Proyecto.- Arranque Neumatico de Vehiculos

7/28/2019 Proyecto.- Arranque Neumatico de Vehiculos

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PROYECTO DE INVESTIGACIÓN:

ARRANQUE NEUMÁTICO DE VEHÍCULOS



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Estructura del proyecto

1. DATOS NOMINALES DEL PROYECTO

1.1. Título del Proyecto

Arranque neumático de vehículos.

1.2. Área en la que se Inscribe

Este proyecto se inscribe dentro del área de tecnología automotriz. Como

palabras claves para tipificar el mismo se tienen: Sistema de arranque,

arranque neumático.

1.3. Responsable del Proyecto

Ronald Lipa Condori.

1.4. Fecha

Mayo del 2013.

2. ANTECEDENTES

2.1. Marco Conceptual

Los arrancadores neumáticos están destinados a la puesta en marcha

de motores de combustión interna y turbinas de gas.

Los arrancadores neumáticos se caracterizan por su elevado par de

arrastre, alta velocidad, gran potencia en proporción a su peso y

volumen, reducido consumo y bajo mantenimiento.

Los arrancadores neumáticos trabajan en un margen de presiones dehasta 30 bares (3 Mpa) como máximo. La presión mínima de función,

depende de las condiciones de cada instalación. La inmediata

respuesta y el alto régimen de los arrancadores neumáticos, hace que

el motor alcance en pocos instantes su velocidad de ignición, lo que

aumenta la eficacia de la operación de puesta en marcha.

Los arrancadores neumáticos no necesitan ninguna lubricación

externa, eliminando así la necesidad de instalación de lubricadores



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adicionales resultando una instalación más limpia, más ecológica y de

menor mantenimiento.

Los arrancadores neumáticos se caracterizan por su insensibilidad a la

humedad, al ambiente salino, a las vibraciones y condiciones

climáticas adversas.

Los arrancadores neumáticos vienen empleándose con éxito para

motores marinos, motores Diesel en general instalados en

locomotoras, camiones cisterna, carretillas elevadoras, grupos

electrógenos, grupos motocompresores, etc., y para turbinas de gas.

Igualmente son sumamente adecuados para motores destinados a

regiones árticas, plataformas de perforación, máquinas quitanieves,

vehículos en industrias petroquímicas y otros ambientes con peligro de

explosión o incendio.

Los arrancadores neumáticos son empleados satisfactoriamente por la

gran mayoría de fabricantes de motores Diesel tales como: Caterpillar,

Cummins, Deutz, HHI, KHI, MAN, M.T.U, Pielstick, Rolls Royce, Volvo,

Wartsila, etc.

2.2. Antecedentes Locales

3. FUNDAMENTACIÓN DEL PROYECTO

3.1. Definición del Problema

En la actualidad, el arranque neumático no es muy utilizado en vehículos que

comúnmente vemos por las calles autos, camionetas, camiones de bajo

tonelaje y alto tonelaje, buses, etc. En primera instancia, el proyecto de

arranque neumático de vehículos no está dirigido a vehículos de baja

potencia tales como autos y camionetas, pues no cuentan con un sistema

neumático incorporado. Este proyecto va dirigido a vehículos de mediana y

alta potencia, pues la mayoría de ellos cuenta con un sistema neumático

incorporado, entonces de desea reemplazar el arranque eléctrico por el

arranque neumático, dado que para una potencia determinada el peso y

volumen de un arrancador neumático es mucho menor que en un arrancador

eléctrico, además de la insensibilidad a la humedad y ambiente salino del

arrancador neumático.



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3.2. Objetivos del Proyecto

Diseñar un sistema neumático de arranque para vehículos.

Evaluar matemáticamente el ahorro de combustible, debido a la

disminución en el peso y volumen del arrancador.

Hacer una comparación entre costos de mantenimiento de un sistema

de arranque neumático y de un sistema de arranque eléctrico.

3.3. Hipótesis

El consumo de combustible de un vehículo viene dado por la potencia

que genera el motor de combustión interna, la potencia generada es

directamente proporcional a la potencia requerida por el vehículo para

transportar una cantidad de masa. Al reducir la masa del vehículo, se

reduce entonces el consumo de combustible.

Los costos referidos al mantenimiento de un sistema neumático, son

mucho menores a los costos de mantenimiento de un sistema

eléctrico.

3.4. Justificación del Proyecto Justificación Técnica

En la actualidad, se puede observar que la mayoría de los vehículos

de mediana y alta potencia, llámese camiones medianos y camiones

pesados, cuentan con un sistema neumático incorporado de fábrica,

entonces porque no aprovechar la energía neumática producida para

accionar al motor de arranque.

Justificación Económica

La disminución en masa y por ende del peso del motor que acciona al

motor de combustión interna, permite un ahorro de combustible. La

disminución en el mantenimiento del motor, permite ahorros en el tema

de costos por mantenimiento.



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Figura 1 Motor de arranque eléctrico. (Fuente:Internet)

Figura 2 Motor neumático. (Fuente: Internet)



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Figura 3 Motor neumático: funcionamiento.(Fuente: Internet)

Justificación Social

El aumento de potencia aprovechable, el ahorro de combustible y el

ahorro en mantenimiento, permite a los clientes que el arranque

neumático sea mejor opción que el arranque eléctrico. Con el cambio

del tipo de utilización de energía, se tienen menos riesgos eléctricos,

riesgos de incendio, etc.



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3.5. Productos del proyecto

Como resultado de este proyecto, se habrá logrado diseñar un sistema

neumático para el accionamiento del motor de combustión interna, el cual

utiliza la energía neumática almacenada en los tanques de aire del vehículo.

Los resultados de este proyecto tendrían una inmediata aplicación en el

parque automotor de mediana y alta potencia.

3.6. Alcances de la innovación

Debido a cuestiones económicas del grupo de trabajo, no se va a implantar el

sistema de arranque neumático en el vehículo.

4. METODOLOGÍA

4.1. Contexto o Restricciones

Como se indicó en la sección 3.6, debido a la falta de un fondo económico no

se va a implantar físicamente el sistema neumático de arranque de vehículos.

4.2. Variables

La elección del correcto arrancador neumático, implica un cálculo donde

intervienen las siguientes variables: potencia necesaria para poder poner en

marcha el conjunto del motor, velocidad a la cual enciende el motor de

combustión interna, presión del aire comprimido de los tanques de

almacenamiento que alimentara al arrancador neumático, caudal de

alimentación del arrancador neumático. La potencia del arrancador neumático

será la misma que el de un arrancador eléctrico, con la única diferencia que el

arrancador neumático es de poco peso y de poco volumen.

4.3. Procedimientos

Los motores neumáticos pueden trabajar entre 3 y 7 bar, aunque la presión

normal de trabajo es de 6 bar. Los motores están diseñados para dar sus

mejores características a esta presión.

El rendimiento de un motor neumático depende de la presión de entrada. A

una presión de entrada constante, los motores neumáticos muestran una

relación lineal característica de par/velocidad. Sin embargo, regulando el



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suministro de aire, a través de las técnicas de estrangulación o regulación de

presión, se puede modificar la potencia de un motor neumático.

La velocidad se sitúa sobre el eje horizontal, mientras que la potencia y el par

lo hacen en el eje vertical. En la figura 4 se ve que la potencia es cero para

velocidad cero y que va incrementándose cuando se incrementa la velocidad

hasta un máximo que corresponde con la mitad de las revoluciones libres del

motor. A partir de este punto si se incrementa la velocidad, la potencia

disminuye hasta cero cuando el motor gira a las máximas revoluciones

(revoluciones libres).

Figura 4 Curva de potencia de un motor neumático. (Fuente: Internet)



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Figura 5 Circuito neumático principal del sistemade arranque. (Fuente: Propia)

4.4. Planificación de la experimentación

El elemento fundamental en cuanto a la puesta en marcha del motor de

combustión interna es el motor neumático. Se va a definir un motor

neumático posteriormente de concretar las características que debe disponer.

El motor neumático con respecto al eléctrico tiene la ventaja de necesitar un

menor peso y volumen para tener la misma potencia, normalmente trabajan

entre 3 y 7 bares de presión, a más presión más desgaste y consumo pero

también más potencia, par y velocidad. Actualmente se están desarrollando

motores neumáticos muy competitivos en empresas dedicadas a esta

tecnología como la empresa EngineAir Research & Development o la

empresa automovilística MDI donde se diseñan motores neumáticos para



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utilizar en vehículos ecológicos, pero el objeto de este proyecto no es el de

diseñar un motor, sino acoplar este a un vehículo con motor de combustión

interna, por ello haremos la selección del motor entre los que se

comercializan en el mercado actual de motores neumáticos. Comienza ahora

el trabajo de selección del motor para lo cual investigamos sobre la tecnología

de los motores neumáticos y concluimos que lo primero a saber para

seleccionar un motor neumático es la velocidad a la que a de trabajar el motor

y el par a esa velocidad, esto nos dará la potencia. Lo más eficaz es que el

motor funcione a la velocidad de máxima potencia, elegiremos un motor cuyo

punto de trabajo este lo más cerca del de potencia máxima con ello

obtenemos un menor consumo. Analizamos también las características que

disponen los motores eléctricos de los actuales vehículos de mediana y alta

potencia y que nos servirán de referencia para seleccionar un motor de aire

comprimido capaz de realizar una labor semejante. Las características

medias obtenidas son en cuanto a potencia 3 kW, velocidad 2800 r.p.m. y par

10 N.m, estas serán las características medias con las que buscar un motor

trabajando a máxima potencia. Posteriormente consultamos en diversos

catálogos y empresas hasta encontrar el más eficaz posible y que se

aproxime más a las características buscadas. En la figura 4 se muestra la

curva de potencia característica de los motores neumáticos, en ella se

observa que la potencia máxima se genera en torno al 50% de la velocidad en

vacío. Con todos los datos cerciorados realizamos una labor de búsqueda del

motor consultando catálogos de diferentes empresas como Neumac o Atlas

Copco donde los motores tipo CR, NR o LZL se ajustan bastante a lo exigido.

Finalmente seleccionamos el motor LZL25 de Atlas Copco (tema desarrollado

en el apartado Selección del motor) que consta de las siguientes

características:



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Figura 6 Características del motor neumático dearranque. (Fuente: Internet)

5. IMPLEMENTACIÓN

5.1. Actividades Principales

TABLA DE ACTIVIDADES

CODIGO DESCRIPCION DURACION(Semanas)1 Revisión Bibliográfica 2

2 Formulación de Marco Conceptual 2

3 Revisión de Estrategia Experimental 1

4 Ejecución de Experimentación 1

5 Ordenamiento de Resultados 2

6 Análisis de Resultados 2

7 Proponer un Diseño de Sistema de Arranque Neumático 1

8 Redactar el Informe Final 2

TABLA 1

5.2. Interdependencia de Actividades

1 2 3 4 5 6 7 8



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5.3. Cronogramación de Actividades

ACTIVIDADESSEMANAS

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 131

2

3

4

5

6

7

8

5.4. Duración Total del Proyecto

El proyecto tiene una duración total de 13 semanas.

6. RECURSOS PARA EL PROYECTO

Debido a la falta de recursos humanos el proyecto quedara como un diseño, para

que pueda ser implantado en un vehículo de mediana o alta potencia, cuando se

disponga de los mismos.

7. EVALUACIÓN DEL PROYECTO

7.1. Indicadores

El proyecto se evaluara en base al cumplimiento del cronograma de

actividades.



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8. BIBLIOGRAFíA

Deppert, W. Aplicaciones de la neumática. Marcombo, 1977.

Guillén Salvador, Antonio Introducción a la neumática. Marcombo, 1988.

http://www.atlascopco.com

http://www.neumac.es

Catálogo de Atlas Copco.

http://www.atlascopco.com/


http://www.neumac.es/




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