“AÑO DE LA LUCHA CONTRA LA CORRUPCIÓN Y LA IMPUNIDAD” ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA TITULO : “TEMA DE INVESTIGACIÓN” ALUMNO : Quintana Gómez Antonny Gastón Sánchez Caruajulca Luis Alonso GRUPO : A DOCENTE : Ing. Chero Ballena José CURSO : Metodología de la Investigación Nuevo Chimbote, Julio del 2019 I. GENERALIDADES 1.1. TÍTULO - “REPARACIÓN Y ENSAMBLAJE DE UN TURBOCOMPRESOR DE SERIE B2G003 DE UN CARGADOR DE RUEDAS CATERPILLAR 950H DE LA EMPRESA CONSTRUCTORA JADA SAC PARA REGULACIÓN DEL SISTEMA DE COMBUSTIÓN Y CARGA” 1.2. 1.3. AUTORES - Quintana Gómez Antonny Gastón - Sánchez Caruajulca Luis Alonso ASESOR - 1.4. TIPO DE INVESTIGACIÓN - 1.5. Diseño de máquinas y sistemas mecánicos LOCALIDAD - 1.7. Investigación Descriptiva LÍNEA DE INVESTIGACIÓN - 1.6. Ing. José Chero Ballena Chimbote DURACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN - Abril –Julio del año 2019 II. PLAN DE INVESTIGACIÓN 2.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA - El Turbocompresor tiene gran importancia en Maquinarias grandes, debido a que la Maquinaria requiere de una combustión más aprovechable para que la operación de carga sea la máxima, ya que esta herramienta sobrealimenta la presión del aire para una mejor quema de combustible en la cilindrada del motor. Por esta razón las empresas actuales tienen la necesidad de adquirir Maquinaria Pesada con Turbocompresores y hacerle mantenimiento cada cierto tiempo, sino de reparaciones al no ser siempre efectivo el mantenimiento. Las principales empresas Nacionales que adquieren este tipo de Maquinarias Pesadas con sistema de sobrealimentación, son las empresas mineras, las que requieren de muchos Volquetes, Taladradoras Hidráulicas, Excavadoras, Retroexcavadoras y Cargadores Frontales. A nivel Regional no solo existen empresas mineras que utilizan estas Maquinarias, muchas empresas Constructoras las requieren para el traslado de materiales de construcción, separación de tierras, arreglo de carreteras, así como también para el desvío, ampliación o separación de ríos y riachuelos. La empresa constructora JADA SAC es una empresa con muchos años de experiencia en brindar servicios de Construcción en general, la cual se encarga de satisfacer la demanda de diferentes obras a nivel regional y nacional. Debido a su antigua incursión en el mercado, algunas de sus actividades las realizan con Maquinaria Pesada, la empresa cuenta con dos (02) Mini Cargadores Frontal, un (01) Cargador Frontal de Ruedas y una (01) Retroexcavadora; en donde dentro de las operaciones normales se encuentra la del mantenimiento de los equipos pesados. La empresa actualmente aplica un sistema de mantenimiento preventivo. Este tipo de mantenimiento es el que se ocupa de la reparación de los equipos y herramientas cada cierta cantidad de horas de operación de un equipo o herramienta, produciendo paradas respecto a las recomendaciones del fabricante para que no afecte en el equipo y por lo tanto en la producción. El Cargador de Ruedas CATERPILLAR 950H que posee la empresa JADA SAC tiene un sistema de Sobrealimentación de diseño de fábrica, el cual ha estado fallando, provocando pérdida de potencia del motor y por consiguiente, un rendimiento no óptimo en la carga de materiales de construcción. 2.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA - ¿Qué beneficios obtendría el Cargador de Ruedas de la empresa constructora JADA SAC con la reparación y ensamblaje del Turbocompresor de diseño de fábrica? 2.3. OBJETIVOS 2.3.1. Objetivos Generales - Reparar y Ensamblar el Turbocompresor de serie B2G003 del Cargador de Ruedas CATERPILLAR de la empresa constructora JADA SAC para optimizar el correcto funcionamiento de combustión de la Maquinaria y la presión de carga de los cilindros. 2.3.2. Objetivos Específicos - Desensamblar el Turbocompresor del Cargador de Ruedas de la empresa constructora JADA SAC. - Analizar en términos de eficiencia, las actividades de reparación del Turbocompresor para el inicio de la reparación de éste. - Presupuestar el diseño de actividades de reparación del Turbocompresor. - Realizar la reparación del Turbocompresor con las indicaciones del análisis previo, para la prevención de una posible próxima falla en pleno funcionamiento de la Maquinaria. - Ensamblaje y pruebas correspondientes de Maquinaria para el funcionamiento óptimo. 2.4. ANTECEDENTES - Salazar, H. (2006). “ANÁLISIS DE CONFIABILIDAD DE LOS TURBOCOMPRESORES DE LA PLANTA MUSCAR DE PETRÓLEOS DE VENEZUELA, S.A.”. Se propuso mejoras al Sistema de Turbocompresores mediante un análisis de Confiabilidad, debido a que no se aprovechaba al máximo este sistema de Sobrealimentación. - Hung, F. (2008). “DISEÑO DE UN BANCO DE PRUEBAS DE TURBOCOMPRESORES AUTOMOTRICES”. Se realizó un banco para la prueba de diferentes tipos de Turbocompresores, en el cual se instalaron diversos equipos para pruebas Termo-dinámicas para el aprovechamiento de estudio para estudiantes de Ingeniería Mecánica donde podrán apoyarse en datos reales para el diseño de Turbocompresores según la necesidad - Salinas, A. (2011). “MONTAJE DE UN TURBOCOMPRESOR A UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA A CARBURADOR PARA AUMENTAR SU RENDIMIENTO E INCORPORARLO AL LABORATORIO DE VEHÍCULOS DE LA ESCUELA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ”. Se instaló un Turbocompresor que logró aumentar el volumen de mezcla aire-gasolina, lográndose de esta manera el incremento de la potencia. 2.5. JUSTIFICACIÓN - La razón principal de este Proyecto de Investigación, es de garantizar el correcto y continuo funcionamiento del Cargador de Ruedas, equipo en cuestión, a través de una gestión de reparación. La empresa Constructora JADA SAC cuenta con un determinado inventario de equipos y herramientas los cuales se especificaron ya, es por este motivo que el Turbocompresor del Cargador de Ruedas 950H CATERPILLAR, así como las otras Maquinarias deben estar en óptimo estado para el correcto sustento de la empresa y satisfacer de forma eficiente su demanda actual. 2.6. MARCO TEÓRICO 2.6.1. CARGADOR FRONTAL DE RUEDAS 1. Concepto de Cargador Frontal 2. Usos y empleo del Cargador Frontal 3. Piezas del Cargador Frontal 4. Cargador Frontal 950H Caterpillar 5. Diseño y Fabricación 5.1. Motor 5.2. Sistema Hidráulico 5.3. Dimensiones 2.6.2. TURBOCOMPRESOR 1. Definición 2. Normas API para diseño 3. Tipos de Turbo 4. Partes y Sistema de Enfriamiento 5. Funcionamiento en motores de combustión interna 5.1. Diésel 5.2. Gasolina 6. Mantenimiento 7. Turbo-Lag 2.7. MARCO CONCEPTUAL CARGADOR DE RUEDAS 950H CATERPILLAR El cargador frontal es un equipo tractor montado en neumáticos, se diferencia de las demás Palas Cargadoras en la parte frontal, ya que tiene una cuchara de gran tamaño que varían de entre los 0,2 y 19,1 metros cúbicos de capacidad de carga. El Cargador de Ruedas 950H Caterpillar, tiene tecnología ACERT del motor que desde el año 2003 ha venido demostrando la compañía que es una tecnología muy fiable en el rendimiento, eficiencia y durabilidad del motor. El motor es un C7 de 6 cilindros en “Línea” con inyección de combustible accionado Hidráulicamente y controlado Electrónicamente (HEUI), que está configurado para proporcionar una potencia neta constante. Cuenta con un Turbocompresor con válvula de derivación de los gases de escape con el sistema de Refrigeración Aire a Aire (ATAAC) para una potencia uniforme a altitudes elevadas. TURBOCOMPRESOR Un Turbocompresor es un sistema de Sobrealimentación compuesta básicamente de dos secciones: Sección Turbo.- Es la zona en la que se reciben los gases de escape del motor que inciden radialmente en las hélices de la turbina para luego generar la energía mecánica que será transferida a través de un eje para proporcionar movimiento al otro extremo, ósea el compresor. Sección Compresor.- Esta parte del Turbocompresor comprime el aire atmosférico, que pasa primero por un filtro, gracias a la energía transmitida por el eje conectado al lado del Turbo y éste entra a una presión de entre 0,25 y 8 bar (4 y 116 psi), haciendo que la carrera de compresión en los motores diésel sea de entre 40 y 55 bar (580 y 800 psi). Debido a que las revoluciones pueden llegar hasta los 280 000 rpm y la sección del Turbo recibe demasiada energía térmica por los gases de escape, el Turbocompresor requiere de un sistema de refrigeración; el sistema normalmente es de aceite, el cual va circulando por el Turbocompresor mientras el motor siga en marcha, lo que produce que si el motor se apaga bruscamente en un momento inesperado, el aceite deje de circular y éste puede quedar atrapado en los conductos, sobrecalentándose y disminuyendo su capacidad de lubricación por lo que el Turbocompresor puede empezar a generar fallas, acortando su vida útil. III. PLAN DE INVESTIGACIÓN 3.1. TIPO DE ESTUDIO - 3.2. Estudio Observacional explicativo DISEÑO DE INVESTIGACIÓN - Para el trabajo de investigación se realizó el Diseño de una sola casilla. M O M = MUESTRA O = OBSERVACIÓN 3.3. HIPÓTESIS - La reparación y sucesivo acoplamiento del Turbocompresor de Serie B2G003 del Cargador de Ruedas 950H Caterpillar permitirá que la empresa pueda continuar con la satisfacción de la demanda de trabajo. 3.4. IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES 3.4.1. OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES VARIABLE DEFINICIÓN DEFINICIÓN INDEPENDIENTE CONCEPTUAL OPERACIONAL Reparación DIMENSIONES y Un Turbocompresor es un Un Turbocompresor es un CAPACIDAD Ensamblaje de un sistema de Sobrealimentación sistema de Sobrealimentación Turbocompresor de con una forma de caracol por que produce un aumento de serie B2G003 de un ambas Cargador de Ruedas general CATERPILLAR secciones, la por sección lo potencia aprovechando los del gases de escape del motor, compresor está hecho de una éste comprime 950H de la empresa aleación de Aluminio para atmosférico el aire PARÁMETROS PRUEBA de admisión, y la del turbo de combustión y aumentar la Fundido, especificaciones para con presión en la carrera de un combustión y por lo tanto soporte de temperaturas muy aumentando la potencia del altas. motor. ESCALA MEDICIÓN GRANDE MEDIANO PEQUEÑO INTERVALO DE TEMPERATURA PRESIÓN INTERVALO previamente Constructora JADA que el aire comprimido tenga pasado por un filtro para REPUESTOS SAC. facilidad de acceso al sistema luego dirigirlo al sistema de Fierro INDICADORES EJE TRANSMISOR ORDINAL RUEDAS DE TURBINA Y COMPRESOR VARIABLE DEFINICIÓN DEFINICIÓN DEPENDIENTE CONCEPTUAL OPERACIONAL DIMENSIONES Regulación del El sistema de combustión en La potencia bruta del motor FLUJO DE AIRE Sistema de el Cargador Combustión y Carga Caterpillar de la Maquinaria de 950H Ruedas es de 217 hp en SAE J11995 está en el que la Maquinaria está regularizado por el sistema de equipada Inyección para Electrónicamente (HEUI) con una carga máxima de cuchara de 3,5 m3 y peso en orden de trabajo de 18 000 Kg. ESCALA MEDICIÓN DENSIDAD INTERVALO PODER CALORÍFICO PRESIÓN trabajos Accionado simples como forestales o Hidráulicamente y controlado duros en roca. INDICADORES CARGA MAXIMA EN VACIO ORDINAL MINIMA EN VACIO CALADO 3.5. POBLACIÓN, MUESTRA Y MUESTREO POBLACIÓN La población tomada en esta investigación es el Turbocompresor de Maquinaria Pesada. MUESTRA La muestra tomada es el Cargador de Ruedas de la Empresa Constructora JADA SAC. 3.6. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS Para esta investigación se utilizará la siguiente técnica e instrumento para la recolección de datos: LA OBSERVACIÓN Se examinará la información registrada con el propósito de la presente investigación, teniendo en cuenta la intencionalidad y posteriormente se analizará dicha información. También se utilizará la observación científica consistente en: - Registrar los datos observados - Analizar e interpretar los datos - Elaborar conclusiones También se tiene en cuenta la observación participativa, donde el investigador participa con el grupo observado. LA ENCUESTA Se realizará una serie de preguntas elaboradas por los investigadores con el objetivo de conocer a detalle la justificación y razón de los encargados de la reparación. EL CUESTIONARIO. Este cuestionario se realizará por escrito y se harán preguntas puntuales a los encargados. Por ejemplo se preguntará: 1. ¿A qué condiciones estará expuesta la Maquinaria para que necesite el Turbocompresor? 2. ¿Qué tipos de trabajos se realizan con el Cargador de Ruedas? 3. ¿El Turbocompresor de fábrica es más óptimo que un repuesto? 3.7. VALIDACIÓN Y CONFIABILIDAD DEL INSTRUMENTO VALIDACIÓN Consiste en garantizar que las preguntas contenidas en el mismo reflejen de la mejor manera posible los objetivos que se persiguen con la investigación. En la presente investigación la validación del instrumento fue determinada por el técnico capataz encargado de la supervisión, arrojando que a través de su aplicación es posible alcanzar los objetivos del tema propuesto. CONFIABILIDAD Referido en el nivel de exactitud y consistencia de los resultados obtenidos al aplicar el instrumento. Para determinar dicha confiabilidad existen distintos métodos, en este caso la confiabilidad del instrumento se determinó mediante un análisis del contenido de los ítems y la verificación de hipótesis. 3.8. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE DATOS - Para este Proyecto de Investigación “Reparación y ensamblaje de un Turbocompresor de serie B2G003 de un Cargador de Ruedas Caterpillar 950H de la Empresa Constructora JADA SAC para regulación del sistema de combustión y carga” se usarán los métodos de análisis como la Encuesta y manuales originales de funcionamiento, mantenimiento y reparaciones del Cargador de Ruedas Caterpillar 950H. - Según los datos de observación se registraron los datos observados en el desensamblaje del Turbocompresor del Cargador de Ruedas de la empresa y se recopilaron los siguientes datos VISUAL Según se pudo apreciar visualmente al desensamblar el Turbocompresor, la sección Turbo tenía un color característico de Fierro despintado, esto confirmado por un técnico especialista debido a que es la sección que recibe la mayor energía térmica. Se pudo apreciar también un notable líquido negruzco que se encontraba en ambas secciones, lo que correspondía al Sistema de Lubricación y Enfriamiento, de lo cual se dedujo en un aspecto visual que la posible falla del turbocompresor fue la de una mala utilización del Cargador por parte del Operario, lo que produjo que el aceite del Turbocompresor se calcinara y perdiera sus propiedades de Lubricación y enfriamiento. DESARMADO Al ser llevado el Turbocompresor al taller del contratista de la empresa, se dieron detalles más precisos sobre las causas de la falla del turbocompresor, en los que se dictaron los siguientes datos: - Fuga de Aceite Refrigerante en el sistema Turbo - Falla de Hélice de Turbo - Desalineamiento de Eje transmisor de potencia SEGÚN CUESTIONARIO Une vez ejecutado las preguntas se llevó a cabo unas conclusiones respecto a cada respuesta hecha a los 03 técnicos y el capataz encargado. 1. CONCLUSIÓN El cargador de la empresa JADA SAC está predestinado a diferentes áreas de construcción y tierras; exponiéndose a humedades, polvo, agua y trozos de materiales externos. 2. CONCLUSIÓN Trabajos de construcción de carreteras, traslado de materiales de construcción y desvío o reparo de ríos y riachuelos sin variar la desembocadura. 3. CONCLUSIÓN Siempre algo proveniente de diseño de fábrica es mejor, debido a que se ha estudiado para desarrollarlo de acuerdo a las necesidades y capacidad del Cargador. 3.9. CONSIDERACIONES ÉTICAS Luego de revisar completamente la literatura del tema, que para una evaluación exhaustiva del proyecto, una persona común sin conocimientos técnicos previos sobre Turbocompresores, sin embargo la originalidad del tema no es algo nuevo, ya que este tipo de fallas y reparaciones son muy comunes, aunque profundizarlo a fondo con posibles siguientes tesis es algo posible, al realizar estudios más exhaustivos de los materiales a usar siguiendo las normas API establecidas para diferentes tipos de Turbocompresores. El proyecto busca favorecer al desarrollo social de la siguiente manera: - Aprovechar el sistema de sobrealimentación que tiene el Cargador de Ruedas para un aprovechamiento de Combustible. - Contribuye al medio ambiente, ya que al aprovechar y quemar mejor el combustible, disminuyen las emisiones de residuos de combustión al ambiente. IV. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS 4.1. RECURSOS Y PRESUPUESTO RECURSOS 1. BIENES 1.1. De Consumo - Lapiceros, fólderes - Correctores, CDS - Papel Bond A4 1.2. De Inversión - Laptop - Impresora - Tinta 2. SERVICIOS - Asesor Estadístico - Pasajes - Anillados - Internet PRESUPUESTO Denominación Partidas A Precio Unitario Sub-Total S/. S/. Bienes de Consumo A.1 02 lapiceros 1.00 2.00 A.2 01 correctores 2.00 2.00 A.3 01 Millar papel bond A4 18.40 18.40 A.4 02 Fólderes 0.80 1.60 TOTAL B. DE CONSUMO A’ Bienes de Inversión A’1 01 Laptop A’2 01 Impresora A’3 04 Tinta de Impresora B B.1 C 24.00 2300.00 20 790.00 5 32.00 32 0.05 5.00 Otros Servicios de terceros 100 Fotocopias Tarifas de Servicios Básicos C.1 01 Internet 89.00 89.00 C.2 110 Pasajes 2.60 286.00 C.3 07 Anillados 2.00 14.00 TOTAL SERVICIOS Monto Total 4.2. FINANCIAMIENTO Autofinanciamiento: Lo que proporciona el investigador. Participación: 100% Aporte: 100% 394.00 893 4.3. CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN ACTIVIDADES Ajuste del Ante proyecto Establecer contacto con la población objeto del estudio Elaborar o ajustar instrumentos para la recolección de información Elaboración del Marco teórico Aplicar el instrumento y recoger información Procesar los datos Describir los resultados Analizar los resultados Elaborar o redactar el informe final Revisión del informe final por el Asesor Sustentación del proyecto Entregar el Informe final S-01 S-02 S-03 S-04 S-05 S-06 S-07 S-08 S-09 S-10 S-11 S-12 S-13 S-14 S-15 S-16 V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES - Se desensambló el Turbocompresor para la siguiente etapa de reconocimiento de fallas. - Luego de desensamblar el Turbocompresor, se llevó al taller contratista y se detectaron las fallas que provocaron el mal funcionamiento y fueron las siguientes: Fuga de Aceite Refrigerante en el sistema Turbo, Falla de Hélice de Turbo y Desalineamiento de Eje transmisor de potencia, - Una vez terminado el análisis a fondo del Turbocompresor, se mandó un presupuesto detallado a Don Ángel (Dueño y Sub-Gerente de JADA SAC), quién luego de analizarlo y llegar a un acuerdo con el contratista decidió seguir adelante con la reparación. - Se empezó con una limpieza general de los Sistemas de Refrigeración y Lubricación para seguir con el reemplazo del Eje transmisor y Hélice de Turbo, posteriormente se llenó con aceite para Refrigerar, se calibraron las piezas, se lubricaron y se volvió a armar. - Se llevó el Turbocompresor de nuevo con el Cargador de Ruedas 950H y el operador lo ensambló para posteriormente hacer las pruebas requeridas por el dueño que son: Revolución Alta en Vacío, Baja en Vacío y A Plena Carga; las cuales quedaron óptimas todas, lo cual daba a conocer que el Turbocompresor se encontraba en perfecto estado. RECOMENDACIONES - Debido a que el proyecto fue solo de tipo Descriptivo y no Experimental, y que el autor no tiene suficientes conocimiento técnicos de Turbocompresores, no se puso realizar la confiabilidad de reparación; se recomienda hacer las pruebas observadas y verificadas por el propio autor para estar 100% seguro de los resultados finales de la reparación. VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS - Ferreyros, Corp. (2013). Manual de Cargador Frontal-Mecanismo 950H/962H, Operaciones, Sistemas y Aplicaciones. Pag 1-25. - Ortega, M. (2003). Turbocompresores de Geometría Variable, Estudio y Diseño. RA-MA Editorial, 168 p. - Harris, Frank. (1994). Modern Construction Equipment and Methods. Longman Publishing Group. - httpS://www.maquinariaspesadas.org/s/ferreyros/cargadores-frontales.p - https://www.ferreyros.com.pe/productos/equipos-nuevos/equiposforestales/cargadores-frontales/cargadores-frontales-de-ruedas/950h?pf=222 VII. ANEXOS
