndose gracias a su inercia, en ese instante ha finalizado su carrera ascendente y comienza su carrera descendente de admisión o combustión. Este punto marca el inicio del primer tiempo de un motor, la fase de admisión. Punto muerto inferior.
Es el punto más cercano al cigüeñal que alcanza el pistón en su movimiento alternativo dentro del cilindro. Antes de llegar a ese punto, el pistón reduce su velocidad, se para, e inicia un nuevo recorrido en sentido contrario en constante aceleración hasta que alcanza su velocidad lineal máxima.
Ciclo Otto.
Es el ciclo termodinámico ideal que se aplica en los motores de combustión interna. Reciben ese nombre en honor a Nikolaus Otto, quien en 1.876 construyo una máquina de cuatro tiempos usando el ciclo propuesto por Beau de Rochas. Este ciclo se compone en los siguientes procesos: compresión adiabática y reversible, calor añadido a volumen constante, expansión adiabática y reversible y calor rechazado a volumen constante que se conocen como el ciclo de trabajo del motor alternativo de cuatro tiempos.
Ciclo de trabajo del motor a combustión interna.
Primer tiempo o compresión adiabática y reversible. En esta etapa se produce la compresión adiabática de la mezcla carburada, con las válvulas el émbolo pasa desde un punto uno hasta un punto dos recibiendo un trabajo que le permite realizar esta compresión adiabática, al final de la cual el volumen de la mezcla se ha reducido al de la cámara de combustión y de esta manera aumentar la presión.
Segundo tiempo o calor añadido a volumen constante. Cuando este ha llegado al émbolo se produce el encendido de la mezcla carburada comprimida mediante una chispa y se efectúa la explosión a volumen constante, aumentando la temperatura y la presión.
Tercer tiempo o expansión adiabática y reversible. Luego de los dos tiempos realizados el sistema constituido por los productos de la combustión realiza la expansión adiabática.
Cuarto tiempo o calor rechazado a volumen constante. En esta etapa se abre la válvula de escape y se produce un descenso de presión con el consiguiente enfriamiento a volumen constante en el cual se ceden energía en forma de calor a la fuente fría; a continuación el émbolo realiza la operación de expulsión y escape de los productos de combustión para volver a introducir en el punto muerto superior o una nueva mezcla de aire y combustible en condiciones similares a la anterior, que permiten reanudar el nuevo ciclo. Ciclo de trabajo del motor Diesel.
El ciclo Diesel se diferencia del ciclo Otto porque permite obtener relaciones de compresiones más elevadas. Este ciclo se compone de dos transformaciones adiabáticas (1-2) y (3-4), una isóbara (2-3) y una isocora (4-1):
Primer tiempo o proceso de compresión adiabática y reversible. En esta etapa se comprime el áire adiabáticamente alcanzándose al final de esa compresión una temperatura muy baja, lo que significa que para obtener la combustión por simple contacto del combustible presurizado con el áire comprimido se necesita aportar calor. La temperatura de ignición se puede conseguir de varias formas, mediante el calentamiento de la cámara de combustión o introduciendo el combustible a mayor temperatura, o haciendo incidir por choque el combustible contra las paredes de la cámara de combustión.
Segundo tiempo o calor añadido a volumen constante y a presión constante. En este se produce la combustión de la mezcla a volumen y presión constante, de forma que al comienzo se produzca una combustión violenta.
Tercer tiempo o proceso de expansión adiabática y reversible. En ese momento los gases en la combustión se expansionan en el cilindro de trabajo generando un trabajo.
Cuarto tiempo o calor rechazado. En esta etapa se abre la válvula de escape y se produce una caída brusca de presión.
Sistema de variables.
Durante el desarrollo de cualquier investigación siempre se observa la presencia de las variables que determinan las propiedades del objeto de estudio, las cuales deben ser estudiadas para establecer la situación actual del problema y determinar las posibles alternativas a escoger para su solución.
Cuadro N° 1. Definición de variables. Objetivos Específicos. Variables. Conceptualización. Conocer el funcionamiento de los Este se referirá a la lectura que darán equipos de medición de potencia con el Funcionamiento los diferentes elementos que propósito de determinar las variables de los equipos. conforman un motor a combustión que intervienen. interna. Establecer los parámetros de diseño del Se deberá clasificar todos los sistema de medición de potencia a elementos que se necesitan para la construir con la finalidad de clasificar Parámetros de realización del sistema de medición los elementos necesarios para su diseño. para establecer los parámetros que se ensamblaje. tomarán en cuenta para la construcción del mismo. Comparar los diferentes tipos de Es la cantidad de sistemas que se sistemas ya existentes para seleccionar encuentran disponibles para lograr el más adecuado que cumpla con las seleccionar el más eficiente y para la Diferentes tipos necesidades técnicas para el diseño del puesta en práctica el mismo. de sistemas. sistema de medición de potencia de un motor a combustión interna de ciclo Otto. Cuadro N° 2 (Continuación) Objetivos Específicos. Elaborar los planos del diseño de medición de potencia para un motor a combustión interna de ciclo Otto para su adecuada construcción. Realizar una estimación de costo para la construcción del sistema de medición de potencia con la finalidad de conocer si es factible o no la construcción de este sistema. Construir el sistema de medición de potencia para el Centro de Adiestramiento y Desarrollos
Variables.
Conceptualización.
Son los parámetros que se deben tomar en Planos de cuente para la elaboración del proyecto. diseño. Referido a la elaboración de un estudio con el fin de comparar la factibilidad de .Estimación aplicación de los diferentes sistemas, de costos comparándolos en el aspecto económico. Conjuntos de elementos que ayudara a Sistema de conocer las variables que intervienen en un medición. motor, principalmente las RPM.
Tecnológicos (CADETEC).
Definición de términos.
Bancada: Es un basamento firme donde descansa una maquina o conjunto de ellas, en este caso donde descansara las partes internas que componen el motor. (Diego Morales. Pág. 6).
Bielamanivela: Es un elemento mecánico que permite convertir el movimiento giratorio continuo de un eje en uno lineal alternativo en el pie de la biela. También permite el proceso contrario; transformar un movimiento lineal alternativo del pie de la biela en uno giratorio continuo en el eje al que esta conectada excéntrica o la manivela. (Jovac M.S Pág. 68).
Bobina: Es un dispositivo que almacena energía en forma de campo eléctrico, la bobina o inductor por su forma (espiras de alambres arrollados) almacena energía en forma de campo magnético. (Faires Virgil. M Pág. 256). Bloque: Es conocido como bloque de motor y es una pieza fundida en hierro o aluminio que aloja los cilindros de un motor así como los soportes de apoyo del cigüeñal. (Cengel Yanús A. Pág 8).
Cámara de combustión: La cámara de combustión es un cilindro, por lo general fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza un pistón muy ajustado al cilindro. (Cengel Yanús A. Pág 8).
Corriente DC: Las siglas DC significan corriente continua y es el flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial.
Culata: Es la parte de un motor de explosión con la que se cierra la cámara combustión, donde se inician las explosiones del combustible. (Diego Morales. Pág 8).
Energía mecánica: Es la energía que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo, es decir, es la suma de las energías potencial y cinética de un cuerpo en movimiento. (Faires Virgil M. Pág 247).
Energía térmica: Es la forma de energía que interviene en los fenómenos caloríficos. Cuando dos cuerpos a diferentes temperaturas se ponen en contacto, el caliente comunica energía al frio. (Fires Virgil M. Pág 247).
Esfuerzo de tracción: Es el que se desarrolla en la sección transversal de una pieza para resistir su elongación, pero que siempre tiende a alargarla. (Jovac M.S. Pág 66).
Levas: Son elementos mecánicos hechos de algún material (madera, metal, plástico, etc.) que van sujeto a un eje y tiene un contorno con forma especial. (Jovac M.S. Pág 71).
Resistencia: Es la dificultad u oposición que presenta un cuerpo al paso de una corriente eléctrica para circular a través de él.
Rotor: Es el componente que gira (roto) en una máquina eléctrica, mecánica, etc. Sea ésta un motor o un generador eléctrico. (Faires Virgil M. Pág. 256).
RPM: Significa revoluciones por minutos y es un unidad de frecuencia, usada frecuentemente para medir la velocidad angular. En este contexto, una revolución es una vuelta completa de una rueda, un eje, un disco o cualquier cosa que gire sobre su propio eje. (Faires Virgil M. Pág. 257).
Radiador: Es un intercambiador de calor, un dispositivo sin partes móviles ni llamas, destinado al aporte de calor de algún elemento o estancia. (Fares Virgil M. Pág. 256).
CAPÍTULO III.
MARCO METODOLÓGICO.
En esta fase de la investigación esta dedicada a establecer las estrategias a seguir para la realización de la investigación, de manera detallada entre otros aspectos como lo son el marco metodológico utilizado, la modalidad de la investigación, el tipo y nivel de la investigación a desarrollar, la población y muestra definida, las técnicas para la recolección de datos, las técnicas de análisis y las limitaciones del proyecto.
Modalidad de la Investigación.
El resultado de la elaboración de este proyecto se fundamenta en los pasos a seguir y la recopilación de información para la elaboración del mismo, según Hurtado (2000) dice: “La metodología incluye los métodos, las técnicas, las estrategias y los procedimientos que utilizara el investigador para lograr los objetivos de estudio” (p.75). Este proyecto recoge información en su contexto fuente campo y documental a la vez, es decir mixta. Por lo tanto la información recogida es obtenida por medio de una observación directa y otra parte bibliográfica relacionada con el tema. Es investigación de campo porque se necesita de recopilar información real con el propósito de describirlo, interpretarlo de una manera correcta y entender la naturaleza de los factores constituyentes, por lo tanto, los datos de interés deben ser recogidos en forma directa de la realidad por el propio investigador. De igual forma, es documental, porque se requiriere del apoyo de una gran cantidad de documentación Técnica como libros, guías de fuentes de bibliografías generales o especializadas sobre el tema que se investiga, Internet o bases de datos de publicaciones sobre el campo pertinente de estudio. Para la realización del proyecto completo de diseño y construcción de un sistema de medición de potencia para un motor a combustión interna de ciclo Otto es necesario conocer los medios a utilizar para el alcance de los objetivos. Hurtado (2000) señala: “La modalidad de la investigación hace explicito los aspectos operativos de la misma. Se refiere a donde y cuando se recopile la información así como la amplitud de la información recolectada” (p.215). Esto quiere decir que se debe tener conocimiento básico, de estar en un lugar de trabajo de motores a combustión interna para conocer el proceso de funcionamiento y de esta manera recopilar los datos necesarios para la elaboración del proyecto, aplicando un tipo de análisis para ir desarrollando cada uno de los objetivos específicos, para cumplir con el objetivo general de la investigación. El siguiente proyecto esta realizado con un diseño contemporáneo puesto que se obtuvo información de un evento actual, y se estudio en un momento único en el tiempo.
Tipo de Investigación.
En esta parte del proyecto se estudia el tipo de investigación, este constituye las estrategias a seguir para obtener respuestas acerca de las incógnitas del estudio y alcanzar los objetivos antes propuestos, a parte se estudia la factibilidad del diseño y construcción del sistema de medición de potencia para un motor a combustión interna de ciclo Otto en el Centro de Adiestramiento y Desarrollos Tecnológicos (CADETEC) en Maturín. Estado Monagas, el cual está enmarcada en un tipo de Investigación Proyectiva, dentro de la modalidad Proyecto Factible; en este caso el
diseño metodológico a utilizar se rige bajo el paradigma o modelo holístico de Hurtado (2000), que afirma lo siguiente: La investigación proyectiva tiene como objetivo diseñar o crear propuestas dirigidas a resolver determinadas situaciones. Los proyectos de arquitectura e ingeniería, el diseño de maquinarias, la creación de programas [intervención social], el diseño de programas de estudio, inventos, la elaboración de programas informáticos, etc.; son ejemplos de la investigación proyectiva Este tipo de investigación potencia el desarrollo tecnológico. (p.49).
Debido a lo antes planteado se puede llegar a establecer que el tipo de investigación de este trabajo es proyectiva o proyecto factible, ya que, consiste en la elaboración de una propuesta o modelo para solucionar un problema, capaz de producir un cambio de la situación desde el punto de vista práctico debido a que permite describir la situación actual de la falta de un equipo de medición de potencia en el Centro de Adiestramiento y Desarrollos Tecnológicos (CADETEC) del Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño” IUPSM, de esta manera determinar la posibilidad para el desarrollo del proyecto y establecer propuestas, estrategias, y recomendaciones que ameriten para el buen desarrollo en el funcionamiento del sistema y así de esta forma proporcionar una herramienta práctica de trabajo para los futuros estudiantes de dicho Instituto.
Procedimiento.
Para la satisfactoria realización o cumplimiento de los diferentes objetivos específicos que conforman el presente proyecto se deberán cumplir una serie de etapas, tales como: Etapa I: “Conocer el funcionamiento de los equipos de medición de potencia con el propósito de determinar las variables que intervienen”. En esta etapa del proyecto se deberá recopilar toda la información necesaria para conocer el tipo de funcionamiento de las variables que intervienen en el proceso que realiza un motor a combustión interna de ciclo Otto. Etapa II: “Establecer los parámetros del diseño del sistema de medición de potencia a construir con la finalidad de clasificar los elementos necesarios para su ensamblaje”. Aquí se establecerán los parámetros de diseño para analizar detalladamente las posibles fallas que puede presentar el motor de combustión interna de ciclo Otto en su funcionamiento. Etapa III: “Comparar los diferentes tipos de sistemas ya existentes para seleccionar el más adecuado que cumpla con las necesidades técnicas para el diseño de sistema de medición de potencia de un motor a combustión interna de ciclo Otto”. En esta fase de la investigación se explicara de forma más detallada los tipos de sistemas existentes para escoger el más adecuado y que cumpla con las necesidades técnicas para las cuales se quiere. Etapa IV: “Elaborar los planos del diseño del sistema de medición de potencia para un motor a combustión interna de ciclo Otto para su adecuada construcción”. En esta etapa se realizará un estudio detallado para llevar a cabo los planos del diseño del sistema de medición de potencia para luego saber conocer las dimensiones del proyecto.
Etapa V: “Realizar una estimación de costos para la construcción del sistema de medición de potencia con la finalidad de conocer si es factible o no la construcción de este sistema”. En esta etapa se realizará un estudio de costo para los diferentes tipos de indicadores de potencias para saber cuál de ellos es más factible al momento de una posible elección para aplicarlo al sistema, este estudio llevara lo referente al costo de compra de los equipos, montura o adaptación del mismo al sistema. Etapa VI: “Construir el sistema de medición de potencia para el Centro de Adiestramiento y Desarrollos Tecnológicos (CADETEC)”. En esta etapa se buscara presentar la propuesta y la construcción de este equipo de medición de potencia para el aprendizaje y apreciación de los diferentes equipos para los estudiantes del Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”. En esta sección del proyecto se presentará como estará estructurado el sistema de medición de potencia mas adecuado para el banco de pruebas, para realizar la adecuada selección se tomarán en cuenta el costo de los equipos necesarios a utilizar y la forma de funcionamiento de los mismos, no se debe obviar el punto que, esta propuesta puede contener varios sistemas de medición de potencia con el propósito de alcanzar el bojetivo principal de este proyecto, el cual es la de solventar la problemática de la falta de un sistema de medición de potencia para que los estudiantes del IUPSM puedan estudiar de manera practica los principios básicos de los motores a combustión interna.
Operacionalización de Variables.
La Operacionalización de las variables representa el desglosamiento de la misma en aspecto cada vez más sencillo que permiten la máxima aproximación para poder medirla, estos aspectos se agrupan bajo las denominaciones de dimensiones e indicadores y de ser necesario subindicadores. Las dimensiones representan el área o las áreas de conocimientos que integran la variable y de la cual se desprenden los indicadores. Los indicadores son los aspectos que se sustraen de la dimensión, los cuales van a ser objeto de análisis en la investigación. Si al llegar a este nivel los indicadores lucen complejos, es necesario simplificarlos en subindicadores. El desglosamiento de cada variable hasta indicadores permite abordar el estudio de una manera profunda, pues el énfasis se centra en la caracterización de cada unidad. A continuación, en el cuadro N° 2, se presenta la Operacionalización de las variables identificadas. Cuadro N° 2. Operacionalización de las variables. Variable. Dimensión. Indicador. Funcionamiento de losSe refiere al comportamiento de los motores a Disponibilidad de los equipos. combustión interna como tal. equipos. Parámetros de diseño Comparación de los sistemas de medición deCálculos de diseño. potencia.
Cuadro N° 2. (continuación)
Variable. Dimensión. Indicador. Diferentes tiposComparación con otrosInformación recabada de un banco de pruebas de sistemas. bancos d prueba. diseñado en la Universidad de Oriente, Extensión Anzoátegui. Sistema de medición de Planos de diseño. potencia Autocad
Sistema medición.
De los sistemas deEstudios de presupuestos. medición de potencia deMotor a combustiónResultados a estudiar. interna
Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos
A fin de recolectar datos relacionados con la investigación se emplearán técnicas que permitan adquirir la información necesaria para efectuar esta investigación. Con respecto a esto Hurtado señala que las “técnicas pueden ser recopilación y análisis bibliográfico, observación, encuesta, entre otros”. (P. 105). La evaluación de las variables en estudio se realizara, tomando en cuenta la recolección, procesamiento y análisis de datos, que se podrán recopilar utilizando herramientas tecnológicas y de diagnostico de la información. Estas técnicas antes mencionadas se describen a continuación:
Observación Directa Según Hurtado (2000), La observación directa, “constituye un proceso de atención, recopilación, selección y registro de información, para el cual el investigador se apoya en sus sentidos (vista, oído, olfato, tacto)” (P. 449). Esta técnica permite recabar los datos directamente desde el lugar donde se plantea el problema y así; por medio de observación directa se poder identificar las características necesarias para poder diseñar y construir el sistema de medición de potencia para un motor a combustión interna de ciclo Otto. Revisión Documental Según Hurtado (2000), La revisión documental, “Es una técnica en la cual se recurre a información escrita, ya sea bajo la forma escrita de datos que puedan haber sido producto de mediciones hechas por otros, o como otros textos que en sí mismo constituyen los eventos de estudios” (P. 427). Se realizará una revisión documental basada en el tema específico a estudiar, a través de libros, tesis de grado, documentos, cartografías, etc, que proporcionen la información necesaria para la realización del proyecto, con el fin de obtener la información necesaria que servirá de base para sustentar el marco referencial de la investigación; que en conjunto conforman la revisión bibliográfica que contribuyen a la búsqueda de antecedentes para la investigación de información necesaria.
Técnicas de Análisis
El análisis constituye un proceso que involucra la clasificación, codificación, el procesamiento y la interpretación de la información obtenida durante la recolección de datos. La finalidad del análisis es llegar a conclusiones específicas en relación a los objetivos que persigue este estudio, y de dar respuestas a las interrogantes planteadas en esta investigación. Hurtado (2000) señala que, “El propósito del análisis; es aplicar un conjunto de estrategias y técnicas que permitan al investigador obtener el conocimiento que estaba buscando a partir del adecuado tratamiento de los datos recogidos” (p.181).
Limitación de la Investigación. Una limitación que presenta el siguiente trabajo de investigación, es el no poder contar con los equipos necesarios ´para su completa construcción como por ejemplo una pieza que se necesite y esta se tenga que mandar a fabricar. Otra limitación es que es un banco de pruebas que para su completo funcionamiento depende de otras fases de construcción como el sistema de construcción del motor en sí, el sistema de medición de potencia, ya que estos son partes diferentes del banco de pruebas. Otra limitación que presenta este trabajo es que a pesar de ser un trabajo que esta dividido en varias fases es un poco costosa su construcción.
REFERENCIAS.
Altuve Z, M. (2006) Metodología de la Investigación II. Caracas: Universidad Experimental “Simón Rodríguez”. Vice Rectorado Académico. Programa de estudio Universitario Supervisados. Altuve Z, M. (2006) ¿Qué es trabajo Especial de Grado? Caracas. Instituto Universitario Politecnico “Santiago Mariño”. División de Planificación y Desarrollo. Bittel, L. (1992). Diccionario de mecánica industrial. Ediciones Centrum Técnicas y Científicas. Hurtado, J. (2.000). Metodología de la investigación Holística. Caracas. Venezuela. Fundación Sypal. Shingley, Joseph. (1999). Diseño en Ingeniería Mecánica. McGraw-Hill. Parker H. (2000). Manual de Instalación, Operación y Mantenimiento. Brasil. Parker Automation.
