Sergio Paez (Mantenimiento Mecatronico De Automotores)
1.Historia Del Automóvil
- Sistemas Que Componen Un Automóvil
Por otro lado, la parte principal del automóvil es el motor, donde la potencia es generada para mover el vehículo. Un motor de automóvil incluye equipos de lubricación para cada pieza, de enfriamiento para prevenir el sobrecalentamiento, de combustible para suministrarlo, de admisión y escape para hacer la mezcla de aire-combustible, de arranque para el motor, sistemas de generación de electricidad para producir la que sea necesaria, elementos de purificación de gases de escape para prevenir la contaminación atmosférica y otros dispositivos.
En este motor una mezcla de gasolina y aire es quemada en el interior de los cilindros. La presión generada es convertida, vía los pistones, bielas y cigüeñal, en fuerza motriz.
Motor Diesel
En este motor, el aire que es admitido al interior de los cilindros es comprimido al punto donde éste alcanza altas temperaturas. En este momento, el combustible es inyectado en forma pulverizada al interior de los cilindros, donde es encendido espontáneamente y quemado. La presión generada por este medio es convertida, vía los pistones, bielas y cigüeñal, en fuerza motriz.
Equipo De Lubricación
Cuando el motor está funcionando, la
temperatura de todas sus piezas se eleva debido al calor de la combustión en la cámara de combustión. Si dejamos esta condición, el motor podría rápidamente sobrecalentarse y dañarse. El equipo de enfriamiento enfría las partes del motor a fin de prevenir el sobrecalentamiento, Dependiendo del método usado, un motor puede ser enfriado por aire o por agua. Sin embargo, el sistema de enfriamiento generalmente más utilizado es el sistema de enfriamiento por agua. Un sistema de enfriamiento por agua es complejo, pero no sólo entrega enfriamiento estable, además, actúa para controlar el ruido del motor y la transferencia del calor del refrigerante puede ser usada en la calefacción del vehículo.El equipo de combustible es usado para suministrar gasolina al motor. Dicho equipo consiste en un tanque de combustible, la bomba de combustible (que aspira la gasolina desde el tanque de combustible y la envía al motor), el filtro de combustible (que remueve la suciedad del combustible), el carburador (que mezcla el combustible con el aire para hacer la mezcla aire-combustible) y las líneas de combustible que enlazan estos componentes.
El equipo de encendido enciende la mezcla de aire-combustible la cual es comprimida en el
interior del cilindro. EI equipo de encendido es requerido para generar suficiente chispa para encender la mezcla de aire-combustible y para generar estas chispas con la distribución que corresponde a la condición de funcionamiento del motor, también que sea extremadamente durable.
En el equipo eléctrico de los motores, además del equipo de encendido, se incluye el equipo de carga que rellena la energía a la batería la cual es usada por el equipo de arranque, que enciende el motor. El equipo de carga consiste en el alternador, que genera electricidad, y el regulador, que mantiene el voltaje constante de la electricidad generada. El equipo de arranque consiste en el arrancador. La batería adicionalmente esta siendo usada como un dispositivo de almacenaje eléctrico que también es usado como creador del suministro de energía.Torque Máximo
Torque es la fuerza para girar un objeto. EI torque de un motor crea la fuerza para girar las ruedas motrices cuando el vehículo es impulsado y empujado hacia adelante.
T= N – m
Torque=N(Fuerza)-m(R: Radio del circulo sobre el cual se aplica la fuerza)
El torque de un motor varia dependiendo de la velocidad del mismo, pero dentro de este rango el torque máximo se genera cuando la válvula de obturación esta completamente abierta. Esta variación se muestra en la curva del torque, la cual se representa mediante el siguiente tipo de gráfico.
Potencia Máxima
Potencia de salida = Constante x Torque x Velocidad del motor
Constante = 1 / 716
El Tren De Impulsión
Un tren de propulsión es un mecanismo integrado que transmite la potencia desarrollada en el motor al movimiento de las ruedas de un vehículo.
Embrague
El embrague transmite la potencia del motor a la transmisión manual mediante su acoplamiento o desacoplamiento. También, hace la salida más suave, hace posible detener el vehículo sin parar el motor y facilita las operaciones del mismo.
Transmisión
La transmisión cambia la combinación de engranajes de acuerdo con las condiciones de manejo del vehículo, también como cambia la velocidad y potencia del motor, transmitiendo éstas al movimiento de las ruedas. Cuando arranca el vehículo desde la condición de parada o cuando trepa una cuesta, la transmisión desarrolla una gran fuerza y transmite esta al movimiento de las ruedas. Cuando se maneja a grandes velocidades, la transmisión gira el movimiento de las ruedas a grandes velocidades y cuando se maneja el vehículo en reversa, la transmisión origina el movimiento de ruedas para girar en reversa.La suspensión
Esquema: La suspensión une la carrocería del vehículo a los neumáticos. Esta soporta la carrocería y amortigua las variaciones de vibración y sacudidas de la superficie de la pista durante el manejo, mejorando la comodidad del viaje.
Funciones: La suspensión soporta la carrocería, resortes y vibraciones suaves e impactos desde la superficie de la pista. Esta también ayuda a absorber el balanceo de la carrocería por medio de los amortiguadores y asegura un apropiado nivel de comodidad del viaje. También cuando el vehículo es acelerado o cuando los frenos son aplicados, o cuando gira, la suspensión soporta las fuerzas que actúan sobre la carrocería.
Tipos de Suspensión
Suspensión Rígida: Con este tipo de suspensión, las ruedas izquierda y derecha son unidas por un simple eje, sobre el cual la carrocería está montada vía resortes. Este tipo de suspensión es usado a menudo por autobuses, tractores y las ruedas posteriores de carros de pasajeros.
Suspensión Independiente: Con este tipo de suspensión, las ruedas izquierda y derecha son apoyadas por brazos separados y la carrocería es montada a ellos vía resortes. Este tipo de suspensión es usado frecuentemente por las ruedas delanteras y posteriores de carros de pasajeros y por las ruedas delanteras de pequeños camiones.
La Dirección
El sistema de dirección cambia la dirección del vehículo como su trayectoria. El conductor por acción del volante de dirección, puede controlar el sentido de los neumáticos delanteros del vehículo. Un sistema de dirección se requiere para tener una apropiada fuerza de operación, características de agarre estable, suficiente esfuerzo y seguridad.
Los Frenos
Los frenos son un sistema que reduce la velocidad del vehículo mientras está siendo manejado, manteniéndolo sin movimiento mientras está estacionado.
Tipos de Freno
Frenos de Tambor: Este es un dispositivo de freno con un tambor girando en el cual la rueda y neumático son montados. Interiormente, este tambor es un mecanismo con material de fricción que genera fuerza de frenado cuando se empuja contra el tambor.
Frenos de Disco: Este es un dispositivo de frenado con un plato redondo de rotación (disco rotor) en el cual la rueda es montada. Los calipers con materiales de fricción sobre ellos son presionados contra el disco en ambos lados para generar fuerza de frenado.
Freno de Estacionamiento: Este freno es usado para estacionamiento. Es un freno mecánico que traba solamente las ruedas posteriores. Este opera jalando la palanca de freno de estacionamiento o presionando el pedal de freno del mismo.
Freno Central: Este es un freno de tambor que es montado entre el eje principal de transmisión y el árbol de propulsión. Es usado exclusivamente para estacionamiento.
Mecanismo de Transmisión de Freno
Este mecanismo conecta la operación del aparado de freno del asiento del conductor con los frenos, en cada una de las ruedas. Los siguientes dos tipos son usados:
- Freno Hidráulico: Este tipo de sistema de frenos usa presión hidráulica para operar los frenos en cada una de las ruedas. Casi todos los vehículos usan este tipo de sistema de frenos, por el freno de pedal.
- Freno Mecánico: Este tipo opera los frenos en cada una de las ruedas usando cables. Puesto que es dificultoso para que la fuerza de frenado actuante en cada una de las ruedas sea uniforme, este tipo de freno es casi nunca usado en estos días, excepto como un freno de estacionamiento.
Los Neumáticos
Los neumáticos giran y ayudan a suavizar el desplazamiento de un vehículo mientras el rodamiento soporta todo el peso del mismo y absorbe los impactos de hundimiento y sacudidas en la superficie de la carretera. Existen dos tipos de neumáticos, clasificados de un modo general por su construcción externa.
La Batería
La Batería es un dispositivo electroquímico diseñado para suministrar electricidad a los diferentes sistemas eléctricos como los sistemas de arranque, encendido, luces y otros equipos eléctricos. Almacena electricidad en forma de energía química y se descarga suministrando energía a cada sistema eléctrico o dispositivo cuando es necesario. Dado que la batería pierde esta energía química durante el proceso de descarga, esta es cargada por el alternador, suministrándole electricidad, almacenándola en forma de energía química. El ciclo de carga y descarga se repite continuamente.
- Principios Científicos Que Intervienen En El Funcionamiento De Un Automóvil
Torque: T= N – m
Torque=N(Fuerza)-m(R: Radio del circulo sobre el cual se aplica la fuerza)
Potencia De Salida: Ps= C x T x Vm Potencia de salida = Constante x Torque x Velocidad del motor (Constante = 1 / 716)
El Principio De Los Cuatro Tiempos
Casi todos los motores modernos de automóvil son de cuatro tiempos. El proceso se inicia cuando se gira la llave de contacto a la posición de arranque.
El motor de arranque eléctrico conectado a la batería del automóvil acciona el cigüeñal. El cigüeñal acciona los pistones, las válvulas y el encendido. Cuando el motor arranca, impulsa al cigüeñal con su propia potencia.
- Admisión: El motor de arranque gira el cigüeñal y éste gira el árbol de levas que abre la válvula de admisión. Se cierra la válvula de escape. La rotación del cigüeñal también hace que la biela empuje al pistón hacia abajo, creando un vacío parcial que aspira la mezcla de combustible y aire en el cilindro. Cuanto más grande sea el cilindro, mayor será el volumen de mezcla de aire y combustible que puede ser aspirada.
- Compresión: La válvula de admisión se ha cerrado. La válvula de escape permanece cerrada. El cigüeñal y la biela hacen que el pistón cambie de dirección y empiece a subir dentro del cilindro. La mezcla de aire y combustible se comprime en el espacio que hay encima del pistón, es decir, la cámara de combustión.
- Explosión: Ambas válvulas permanecen cerradas. Cuando el pistón ha llegado al punto superior, el sistema de encendido produce una chispa que enciende la mezcla de aire y combustible comprimidos (combustión). La temperatura aumenta unos 1000 grados y esto produce una gran dilatación del volumen del gas. Se ejerce una presión extrema sobre el pistón, que es empujado hacia abajo con una fuerza considerable. Esta fuerza hace girar el cigüeñal (el motor genera potencia sólo durante la explosión. La presión sobre el pistón determina el par motor -torque- y la potencia del motor).
- Escape: La rotación del cigüeñal continúa y hace que el pistón cambie de dirección y empiece a subir. La válvula de escape se abre y el pistón expulsa los gases quemados.
- Materiales De Los Sistemas Del Vehículo
Aluminio: Utilizado para bastantes elementos del bastidor, del motor, de los asientos y en capós y llantas.
Cerámica: El empleo más conocido de la cerámica es en los discos de freno de automóviles de altísima gama, como por ejemplo los Porsche –en algunas versiones, incluso son opcionales-. Este material también se utiliza como base en los catalizadores (después se recubren de metales preciosos).
Fibra de carbono: Se trata de uno de los materiales preferidos en el mundo deportivo, ya que es resistente y ligero. Las investigaciones realizadas para el deporte automovilístico, sobre todo en las áreas de aerodinámica –alerones, por ejemplo- se aplican después a los automóviles “de calle”. La fibra de carbono en los salpicaderos es sinónimo de deportividad. Los amantes del tuning también están muy familiarizados con este compuesto; los apliques que ponen en sus coches casi siempre son de fibra de carbono. Pero no sólo se utiliza en piezas exteriores, si se combina con poliamida y poliéster, se pueden fabricar piezas para el motor, ya que estos compuestos son altamente resistentes al calor.
Hierro y Acero: Siguen siendo los materiales por excelencia: chasis, puertas, capós, llantas, suspensiones…
Líquidos y Gases: Lo más importante de los líquidos que forman parte de un vehículo es su delicado reciclaje. El aceite lubricante, el agua destilada de la batería, la valvulina, el líquido de frenos o de la dirección deben ser tratados con especial atención. Si se vierten al medio ambiente, son muy dañinos. Todavía muchos coches utilizan el gas CFC en sus aires acondicionados, aunque éste está prohibido desde hace años porque destruye la capa de ozono.
Magnesio: Por el momento, se utiliza en pocas piezas, pero, poco a poco, les “está comiendo” el terreno a los compuestos férricos. El esqueleto de los volantes, los armazones de los asientos, las traviesas de los salpicaderos y el cárter del motor ya son de magnesio.
Metales Preciosos(Platino, Rodio o Paladio): Gracias a sus características químicas –son capaces de “atrapar” el hidrógeno procedente de la combustión-, resultan muy útiles para controlar las emisiones contaminantes.
Otros Metales y Minerales: El titanio -muy duro y resistente- se emplea en tornillería; el cobre se puede encontrar en los cableados y el zinc se utiliza para recubrir la carrocería antes de la pintura como parte importante del tratamiento anticorrosión.
Plásticos: Este material se puede encontrar en muchas de las piezas de un automóvil. Depende de la formulación que tenga para que su función sea una u otra. Los más utilizados son los termoplásticos y los elastómeros. Dentro de los primeros, se incluyen el polipropileno (PP), el poliestileno (PE), la poliamida (PA) y el policloruro de vinilo (PVC). En el grupo de los segundos, se pueden hallar aquellos que están reforzados con fibra y aquellos que no. Algunos guarnecidos de los asientos, de las puertas y del salpicadero, los alcochados, el volante e incluso partes del grupo propulsor –como los colectores de admisión- son también de plástico.
El Polipropileno: Se emplea en los parachoques y en las carcasas de los faros. Como el paragolpes es una de las zonas más “golpeadas”, el elemento suele mezclarse con otros plásticos para conseguir que absorba impactos. Los depósitos del combustible y del líquido de frenos se fabrican de poliamida. Los tapacubos, de otro termoplástico, el ABE (acrilonitrito-butadieno-estireno). Podríamos continuar con una lista ingente de tipos de plástico. En un margen de este párrafo, te ofrecemos un enlace para que eches un vistazo a la cantidad de compuestos plásticos que podemos encontrar (sin contabilizar los que día a día se están desarrollando).
Vidrio: Los compuestos plásticos están sustituyendo al vidrio, pero éste todavía está presente en las lunas delantera y trasera, cristales laterales y, en ocasiones, techos solares. Las investigaciones actuales trabajan en la sustitución de lunas traseras y laterales por policarbonatos; según se calcula, se podría reducir el peso total en un 40 por ciento.
2.Linea Tecnológica
PORCENTAJE COMPONENTES DE TECNOLOGÍA
DISEÑO................................................................................. 10%
TIC........................................................................................ 15%
PRODUCCION Y TRANSFORMACION...................................... 5%
MATERIALES Y HERRAMIENTAS........................................... 30%
CLIENTE................................................................................ 40%
3.Las 5 más Relevantes
5.Síntesis
Mecatrackto.
- Crear un vehículo que responda a las necesidades actúales de los transportadores de carga pesada.
- Diseñar un Sistema De Compensación De Cargas.
- Integrar un Sistema De Seguridad para Protección Del Piloto.
- Incorporar Tecnología GPS en el vehículo.
- Diseñar un Mecanismo de Purificación De Gases.
- Dejar Evidencia del Proyecto en el Blog.
Por medio del proyecto Mecatrackto se pretende dar solución a los siguientes problemas:
- Exceso de Peso en las “Tractos”, que trae como consecuencia el mal estado de las vías, la mala estabilidad y el déficit en el momento de maniobrar el vehículo en carreteras de alto riesgo.
- Seguridad del Piloto dentro de la cabina frente a accidentes de alto riesgo (Volcamiento, Derrumbe, etc.).
- Seguridad Vial.
- Contaminación Ambiental.
Descripción
El proyecto mecatrackto ha sido realizado en un software de aplicación llamado "Sketchup", con la finalidad de ilustrar de una mejor manera las soluciones dadas a los problemas planteados durante la primera etapa de la fase dos.
La tecnología con la que se pretende dar solución a los problemas de:
- Exceso de peso.
- Seguridad del piloto.
- Seguridad vial.
- Reducción de la contaminación.
Son en su orden las siguientes:
- 1. Exceso de peso: Hemos visto que el deterioro de las avenidad y carreteras principales en las ciudades se debe en un 90% al exceso de peso en la carga de vehículos transportadores de material pesado; para ello hemos diseñado un sistema de "Levitación Magnética" el cual se basa en que la plataforma de carga de las tractomulas esten hechas de una leve lámina superconductora de energía magnética, para así formar un electroimán; de la misma manera el container que se transportará será del mismo material y la misma carga eléctrica que la de la superficie superconductora. En el momento de cargar el container electromagnético sobre la superficie este levitará por obra de el principio de repulsión magnética, creando de esta manera un campo magnético. Con esta aplicación de el principio de repulsión se reducira el peso total de la carga.
- 2. Seguridad del piloto: Por medio de sistemas de jaulas antivuelcos utilizados en vehículos de carreras, se pretende integrar una jaula especialmente diseñada en fibra de carbono cubierta en un material que absorve los impactos ocasionados por diferentes motivos; este material absorvente de impactos se basa en poliestireno totalmente comprimido.
- 3. Seguridad vial: Este sistema se basa en una computadora GPS de tecnología avanzada el cual va ha tener programas sensoriales que se ubicaran en cada una de las señales de transito. Este sistema computarizado nos dará lectura de cada una de las señalizaciones, esto permite tener mayor concentración al conducir un vehículo, sobre todo si es transporte pesado. De igual manera permitirá a las autoridades saber quien infrige la ley sin nesecidad de persecuciones que proporcionará mayor desemperño en el transito.
- 4. Reducción de la contaminación: Sabiendo que mediante la combustión de los automotores se produce monóxido de carbono (CO); aprovecharemos los adelantos de ingenieria química, en la que por medio de la oxigenación de gases tengamos como resultado dioxido de carbono (CO2), el cual es menos tóxico , las plantas podran realizar el proceso de fotosintesis lo cual permite alargar la vida vegetal y se reducirael daño a la capa de ozono.
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