Diseño e implementación de un sistema de control para ...

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DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA ELECTRÓNICO PARA REALIZAR PRUEBAS DE DIAGNÓSTICO Y LIMPIEZA ULTRASÓNICA DEL INYECTOR ELECTRÓNICO AUTOTEC INP-784 PARA MOTOCICLETAS MONOCILÍNDRICAS. Jarvy Alexis Dorado Quira. CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DEL CAUCA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA INGENIERIA ELECTRONICA JULIO 11 DE 2018

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DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DE UN SISTEMA ELECTROacuteNICO PARA

REALIZAR PRUEBAS DE DIAGNOacuteSTICO Y LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA DEL

INYECTOR ELECTROacuteNICO AUTOTEC INP-784 PARA MOTOCICLETAS

MONOCILIacuteNDRICAS

Jarvy Alexis Dorado Quira

CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DEL CAUCA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA INGENIERIA ELECTRONICA

JULIO 11 DE 2018

DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DE UN SISTEMA ELECTROacuteNICO PARA

REALIZAR PRUEBAS DE DIAGNOacuteSTICO Y LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA DEL

INYECTOR ELECTROacuteNICO AUTOTEC INP-784 PARA MOTOCICLETAS

MONOCILIacuteNDRICAS

TRABAJO DE GRADO

Previo a la obtencioacuten del Tiacutetulo de

INGENIERO EN ELECTROacuteNICA

Jarvy Alexis Dorado Quira

Director

Ingeniero Geovanny Alberto Catamuscay Medina

CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DEL CAUCA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA

JULIO DE 2018

DEDICATORIA

Ante todo a Dios por brindarme la vida las

fuerzas para salir adelante y el rigor de ser

cada diacutea una mejor persona a mi padre

Jaime Alexis Dorado Tobar a mi madre Mariacutea

Nancy Quira a mi hermana Erika Gisell Dorado

Quira y mi hijo Jeroacutenimo Dorado y demaacutes

personas de mi viacutenculo familiar que diacutea a diacutea

fueron el motor de arranque a ellos por

brindarme todo su amor y apoyo constante no

solo durante mi carrera sino durante toda mi vida

Este triunfo es de todos nosotros

AGRADECIMIENTO

Primero a Dios al sentildeor de los milagros de Buga

a mis padres por brindarme la vida a mi hijo por

ser mi motor de arranque a mi hermana y demaacutes

familiares por estar conmigo en este proceso asiacute

mismo a una persona muy especial que me

brindoacute su apoyo y compantildeiacutea durante gran tiempo

de mi carrera a la Corporacioacuten Universitaria

Autoacutenoma Del Cauca a los maestros que me

brindaron sus conocimientos y amistad sobre

todo al Ing Geovanny Catamuscay por

brindarme su apoyo en el transcurso de mi tesis

A todos ustedes mil gracias por su compantildeiacutea

durante el proceso de cumplir mi suentildeo de ser

Ingeniero Electroacutenico

CONTENIDO

1 INTRODUCCIOacuteN 9

2 OBJETIVOS 12

21 OBJETIVO GENERAL 12

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO 12

3 MARCO TEOacuteRICO 13

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA 13

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO 13

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE FUNCIONAMIENTO

15

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES 16

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES 16

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE 17

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE 17

36 MANTENIMIENTO 18

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES 19

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES 19

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR 20

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION 21

37 ULTRASONIDO 21

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO 22

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA 22

391 Transductor Ultrasoacutenico 24

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica 25

393 Solucioacuten Limpiadora 26

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO 27

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico 27

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico 37

43 Disentildeo del sistema electroacutenico 37

5 IMPLEMENTACIOacuteN 50

51 Construccioacuten del mando general de control 50

52 Piezas del sistema de control 51

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 61

61 Pruebas al inyector 62

62 Limpieza Ultrasoacutenica 70

7 CONCLUSIONES 72

8 REFERENCIA 73

ANEXOS 76

A MANUAL DE USUARIO 76

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO 83

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten 61

Tabla 2 Prueba flujo de inyeccioacuten 61

Tabla 3 Prueba de estanqueidad 61

Tabla 4 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica 64

Tabla 5 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten 67

Tabla 6 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica 68

Tabla 7 Prueba de estanqueidad 69

LISTA DE FIGURAS

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11

Fig 2 Componentes del inyector 14

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17

Fig 4 Circuito controlador de corriente 18

Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31

Fig 10 Render Estructura principal 32

Fig 11 Render Carril de inyector 33

Fig 12 Render Visor de nivel 33

Fig 13 Render Soporte de inyector 34

Fig 14 Render Tablero de control 34

Fig 15 Tanque de combustible 35

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36

Fig 17 Filtro de combustible 36

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40

Fig 21 Render Controlador principal 41

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49

Fig 27 Mando general de operaciones 50

Fig 28 Sistema a controlar 51

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64

Fig 42 Prueba estanqueidad 66

Fig 43 Limpieza de inyectores 67

Fig 44 Limpiador ultrasonico 71

9

1 INTRODUCCIOacuteN

La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por

automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto

de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda

de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica

Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis

mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del

aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil

vidas que se pierden [1]

Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en

Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute

los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal

Kennedy y puente Aranda [1]

A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea

metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona

industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y

Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales

de contaminacioacuten [1]

Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las

motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre

las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de

combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran

emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera

Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e

implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y

limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo

anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en

donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de

alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas

Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta

efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de

inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a

trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En

10

la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de

combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica

Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los

cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario

cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de

dicha tecnologiacutea

El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse

millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a

pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el

combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la

motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone

de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen

rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]

Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el

interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el

motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de

depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo

tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin

importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de

conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de

mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas

en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un

25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal

de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas

emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento

inadecuado del motor [4]

Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para

motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el

inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas

Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la

cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del

inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus

partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de

eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo

contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado

11

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten

Fuente Tomado de [5]

Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de

combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el

inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la

prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector

con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si

hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez

cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por

ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para

corroborar que su limpieza haya sido efectiva

Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es

la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar

los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del

inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a

fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se

eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el

desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]

12

2 OBJETIVOS

21 OBJETIVO GENERAL

Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas

de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-

784 para motocicletas monociliacutendricas

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO

Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo

de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico

Autotec INP-784

Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al

inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas

Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector

por ultrasonido para validar el prototipo resultante

13

3 MARCO TEOacuteRICO

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA

El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la

motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de

forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando

este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este

espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo

maacutes homogeacuteneamente posible [6]

Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la

caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero

que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara

de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten

procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]

El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro

terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como

tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro

una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su

cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un

terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera

tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago

conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de

combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el

tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]

14

Fig 2 Componentes del inyector

Fuente Tomado de [8]

En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el

resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta

mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada

hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]

La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de

impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los

conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de

combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia

arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden

lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque

[8]

Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y

depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y

aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable

de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que

pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se

encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es

clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su

funcionamiento [8]

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

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[25] ON Semiconductor ldquoTIP122 50 A 100 V NPN Darlington Bipolar Power Transistorrdquo

[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Noviembre de 2014 [Fecha Consulta Marzo 20 de 2018]

Disponible en httpswwwonsemicompubCollateralTIP120-DPDF

[26] PANAMAHITEK ldquoHerramienta de control para Arduino conmutador para corriente alternardquo

[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Junio 20 de 2013 [Fecha Consulta Marzo 20 de 208] Disponible

en httppanamahitekcom-herramienta-de-control-para-arduino-conmutador-para-corriente-

alterna

[27] SHESTO Trusted for quality since 1907 ldquoManual de Usuario Limpiador Ultrasoacutenicordquo [PDF]

Actualizada 2018 [Fecha Consulta Junio 18 de 2018] Disponible en httpwwwshestocouk

76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 2: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

DISENtildeO E IMPLEMENTACIOacuteN DE UN SISTEMA ELECTROacuteNICO PARA

REALIZAR PRUEBAS DE DIAGNOacuteSTICO Y LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA DEL

INYECTOR ELECTROacuteNICO AUTOTEC INP-784 PARA MOTOCICLETAS

MONOCILIacuteNDRICAS

TRABAJO DE GRADO

Previo a la obtencioacuten del Tiacutetulo de

INGENIERO EN ELECTROacuteNICA

Jarvy Alexis Dorado Quira

Director

Ingeniero Geovanny Alberto Catamuscay Medina

CORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DEL CAUCA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA

JULIO DE 2018

DEDICATORIA

Ante todo a Dios por brindarme la vida las

fuerzas para salir adelante y el rigor de ser

cada diacutea una mejor persona a mi padre

Jaime Alexis Dorado Tobar a mi madre Mariacutea

Nancy Quira a mi hermana Erika Gisell Dorado

Quira y mi hijo Jeroacutenimo Dorado y demaacutes

personas de mi viacutenculo familiar que diacutea a diacutea

fueron el motor de arranque a ellos por

brindarme todo su amor y apoyo constante no

solo durante mi carrera sino durante toda mi vida

Este triunfo es de todos nosotros

AGRADECIMIENTO

Primero a Dios al sentildeor de los milagros de Buga

a mis padres por brindarme la vida a mi hijo por

ser mi motor de arranque a mi hermana y demaacutes

familiares por estar conmigo en este proceso asiacute

mismo a una persona muy especial que me

brindoacute su apoyo y compantildeiacutea durante gran tiempo

de mi carrera a la Corporacioacuten Universitaria

Autoacutenoma Del Cauca a los maestros que me

brindaron sus conocimientos y amistad sobre

todo al Ing Geovanny Catamuscay por

brindarme su apoyo en el transcurso de mi tesis

A todos ustedes mil gracias por su compantildeiacutea

durante el proceso de cumplir mi suentildeo de ser

Ingeniero Electroacutenico

CONTENIDO

1 INTRODUCCIOacuteN 9

2 OBJETIVOS 12

21 OBJETIVO GENERAL 12

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO 12

3 MARCO TEOacuteRICO 13

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA 13

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO 13

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE FUNCIONAMIENTO

15

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES 16

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES 16

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE 17

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE 17

36 MANTENIMIENTO 18

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES 19

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES 19

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR 20

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION 21

37 ULTRASONIDO 21

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO 22

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA 22

391 Transductor Ultrasoacutenico 24

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica 25

393 Solucioacuten Limpiadora 26

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO 27

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico 27

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico 37

43 Disentildeo del sistema electroacutenico 37

5 IMPLEMENTACIOacuteN 50

51 Construccioacuten del mando general de control 50

52 Piezas del sistema de control 51

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 61

61 Pruebas al inyector 62

62 Limpieza Ultrasoacutenica 70

7 CONCLUSIONES 72

8 REFERENCIA 73

ANEXOS 76

A MANUAL DE USUARIO 76

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO 83

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten 61

Tabla 2 Prueba flujo de inyeccioacuten 61

Tabla 3 Prueba de estanqueidad 61

Tabla 4 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica 64

Tabla 5 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten 67

Tabla 6 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica 68

Tabla 7 Prueba de estanqueidad 69

LISTA DE FIGURAS

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11

Fig 2 Componentes del inyector 14

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17

Fig 4 Circuito controlador de corriente 18

Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31

Fig 10 Render Estructura principal 32

Fig 11 Render Carril de inyector 33

Fig 12 Render Visor de nivel 33

Fig 13 Render Soporte de inyector 34

Fig 14 Render Tablero de control 34

Fig 15 Tanque de combustible 35

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36

Fig 17 Filtro de combustible 36

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40

Fig 21 Render Controlador principal 41

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49

Fig 27 Mando general de operaciones 50

Fig 28 Sistema a controlar 51

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64

Fig 42 Prueba estanqueidad 66

Fig 43 Limpieza de inyectores 67

Fig 44 Limpiador ultrasonico 71

9

1 INTRODUCCIOacuteN

La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por

automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto

de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda

de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica

Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis

mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del

aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil

vidas que se pierden [1]

Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en

Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute

los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal

Kennedy y puente Aranda [1]

A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea

metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona

industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y

Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales

de contaminacioacuten [1]

Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las

motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre

las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de

combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran

emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera

Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e

implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y

limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo

anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en

donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de

alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas

Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta

efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de

inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a

trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En

10

la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de

combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica

Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los

cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario

cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de

dicha tecnologiacutea

El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse

millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a

pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el

combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la

motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone

de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen

rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]

Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el

interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el

motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de

depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo

tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin

importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de

conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de

mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas

en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un

25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal

de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas

emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento

inadecuado del motor [4]

Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para

motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el

inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas

Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la

cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del

inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus

partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de

eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo

contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado

11

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten

Fuente Tomado de [5]

Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de

combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el

inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la

prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector

con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si

hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez

cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por

ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para

corroborar que su limpieza haya sido efectiva

Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es

la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar

los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del

inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a

fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se

eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el

desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]

12

2 OBJETIVOS

21 OBJETIVO GENERAL

Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas

de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-

784 para motocicletas monociliacutendricas

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO

Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo

de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico

Autotec INP-784

Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al

inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas

Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector

por ultrasonido para validar el prototipo resultante

13

3 MARCO TEOacuteRICO

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA

El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la

motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de

forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando

este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este

espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo

maacutes homogeacuteneamente posible [6]

Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la

caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero

que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara

de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten

procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]

El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro

terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como

tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro

una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su

cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un

terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera

tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago

conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de

combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el

tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]

14

Fig 2 Componentes del inyector

Fuente Tomado de [8]

En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el

resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta

mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada

hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]

La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de

impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los

conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de

combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia

arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden

lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque

[8]

Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y

depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y

aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable

de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que

pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se

encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es

clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su

funcionamiento [8]

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

8 REFERENCIA

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76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 3: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

DEDICATORIA

Ante todo a Dios por brindarme la vida las

fuerzas para salir adelante y el rigor de ser

cada diacutea una mejor persona a mi padre

Jaime Alexis Dorado Tobar a mi madre Mariacutea

Nancy Quira a mi hermana Erika Gisell Dorado

Quira y mi hijo Jeroacutenimo Dorado y demaacutes

personas de mi viacutenculo familiar que diacutea a diacutea

fueron el motor de arranque a ellos por

brindarme todo su amor y apoyo constante no

solo durante mi carrera sino durante toda mi vida

Este triunfo es de todos nosotros

AGRADECIMIENTO

Primero a Dios al sentildeor de los milagros de Buga

a mis padres por brindarme la vida a mi hijo por

ser mi motor de arranque a mi hermana y demaacutes

familiares por estar conmigo en este proceso asiacute

mismo a una persona muy especial que me

brindoacute su apoyo y compantildeiacutea durante gran tiempo

de mi carrera a la Corporacioacuten Universitaria

Autoacutenoma Del Cauca a los maestros que me

brindaron sus conocimientos y amistad sobre

todo al Ing Geovanny Catamuscay por

brindarme su apoyo en el transcurso de mi tesis

A todos ustedes mil gracias por su compantildeiacutea

durante el proceso de cumplir mi suentildeo de ser

Ingeniero Electroacutenico

CONTENIDO

1 INTRODUCCIOacuteN 9

2 OBJETIVOS 12

21 OBJETIVO GENERAL 12

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO 12

3 MARCO TEOacuteRICO 13

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA 13

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO 13

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE FUNCIONAMIENTO

15

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES 16

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES 16

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE 17

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE 17

36 MANTENIMIENTO 18

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES 19

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES 19

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR 20

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION 21

37 ULTRASONIDO 21

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO 22

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA 22

391 Transductor Ultrasoacutenico 24

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica 25

393 Solucioacuten Limpiadora 26

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO 27

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico 27

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico 37

43 Disentildeo del sistema electroacutenico 37

5 IMPLEMENTACIOacuteN 50

51 Construccioacuten del mando general de control 50

52 Piezas del sistema de control 51

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 61

61 Pruebas al inyector 62

62 Limpieza Ultrasoacutenica 70

7 CONCLUSIONES 72

8 REFERENCIA 73

ANEXOS 76

A MANUAL DE USUARIO 76

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO 83

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten 61

Tabla 2 Prueba flujo de inyeccioacuten 61

Tabla 3 Prueba de estanqueidad 61

Tabla 4 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica 64

Tabla 5 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten 67

Tabla 6 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica 68

Tabla 7 Prueba de estanqueidad 69

LISTA DE FIGURAS

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11

Fig 2 Componentes del inyector 14

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17

Fig 4 Circuito controlador de corriente 18

Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31

Fig 10 Render Estructura principal 32

Fig 11 Render Carril de inyector 33

Fig 12 Render Visor de nivel 33

Fig 13 Render Soporte de inyector 34

Fig 14 Render Tablero de control 34

Fig 15 Tanque de combustible 35

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36

Fig 17 Filtro de combustible 36

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40

Fig 21 Render Controlador principal 41

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49

Fig 27 Mando general de operaciones 50

Fig 28 Sistema a controlar 51

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64

Fig 42 Prueba estanqueidad 66

Fig 43 Limpieza de inyectores 67

Fig 44 Limpiador ultrasonico 71

9

1 INTRODUCCIOacuteN

La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por

automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto

de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda

de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica

Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis

mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del

aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil

vidas que se pierden [1]

Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en

Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute

los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal

Kennedy y puente Aranda [1]

A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea

metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona

industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y

Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales

de contaminacioacuten [1]

Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las

motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre

las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de

combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran

emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera

Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e

implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y

limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo

anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en

donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de

alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas

Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta

efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de

inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a

trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En

10

la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de

combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica

Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los

cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario

cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de

dicha tecnologiacutea

El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse

millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a

pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el

combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la

motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone

de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen

rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]

Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el

interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el

motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de

depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo

tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin

importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de

conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de

mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas

en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un

25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal

de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas

emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento

inadecuado del motor [4]

Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para

motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el

inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas

Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la

cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del

inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus

partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de

eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo

contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado

11

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten

Fuente Tomado de [5]

Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de

combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el

inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la

prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector

con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si

hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez

cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por

ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para

corroborar que su limpieza haya sido efectiva

Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es

la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar

los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del

inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a

fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se

eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el

desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]

12

2 OBJETIVOS

21 OBJETIVO GENERAL

Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas

de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-

784 para motocicletas monociliacutendricas

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO

Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo

de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico

Autotec INP-784

Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al

inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas

Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector

por ultrasonido para validar el prototipo resultante

13

3 MARCO TEOacuteRICO

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA

El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la

motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de

forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando

este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este

espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo

maacutes homogeacuteneamente posible [6]

Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la

caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero

que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara

de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten

procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]

El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro

terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como

tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro

una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su

cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un

terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera

tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago

conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de

combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el

tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]

14

Fig 2 Componentes del inyector

Fuente Tomado de [8]

En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el

resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta

mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada

hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]

La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de

impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los

conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de

combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia

arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden

lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque

[8]

Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y

depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y

aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable

de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que

pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se

encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es

clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su

funcionamiento [8]

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

8 REFERENCIA

[1] Caracol Radio ldquoEn Colombia Mueren seis mil personas al antildeo por contaminacioacuten del aire

revela Ministerio de Ambienterdquo [Biblioteca en liacutenea] Actualizada Junio 2009 [Fecha Consulta

Marzo 5 de 2017] Disponible en

httpcaracolcomcoradio20090717ecologia1247848260_846956html

[2] Fuel Pump ldquoInspeccioacuten y Pruebas De Los Inyectores De Combustiblerdquo [Biblioteca En Liacutenea]

Actualizada Diciembre de 2013 [Fecha Consulta Marzo 6 de 2017] Disponible en

httpesfuelpumpucomnews-blog-inspection-and-testing-fuel-injectorsaspx

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httpseswikipediaorgwikiInyector_(motor)

[4] Robert Bosch (2009) Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica [PDF] Campinas Brasil Autor

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[5] Blog De Automoacuteviles ldquoInyectores y Tipos De Inyectoresrdquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada

Septiembre 2011 [Fecha Consulta Marzo 6 de 2017] Disponible en

httpblogdeautomovilescominyectores-y-tipos-de-inyectores

[6] AUTO BODY magazine ldquoProceso De Limpieza De Inyectores Del Automoacutevilrdquo [Biblioteca En

Liacutenea] Actualizada Julio De 2013 [Fecha De Consulta Marzo 12 De 2017] Disponible en

httpwwwautobodymagazinecommxabm_previo201307limpieza-inyectores-3

[7] Sabelotodoorg ldquoInyector De Gasolinardquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Noviembre 2014

[Fecha Consulta Marzo 4 De 2017] Disponible en

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[8] RODES ldquoRed Operativa De Desguaces Espantildeoles ldquoQue son los inyectoresrdquo [Biblioteca En

Linea] Actualizada Abril de 2015 [Fecha Consulta Marzo 5 De 2017] Disponible en

httpwwwro-descommecanicaque-son-los-inyectores

[9] Auto Soporte Centro de Soporte Automotriz ldquoiquestCoacutemo Se Clasifican Los Inyectoresrdquo

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inyectores

[10] Autonocioncom ldquoLos Inyectores Como Funcionan y Como Mantenerlos Adecuadamenterdquo

[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Abril 21 De 2015 [Fecha Consulta Marzo 11 De 2017]

Disponible en httpwwwautonocioncommatenimiento-inyectores-funcionamientoclose

74

[11] Proyecto De Motores ldquoSistemas De Inyeccioacuten Electroacutenicardquo Universidad Nacional De La Plata

Facultad De Ingenieriacuteas Yerera Sebastian A Lopez Julio A Becerra Gustavo H Di Lorenzo F Renzo

Gil Holzmann Cristhian H Graziano Santiago

[12] digitalfotored ldquolongitud de onda y la frecuenciardquo [Biblioteca En Linea] Actualizada 2005

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httpwwwdigitalfotoredcomvideodigitallongitudondahtm

[13] Teleinformacionedu ldquoLas Ondas y Sus Caracteriacutesticasrdquo [Biblioteca En Liacutenea] [Fecha De

Consulta Marzo 12 de 2017] Disponible en

httpteleformacioneduaytolacorunaesFISICAdocumentfisicaInteractivahtm

[14] EPCWAVES ldquoVelocidad De Propagacioacuten De La Ondardquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada

Diciembre De 2009 [Fecha De Consulta Marzo 12 De 2017] Disponible en

httpssitesgooglecomsiteecpwavesfsico-tericovelocidad-de-propagacin-de-la-onda

[15] Multimedia Didactica ldquoEl Sonidordquo [Biblioteca En Liacutenea] [Fecha De Consulta Marzo 12 De

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[16] Fisic ldquoFenoacutemenos Ondulatoriosrdquo [Biblioteca En Linea] Actualizada Octubre De 2014 [Fecha

De Consulta Marzo 12 De 2017] Disponible en httpwwwfisicch

[17] Definicionde ldquoUltrasonidordquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Enero 2016 [Fecha De

Consulta Marzo 12 De 2017] Disponible en httpdefiniciondeultrasonido

[18] HyperPhysics ldquoSonido Ultrasonicordquo [Biblioteca En Linea] [Fecha De Consulta Marzo 12 De

2017] Disponible en httphyperphysicsphy-astrgsueduhbaseessoundusoundhtml

[19] EcuRed Conocimiento con todos y para todos ldquoInyector De Combustiblerdquo [Biblioteca En

Linea] Actualizada Marzo 2014 [Fecha Consulta Marzo 4 De 2017] Disponible en

httpwwwecuredcuInyectordeCombustible

[20] Servicios Mecatroacutenica DUZO ldquoLimpieza De Inyectoresrdquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada

Febrero 2015 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017] Disponible en

httpmecatronicaduzomultiserviciosblogspotcomco201502limpieza_de_inyectoreshtml

[21] eHow en espantildeol ldquoTipos De Transductores De Ultrasonidordquo [Biblioteca En Liacutenea]

Actualizada 2014 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017] Disponible en

httpwwwehowenespanolcomtipos-transductores-ultrasonido-lista_70350

[22] INYECAR ESPECIALISTAS EN INYECCION ELECTRONICA ldquoLimpieza De Inyectores Veamos De

Que Se Tratardquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada 2011 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017]

Disponible en httpwwwinyecarmisionescomarseccion=ver_notasampnro=12ampclase=

75

[23] Ingenieriacutea San Antonio ldquoCAVITACION ULTRASONIDO Y RADIOFRECUENCIArdquo [Biblioteca En

Liacutenea] Actualizada Febrero de 2014 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017] Disponible en

httpestheticnetcomdestwp-contentuploads201402Manual-Cavitacion-Ultrasonido-RFpdf

[24] Beijin Ultrasonic ldquoCoacutemo Elegir La Solucioacuten De Limpieza Por Ultrasonidos Derechordquo

[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Enero de 2016 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017] Disponible en

httpswwwultrasonicleaningcomeshow-to-choose-the-right-ultrasonic-cleaning-solution

[25] ON Semiconductor ldquoTIP122 50 A 100 V NPN Darlington Bipolar Power Transistorrdquo

[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Noviembre de 2014 [Fecha Consulta Marzo 20 de 2018]

Disponible en httpswwwonsemicompubCollateralTIP120-DPDF

[26] PANAMAHITEK ldquoHerramienta de control para Arduino conmutador para corriente alternardquo

[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Junio 20 de 2013 [Fecha Consulta Marzo 20 de 208] Disponible

en httppanamahitekcom-herramienta-de-control-para-arduino-conmutador-para-corriente-

alterna

[27] SHESTO Trusted for quality since 1907 ldquoManual de Usuario Limpiador Ultrasoacutenicordquo [PDF]

Actualizada 2018 [Fecha Consulta Junio 18 de 2018] Disponible en httpwwwshestocouk

76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 4: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

AGRADECIMIENTO

Primero a Dios al sentildeor de los milagros de Buga

a mis padres por brindarme la vida a mi hijo por

ser mi motor de arranque a mi hermana y demaacutes

familiares por estar conmigo en este proceso asiacute

mismo a una persona muy especial que me

brindoacute su apoyo y compantildeiacutea durante gran tiempo

de mi carrera a la Corporacioacuten Universitaria

Autoacutenoma Del Cauca a los maestros que me

brindaron sus conocimientos y amistad sobre

todo al Ing Geovanny Catamuscay por

brindarme su apoyo en el transcurso de mi tesis

A todos ustedes mil gracias por su compantildeiacutea

durante el proceso de cumplir mi suentildeo de ser

Ingeniero Electroacutenico

CONTENIDO

1 INTRODUCCIOacuteN 9

2 OBJETIVOS 12

21 OBJETIVO GENERAL 12

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO 12

3 MARCO TEOacuteRICO 13

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA 13

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO 13

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE FUNCIONAMIENTO

15

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES 16

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES 16

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE 17

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE 17

36 MANTENIMIENTO 18

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES 19

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES 19

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR 20

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION 21

37 ULTRASONIDO 21

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO 22

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA 22

391 Transductor Ultrasoacutenico 24

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica 25

393 Solucioacuten Limpiadora 26

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO 27

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico 27

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico 37

43 Disentildeo del sistema electroacutenico 37

5 IMPLEMENTACIOacuteN 50

51 Construccioacuten del mando general de control 50

52 Piezas del sistema de control 51

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 61

61 Pruebas al inyector 62

62 Limpieza Ultrasoacutenica 70

7 CONCLUSIONES 72

8 REFERENCIA 73

ANEXOS 76

A MANUAL DE USUARIO 76

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO 83

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten 61

Tabla 2 Prueba flujo de inyeccioacuten 61

Tabla 3 Prueba de estanqueidad 61

Tabla 4 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica 64

Tabla 5 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten 67

Tabla 6 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica 68

Tabla 7 Prueba de estanqueidad 69

LISTA DE FIGURAS

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11

Fig 2 Componentes del inyector 14

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17

Fig 4 Circuito controlador de corriente 18

Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31

Fig 10 Render Estructura principal 32

Fig 11 Render Carril de inyector 33

Fig 12 Render Visor de nivel 33

Fig 13 Render Soporte de inyector 34

Fig 14 Render Tablero de control 34

Fig 15 Tanque de combustible 35

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36

Fig 17 Filtro de combustible 36

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40

Fig 21 Render Controlador principal 41

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49

Fig 27 Mando general de operaciones 50

Fig 28 Sistema a controlar 51

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64

Fig 42 Prueba estanqueidad 66

Fig 43 Limpieza de inyectores 67

Fig 44 Limpiador ultrasonico 71

9

1 INTRODUCCIOacuteN

La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por

automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto

de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda

de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica

Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis

mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del

aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil

vidas que se pierden [1]

Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en

Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute

los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal

Kennedy y puente Aranda [1]

A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea

metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona

industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y

Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales

de contaminacioacuten [1]

Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las

motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre

las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de

combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran

emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera

Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e

implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y

limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo

anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en

donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de

alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas

Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta

efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de

inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a

trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En

10

la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de

combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica

Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los

cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario

cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de

dicha tecnologiacutea

El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse

millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a

pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el

combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la

motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone

de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen

rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]

Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el

interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el

motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de

depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo

tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin

importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de

conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de

mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas

en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un

25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal

de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas

emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento

inadecuado del motor [4]

Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para

motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el

inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas

Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la

cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del

inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus

partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de

eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo

contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado

11

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten

Fuente Tomado de [5]

Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de

combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el

inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la

prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector

con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si

hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez

cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por

ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para

corroborar que su limpieza haya sido efectiva

Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es

la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar

los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del

inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a

fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se

eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el

desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]

12

2 OBJETIVOS

21 OBJETIVO GENERAL

Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas

de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-

784 para motocicletas monociliacutendricas

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO

Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo

de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico

Autotec INP-784

Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al

inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas

Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector

por ultrasonido para validar el prototipo resultante

13

3 MARCO TEOacuteRICO

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA

El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la

motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de

forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando

este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este

espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo

maacutes homogeacuteneamente posible [6]

Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la

caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero

que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara

de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten

procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]

El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro

terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como

tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro

una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su

cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un

terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera

tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago

conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de

combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el

tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]

14

Fig 2 Componentes del inyector

Fuente Tomado de [8]

En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el

resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta

mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada

hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]

La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de

impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los

conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de

combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia

arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden

lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque

[8]

Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y

depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y

aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable

de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que

pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se

encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es

clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su

funcionamiento [8]

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

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76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 5: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

CONTENIDO

1 INTRODUCCIOacuteN 9

2 OBJETIVOS 12

21 OBJETIVO GENERAL 12

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO 12

3 MARCO TEOacuteRICO 13

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA 13

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO 13

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE FUNCIONAMIENTO

15

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES 16

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES 16

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE 17

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE 17

36 MANTENIMIENTO 18

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES 19

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES 19

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR 20

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION 21

37 ULTRASONIDO 21

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO 22

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA 22

391 Transductor Ultrasoacutenico 24

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica 25

393 Solucioacuten Limpiadora 26

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO 27

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico 27

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico 37

43 Disentildeo del sistema electroacutenico 37

5 IMPLEMENTACIOacuteN 50

51 Construccioacuten del mando general de control 50

52 Piezas del sistema de control 51

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 61

61 Pruebas al inyector 62

62 Limpieza Ultrasoacutenica 70

7 CONCLUSIONES 72

8 REFERENCIA 73

ANEXOS 76

A MANUAL DE USUARIO 76

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO 83

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten 61

Tabla 2 Prueba flujo de inyeccioacuten 61

Tabla 3 Prueba de estanqueidad 61

Tabla 4 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica 64

Tabla 5 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten 67

Tabla 6 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica 68

Tabla 7 Prueba de estanqueidad 69

LISTA DE FIGURAS

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11

Fig 2 Componentes del inyector 14

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17

Fig 4 Circuito controlador de corriente 18

Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31

Fig 10 Render Estructura principal 32

Fig 11 Render Carril de inyector 33

Fig 12 Render Visor de nivel 33

Fig 13 Render Soporte de inyector 34

Fig 14 Render Tablero de control 34

Fig 15 Tanque de combustible 35

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36

Fig 17 Filtro de combustible 36

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40

Fig 21 Render Controlador principal 41

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49

Fig 27 Mando general de operaciones 50

Fig 28 Sistema a controlar 51

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64

Fig 42 Prueba estanqueidad 66

Fig 43 Limpieza de inyectores 67

Fig 44 Limpiador ultrasonico 71

9

1 INTRODUCCIOacuteN

La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por

automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto

de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda

de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica

Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis

mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del

aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil

vidas que se pierden [1]

Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en

Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute

los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal

Kennedy y puente Aranda [1]

A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea

metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona

industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y

Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales

de contaminacioacuten [1]

Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las

motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre

las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de

combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran

emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera

Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e

implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y

limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo

anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en

donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de

alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas

Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta

efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de

inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a

trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En

10

la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de

combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica

Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los

cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario

cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de

dicha tecnologiacutea

El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse

millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a

pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el

combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la

motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone

de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen

rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]

Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el

interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el

motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de

depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo

tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin

importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de

conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de

mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas

en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un

25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal

de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas

emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento

inadecuado del motor [4]

Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para

motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el

inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas

Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la

cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del

inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus

partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de

eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo

contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado

11

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten

Fuente Tomado de [5]

Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de

combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el

inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la

prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector

con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si

hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez

cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por

ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para

corroborar que su limpieza haya sido efectiva

Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es

la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar

los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del

inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a

fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se

eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el

desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]

12

2 OBJETIVOS

21 OBJETIVO GENERAL

Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas

de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-

784 para motocicletas monociliacutendricas

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO

Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo

de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico

Autotec INP-784

Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al

inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas

Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector

por ultrasonido para validar el prototipo resultante

13

3 MARCO TEOacuteRICO

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA

El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la

motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de

forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando

este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este

espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo

maacutes homogeacuteneamente posible [6]

Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la

caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero

que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara

de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten

procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]

El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro

terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como

tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro

una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su

cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un

terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera

tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago

conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de

combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el

tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]

14

Fig 2 Componentes del inyector

Fuente Tomado de [8]

En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el

resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta

mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada

hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]

La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de

impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los

conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de

combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia

arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden

lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque

[8]

Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y

depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y

aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable

de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que

pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se

encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es

clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su

funcionamiento [8]

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

8 REFERENCIA

[1] Caracol Radio ldquoEn Colombia Mueren seis mil personas al antildeo por contaminacioacuten del aire

revela Ministerio de Ambienterdquo [Biblioteca en liacutenea] Actualizada Junio 2009 [Fecha Consulta

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76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 6: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

51 Construccioacuten del mando general de control 50

52 Piezas del sistema de control 51

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 61

61 Pruebas al inyector 62

62 Limpieza Ultrasoacutenica 70

7 CONCLUSIONES 72

8 REFERENCIA 73

ANEXOS 76

A MANUAL DE USUARIO 76

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO 83

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten 61

Tabla 2 Prueba flujo de inyeccioacuten 61

Tabla 3 Prueba de estanqueidad 61

Tabla 4 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica 64

Tabla 5 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten 67

Tabla 6 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica 68

Tabla 7 Prueba de estanqueidad 69

LISTA DE FIGURAS

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11

Fig 2 Componentes del inyector 14

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17

Fig 4 Circuito controlador de corriente 18

Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31

Fig 10 Render Estructura principal 32

Fig 11 Render Carril de inyector 33

Fig 12 Render Visor de nivel 33

Fig 13 Render Soporte de inyector 34

Fig 14 Render Tablero de control 34

Fig 15 Tanque de combustible 35

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36

Fig 17 Filtro de combustible 36

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40

Fig 21 Render Controlador principal 41

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49

Fig 27 Mando general de operaciones 50

Fig 28 Sistema a controlar 51

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64

Fig 42 Prueba estanqueidad 66

Fig 43 Limpieza de inyectores 67

Fig 44 Limpiador ultrasonico 71

9

1 INTRODUCCIOacuteN

La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por

automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto

de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda

de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica

Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis

mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del

aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil

vidas que se pierden [1]

Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en

Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute

los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal

Kennedy y puente Aranda [1]

A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea

metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona

industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y

Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales

de contaminacioacuten [1]

Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las

motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre

las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de

combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran

emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera

Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e

implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y

limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo

anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en

donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de

alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas

Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta

efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de

inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a

trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En

10

la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de

combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica

Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los

cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario

cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de

dicha tecnologiacutea

El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse

millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a

pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el

combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la

motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone

de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen

rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]

Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el

interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el

motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de

depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo

tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin

importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de

conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de

mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas

en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un

25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal

de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas

emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento

inadecuado del motor [4]

Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para

motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el

inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas

Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la

cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del

inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus

partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de

eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo

contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado

11

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten

Fuente Tomado de [5]

Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de

combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el

inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la

prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector

con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si

hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez

cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por

ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para

corroborar que su limpieza haya sido efectiva

Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es

la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar

los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del

inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a

fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se

eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el

desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]

12

2 OBJETIVOS

21 OBJETIVO GENERAL

Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas

de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-

784 para motocicletas monociliacutendricas

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO

Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo

de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico

Autotec INP-784

Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al

inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas

Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector

por ultrasonido para validar el prototipo resultante

13

3 MARCO TEOacuteRICO

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA

El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la

motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de

forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando

este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este

espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo

maacutes homogeacuteneamente posible [6]

Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la

caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero

que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara

de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten

procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]

El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro

terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como

tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro

una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su

cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un

terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera

tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago

conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de

combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el

tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]

14

Fig 2 Componentes del inyector

Fuente Tomado de [8]

En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el

resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta

mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada

hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]

La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de

impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los

conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de

combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia

arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden

lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque

[8]

Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y

depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y

aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable

de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que

pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se

encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es

clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su

funcionamiento [8]

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

8 REFERENCIA

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76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 7: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten 61

Tabla 2 Prueba flujo de inyeccioacuten 61

Tabla 3 Prueba de estanqueidad 61

Tabla 4 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica 64

Tabla 5 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten 67

Tabla 6 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica 68

Tabla 7 Prueba de estanqueidad 69

LISTA DE FIGURAS

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11

Fig 2 Componentes del inyector 14

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17

Fig 4 Circuito controlador de corriente 18

Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31

Fig 10 Render Estructura principal 32

Fig 11 Render Carril de inyector 33

Fig 12 Render Visor de nivel 33

Fig 13 Render Soporte de inyector 34

Fig 14 Render Tablero de control 34

Fig 15 Tanque de combustible 35

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36

Fig 17 Filtro de combustible 36

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40

Fig 21 Render Controlador principal 41

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49

Fig 27 Mando general de operaciones 50

Fig 28 Sistema a controlar 51

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64

Fig 42 Prueba estanqueidad 66

Fig 43 Limpieza de inyectores 67

Fig 44 Limpiador ultrasonico 71

9

1 INTRODUCCIOacuteN

La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por

automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto

de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda

de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica

Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis

mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del

aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil

vidas que se pierden [1]

Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en

Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute

los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal

Kennedy y puente Aranda [1]

A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea

metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona

industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y

Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales

de contaminacioacuten [1]

Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las

motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre

las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de

combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran

emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera

Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e

implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y

limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo

anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en

donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de

alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas

Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta

efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de

inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a

trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En

10

la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de

combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica

Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los

cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario

cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de

dicha tecnologiacutea

El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse

millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a

pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el

combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la

motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone

de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen

rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]

Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el

interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el

motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de

depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo

tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin

importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de

conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de

mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas

en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un

25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal

de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas

emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento

inadecuado del motor [4]

Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para

motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el

inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas

Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la

cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del

inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus

partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de

eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo

contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado

11

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten

Fuente Tomado de [5]

Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de

combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el

inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la

prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector

con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si

hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez

cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por

ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para

corroborar que su limpieza haya sido efectiva

Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es

la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar

los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del

inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a

fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se

eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el

desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]

12

2 OBJETIVOS

21 OBJETIVO GENERAL

Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas

de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-

784 para motocicletas monociliacutendricas

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO

Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo

de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico

Autotec INP-784

Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al

inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas

Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector

por ultrasonido para validar el prototipo resultante

13

3 MARCO TEOacuteRICO

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA

El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la

motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de

forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando

este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este

espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo

maacutes homogeacuteneamente posible [6]

Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la

caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero

que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara

de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten

procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]

El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro

terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como

tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro

una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su

cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un

terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera

tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago

conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de

combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el

tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]

14

Fig 2 Componentes del inyector

Fuente Tomado de [8]

En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el

resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta

mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada

hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]

La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de

impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los

conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de

combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia

arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden

lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque

[8]

Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y

depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y

aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable

de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que

pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se

encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es

clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su

funcionamiento [8]

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

8 REFERENCIA

[1] Caracol Radio ldquoEn Colombia Mueren seis mil personas al antildeo por contaminacioacuten del aire

revela Ministerio de Ambienterdquo [Biblioteca en liacutenea] Actualizada Junio 2009 [Fecha Consulta

Marzo 5 de 2017] Disponible en

httpcaracolcomcoradio20090717ecologia1247848260_846956html

[2] Fuel Pump ldquoInspeccioacuten y Pruebas De Los Inyectores De Combustiblerdquo [Biblioteca En Liacutenea]

Actualizada Diciembre de 2013 [Fecha Consulta Marzo 6 de 2017] Disponible en

httpesfuelpumpucomnews-blog-inspection-and-testing-fuel-injectorsaspx

[3] inyector Motor En Wikipedia Recuperado el 6 de marzo de 2017 de

httpseswikipediaorgwikiInyector_(motor)

[4] Robert Bosch (2009) Sistemas de Inyeccioacuten Electroacutenica [PDF] Campinas Brasil Autor

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[5] Blog De Automoacuteviles ldquoInyectores y Tipos De Inyectoresrdquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada

Septiembre 2011 [Fecha Consulta Marzo 6 de 2017] Disponible en

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[6] AUTO BODY magazine ldquoProceso De Limpieza De Inyectores Del Automoacutevilrdquo [Biblioteca En

Liacutenea] Actualizada Julio De 2013 [Fecha De Consulta Marzo 12 De 2017] Disponible en

httpwwwautobodymagazinecommxabm_previo201307limpieza-inyectores-3

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[Fecha Consulta Marzo 4 De 2017] Disponible en

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[8] RODES ldquoRed Operativa De Desguaces Espantildeoles ldquoQue son los inyectoresrdquo [Biblioteca En

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[9] Auto Soporte Centro de Soporte Automotriz ldquoiquestCoacutemo Se Clasifican Los Inyectoresrdquo

[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Mayo 16 De 2014 [Fecha Consulta Marzo 9 De 2017]

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inyectores

[10] Autonocioncom ldquoLos Inyectores Como Funcionan y Como Mantenerlos Adecuadamenterdquo

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74

[11] Proyecto De Motores ldquoSistemas De Inyeccioacuten Electroacutenicardquo Universidad Nacional De La Plata

Facultad De Ingenieriacuteas Yerera Sebastian A Lopez Julio A Becerra Gustavo H Di Lorenzo F Renzo

Gil Holzmann Cristhian H Graziano Santiago

[12] digitalfotored ldquolongitud de onda y la frecuenciardquo [Biblioteca En Linea] Actualizada 2005

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httpwwwdigitalfotoredcomvideodigitallongitudondahtm

[13] Teleinformacionedu ldquoLas Ondas y Sus Caracteriacutesticasrdquo [Biblioteca En Liacutenea] [Fecha De

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httpteleformacioneduaytolacorunaesFISICAdocumentfisicaInteractivahtm

[14] EPCWAVES ldquoVelocidad De Propagacioacuten De La Ondardquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada

Diciembre De 2009 [Fecha De Consulta Marzo 12 De 2017] Disponible en

httpssitesgooglecomsiteecpwavesfsico-tericovelocidad-de-propagacin-de-la-onda

[15] Multimedia Didactica ldquoEl Sonidordquo [Biblioteca En Liacutenea] [Fecha De Consulta Marzo 12 De

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[16] Fisic ldquoFenoacutemenos Ondulatoriosrdquo [Biblioteca En Linea] Actualizada Octubre De 2014 [Fecha

De Consulta Marzo 12 De 2017] Disponible en httpwwwfisicch

[17] Definicionde ldquoUltrasonidordquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Enero 2016 [Fecha De

Consulta Marzo 12 De 2017] Disponible en httpdefiniciondeultrasonido

[18] HyperPhysics ldquoSonido Ultrasonicordquo [Biblioteca En Linea] [Fecha De Consulta Marzo 12 De

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[19] EcuRed Conocimiento con todos y para todos ldquoInyector De Combustiblerdquo [Biblioteca En

Linea] Actualizada Marzo 2014 [Fecha Consulta Marzo 4 De 2017] Disponible en

httpwwwecuredcuInyectordeCombustible

[20] Servicios Mecatroacutenica DUZO ldquoLimpieza De Inyectoresrdquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada

Febrero 2015 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017] Disponible en

httpmecatronicaduzomultiserviciosblogspotcomco201502limpieza_de_inyectoreshtml

[21] eHow en espantildeol ldquoTipos De Transductores De Ultrasonidordquo [Biblioteca En Liacutenea]

Actualizada 2014 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017] Disponible en

httpwwwehowenespanolcomtipos-transductores-ultrasonido-lista_70350

[22] INYECAR ESPECIALISTAS EN INYECCION ELECTRONICA ldquoLimpieza De Inyectores Veamos De

Que Se Tratardquo [Biblioteca En Liacutenea] Actualizada 2011 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017]

Disponible en httpwwwinyecarmisionescomarseccion=ver_notasampnro=12ampclase=

75

[23] Ingenieriacutea San Antonio ldquoCAVITACION ULTRASONIDO Y RADIOFRECUENCIArdquo [Biblioteca En

Liacutenea] Actualizada Febrero de 2014 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017] Disponible en

httpestheticnetcomdestwp-contentuploads201402Manual-Cavitacion-Ultrasonido-RFpdf

[24] Beijin Ultrasonic ldquoCoacutemo Elegir La Solucioacuten De Limpieza Por Ultrasonidos Derechordquo

[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Enero de 2016 [Fecha Consulta Abril 1 de 2017] Disponible en

httpswwwultrasonicleaningcomeshow-to-choose-the-right-ultrasonic-cleaning-solution

[25] ON Semiconductor ldquoTIP122 50 A 100 V NPN Darlington Bipolar Power Transistorrdquo

[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Noviembre de 2014 [Fecha Consulta Marzo 20 de 2018]

Disponible en httpswwwonsemicompubCollateralTIP120-DPDF

[26] PANAMAHITEK ldquoHerramienta de control para Arduino conmutador para corriente alternardquo

[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Junio 20 de 2013 [Fecha Consulta Marzo 20 de 208] Disponible

en httppanamahitekcom-herramienta-de-control-para-arduino-conmutador-para-corriente-

alterna

[27] SHESTO Trusted for quality since 1907 ldquoManual de Usuario Limpiador Ultrasoacutenicordquo [PDF]

Actualizada 2018 [Fecha Consulta Junio 18 de 2018] Disponible en httpwwwshestocouk

76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 8: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

LISTA DE FIGURAS

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten 11

Fig 2 Componentes del inyector 14

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado 17

Fig 4 Circuito controlador de corriente 18

Fig 5 Diagrama de ultrasonido 22

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones 28

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores 29

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten 30

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas 31

Fig 10 Render Estructura principal 32

Fig 11 Render Carril de inyector 33

Fig 12 Render Visor de nivel 33

Fig 13 Render Soporte de inyector 34

Fig 14 Render Tablero de control 34

Fig 15 Tanque de combustible 35

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten 36

Fig 17 Filtro de combustible 36

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten 37

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables 38

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto 40

Fig 21 Render Controlador principal 41

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector 42

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten 44

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible 46

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores 47

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica 49

Fig 27 Mando general de operaciones 50

Fig 28 Sistema a controlar 51

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control 52

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores 53

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de pruebas 54

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema por tornilleria 54

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten 55

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro 56

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final 57

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control 58

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible 59

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula 60

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio 63

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64

Fig 42 Prueba estanqueidad 66

Fig 43 Limpieza de inyectores 67

Fig 44 Limpiador ultrasonico 71

9

1 INTRODUCCIOacuteN

La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por

automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto

de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda

de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica

Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis

mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del

aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil

vidas que se pierden [1]

Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en

Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute

los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal

Kennedy y puente Aranda [1]

A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea

metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona

industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y

Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales

de contaminacioacuten [1]

Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las

motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre

las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de

combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran

emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera

Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e

implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y

limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo

anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en

donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de

alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas

Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta

efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de

inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a

trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En

10

la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de

combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica

Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los

cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario

cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de

dicha tecnologiacutea

El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse

millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a

pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el

combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la

motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone

de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen

rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]

Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el

interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el

motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de

depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo

tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin

importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de

conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de

mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas

en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un

25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal

de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas

emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento

inadecuado del motor [4]

Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para

motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el

inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas

Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la

cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del

inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus

partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de

eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo

contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado

11

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten

Fuente Tomado de [5]

Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de

combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el

inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la

prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector

con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si

hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez

cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por

ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para

corroborar que su limpieza haya sido efectiva

Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es

la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar

los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del

inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a

fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se

eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el

desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]

12

2 OBJETIVOS

21 OBJETIVO GENERAL

Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas

de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-

784 para motocicletas monociliacutendricas

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO

Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo

de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico

Autotec INP-784

Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al

inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas

Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector

por ultrasonido para validar el prototipo resultante

13

3 MARCO TEOacuteRICO

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA

El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la

motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de

forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando

este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este

espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo

maacutes homogeacuteneamente posible [6]

Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la

caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero

que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara

de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten

procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]

El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro

terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como

tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro

una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su

cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un

terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera

tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago

conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de

combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el

tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]

14

Fig 2 Componentes del inyector

Fuente Tomado de [8]

En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el

resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta

mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada

hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]

La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de

impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los

conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de

combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia

arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden

lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque

[8]

Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y

depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y

aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable

de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que

pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se

encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es

clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su

funcionamiento [8]

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

8 REFERENCIA

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76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 9: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten 64

Fig 42 Prueba estanqueidad 66

Fig 43 Limpieza de inyectores 67

Fig 44 Limpiador ultrasonico 71

9

1 INTRODUCCIOacuteN

La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por

automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto

de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda

de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica

Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis

mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del

aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil

vidas que se pierden [1]

Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en

Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute

los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal

Kennedy y puente Aranda [1]

A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea

metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona

industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y

Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales

de contaminacioacuten [1]

Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las

motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre

las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de

combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran

emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera

Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e

implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y

limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo

anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en

donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de

alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas

Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta

efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de

inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a

trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En

10

la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de

combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica

Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los

cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario

cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de

dicha tecnologiacutea

El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse

millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a

pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el

combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la

motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone

de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen

rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]

Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el

interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el

motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de

depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo

tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin

importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de

conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de

mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas

en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un

25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal

de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas

emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento

inadecuado del motor [4]

Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para

motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el

inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas

Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la

cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del

inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus

partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de

eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo

contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado

11

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten

Fuente Tomado de [5]

Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de

combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el

inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la

prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector

con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si

hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez

cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por

ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para

corroborar que su limpieza haya sido efectiva

Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es

la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar

los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del

inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a

fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se

eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el

desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]

12

2 OBJETIVOS

21 OBJETIVO GENERAL

Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas

de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-

784 para motocicletas monociliacutendricas

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO

Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo

de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico

Autotec INP-784

Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al

inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas

Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector

por ultrasonido para validar el prototipo resultante

13

3 MARCO TEOacuteRICO

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA

El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la

motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de

forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando

este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este

espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo

maacutes homogeacuteneamente posible [6]

Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la

caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero

que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara

de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten

procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]

El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro

terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como

tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro

una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su

cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un

terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera

tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago

conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de

combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el

tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]

14

Fig 2 Componentes del inyector

Fuente Tomado de [8]

En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el

resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta

mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada

hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]

La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de

impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los

conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de

combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia

arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden

lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque

[8]

Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y

depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y

aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable

de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que

pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se

encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es

clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su

funcionamiento [8]

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

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76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 10: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

9

1 INTRODUCCIOacuteN

La contaminacioacuten del aire por emisiones de gases toacutexicos producidos por

automotores constituye uno de los mayores problemas en el mundo y por lo tanto

de nuestro paiacutes por ello surge la necesidad de tomar conciencia en la buacutesqueda

de alternativas que den solucioacuten a esta problemaacutetica

Un estudio realizado por el ministerio de ambiente muestra que alrededor de seis

mil muertes se estaacuten presentando anualmente asociados a la contaminacioacuten del

aire en las principales ciudades del paiacutes esa cifra es bastante alta son seis mil

vidas que se pierden [1]

Un informe del Idean revela el ranking de los ambientes maacutes contaminados en

Colombia dejando un panorama realmente alarmante en especial para Bogotaacute

los mayores grados de contaminacioacuten nacional se encuentran en los barrios Tunal

Kennedy y puente Aranda [1]

A estas zonas les sigue a nivel nacional el centro de Medelliacuten y el aacuterea

metropolitana del Valle de Aburra y guayabal en Antioquia Cali en la zona

industrial entre Cali y Yumbo Bucaramanga Nemocoacuten en Cundinamarca y

Raacutequira en Boyacaacute lugares del paiacutes que superan los paraacutemetros internacionales

de contaminacioacuten [1]

Uno de los meacutetodos de preparacioacuten de la mezcla airendashcombustible en las

motocicletas se realiza a traveacutes del carburador este trae varias desventajas entre

las maacutes sobresalientes la perdida de eficiencia el enorme consumo de

combustible la mala combustioacuten de los gases todo ello desencadena en una gran

emisioacuten de agentes contaminantes a la atmosfera

Desde la perspectiva este trabajo de grado se enfoca en el Disentildeo e

implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y

limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas buscando contrarrestar la situacioacuten mencionada en el paacuterrafo

anterior por medio de un sistema electroacutenico de pruebas con entorno hardware en

donde se permita estar a la par con las nuevas tendencias en sistemas de

alimentacioacuten de combustible completamente electroacutenicas

Con este prototipo se proyecta dar solucioacuten al problema de combustioacuten incorrecta

efectuado por las motocicletas monociliacutendricas que manejan el sistema de

inyeccioacuten electroacutenica ya que estas al tener un alto tiempo de uso empiezan a

trabajar de forma incorrecta pese a la contaminacioacuten agregada en el Inyector En

10

la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de

combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica

Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los

cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario

cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de

dicha tecnologiacutea

El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse

millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a

pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el

combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la

motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone

de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen

rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]

Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el

interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el

motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de

depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo

tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin

importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de

conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de

mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas

en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un

25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal

de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas

emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento

inadecuado del motor [4]

Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para

motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el

inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas

Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la

cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del

inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus

partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de

eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo

contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado

11

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten

Fuente Tomado de [5]

Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de

combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el

inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la

prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector

con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si

hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez

cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por

ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para

corroborar que su limpieza haya sido efectiva

Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es

la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar

los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del

inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a

fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se

eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el

desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]

12

2 OBJETIVOS

21 OBJETIVO GENERAL

Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas

de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-

784 para motocicletas monociliacutendricas

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO

Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo

de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico

Autotec INP-784

Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al

inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas

Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector

por ultrasonido para validar el prototipo resultante

13

3 MARCO TEOacuteRICO

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA

El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la

motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de

forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando

este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este

espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo

maacutes homogeacuteneamente posible [6]

Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la

caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero

que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara

de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten

procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]

El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro

terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como

tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro

una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su

cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un

terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera

tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago

conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de

combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el

tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]

14

Fig 2 Componentes del inyector

Fuente Tomado de [8]

En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el

resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta

mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada

hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]

La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de

impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los

conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de

combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia

arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden

lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque

[8]

Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y

depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y

aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable

de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que

pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se

encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es

clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su

funcionamiento [8]

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

8 REFERENCIA

[1] Caracol Radio ldquoEn Colombia Mueren seis mil personas al antildeo por contaminacioacuten del aire

revela Ministerio de Ambienterdquo [Biblioteca en liacutenea] Actualizada Junio 2009 [Fecha Consulta

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inyectores

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74

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[15] Multimedia Didactica ldquoEl Sonidordquo [Biblioteca En Liacutenea] [Fecha De Consulta Marzo 12 De

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[16] Fisic ldquoFenoacutemenos Ondulatoriosrdquo [Biblioteca En Linea] Actualizada Octubre De 2014 [Fecha

De Consulta Marzo 12 De 2017] Disponible en httpwwwfisicch

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75

[23] Ingenieriacutea San Antonio ldquoCAVITACION ULTRASONIDO Y RADIOFRECUENCIArdquo [Biblioteca En

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alterna

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Actualizada 2018 [Fecha Consulta Junio 18 de 2018] Disponible en httpwwwshestocouk

76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 11: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

10

la boquilla aspersora se adhieren impurezas obtenidas desde el flujo de

combustible las cuales van a ser removidas por la limpieza ultrasoacutenica

Los inyectores que existen actualmente en el mercado son electromagneacuteticos los

cuales se detallan en este estudio por lo cual a menos que se indique lo contrario

cuando se exponga la palabra ldquoInyectoresrdquo se haraacute referencia a inyectores de

dicha tecnologiacutea

El inyector es una vaacutelvula electromagneacutetica capacitada para abrirse y cerrarse

millones de veces sin escape de combustible y que reacciona raacutepidamente a

pulsos eleacutectricos mediante los cuales se opera es la encargada de suministrar el

combustible al interior del cilindro o al conducto de admisioacuten del motor de la

motocicleta se encuentra ubicada en la cabeza del cilindro (Culata) se compone

de dos partes de alta precisioacuten y finiacutesimo ajuste cuerpo y aguja las cuales poseen

rebajes que permiten una mayor transferencia de calor con el combustible [3]

Cuando las diminutas suciedades contenidas en la gasolina se cristalizan en el

interior del inyector debido a la diferencia de temperaturas a las que se somete el

motor se presentan problemas de mal funcionamiento esta acumulacioacuten de

depoacutesitos puede cambiar draacutesticamente el funcionamiento del inyector y por lo

tanto el buen funcionamiento de la motocicleta El proceso de deterioro ocurre sin

importar la marca modelo de la motocicleta tipo de combustible o la forma de

conducir es un proceso natural por lo cual todo inyector requiere de

mantenimiento perioacutedico Estudios demuestran que una acumulacioacuten de partiacuteculas

en el interior del inyector de soacutelo 5 micrones puede reducir el caudal hasta en un

25 es decir cualquier partiacutecula en el interior del inyector puede afectar el caudal

de combustible cambiar la correcta atomizacioacuten provocando incorrectas

emisiones de escape un mayor consumo de combustible y un funcionamiento

inadecuado del motor [4]

Con el disentildeo e implementacioacuten del sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para

motocicletas monociliacutendricas se establecen 3 pruebas de diagnoacutestico para el

inyector seguidamente se entrega una breve descripcioacuten de cada una de ellas

Como primera actividad a realizar se ejecuta la prueba de aacutengulo de inyeccioacuten la

cual consiste en observar la calidad del atomizado y el aacutengulo de atomizacioacuten del

inyector el cual debe ser colindante a los 30deg y ser homogeacuteneo en todas sus

partes En la fig1 se observa la diferencia de aacutengulos de inyeccioacuten y la calidad de

eacuteste claramente se observa que la imagen A tiene un atomizado inexacto lo

contrario de la imagen B la cual tiene un correcto atomizado

11

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten

Fuente Tomado de [5]

Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de

combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el

inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la

prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector

con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si

hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez

cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por

ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para

corroborar que su limpieza haya sido efectiva

Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es

la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar

los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del

inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a

fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se

eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el

desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]

12

2 OBJETIVOS

21 OBJETIVO GENERAL

Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas

de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-

784 para motocicletas monociliacutendricas

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO

Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo

de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico

Autotec INP-784

Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al

inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas

Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector

por ultrasonido para validar el prototipo resultante

13

3 MARCO TEOacuteRICO

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA

El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la

motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de

forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando

este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este

espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo

maacutes homogeacuteneamente posible [6]

Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la

caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero

que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara

de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten

procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]

El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro

terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como

tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro

una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su

cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un

terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera

tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago

conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de

combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el

tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]

14

Fig 2 Componentes del inyector

Fuente Tomado de [8]

En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el

resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta

mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada

hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]

La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de

impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los

conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de

combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia

arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden

lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque

[8]

Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y

depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y

aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable

de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que

pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se

encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es

clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su

funcionamiento [8]

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

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76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

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lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

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lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 12: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

11

Fig 1 Angulo de inyeccioacuten

Fuente Tomado de [5]

Como segunda actividad se ejecuta la prueba de flujo de inyeccioacuten de

combustible que consiste en medir la cantidad de carburante que proporciona el

inyector por un tiempo limitado al motor la tercera accioacuten que se realiza es la

prueba de estanqueidad esta consiste en aplicar el flujo de combustible al inyector

con la caracteriacutestica principal que no se encuentra activado aquiacute se observa si

hay o no fugas por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector Una vez

cumplidas las tres etapas el inyector es sometido al procedimiento de limpieza por

ultrasonido apenas culminada eacutesta se somete de nuevo al sistema de control para

corroborar que su limpieza haya sido efectiva

Cabe mencionar que la limpieza del inyector mediante un limpiador ultrasoacutenico es

la maacutes recomendable ya que se realiza fuera del motor sin necesidad de afectar

los componentes del sistema de escape sin embargo en cada desmontaje del

inyector se recomienda el correcto empalme de las gomas de empaque (oring) a

fin de evitar perdida de presioacuten y fugas asiacute mismo el costo del mantenimiento se

eleva considerablemente ya que estaacute la necesidad de pagar mano de obra para el

desmontaje y montaje sin olvidar el costo de la limpieza del inyector [5]

12

2 OBJETIVOS

21 OBJETIVO GENERAL

Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas

de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-

784 para motocicletas monociliacutendricas

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO

Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo

de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico

Autotec INP-784

Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al

inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas

Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector

por ultrasonido para validar el prototipo resultante

13

3 MARCO TEOacuteRICO

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA

El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la

motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de

forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando

este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este

espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo

maacutes homogeacuteneamente posible [6]

Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la

caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero

que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara

de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten

procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]

El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro

terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como

tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro

una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su

cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un

terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera

tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago

conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de

combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el

tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]

14

Fig 2 Componentes del inyector

Fuente Tomado de [8]

En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el

resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta

mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada

hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]

La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de

impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los

conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de

combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia

arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden

lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque

[8]

Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y

depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y

aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable

de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que

pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se

encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es

clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su

funcionamiento [8]

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

8 REFERENCIA

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Actualizada 2018 [Fecha Consulta Junio 18 de 2018] Disponible en httpwwwshestocouk

76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 13: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

12

2 OBJETIVOS

21 OBJETIVO GENERAL

Disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas

de diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-

784 para motocicletas monociliacutendricas

22 OBJETIVO ESPECIacuteFICO

Disentildear un sistema electroacutenico que permita ejecutar las pruebas de Angulo

de inyeccioacuten flujo de combustible y estanqueidad del inyector electroacutenico

Autotec INP-784

Implementar un prototipo que permita realizar pruebas de diagnoacutestico al

inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas monociliacutendricas

Realizar pruebas al sistema electroacutenico y ejecutar la limpieza del inyector

por ultrasonido para validar el prototipo resultante

13

3 MARCO TEOacuteRICO

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA

El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la

motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de

forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando

este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este

espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo

maacutes homogeacuteneamente posible [6]

Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la

caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero

que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara

de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten

procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]

El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro

terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como

tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro

una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su

cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un

terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera

tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago

conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de

combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el

tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]

14

Fig 2 Componentes del inyector

Fuente Tomado de [8]

En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el

resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta

mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada

hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]

La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de

impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los

conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de

combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia

arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden

lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque

[8]

Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y

depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y

aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable

de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que

pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se

encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es

clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su

funcionamiento [8]

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

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76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 14: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

13

3 MARCO TEOacuteRICO

31 QUE SON LOS INYECTORES DE GASOLINA

El inyector es un elemento que hace parte del sistema de combustioacuten de la

motocicleta su funcioacuten es introducir una determinada cantidad de combustible de

forma pulverizada en el espacio que hay entre la parte superior del pistoacuten cuando

este se encuentra en el punto superior y la culata o tapa de cilindros a este

espacio se le denomina caacutemara de combustioacuten aquiacute se distribuye el carburante lo

maacutes homogeacuteneamente posible [6]

Este es el dispositivo encargado de producir el aerosol de combustible dentro de la

caacutemara de combustioacuten es un conjunto de piezas dentro de un cuerpo de acero

que atraviesa el cuerpo metaacutelico del motor y penetra hasta el interior de la caacutemara

de combustioacuten Por el extremo externo se acopla un conducto de alta presioacuten

procedente de la bomba de inyeccioacuten [6]

El cuerpo del inyector aparece seccionado una pieza en forma de cilindro

terminado en punta entra a la caacutemara de combustioacuten esta pieza se conoce como

tobera y es la encargada de pulverizar el combustible para formar el aerosol [7]

32 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO

Los inyectores estaacuten constituidos por una entrada de combustible un microfiltro

una bobina electromagneacutetica un nuacutecleo magneacutetico una vaacutelvula obturadora y su

cuerpo un muelle de recuperacioacuten de la posicioacuten de la vaacutelvula obturadora un

terminal eleacutectrico por donde llega la sentildeal para su funcionamiento portatobera

tobera solenoide pistoacuten barril tuerca de tobera tuerca de tapa vaacutestago

conexioacuten de retorno resorte tuerca de ajuste del resorte y la entrada de

combustible Todos los inyectores tienen esta constitucioacuten interna sin importar el

tipo de clasificacioacuten a la que pertenezcan se observa en la fig2 [8]

14

Fig 2 Componentes del inyector

Fuente Tomado de [8]

En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el

resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta

mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada

hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]

La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de

impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los

conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de

combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia

arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden

lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque

[8]

Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y

depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y

aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable

de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que

pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se

encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es

clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su

funcionamiento [8]

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

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76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 15: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

14

Fig 2 Componentes del inyector

Fuente Tomado de [8]

En cuanto al funcionamiento del inyector por medio del vaacutestago se activa el

resorte mientras que la fuerza con la que seraacute pulverizado el combustible se ajusta

mediante la tuerca que va ligada al mismo El carburante circula desde la entrada

hasta el conducto perforado que hay en la portatobera [8]

La punta de la vaacutelvula de aguja que va unida al final de la tobera se encarga de

impedir el paso del liacutequido por los orificios cuando eacuteste viaja a presioacuten por los

conductos del inyector se levanta y deja atomizar el fluido a la caacutemara de

combustioacuten En el proceso una pequentildea cantidad de combustible se libera hacia

arriba permitiendo que la aguja la tobera y el resto de componentes queden

lubricados antes de salir por la conexioacuten para el tubo de retorno y volver al tanque

[8]

Al modo en que se descarga el combustible se denomina patroacuten de atomizacioacuten y

depende de la presioacuten que lleva dentro el inyector asiacute como del nuacutemero tamantildeo y

aacutengulo de los orificios que haya en la tobera puesto que es la uacuteltima responsable

de inyectar la carga de liacutequido suficiente en la caacutemara de combustioacuten para que

pueda trabajar de forma oacuteptima Dependiendo del tipo y tamantildeo del motor se

encuentra una amplia diversidad de toberas aunque si lo que se quiere es

clasificar los inyectores el mejor modo de hacerlo es atendiendo a su

funcionamiento [8]

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

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[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Noviembre de 2014 [Fecha Consulta Marzo 20 de 2018]

Disponible en httpswwwonsemicompubCollateralTIP120-DPDF

[26] PANAMAHITEK ldquoHerramienta de control para Arduino conmutador para corriente alternardquo

[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Junio 20 de 2013 [Fecha Consulta Marzo 20 de 208] Disponible

en httppanamahitekcom-herramienta-de-control-para-arduino-conmutador-para-corriente-

alterna

[27] SHESTO Trusted for quality since 1907 ldquoManual de Usuario Limpiador Ultrasoacutenicordquo [PDF]

Actualizada 2018 [Fecha Consulta Junio 18 de 2018] Disponible en httpwwwshestocouk

76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 16: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

15

Los circuitos de inyeccioacuten controlados por la unidad de control se pueden

conectar en una de dos maneras fundamentales El primer meacutetodo consiste en

alimentar a los inyectores constantemente por uno de sus pines y el sistema

controlador conecta el lado de la tierra del circuito A la inversa los inyectores

pueden estar constantemente conectados a tierra mientras que el sistema

controlador conecta y desconecta al dispositivo o la alimentacioacuten del inyector No

hay ninguna ventaja de rendimiento en cualquiera de los meacutetodos antes

mencionados ya que se han probado en laboratorios el funcionamiento de

inyectores conectados en ambos sentidos teniendo resultados satisfactorios Sin

embargo el 95 de los sistemas estaacuten conectados de modo que el sistema

controlador conecta y desconecta el circuito a tierra [5]

33 MODULACIOacuteN DE ANCHO DE PULSO Y CICLO UacuteTIL DE

FUNCIONAMIENTO

Durante el funcionamiento normal de un motor el inyector de combustible se abre

temporalmente permitiendo que el combustible realice su labor La cantidad de

tiempo que el inyector permanece abierto se conoce como el ancho de pulso del

inyector (IPW) por sus siglas en ingleacutes (Injector Pulse Width) [9]

El ciclo de trabajo del inyector es un teacutermino usado para describir la longitud de

tiempo que permanece abierto en relacioacuten con la cantidad de tiempo que estaacute

cerrado Por ejemplo si durante cada uno de los pulsos el inyector estaacute abierto

durante 75 milisegundos y se cerroacute durante 25 milisegundos el ciclo de trabajo del

inyector seriacutea del 75 Esto es debido a que el inyector se mantiene abierto para

el 75 del tiempo que se tarda en completar un pulso Conocer el ciclo de trabajo

del inyector es importante porque puede ayudar a determinar si el inyector sigue

funcionando correctamente y si el inyector es del tamantildeo adecuado [9]

En los paacuterrafos anteriores se explica el ciclo de trabajo del inyector a

continuacioacuten se define la sentildeal que enviacutea la unidad de control hacia uno de los

pines del inyector para su funcionamiento

Dentro de la unidad de control un microprocesador es el que genera el pulso

digital que permite el funcionamiento del inyector este pulso llega a un transistor

de potencia que gobierna la conexioacuten y desconexioacuten del inyector para este

proyecto se seleccionoacute el transistor Darlington de referencia Tip122 de tipo NPN

para trabajar ya que este es un circuito de conmutacioacuten y amplificacioacuten de baja

frecuencia con un bajo voltaje de saturacioacuten colector-emisor asiacute mismo se ajusta al

requerimiento de switcheo raacutepido su funcionamiento baacutesicamente tiene una

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

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[25] ON Semiconductor ldquoTIP122 50 A 100 V NPN Darlington Bipolar Power Transistorrdquo

[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Noviembre de 2014 [Fecha Consulta Marzo 20 de 2018]

Disponible en httpswwwonsemicompubCollateralTIP120-DPDF

[26] PANAMAHITEK ldquoHerramienta de control para Arduino conmutador para corriente alternardquo

[Biblioteca En Liacutenea] Actualizada Junio 20 de 2013 [Fecha Consulta Marzo 20 de 208] Disponible

en httppanamahitekcom-herramienta-de-control-para-arduino-conmutador-para-corriente-

alterna

[27] SHESTO Trusted for quality since 1907 ldquoManual de Usuario Limpiador Ultrasoacutenicordquo [PDF]

Actualizada 2018 [Fecha Consulta Junio 18 de 2018] Disponible en httpwwwshestocouk

76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 17: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

16

entrada llamada Colector una salida llamada Emisor y un control denominado

Base cuando se enviacutea una sentildeal de ALTO a la base el transistor cambia y

permite que la corriente fluya desde el colector para el emisor

34 CLASIFICACIOacuteN DE LOS INYECTORES

Independientemente de las teacutecnicas utilizadas para la Limpieza de Inyector se

puede realizar una clasificacioacuten de estos componentes electromagneacuteticos del

motor seguacuten algunas de sus caracteriacutesticas principales y asiacute se encuentran [9]

1- Seguacuten la vaacutelvula obturadora dentro de esta clasificacioacuten de inyectores se

encuentra que existen a su vez tres tipos diferentes [9]

A Con vaacutelvula de disco

B Con vaacutelvula de aguja

C Con vaacutelvula de bola

2- Seguacuten la impedancia esta caracteriacutestica describe principalmente la resistencia

eleacutectrica que tiene la bobina del inyector y aquiacute se puede a su vez separar en dos

categoriacuteas [9]

A Impedancia Baja que se mueve dentro del rango de 17 a los 3 ohmios

B Impedancia Alta que se mueve dentro del rango de 10 a los 16 ohmios

3- Seguacuten la alimentacioacuten de combustible esto se divide asimismo en dos tipos [9]

A Inyectores de alimentacioacuten lateral que no son muy utilizados pero

algunas motocicletas los integran

B Inyectores de alimentacioacuten superior los maacutes utilizados hoy en diacutea en la

mayoriacutea de las motocicletas de todo el mundo

35 TIPOS DE CIRCUITOS CONTROLADORES DE INYECTORES

Hay 2 tipos de circuitos excitadores de transistores los cuales se utilizan para

operar los inyectores de combustible estos son los circuitos controladores de

voltaje (para inyectores de baja resistencia pero mayormente utilizado para los de

alta impedancia) y los circuitos controladores de corriente (exclusivamente para

inyectores de baja impedancia) Si no existiera alguna forma de control el flujo de

corriente a traveacutes del inyector hariacutea que su bobina se sobrecaliente lo que podriacutea

causar un dantildeo al inyector [2]

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

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76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 18: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

17

En el proyecto se usa el transistor con referencia Tip122

351 CIRCUITO DE CONTROL DE VOLTAJE

Cuando el transistor Tip122 (fig3) estaacute activado completa el circuito y cuando

estaacute desactivado provoca la apertura del circuito Algunos fabricantes llaman al

circuito ldquointerruptor de saturacioacutenrdquo esto es porque cuando se activa el transistor

este permite que el campo magneacutetico se cree en el inyector para inducir a la

saturacioacuten [2]

Fig 3 Circuito interruptor de saturacioacuten y transistor usado

Fuente Elaboracioacuten Propia

352 CIRCUITO DE CONTROL DE CORRIENTE

Este es maacutes complejo que el circuito controlador de voltaje porque como su

nombre lo indica tiene que limitar el flujo de corriente ademaacutes de su funcioacuten de

conectar y desconectar uno de los pines del inyector Una vez que el transistor es

activado el sistema no va a limitar el flujo de corriente hasta que ha pasado

suficiente tiempo para que la vaacutelvula obturadora del inyector se haya abierto Este

periodo esta preestablecido por el fabricante del sistema el cual estaacute basado en la

cantidad de flujo de corriente necesaria para abrir el inyector el flujo amplificador

es reducido considerablemente para el resto de la duracioacuten del pulso esto es para

proteger al inyector del sobrecalentamiento Este proceso es correcto porque se

necesita muy poco amperaje para mantener el inyector abierto respecto al

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

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76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

Page 19: Diseño e implementación de un sistema de control para ...

18

amperaje de apertura del inyector [2] en la fig4 se presenta el circuito controlador

de corriente

Fig 4 Circuito controlador de corriente

Fuente Fuente propia

36 MANTENIMIENTO

El inyector es el encargado de pulverizar la cantidad de carburante adecuada a la

caacutemara de combustioacuten Por el circula continuamente combustible quedando

expuesto a todas las impurezas que se acumulan en el tanque del depoacutesito y

acaban pasando en mayor o menor medida de la bomba de combustible a esta

unidad si esto sucede ya no se suministra combustible al motor y se notara que

la motocicleta no funcionaraacute con normalidad [10]

Un poco de suciedad en el inyector provoca tirones en la aceleracioacuten o

desaceleracioacuten de la motocicleta si no se hace nada al respecto el cilindro dejaraacute

de funcionar a causa de la obstruccioacuten del inyector lo que conlleva menor

potencia al cilindro [10]

19

361 OBSTRUCCION DE INYECTORES

A continuacioacuten se listan algunos factores que permiten identificar cuando la

motocicleta estaacute operando inadecuadamente generando que aumente el consumo

de combustible y por ende las emisiones de CO2 debido a la inyeccioacuten

El inyector entrega menos combustible debido a la obstruccioacuten o suciedad

El inyector tiene fuga constante de combustible generando un consumo

excesivo

El inyector no tiene un patroacuten de pulverizacioacuten correcto

Se deben tomar las medidas necesarias haciendo uso de la mecaacutenica preventiva

tal como se ha explicado es recomendable limpiar el inyector cada 100000 Km

por primera vez aproximadamente y despueacutes cada 50000 Km de manera que se

pueda alargar la vida uacutetil al permitir funcionar correctamente durante maacutes tiempo

[9]

362 METODOS DE LIMPIEZA MAacuteS COMUNES

Limpieza con aditivos Consiste en antildeadir al depoacutesito de combustible

liacutequidos limpiadores que destapan el inyector Es el meacutetodo maacutes econoacutemico

y sencillo de usar pero los fabricantes de motocicletas no estaacuten de acuerdo

con su uso ya que la agresividad de las sustancias quiacutemicas que llevan a

largo plazo pueden acabar con el deterioro del inyector [10]

Limpieza por barrido En este sistema se acopla un tanque con el liacutequido

de limpieza a la motocicleta una vez conectado el sistema se hace

funcionar el motor para que la solucioacuten circule por el riel de combustible

hasta que se agota dicha mezcla Al no diluirse el limpiador es maacutes potente

que los aditivos antes mencionados pero debido al proceso de limpieza

existe un mayor riesgo de dantildear el inyector [10]

Mantenimiento de inyectores por sistema de control dentro de la

motocicleta es imposible observar el funcionamiento del inyector por tal

motivo es necesario desmontarlo y ponerlo en un sistema de control

No hay que olvidar que los inyectores son en parte mecaacutenicos y es

precisamente la parte mecaacutenica la que es afectada por los depoacutesitos antes

mencionados Por tal razoacuten el inyector debe ser desmontado de la

20

motocicleta para ser analizado cuidadosamente en cuanto a la existencia

de fugas atomizacioacuten y flujo de alimentacioacuten de combustible [10]

A continuacioacuten se expone el objetivo de las pruebas para los inyectores

Prueba de estanqueidad del inyector consiste en observar si hay

fugas o no por la punta o cuerpo de ensamblaje del inyector

Prueba de aacutengulo de inyeccioacuten consiste en observar la calidad del

atomizado y el aacutengulo de inyeccioacuten el cual no debe ser superior a 30

grados

Prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible consiste en medir la

cantidad de combustible que suministra el inyector al motor

comprobando la deficiencia en la entrega de combustible

363 VIDA UTIL DEL INYECTOR

Si al inyector de la motocicleta se les realizan mantenimientos constantes se

mantendraacute en buen estado no seraacute necesario reemplazarlo durante la vida uacutetil de

la motocicleta

Los inyectores ya sean para motores diesel o gasolina son componentes

imprescindibles para el buen funcionamiento del motor ya que se encarga de

dosificar la cantidad exacta de carburante que ingresa al cilindro ademaacutes es el

principal responsable de que se produzca una combustioacuten adecuada [10]

En principio el sistema de inyeccioacuten de la motocicleta estaacute hecho para durar toda

la vida uacutetil de esta pero tanto la parte mecaacutenica como la eleacutectrica de cada inyector

son componentes muy complejos y sensibles de modo que un mal mantenimiento

de este sistema puede provocar averiacuteas serias debido a la acumulacioacuten de agua

en el depoacutesito restos de sedimentos provenientes del depoacutesito o una

pulverizacioacuten defectuosa [10]

Por el contrario si el sistema de inyeccioacuten se encuentra en buen estado la

pulverizacioacuten y dosificacioacuten de combustible seraacuten oacuteptimas De esta forma el motor

aprovecharaacute su potencia ademaacutes que funcionaraacute de una forma suave y sin tirones

aportando una lubricacioacuten extra al sistema reduciendo el consumo y las emisiones

[10]

21

364 COMO CUIDAR EL SISTEMA DE INYECCION

Usar aditivos quiacutemicos de limpieza de inyectores Muchas marcas de

combustible directamente incluyen un porcentaje de aditivos de esta clase

en su carburante ayudando a eliminar las impurezas que pueden obstruir

los inyectores [10]

No tanquear durante el llenado de surtidores En teoriacutea ninguna gasolinera

puede vender combustible hasta que pase ese plazo pero no siempre lo

cumplen Los camiones cisterna descargan con potencia haciendo que

todos los sedimentos que almacena el surtidor suban y puedan entrar en el

depoacutesito de combustible [10]

No esperar la reserva de la motocicleta por la misma razoacuten de antes las

suciedades que se generan en el depoacutesito de combustible no es

conveniente que lleguen a la caacutemara de combustioacuten ya que forzaraacuten la

bomba y atascaraacuten los inyectores con mayor facilidad [10]

Cambiar el filtro de combustible es el encargado de mantener limpio de

impurezas y de retener el agua que hay en el carburante Es mucho maacutes

econoacutemico sustituirlo perioacutedicamente cuando estaacute sucio (al menos cada

30000 kiloacutemetros) que reparar el inyector [10]

Controlar las revoluciones si se mantiene el motor por debajo de las 2000

rpm se genera maacutes carbonilla lo que provoca maacutes vibraciones y desgastes

prematuros de los elementos que forman el sistema del inyector [10]

Limpiar los inyectores Cuando se detecta que estaacute funcionando de forma

incorrecta de acuerdo a lo que se ha mencionado es importante visitar el

taller autorizado para que limpien el inyector antes de que la obstruccioacuten

vaya a mayores

37 ULTRASONIDO

El ultrasonido se define como una onda sonora cuya frecuencia es mayor a 20

KHz que se encuentra por encima del liacutemite perceptible por el oiacutedo humano en la

Fig5 se observa que los sonidos audibles para los humanos estaacuten comprendidos

entre los 20 Hz y 20KHz menor a esta frecuencia se encuentran los infrasonidos

22

cuya onda sonora estaacute por debajo del espectro audible del oiacutedo humano y por

encima de ellas se encuentran los ultrasonidos con frecuencia posicionadas arriba

de la capacidad de audicioacuten del oiacutedo humano

Cuando se somete un liacutequido a ultrasonidos se generan ciertas cavidades que

una vez colapsan alcanzan temperaturas de 30 mil grados Celsius y tiene lugar el

fenoacutemeno denominado sonoluminiscencia durante el cual se produce la emisioacuten

de luz Algunas investigaciones intentan demostrar que en dichas cavidades

puede tener lugar la fusioacuten friacutea una reaccioacuten nuclear de fusioacuten que se da a

temperaturas muy por debajo de las necesarias para producir una reaccioacuten

termonuclear [17]

Fig 5 Diagrama de ultrasonido

Fuente Tomado de [17]

38 APLICACIOacuteN DEL ULTRASONIDO

Los ultrasonidos son ondas sonoras con una frecuencia superior a 20000 Hz que

no son percibidas por el oiacutedo humano sin embargo tienen muchas aplicaciones

en campos como la medicina la biologiacutea la fiacutesica el sector automotriz la quiacutemica

o la industria La aplicacioacuten maacutes antigua y conocida es el sonar que se utiliza en

la deteccioacuten y la localizacioacuten de objetos Se basa en la reflexioacuten de un ultrasonido

en un obstaacuteculo para transformarlo posteriormente en una sentildeal eleacutectrica visible

en una pantalla Su construccioacuten se basa en el mecanismo que utilizan animales

como el murcieacutelago o los delfines para orientarse y cazar Se utiliza baacutesicamente

en la navegacioacuten para localizar carduacutemenes de peces establecer la profundidad

del mar o para descubrir objetos que estaacuten en el agua [19]

39 LIMPIEZA ULTRASOacuteNICA

Consiste en la utilizacioacuten de ultrasonidos para eliminar de forma efectiva la

acumulacioacuten de partiacuteculas y sedimentos en los inyectores que provocan fallos en

23

la motocicleta que disminuye la potencia del mismo al impedir una correcta

dosificacioacuten y pulverizacioacuten de combustible [20]

El proceso de limpieza por ultrasonido destruye las partiacuteculas y agentes

contaminantes cristalizados que se encuentran en el interior del inyector

devolvieacutendolos a sus condiciones normales de funcionamiento por lo que hacer la

limpieza al sistema de inyeccioacuten es una tarea obligatoria

Las frecuencias utilizadas comuacutenmente para la limpieza industrial son aquellas

entre 20 Khz y 50 Khz Las frecuencias superiores a 50 Khz se usan comuacutenmente

en limpiadores ultrasoacutenicos pequentildeos de mesa como los manejados en tiendas de

joyeriacutea laboratorios dentales y limpieza de inyectores electroacutenicos en el sector

automotriz [20]

Las motocicletas de hoy en diacutea incorporan sistemas de inyeccioacuten electroacutenica lo

anterior con el fin de disminuir las emisiones contaminantes asiacute como tener el

control del consumo de combustible sin embargo si los sistemas del motor estaacuten

trabajando a su maacutexima eficiencia y al existir una falla por falta de mantenimiento

o averiacutea del sistema el consumo de combustible es mayor y las emisiones

contaminantes se elevan por encima de lo permitido [19]

La funcioacuten que tiene el inyector de combustible es la de descargar un porcentaje

de carburante en el cilindro al momento de estar trabajando el motor es

importante recordar que despueacutes de un tiempo prolongado de uso de la

motocicleta deberaacute realizarse la limpieza del inyector (cada 10000 Km seguacuten el

fabricante) debido a que en su interior se forman sedimentos que impiden la

pulverizacioacuten adecuada del combustible produciendo marcha lenta e irregular

perdida de potencia que se muestra al momento de la conduccioacuten [19]

Para realizar esta actividad es necesario un equipo limpiador ultrasoacutenico el cual

utiliza una solucioacuten de limpieza para diferentes objetos Este equipo no es efectivo

sin la mezcla de disolventes adecuados estos entregan una solucioacuten apropiada

para cada objeto y la suciedad a limpiar

El objeto a limpiar se situacutea en una bandeja que contiene el liacutequido conductor de

ultrasonidos este transductor de ultrasonido produce sentildeales eleacutectricas oscilantes

en el fluido con microscoacutepicos huecos o vaciacuteo de burbujas Este fenoacutemeno fiacutesico

se denomina cavitacioacuten1 del cual se realizara su respectiva explicacioacuten

1Cavitacioacuten El oscilador electroacutenico genera sentildeales de alta frecuencia y las enviacutea al transductor que estaacute

situado en la base del recipiente de acero que contiene el liacutequido limpiador aquiacute se forman ondas que

originan la cavitacioacuten y se generan a una velocidad determinada la velocidad de trabajo depende de la

frecuencia del generador de ultrasonido

24

El lavado de inyectores mediante la utilizacioacuten de un laboratorio consiste en

desmontar los inyectores para posteriormente someterlos bajo un proceso de

limpieza en el cual se puede observar el trabajo que realiza cada uno de ellos

dentro de las pruebas que se les realizan son Prueba de Angulo de inyeccioacuten

Prueba Flujo de Inyeccioacuten de Combustible Prueba Estanqueidad de los

Inyectores este proceso se realiza en repetidas ocasiones para una confirmacioacuten

precisa

Prueba De Estanqueidad De Los Inyectores se somete el inyector a una presioacuten

de liacutequido 10 superior a la normal de trabajo sin ser activado para comprobar si

el inyector presenta alguna fuga de combustible de sus sellos y de la aguja

inyectora

Prueba Angulo De Inyeccioacuten al someter el inyector a esta prueba por el sistema

de control se evidencia que la inyeccioacuten en su forma de abanico sea uniforme en

todo momento y su aacutengulo de inyeccioacuten visualmente sea colindante a los 30deg

Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible se realiza mediante la simulacioacuten

controlada de pulsos de inyeccioacuten aparentando su trabajo normal en el interior de

la motocicleta y mediante probetas marcadas se verifica que el inyector expulse

combustible

391 Transductor Ultrasoacutenico

Un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa fiacutesica

como la presioacuten la temperatura la dilatacioacuten la humedad etc en otro tipo de

sentildeal normalmente eleacutectrica [21]

En el caso de los transductores de ultrasonido la energiacutea ultrasoacutenica se genera en

el transductor que contiene cristales piezoeleacutectricos estos poseen la capacidad

de transformar la energiacutea eleacutectrica en energiacutea mecaacutenica en forma de sonido y

viceversa de tal manera que el transductor o sonda actuacutea tanto como emisor y

receptor de ultrasonidos [21]

Los transductores son generalmente de material piezoeleacutectrico (titanio de plomo o

titanio de bario) y a veces magnetoestrictivos (hechos de un material como el

niacutequel o la ferrita) Generalmente se utilizan transductores de tipo piezoeleacutectrico

por cuanto es posible desarrollarlos con frecuencias maacutes elevadas superando los

22Khz [21]

25

Transductores Piezoeleacutectricos estos operan por el efecto piezoeleacutectrico y se

produce cuando la energiacutea se origina mediante la aplicacioacuten de esfuerzo mecaacutenico

entre dos superficies no conductoras en la mayoriacutea cristales los cuales son

principalmente de cuarzo o ceraacutemica estos transductores se consideran el tipo

maacutes versaacutetil de transductor ultrasoacutenico [21]

Transductores Magnetoestrictivos estos utilizan campos magneacuteticos oscilantes

para expandir y contraer diversos tipos de materiales magneacuteticos en el

transductor Los principales materiales magneacuteticos utilizados al interior de estos

transductores son aleaciones de niacutequel

La principal aplicacioacuten de los transductores magnetoestrictivos ha sido en la

limpieza ultrasoacutenica Los transductores piezoeleacutectricos tienen un rango de

aplicacioacuten maacutes amplio aunque la energiacutea que generan no se aproxima a la de una

unidad magnetoestrictiva Los cristales transductores estaacuten cortados de tal manera

que producen su maacutexima vibracioacuten en una direccioacuten dada Los cristales estaacuten

polarizados en caras opuestas para conseguir contactos eleacutectricos y pueden ser

utilizados como transmisores o receptores de ondas de ultrasonido

392 Cavitacioacuten Ultrasoacutenica

La cavitacioacuten ultrasoacutenica es el fenoacutemeno mecaacutenico producido por ondas de baja

frecuencia y de alta intensidad energeacutetica mediante el cual es posible comprender

el principio del lavado por ultrasonido En un medio liacutequido las sentildeales de alta

frecuencia producidas por un oscilador electroacutenico y enviadas a un transductor

especialmente colocado en la base de una batea de acero inoxidable que contiene

dicho liacutequido generan ondas de compresioacuten y depresioacuten a una altiacutesima velocidad

Esta velocidad depende de la frecuencia de trabajo del generador de ultrasonido

Generalmente estos trabajan en una frecuencia comprendida entre 24Khz y 55

KHz Las ondas de compresioacuten y depresioacuten en el liacutequido originan el fenoacutemeno

conocido como Cavitacioacuten Ultrasoacutenica [22]

Estas ondas ultrasoacutenicas con poder para realizar el fenoacutemeno de cavitacioacuten pasan

a traveacutes de los tejidos provocando rupturas y separacioacuten de las moleacuteculas

formando microburbujas o cavidades las cuales crecen progresivamente hasta

llegar a un tamantildeo critico produciendo un estallido de las mismas y generando

gran cantidad de energiacutea teacutermica y de presioacuten que tiene como consecuencia la

afectacioacuten de los diferentes componentes del tejido [23]

26

393 Solucioacuten Limpiadora

La eleccioacuten de la solucioacuten de limpieza por ultrasonido es muy importante ya que

hay disponibles muchas formulaciones diferentes Los ingredientes de este tipo de

liacutequidos son los detergentes reactivos elementos de almacenamiento de energiacutea

y tensioactivos

Un limpiador ultrasoacutenico se utiliza para limpiar diferentes tipos de objetos para

cada tipo de objeto hay una solucioacuten de limpieza adecuada que impide generarle

averiacuteas

La actividad de la cavitacioacuten ayuda a la solucioacuten a hacer su trabajo el agua

normalmente no es efectiva la solucioacuten de la limpieza contiene ingredientes

disentildeados para hacer la limpieza por ultrasonidos maacutes eficaz la correcta

composicioacuten de la solucioacuten es muy dependiente del objeto a limpiar la solucioacuten no

debe reaccionar en una forma indeseable con el objeto que se ha limpiado la

solucioacuten limpiadora debe ser apta para retirar la suciedad sin ultrasonidos ya que

la verdadera actividad de ultrasonidos es ayudar a la solucioacuten a hacer su trabajo

una solucioacuten caacutelida es la mejor a unos 50 a 60 grados centiacutegrados [24]

27

4 DISENtildeO DEL SISTEMA MECAacuteNICO Y ELECTROacuteNICO

41 Disentildeo del sistema mecaacutenico

Antes de iniciar la construccioacuten del sistema mecaacutenico se realizoacute su modelado en

Autodesk Inventor Professional este es un sistema parameacutetrico para disentildeo

asistido por computador CAD (Computer Aided Desing) hace parte de un paquete

de modelado parameacutetrico de soacutelidos en 3D producido por la empresa de software

Autodesk

A continuacioacuten se exponen los planos esquemaacuteticos para el proceso de disentildeo

sus unidades estaacuten tomadas en miliacutemetros

Fig 6 Plano del Mando General De Operaciones

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

28

Fig 6 Plano Del Mando General De Operaciones

Fuente Elaboracioacuten Propia

29

Fig 7 Plano del Soporte De Inyectores

Fuente Elaboracioacuten Propia

30

Fig 8 Plano Bomba De Alta Presioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

31

Fig 9 Plano De La Estructura General Banco de Pruebas

Fuente Elaboracioacuten propia

Desde el punto de vista mecaacutenico el sistema se compone de una estructura

elaborada en aacutengulos de metal aacutengulos de aluminio partes plaacutesticas madeflex

tarjetas electroacutenicas de control pulsadores vaacutelvulas probetas plaacutesticas bomba de

alta presioacuten y algunas fijaciones mecaacutenicas como tornilleriacutea remaches entre

otros

El disentildeo mecaacutenico se realizoacute teniendo en cuenta el desarrollo de pruebas a un

inyector Este disentildeo se construyoacute con la miacutenima complejidad para el operario y se

disentildeoacute para ser ubicado en cualquier mesa de trabajo y es ideal para ser usado en

laboratorios o talleres de mecaacutenica de motocicletas El sistema consta de las

siguientes partes

Estructura principal la estructura estaacute fabricada de tubos cuadrados de una

pulgada aacutengulos de aluminio y sus cubiertas elaboradas con madeflex los

aacutengulos van sujetos con remaches en acero inoxidable ver fig [10]

32

Fig 10 Render Estructura principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Carril del inyector este se fabricoacute a partir de tubos de aluminio de frac12

pulgada La unidad de pruebas y por ende el carril del inyector estaacuten

disentildeados de modo que se efectuacutee el mantenimiento de un inyector esto

debido a que en el medio la mayor cantidad de motocicletas de baja y

mediana cilindrada trabajan con un inyector en un uacutenico cilindro ver fig

[11]

33

Fig 11 Render Carril de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Visor de nivel para la construccioacuten del visor de nivel se usoacute una probeta de

polipropileno su eleccioacuten se realizoacute respecto a las caracteriacutesticas de

visualizacioacuten ya que es trasparente y se puede observar el desempentildeo de

las pruebas su capacidad volumeacutetrica de 150ml acorde al flujo de liacutequido

arrojado en las pruebas el diaacutemetro adecuado para que el inyector se

acople en su parte superior y asiacute mismo ella se acople al sistema ver fig

[12]

Fig 12 Render Visor de nivel

Fuente Elaboracioacuten propia

34

Soporte del carril del inyector y la probeta la estructura para acoplar

asegurar el carril del inyector y fijar la probeta de la unidad de pruebas se

ha disentildeado de tal modo que permita asegurar tanto el carril como la

probeta de manera raacutepida y sencilla ver fig [13]

Fig 13 Render Soporte de inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Tablero de control esta estructura del moacutedulo seraacute fabricada de la misma

manera que se construiraacute la principal es decir que seraacute formada de tubos

cuadrados de frac12 pulgada con una cubierta construida en laacuteminas de

madeflex aquiacute se ubicaraacuten las tarjetas de control del sistema de pruebas

ver fig [14]

Fig 14 Render Tablero de control

Fuente Elaboracioacuten propia

35

Tanque de combustible este tanque estaacute fabricado en acero y tiene una

capacidad de 3 litros tiene un racor para el drenaje de liacutequido en eacutel estaacute

sumergida la bomba de alta presioacuten ver fig [15]

Fig 15 Tanque de combustible

Fuente Propia

Bomba de alta presioacuten esta es la encargada de enviar combustible con alta

presioacuten desde el tanque hasta el inyector Esta bomba es fabricada por la

Empresa GAUSS trabaja a 12v con una presioacuten maacutexima de 60 Psi y una

corriente maacutexima de 4 Amp de acuerdo a las especificaciones entregada

por el fabricante ver fig [16] Esta bomba genera bastante calor por eso se

instala dentro del tanque de combustible

36

Fig 16 Render Bomba de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Filtro de combustible este filtro va instalado a la entrada de la bomba de

alta presioacuten y sirve para eliminar impurezas que contiene el combustible

Este ayuda a alargar su vida uacutetil ver fig [17]

Fig 17 Filtro de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

37

42 Disentildeo del sistema eleacutectrico

En este prototipo el sistema eleacutectrico se alimenta a traveacutes de una fuente de

alimentacioacuten un nombre maacutes adecuado seriacutea el de transformador porque

convierte o transforma corriente alterna (AC) en corriente directa (DC) y baja el

voltaje de 120 voltios AC a 12 voltios DC necesarios para los componentes del

sistema en la Fig 18 se muestra la fuente

Fig 18 Unidad de alimentacioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

43 Disentildeo del sistema electroacutenico

El disentildeo del sistema electroacutenico se subdivide en hardware y software el

hardware son los elementos fiacutesicos tangibles del sistema de control sus

componentes eleacutectricos electroacutenicos electromecaacutenicos y mecaacutenicos el software

es el componente de control que mediante un algoritmo disentildeado especialmente

38

para el caso del presente proyecto permite realizar las diferentes pruebas del

inyector Este firmware se desarrolloacute en el lenguaje C para la plataforma Arduino el

cual consiste en un entorno de desarrollo (IDE) basado en Processing y lenguaje

de programacioacuten Wiring asiacute como el cargador de arranque (bootloader) que es

ejecutado en la placa el usuario puede interactuar y manipular el sistema

electroacutenico para ejercer las diferentes pruebas La tarjeta estaacute compuesta por un

circuito integrado programable que se utilizan para realizar el control de diferentes

perifeacutericos en la figura 19 se muestra

Fig 19 tarjeta de circuitos integrados programables

Fuente Elaboracioacuten propia

El dispositivo electroacutenico para realizar pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784 para motocicletas

monociliacutendricas se disentildea para poseer una interfaz de operario de faacutecil

manipulacioacuten este permite realizar 3 pruebas funcionales asiacute Angulo de

inyeccioacuten Flujo de combustible y Estanqueidad es importante resaltar que para el

correcto funcionamiento en cada opcioacuten hay un fragmento de coacutedigo diferente

En este proyecto se trabaja con la tarjeta Arduino mega 2560 ya que es una

plataforma fiacutesica computacional de hardware libre basada en una placa con

entradas y salidas analoacutegicas y digitales en un entorno de desarrollo se puede

interactuar tanto con el Hardware como el Software esta sirve para controlar un

elemento o para leer informacioacuten y convertirla en una accioacuten asiacute mismo es un

39

sistema embebido de desarrollo de bajo precio con esta placa electroacutenica se

pueden realizar cambios en el proyecto sin elevar su costo eacuteste por ser un

prototipo se trabaja en esta plataforma en un futuro para realizar una produccioacuten

en serie seraacute sobre una plataforma diferente a continuacioacuten una tabla comparativa

del porque trabajar con Arduino Mega2560 y no con Arduino uno

Tabla 1 Comparativa entre Arduino uno y Mega

X Arduino Uno Arduino Mega

Procesador ATmega328 ATMega 2560

Velocidad 16 Mhz 16 Mhz

RAM 2 KB 8 KB

Memoria 32 KB 256 KB (8 KB utilizados por el BootLoader)

USB NA 1

Inputs Ouputs

16 Digitales y 6 inputs Anaacutelogos 54 Digitales y 16 Inputs Anaacutelogos

Fuente Elaboracioacuten propia

El diagrama esquemaacutetico de conexioacuten que se propone se muestra en la fig 20

40

Fig 20 Diagrama de conexiones propuesto

Fuente Elaboracioacuten propia

Controlador principal su funcioacuten es procesar y ejecutar la informacioacuten que

se haya seleccionado en el tablero de control consta de una tarjeta Arduino

mega 2560 una pantalla LCD 16x2 mediante la cual se puede acceder a

las opciones disponibles y los datos de prueba que se estaacuten realizando al

inyector Para seleccionar las funciones se tiene una serie de pulsadores en

la parte frontal del sistema electroacutenico ver fig [21]

DIG

ITA

L (P

WM

~)

AN

AL

OG

IN

AREF

13

12

~11

~10

lt 0

~9

8

7

~6

~5

4

~3

2

gt 1SIM

ULIN

O M

EG

AA

RD

UIN

O

A0

A1

A2

A3

A4

A5

RESET

5V

GND

PO

WE

R

wwwarduinoccblogembarcadoblogspotcom

20

TX0

14

15

16

17

18

19

A15

A8

A9

A10

A11

A12

A13

A14

A6

A7

RX0

21

TX3

RX3

TX2

RX2

TX1

RX1

SDA

SCL

CO

MM

UN

ICA

TIO

N

AT

ME

GA

25

60

AT

ME

L

52

50

48

53

51

49

DIGITAL

46

44

42

40

38

36

34

32

30

28

26

24

22

47

45

43

41

39

37

35

33

31

29

27

25

23

JARVY DORADOSIMULINO MEGA

INYECTOR

D2

LED2

R210k

D1

LED1

R110k

D3

LED3

R310k

D4

LED4

R410k

BT PR1

BT PR2

BT PR3

BT PR4

GN

D

INI4

1k

POTPIN

D714

D613

D512

D411

D310

D29

D18

D07

E6

RW5

RS4

VSS1

VDD2

VEE3

LCD1

LM016L

Prueba1

Prueba1

GND

GND

Prueba2

Prueba2

GND

Prueba3

Prueba3

GND

Prueba4

Prueba4

GND

GND

GND

VC

C

Vcc

Vcc

Vcc

IN Prueba1

IN Prueba1 GND

IN Prueba2

IN Prueba2 GND

IN Prueba4

IN Prueba4 GND

IN Prueba3

IN Prueba3

GND

FIN Prueba1

FIN Prueba1 GND

INYECTOR

BOMBA

INYECTOR

BOMBA

BOMBA

Le

d P

rue

ba

1

Led Prueba1

Le

d P

rue

ba

2

Led Prueba2

Le

d P

rue

ba

3

Led Prueba3

Le

d P

rue

ba

4 Led Prueba4

GN

D

12

12

11

11

GND

5

5

4

4

3

3

2

2

41

Fig 21 Render Controlador principal

Fuente Elaboracioacuten propia

Moacutedulo de control PWM esta sentildeal de control para el inyector estaacute

implantada desde la tarjeta Arduino y variable por medio del potencioacutemetro

ver fig 22 esta logra producir el efecto de una sentildeal analoacutegica sobre el

inyector a partir de la variacioacuten de la frecuencia y ciclo de trabajo de la

sentildeal digital el ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la sentildeal

estaacute en estado loacutegico alto como un porcentaje de tiempo total que este

toma para completar un ciclo completo la frecuencia determina que tan

raacutepido se completa el ciclo y por consiguiente que tan raacutepido se cambia

entre los estados loacutegicos alto y bajo (abierto-cerrado)

42

Fig 22 Potencioacutemetro para regular pulsos de activacioacuten del inyector

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de aacutengulo de inyeccioacuten esta prueba

consiste en someter al inyector a un estado de trabajo equivalente a su

actividad realizada dentro del cilindro de la motocicleta y se observa su

forma de atomizacioacuten si es homogeacutenea y si su aacutengulo es colindante a los

30deg La tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital correspondiente hacia el

inyector teniendo en cuenta las revoluciones por minuto del motor las

cuales se le adicionan al microcontrolador por medio de un pulso variable

entregado por una resistencia variable (potencioacutemetro) la presioacuten de

trabajo del inyector es de 40 psi y el tiempo de duracioacuten es variable el cual

se puede manipular por medio de un pulsador implementado fiacutesicamente en

el sistema electroacutenico

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 3 pulsadores y un

potencioacutemetro

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Angulo De Inyeccioacuten cuando el

operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta

para realizar la primer prueba

Pulsador 2 Inicio Prueba Angulo De Inyeccioacuten el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 1 en este momento el inyector de la motocicleta

montado anteriormente en el sistema inicia su ciclo de trabajo

43

regulado por el PWM variable con el cual se manipula el

funcionamiento

Pulsador 3 Fin Prueba Angulo De Inyeccioacuten al ser este pulsador

presionado por el operario el sistema da esta prueba por terminada

Potencioacutemetro esta resistencia variable al ser manipulada por el

operario hace cambiar la funcioacuten del inyector ya que con esta se

variacutea el ciclo de trabajo

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es variable pese a que el aacutengulo de

inyeccioacuten se observa una vez se da inicio al sistema por esta razoacuten la finalizacioacuten

de la prueba se realiza bajo consideracioacuten del operario despueacutes de haber

observado el funcionamiento que tiene el inyector ver fig23

44

Fig 23 Diagrama de flujo de prueba de aacutengulo de inyeccioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Disentildeo de firmware para prueba de flujo de inyeccioacuten de combustible Para

esta prueba la tarjeta Arduino enviacutea una sentildeal digital de nivel alto durante

un tiempo de 15 segundos al inyector para medir la cantidad de combustible

que esparce Despueacutes de realizada la limpieza ultrasoacutenica se repite el

procedimiento y se observa la diferencia de liacutequido carburante entregado

aquiacute se determina si fue efectiva la limpieza ultrasoacutenica Se expone su

funcionamiento en el diagrama de flujo de la fig 24

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible

cuando el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema

se ajusta para realizar la prueba nuacutemero 2

Pulsador 2 Inicio Prueba Flujo De Inyeccioacuten De Combustible el

operario al presionar este pulsador el sistema inicia el

45

funcionamiento de la prueba pertinente en este momento el inyector

de la motocicleta ya montado en el sistema inicia su ciclo de trabajo

que es regulado por una sentildeal digital de estado loacutegico igual a 1

enviado desde la tarjeta

La duracioacuten de la prueba se limita a 15 segundos ya que es tiempo suficiente para

observar la cantidad de liacutequido expulsado por el inyector y el desempentildeo del flujo

de inyeccioacuten despueacutes de corroborar la cantidad de carburante se somete a otras

pruebas y posteriormente a la limpieza ultrasoacutenica seguidamente al inyector se le

practican nuevamente las pruebas para conocer la efectividad de la limpieza esta

se justifica comparando la cantidad de liacutequido entregado

Despueacutes de la limpieza ultrasoacutenica el nivel de combustible debe ser menor al que

se observoacute sin realizar la limpieza

46

Fig 24 Diagrama de flujo de inyeccioacuten de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

Prueba estanqueidad de inyectores esta prueba consiste en someter al

inyector a una presioacuten superior al 10 a la presioacuten normal de

funcionamiento con la caracteriacutestica principal que el inyector este apagado

Esto se hace para verificar la existencia o no de fugas de combustible un

inyector en buen estado no debe gotear en 1 minuto de prueba Para esto

en el sistema se efectuacutea la adecuacioacuten de la presioacuten a 45 psi operando una

vaacutelvula manual Se explica su funcionamiento en el diagrama de flujo de la

fig25

Para esta prueba en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Prueba De Estanqueidad de inyectores cuando

el operario presiona este pulsador inmediatamente el sistema se

47

ajusta para realizar la prueba nuacutemero 3 seguidamente el operario

debe girar la vaacutelvula manual a la posicioacuten especificada en el sistema

Pulsador 2 Inicio Prueba Estanqueidad De Inyectores el operario al

presionar este pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la

prueba nuacutemero 3 y adiciona al inyector una presioacuten superior al 10

equivalente a 45 Psi en este momento el inyector de la motocicleta

ya montado en el sistema se encuentra cerrado

El tiempo de ejecucioacuten de esta prueba es de 1 minuto lo suficiente para comprobar

la hermeticidad del inyector y verificar la existencia o no de fugas por la boquilla

aspersora de combustible ya que esta es una prueba visual basta con este tiempo

para corroborar esta accioacuten

Fig 25 Diagrama de flujo para funcionamiento de pruebas de estanqueidad de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

48

Limpieza ultrasoacutenica es la uacutenica manera de eliminar las partiacuteculas y asiacute

garantizar que el inyector quede realmente limpio y retome su condicioacuten

inicial de funcionamiento El proceso de limpieza por ultrasonido en 10

minutos de funcionamiento elimina de una forma eficaz todas las partiacuteculas

y agentes contaminantes cristalizados que se alojan en el interior del

inyector los cuales impiden el correcto flujo de combustible este tiempo es

recomendado por el fabricante del limpiador ultrasoacutenico para lavado de

inyectores electroacutenicos [27] se explica su funcionamiento en el diagrama de

flujo de la fig26

Para esta seccioacuten en el sistema fiacutesico se encuentran 2 pulsadores

Pulsador 1 Eleccioacuten Limpieza Ultrasoacutenica cuando el operario

presiona este pulsador inmediatamente el sistema se ajusta para

realizar la operacioacuten nuacutemero 4

Pulsador 2 Inicio Limpieza Ultrasoacutenica el operario al presionar el

pulsador el sistema inicia el funcionamiento de la prueba nuacutemero 4

en este momento el inyector de la motocicleta ya ha sido

desmontado del sistema he introducido en una batea de aluminio

alliacute se realiza la limpieza con el transductor de ultrasonido

49

Fig 26 Diagrama de flujo para limpieza ultrasoacutenica

Fuente Elaboracioacuten propia

50

5 IMPLEMENTACIOacuteN

Una vez realizado el disentildeo del sistema se inicioacute con la implementacioacuten del

moacutedulo de control para lo cual los materiales cumplieron con los requisitos de

resistencia a la corrosioacuten disponibilidad faacutecil manipulacioacuten durabilidad y bajo

costo de adquisicioacuten A continuacioacuten se detalla cada una de estas etapas

51 Construccioacuten del mando general de control

La estructura fiacutesica se fabricoacute partiendo de 12 tubos galvanizados cortados de 12

pulgada de espesor fueron fijados por 40 aacutengulos metaacutelicos de 12 pulgadas y 90

remaches de 12 pulgada para obtener una estructura firme y sin vibraciones Esta

fue recubierta con madeflex y sus aacutengulos con aluminio por su faacutecil manipulacioacuten y

econoacutemica consecucioacuten

En este mando general de control se situacutean los 4 pulsadores de seleccioacuten de

prueba a realizar 4 pulsadores de inicio de prueba seleccionada 4 ledrsquos

indicadores de prueba en ejecucioacuten 1 pulsador para fin de prueba seleccionada

un botoacuten de encendido y apagado del control un regulador de ciclo de trabajo del

inyector y una pantalla de visualizacioacuten de prueba elegida

Se muestra en la fig27 el mando general donde se observan sus partes leds de

seleccioacuten de pruebas pulsadores para eleccioacuten de pruebas pantalla LCD que

muestra informacioacuten botoacuten de encendido y apagado

Fig 27 Mando general de operaciones

Fuente Elaboracioacuten propia

51

52 Piezas del sistema de control

El mecanismo a controlar se elaboroacute con aacutengulos de aluminio y a eacutel se fijaron los

elementos que se explican a continuacioacuten en la fig 28

Fig 28 Sistema a controlar

Fuente Elaboracioacuten propia

Inyector es la pieza principal del sistema de control ya que a eacutel se le

realizan las pruebas mencionadas anteriormente y tambieacuten la limpieza

ultrasoacutenica este va insertado a presioacuten en una rampa de alimentacioacuten de

inyectores a eacutel le llega una sentildeal de control desde la tarjeta Arduino para

que funcione seguacuten los requerimientos de la prueba elegida debajo de eacutel

estaacute situada la probeta de pruebas en la cual se retiene el combustible que

se utiliza En la fig 29 observamos el inyector INP-784 a utilizar

52

Fig 29 Inyector utilizado en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Rampa de alimentacioacuten de inyectores esta estructura se utiliza para

acoplar el inyector acompantildeado de un orinacutes para evitar fugas de

combustible asiacute mismo se aplica lubricante para su faacutecil introduccioacuten Estaacute

fabricada con plaacutestico de alta resistencia a temperatura y presioacuten para

evitar que el inyector junto al acople salgan despedidos por la presioacuten en la

rampa Con esta estructura se logra llevar el flujo de combustible

proporcionalmente desde la bomba de alta presioacuten hasta el manoacutemetro y de

la manguera de alimentacioacuten hasta el inyector En la fig 30 se observa esta

rampa de alimentacioacuten en la fig 31 se observa una laacutemina de aluminio en

donde se han antildeadido un perno a lado y lado de modo que una vez

instalada esta lamina en el sistema de control se pueda asegurar

firmemente aquiacute va fijada la rampa de alimentacioacuten para la faacutecil adherencia

de los inyectores a las probetas de prueba

53

Fig 30 Rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 31 Lamina sujetadora de rampa de alimentacioacuten de inyectores

Fuente Elaboracioacuten propia

Probeta de Prueba este elemento ciliacutendrico fabricado en plaacutestico se situacutea

en el sistema de control encima de eacutel estaacute posicionado el inyector es de

material transparente para poder observar la forma de aspersioacuten de

combustible del inyector en las diferentes pruebas en la parte final lleva

una vaacutelvula de drenaje la cual se abre manualmente despueacutes de culminada

la prueba para drenar el liacutequido que queda en ella Esta es sujetada por dos

laacuteminas de aluminio las cuales en cada extremo tienen remaches que

aseguran estas laacuteminas al marco del sistema de control en la fig 32

observamos la probeta para pruebas y en la fig 33 se observa la probeta

asegurada al marco del sistema por tornillos y remaches

54

Fig 32 Probeta para visualizacioacuten de cantidad de liacutequido esparcido

Fuente Elaboracioacuten propia

Fig 33 Probeta asegurada al marco del sistema mediante tornilleria

Fuente Elaboracioacuten propia

Bomba de combustible de alta presioacuten este elemento es utilizado para

impulsar el liacutequido del tanque de combustible hacia el inyector es la

encargada de suministrar la presioacuten necesaria para que el inyector tenga un

55

desempentildeo adecuado Esta bomba alimentada por 12v va sumergida en

estanque de combustible En la fig 34 se muestra la imagen de la bomba

Fig 34 Bomba de combustible de alta presioacuten

Fuente Elaboracioacuten propia

Manoacutemetro este es un instrumento que muestra la presioacuten que el

combustible ejerce sobre el inyector en nuestro caso una miacutenima de 40 Psi

y maacutexima de 45 Psi Estaacute ubicado entre la bomba de combustible de alta

presioacuten y el inyector estaacute conectado por una derivacioacuten en forma de T en

hierro que interrumpe el flujo de combustible para ser sensado se

posiciona en un lugar de buena visibilidad en la superficie del sistema de

control En la fig 35 el manoacutemetro utilizado en el proyecto y en la fig 36 en

su posicioacuten final

56

Fig 35 Manoacutemetro acoplado a T de hierro

Fuente Elaboracioacuten propia

57

Fig 36 Manoacutemetro en su posicioacuten final

Fuente Elaboracioacuten propia

Manguera de alta presioacuten esta es la encargada de transportar el

combustible desde el tanque de combustible hasta el inyector para este

proyecto se utiliza una manguera de alta presioacuten de 38 de pulgada con una

resistencia de 150 Psi En la fig 37 se muestra la manguera utilizada

58

Fig 37 Manguera utilizada en el sistema de control

Fuente Elaboracioacuten propia

Electro vaacutelvula de apertura de combustible a la hora de regular el flujo de

combustible que suministra la bomba de alta presioacuten al inyector es

necesario tener un actuador que permita ejercer esta tarea en el caso del

disentildeo e implementacioacuten de un sistema electroacutenico para realizar pruebas de

diagnoacutestico y limpieza ultrasoacutenica del inyector electroacutenico Autotec INP-784

para motocicletas monociliacutendricas se utiliza una electro vaacutelvula para

apertura y cierre de combustible como se muestra en la fig 38 Desde la

tarjeta Arduino se generan pulsos estos pulsos son interpretados por un

circuito de potencia el cual permite la apertura y cierre de la electro-vaacutelvula

en la fig 39 se muestra el circuito

59

Fig 38 Electrovaacutelvula para operar el flujo de combustible

Fuente Elaboracioacuten propia

60

Fig 39 Circuito de potencia para cierre y apertura de electo-valvula

Fuente Elaboracioacuten propia

61

6 PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema propuesto estaacute fabricado de tal forma que el operador tenga una faacutecil

manipulacioacuten ya que en el mando de control se encuentran los pulsadores de

seleccioacuten de prueba con sus etiquetas pertinentes las cuales son

Tabla 2 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten

PRUEBA 1 ANGULO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 1 Selecciona la prueba ndeg1 aacutengulo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 1 Da inicio a la prueba aacutengulo de inyeccioacuten

Perilla reguladora de flujo de pulsaciones Regula las pulsaciones de trabajo del inyector

Pulsador final prueba Finaliza prueba aacutengulo inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 3 Prueba flujo de inyeccioacuten

PRUEBA 2 FLUJO DE INYECCION

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 2 Selecciona la prueba ndeg2 flujo de inyeccioacuten

Pulsador inicio prueba 2 Da inicio a la prueba flujo de inyeccioacuten Fuente Elaboracioacuten propia

Tabla 4 Prueba de estanqueidad

PRUEBA 3 ESTANQUEIDAD

Nombre Pulsador Funcioacuten

Pulsador eleccioacuten prueba 3 Selecciona la prueba ndeg3

Pulsador inicio prueba 3 Da inicio a la prueba de estanqueidad Fuente Elaboracioacuten propia

Las pruebas se realizar en el orden expuesto en el mando general de operaciones

que va de derecha a izquierda iniciando con el aacutengulo de inyeccioacuten y culminando

en la limpieza ultrasoacutenica del inyector siguiendo estos pasos se garantiza una

adecuada visualizacioacuten de desempentildeo del inyector y por consiguiente un trabajo

adecuado del sistema electroacutenico

Para ejecutar una correcta manipulacioacuten del sistema electroacutenico se realizoacute un

manual de usuario En este se puntualiza la manera adecuada de trabajo del

62

sistema de control para obtener los mejores resultados asiacute mismo se detalla de

manera ordenada las recomendaciones para poner en funcionamiento el sistema

de control

61 Pruebas al inyector

Para corroborar el adecuado funcionamiento del sistema electroacutenico se realizan

una serie de pruebas al inyector ya mencionadas anteriormente posteriormente se

ejecuta la limpieza ultrasoacutenica seguidamente de nuevo se repiten las pruebas y

asiacute se avala la limpieza ultrasoacutenica ya realizada con esta toma de datos se

permite analizar el sistema desde el punto estadiacutestico encontrando datos de error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar

Antes de iniciar las pruebas el operario debe asegurarse que el tanque de reserva

de combustible este con suficiente liacutequido para poder realizar las pruebas al

inyector y asiacute no generar dantildeo alguno en el sistema de control este conocimiento

se obtiene realizando la lectura pertinente del manual de operaciones anexo en el

documento

Las pruebas aacutengulo de inyeccioacuten y estanqueidad se realizan una sola vez ya que

estas son pruebas cualitativas estas tienen como objetivo la observacioacuten

descripcioacuten y comprensioacuten de las cualidades del trabajo del inyector seguacuten la

prueba

Cuando el inyector es desmontado de la motocicleta se procede a acoplarlo a la

rampla de alimentacioacuten en esta zona se realizan las pruebas Angulo de inyeccioacuten

de combustible Flujo de inyeccioacuten de combustible y Estanqueidad de los

inyectores

Una vez el inyector se encuentra acoplado en el sistema electroacutenico se procede a

realizar la primer prueba de Angulo de inyeccioacuten de combustible aquiacute se observoacute

que al dar inicio con la presioacuten establecida de 40 psi y al aplicarle los pulsos de

operacioacuten al inyector comenzoacute a trabajar correctamente pero el combustible se

esparcioacute de forma inadecuada con un aacutengulo inexacto por encima de los 30deg y no

homogeacuteneamente el cual se observa en la fig 40 al variarle el pulso de operacioacuten

estas fallas se fueron reflejando con mayor visibilidad esta prueba tuvo una

duracioacuten de 4 minutos en los cuales no se observoacute mejoriacutea de la forma de trabajo

asiacute se llegoacute a la conclusioacuten que el inyector no se encontraba en sus oacuteptimas

condiciones

63

Fig 40 Prueba aacutengulo de inyeccioacuten con inyector sucio

Fuente elaboracioacuten propia

Con la segunda eleccioacuten que es la prueba de flujo de inyeccioacuten se le aplico el

pulso de activacioacuten al inyector durante 15 segundos a esta prueba se le tomo 16

datos diferentes ya que es cuantitativa y se indica que para saber el

comportamiento de un prototipo el nuacutemero de veces que se realizan las pruebas

son 16 tambieacuten se aplican teacutecnicas de anaacutelisis estadiacutesticos de datos como error

relativo error absoluto varianza y desviacioacuten estaacutendar realizando el caacutelculo del

promedio arroja que suministroacute 83ml de combustible teniendo en cuenta que el

inyector desde la prueba anterior no se encontraba en optimo estado En la fig 41

se observa esta cantidad de flujo esparcido y en la Tabla 4 se observa los datos

de las 16 pruebas

64

Fig 41 Prueba flujo de inyeccioacuten

Fuente elaboracioacuten propia

Tabla 5 Datos prueba Flujo de Inyeccioacuten sin limpieza ultrasoacutenica

Prueba 2 (Sin Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 81

2 73

3 85

4 73

5 92

6 81

7 86

8 88

9 76

10 89

11 81

12 92

13 75

14 79

15 88

16 89

Promedio 83

65

Fuente Elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 5 prueba Flujo de Inyeccioacuten sin

limpieza ultrasoacutenica es de 83 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 81ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

| |

Conociendo el promedio que es 83ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 652 con respecto a la media

En la uacuteltima etapa que es la prueba de estanqueidad de combustible al aplicar la

presioacuten de 45 psi 10 mayor a la presioacuten normal de trabajo y sin aplicar un pulso

de activacioacuten entendiendo que el inyector se encuentra cerrado se observoacute que el

66

inyector tiene una pequentildea fuga pese a que no se encuentra en optimo estado y

por esta razoacuten la vaacutelvula obturadora no afianza completamente sobre su asiento

En la fig 42 se observa la fuga

Fig 42 Prueba estanqueidad

Fuente Elaboracioacuten propia

Al seleccionar la cuarta opcioacuten del sistema de control el limpiador ultrasoacutenico se

enciende aquiacute se sumerge la mitad del inyector en la bandeja de aluminio la cual

contiene el liacutequido limpiador esta limpieza se realiza durante 10 minutos despueacutes

de este tiempo el inyector de nuevo se somete a las tres anteriores pruebas y se

observa la diferencia en su forma de trabajo En la fig 43 se observa el limpiador

ultrasoacutenico realizando su labor

67

Fig 43 Limpieza de inyectores

Fuente elaboracioacuten propia

Una vez realizada la limpieza ultrasoacutenica se procedioacute de nuevo a repetir las

pruebas esta vez arrojaron valores diferentes y se obtuvo un mejor desempentildeo

los resultados se expresan a continuacioacuten

Para la prueba inicial se observoacute que el inyector entrego un aacutengulo de inyeccioacuten

conforme al expresado teoacutericamente y al variar su ciclo de trabajo con la perilla

reguladora de flujo de combustible su funcionamiento y aacutengulo de inyeccioacuten no se

vieron afectados

En la tabla 6 se hace comparacioacuten del trabajo del inyector antes de realizar la

limpieza ultrasoacutenica y despueacutes de realizarla

Tabla 6 Comparacioacuten prueba Angulo de inyeccioacuten

Prueba 1

Angulo de Inyeccioacuten

Sin Limpieza Ultrasoacutenica Con Limpieza Ultrasoacutenica

Flujo de combustible no constante Flujo de combustible constante

Esparcioacuten de combustible de forma inadecuada Forma apropiada de esparcioacuten de combustible

Angulo inexacto por encima de los 30deg Angulo adecuado de inyeccioacuten colindante a los 30deg

Esparcioacuten de combustible no homogeacutenea Esparcioacuten de combustible homogeacutenea Fuente elaboracioacuten propia

En la segunda prueba ejecutada con el sistema de control se le aplico al inyector

el mismo pulso de activacioacuten durante 15 segundos y el mismo nuacutemero de pruebas

(16 pruebas) aquiacute se observoacute que su promedio de flujo de inyeccioacuten fue de 50 ml

68

167 menos combustible que antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica sus

resultados y promedio se muestran en la tabla 7

Tabla 7 Datos Flujo de Inyeccioacuten con Limpieza Ultrasoacutenica

Prueba 2 (Con Limpieza Ultrasoacutenica)

Flujo de inyeccioacuten Tiempo de duracioacuten 15 Seg

de veces Flujo de Inyeccioacuten (ml)

1 47

2 53

3 49

4 48

5 52

6 52

7 50

8 47

9 52

10 53

11 48

12 52

13 50

14 49

15 48

16 50

Promedio 50 Fuente elaboracioacuten propia

El promedio de los datos registrados en la tabla 7 prueba Flujo de Inyeccioacuten con

limpieza ultrasoacutenica es de 50 ml Ya obtenido este valor se procede a hallar el

error absoluto y el error relativo

Aplicando la foacutermula de error absoluto

| |

Tomando como valor medido el dato que maacutes se repite 52ml

| |

| |

Aplicando formula de error relativo

| |

69

| |

Conociendo el promedio que es 50 ml se procede a encontrar la varianza por

medio de la foacutermula

sum

Obteniendo el valor de la varianza se aplica la foacutermula para hallar la desviacioacuten

estaacutendar

radic

Este resultado de la desviacioacuten estaacutendar indica que los datos registrados tienen

una dispersioacuten de 180 con respecto a la media

En la tercera prueba denominada estanqueidad se observoacute que en los 10

segundos donde se aplicoacute el 10 maacutes de presioacuten el inyector se mantuvo

completamente cerrado y sin fugas de combustible lo que hace concluir que la

limpieza ultrasoacutenica fue efectiva en la tabla 8 se muestra la comparacioacuten

Tabla 8 Prueba de estanqueidad

Prueba 3

Estanqueidad Tiempo de trabajo 10 seg 10 maacutes de presioacuten

Sin limpieza ultrasoacutenica Con limpieza ultrasoacutenica

Con pequentildea fuga de combustible Sin goteo de combustible Fuente elaboracioacuten propia

70

En la graacutefica 1 podemos observar los datos entregados con la realizacioacuten de la

prueba de flujo de combustible antes y despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica

asiacute mismo sus datos de promedio

Grafica 1

Fuente elaboracioacuten propia

62 Limpieza Ultrasoacutenica

En el sistema de control para pruebas preventivas y correctivas se ejecuta la

limpieza ultrasoacutenica con el limpiador BAKKU BK 3550 (ver fig44) que maneja una

potencia de 50W y un voltaje de 110V con dimensiones del tanque de 15 cm de

largo y 85 de ancho x 65 cm de alto que se muestra en la fig38 esta limpieza se

ejecuta durante 10 minutos que es el tiempo suficiente para efectuar esta

operacioacuten el inyector a limpiar se ubica en la bandeja de aluminio que contiene el

liacutequido conductor de ultrasonido y produce ondas ultrasoacutenicas oscilante a la

frecuencia de ultrasonidos el mismo que produce en el liacutequido millones de

microscoacutepicos huecos o vaciacuteo parcial de burbujas las sentildeales de alta frecuencia

producidas por el limpiador ultrasoacutenico genera ondas de comprensioacuten y depresioacuten

Para el ciclo de depresioacuten la primer etapa de la limpieza es la creacioacuten de

burbujas de gas en el centro del liacutequido que crecen mientras dura esta fase en el

segundo ciclo de compresioacuten ultrasoacutenica por la gran presioacuten ejercida en las

burbujas estas tienden a comprimirse aumentando la temperatura del gas hasta

que colapsan haciendo implosioacuten liberando con fuerza una cantidad de energiacutea

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sin Limpieza

Con Limpieza

promedio sin limpieza

promedio con limpieza

71

esta energiacutea golpea la superficie del objeto a limpiar interactuando fiacutesica y

quiacutemicamente Fiacutesicamente se tiene el fenoacutemeno de microbarrido que como su

nombre ya lo expresa es un barrido microscoacutepico interno y externo quiacutemicamente

se tiene el efecto detergente de las sustancias quiacutemicas que estaacuten presentes en el

liacutequido limpiador

Fig 44 Limpiador ultrasoacutenico

Fuente elaboracioacuten propia

72

7 CONCLUSIONES

Al analizar estadiacutesticamente los datos arrojados por las pruebas antes y

despueacutes de realizar la limpieza ultrasoacutenica se concluye que el prototipo

bajo condiciones normales de funcionamiento responde satisfactoriamente

logrando una reduccioacuten del 167 en el consumo de combustible

En teacuterminos de desempentildeo las pruebas realizadas con un inyector

comercial demuestran un comportamiento muy cercano al ideal teoacuterico

pese a que se trabajoacute con un inyector de segunda mano por el costo

favorable

En teacuterminos de operacioacuten en las pruebas de limpieza ultrasoacutenica se

corrobora su eficacia ya que el inyector recupera su funcionalidad con

aacutengulo de esparcioacuten colindante a los 30deg conforme al expresado

teoacutericamente adicionalmente al aplicar presioacuten de combustible el inyector

se mantuvo completamente cerrado y sin fugas ante la ausencia del pulso

de activacioacuten

En teacuterminos generales el prototipo funciona adecuadamente bajo las

instrucciones de operacioacuten establecidas en el manual de usuario lo que

garantiza su correcta operacioacuten y una apropiada manipulacioacuten del sistema

En teacuterminos de experiencia de usuario se realizaron pruebas de operacioacuten

del prototipo las cuales fueron ejecutadas por mecaacutenicos expertos del taller

ldquoStunt Motosrdquo con este procedimiento se validoacute el manual de usuario y la

interface de usuario sentildealando por parte de los mecaacutenicos una faacutecil y

correcta operacioacuten

Finalmente el desarrollo de este prototipo puede marcar el inicio de un

emprendimiento debido a que se proyecta como un equipo indispensable

para el servicio de soporte teacutecnico en motocicletas que operan con

sistemas inyeccioacuten electroacutenica con motores monociliacutendricos

73

8 REFERENCIA

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76

ANEXOS

A MANUAL DE USUARIO

En esta seccioacuten se encuentra informacioacuten detallada acerca del manual de usuario

donde se especifican los pasos a seguir para el encendido manipulacioacuten orden

de funcionamiento de pruebas manejo del limpiador ultrasoacutenico

1 Para encender el sistema electroacutenico de pruebas de diagnoacutestico y limpieza

ultrasoacutenica del inyector INP-784 para motocicletas monociliacutendricas primero

conecte la fuente de poder y el adaptador de la tarjeta Arduino a una toma

de corriente de 120 V como se muestra en la ilustracioacuten 1

Ilustracioacuten 1

Fuente elaboracioacuten propia

77

2 Opere el interruptor (on-off) que estaacute situado en la parte frontal del Sistema

Electroacutenico para encender el mando general de operaciones Este se

muestra en la ilustracioacuten 2

Ilustracioacuten 2

Fuente elaboracioacuten propia

3 Espere 5 segundos hasta que la pantalla empotrada en el mando general

se active y muestre el tiacutetulo ldquoBanco De Pruebas Para Inyectoresrdquo como se

muestra en la ilustracioacuten 3

Ilustracioacuten 3

Fuente elaboracioacuten propia

4 Antes de iniciar cualquier prueba el operario debe ajustar muy bien el

inyector a la rampa de alimentacioacuten de inyectores para evitar derrame de

liacutequidos como se muestra en la ilustracioacuten 4

78

Ilustracioacuten 4

Fuente elaboracioacuten propia

5 Antes de darle inicio a cualquier opcioacuten de prueba cerciorarse que el tanque

de reserva de combustible este con suficiente liquido con el cual se puedan

realizar las pruebas pertinentes al inyector para no generar dantildeo alguno en

el sistema de control como se muestra en la ilustracioacuten 5

Ilustracioacuten 5

Fuente elaboracioacuten propia

79

6 Si al iniciar las pruebas el operario observa fuga de combustible por una de

las mangueras de alta presioacuten (ilustracioacuten 6) este debe reajustar las

abrazaderas de hierro implantadas en ellas

Ilustracioacuten 6

Fuente elaboracioacuten propia

7 Para obtener un mejor resultado de visualizacioacuten de trabajo del inyector

electroacutenico y limpieza ultrasoacutenica se aconseja realizar las pruebas en el

siguiente orden (ilustracioacuten 7)

Angulo de inyeccioacuten

Flujo de combustible

Estanqueidad del inyector

Limpieza ultrasoacutenica

Ilustracioacuten 7

Fuente elaboracioacuten propia

80

8 Despueacutes de realizar cualquier prueba abrir la vaacutelvula de drenaje para

garantizar que la probeta de prueba no rebose su capacidad de

almacenamiento de liacutequido la cual se muestra en la ilustracioacuten 8

Ilustracioacuten 8

Fuente elaboracioacuten propia

9 En el trascurso de realizacioacuten de las pruebas el operario debe observar que

la probeta de prueba no supere la capacidad de almacenamiento de liacutequido

(ilustracioacuten 9) en el caso que supere esta capacidad se debe abrir la

vaacutelvula manual de drenaje de liacutequido

Ilustracioacuten 9

Fuente elaboracioacuten propia

81

10 Antes de realizar la limpieza ultrasoacutenica el operario debe asegurarse que

haya suficiente liacutequido limpiador en la bandeja de aluminio que permita

sumergir la mitad del inyector y asiacute garantizar una correcta limpieza como

se muestra en la ilustracioacuten 10

Ilustracioacuten 10

Fuente elaboracioacuten propia

11 Al realizar la limpieza ultrasoacutenica el tiempo ideal para esta es de 10

minutos una vez terminado este tiempo el inyector debe ser retirado del

recipiente y de nuevo realizar las pruebas para confirmar una correcta

limpieza

12 Una vez culminado el tiempo de trabajo del sistema electroacutenico realizar el

correcto apagado del equipo con el interruptor (on-off) que se encuentra

ubicado en la parte frontal del sistema y cerciorarse que la probeta de

pruebas se encuentre sin liacutequido como se muestra en la ilustracioacuten 12

82

Ilustracioacuten 11

Fuente elaboracioacuten propia

83

B ALGORITMO DE FUNCIONAMIENTO

include ltLiquidCrystalhgt

LiquidCrystal lcd(12 11 5 4 3 2) Inicializamos la libreria con los pines a utilizar

VARIABLES ANGULO DE INYECCION

include ltServohgt

Servo miServo Objeto miservo creado

int presion puerto de potenciometro de presion

int presion = A1 puerto de potenciometro de presion

int electro = 46 valor variable para utilizar presion

int bomba = 24

int inyector = 22 Pin de salida para el LED

int ledprueba1 = 26 led indicador para prueba 1

int ledprueba2 = 32 led indicador para prueba 2

int ledprueba3 = 39 led indicador para prueba 3

int ledprueba4 = 44 led indicador para prueba 4

int botonprueba1 = 27

int botoninicio1 = 28

int botonfinprueba1 = 29

int potpin = A0 Pin de entrada para el potencioacutemetro

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

int botonprueba2 = 33

int botoninicioprueba2 = 34

int pulsadorprueba1 = 0

int pulsadorinicio1 = 0

int pulsadorprueba2 = 0

int pulsadorinicio2 = 0

int pulsadorprueba3 = 0

int pulsadorinicio3 = 0

int pulsadorprueba4 = 0

int pulsadorinicio4 = 0

int pulsadorfin = 0

int estado = 0

int estado1 = 0

int estado2 = 0

int estado11 = 0

int estado12 = 0

Variables prueba de estanqueidad

int botonprueba3 = 36

84

int botoninicioprueba3 = 37

int estado31 = 0

int estado32 = 0

Variables limpieza ultrasonica

int botonprueba4 = 42

int botoninicioprueba4 = 43

int estado42 = 0

int estado41 = 0

void setup()

lcdbegin(16 2) Configuramos el numero de caracteres y filas a utilizar

miServoattach(A2) puerto de salida de servomotor

pinMode (electro OUTPUT)

pinMode (bomba OUTPUT)

pinMode (inyector OUTPUT) Declara el pin del LED como de salida

pinMode (botonprueba1 INPUT)

pinMode (botoninicio1 INPUT)

pinMode (botonfinprueba1 INPUT)

VARIABLES FLUJO DE INYECCION

pinMode(ledprueba1 OUTPUT)

pinMode(ledprueba2 OUTPUT)

pinMode(ledprueba3 OUTPUT)

pinMode(ledprueba4 OUTPUT)

pinMode(botonprueba2 INPUT)

pinMode(botoninicioprueba2 INPUT)

pinMode(botonprueba3 INPUT)

Serialbegin (9600)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(BANCO DE PRUEBAS )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(PARA INYECTORES)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

void loop()

Variar presion con potenciometro

85

pulsadorprueba1 = digitalRead(botonprueba1)

if (pulsadorprueba1 == HIGH) si el boton esta presionado

estado = 1 - estado

delay(500)

digitalWrite(ledprueba1 HIGH)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg1 Angulo De Inyeccionnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N1 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Angulo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio1 = digitalRead(botoninicio1)

if (pulsadorinicio1 == HIGH)

estado1 = 1 - estado1

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado1 == 1) si el estado es 1

lcdsetCursor(0 2)

86

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion 40 Psi)

lcdsetCursor(10 2)

digitalWrite(inyector HIGH) Enciende el LED

delay(analogRead(potpin)) Lee el valor del potencioacutemetro

digitalWrite(inyector LOW) Apaga el LED

delay(analogRead(potpin))

pulsadorfin = digitalRead(botonfinprueba1)

if (pulsadorfin == HIGH)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

estado2 = 1 - estado2

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Angulo in) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(yecion finalizad) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

delay(2000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

estado = 0

estado1 = 0

estado2 = 0

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado2 == 1)

val = 0

miServowrite(val)

digitalWrite(inyector LOW)

87

else

else

else

Prueba flujo de inyeccion

pulsadorprueba2 = digitalRead(botonprueba2)

if (pulsadorprueba2 == HIGH) si el boton esta presionado

estado11 = 1 - estado11

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 HIGH)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg2 Flujo Inyeccion De Combustiblenn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N2 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Flujo Inyeccion) Escribimos sobre el LCD

if (estado11 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio2 = digitalRead(botoninicioprueba2)

if (pulsadorinicio2 == HIGH)

88

estado12 = 1 - estado12

Serialprint(Prueba Iniciadann)

if (estado12 == 1) si el estado es 1

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH) Bomba activada

digitalWrite(inyector HIGH) Inyector activado

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Ejecutando) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Durante 15 Segund) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( ) Escribimos sobre el LCD

Serialprint(Presion = 40)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion40)

lcdsetCursor(8 2)

lcdsetCursor(11 2)

delay(13000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Flujo iny) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(ecion Finalizada) Escribimos sobre el LCD

delay(2000)

digitalWrite(inyector LOW) Enciende el LED

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

estado12 = 0

estado11 = 0

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

89

if (estado12 == 0) si el estado es 1

if (estado11 == 0) si el estado es 1

Prueba de estanqueidad

pulsadorprueba3 = digitalRead(botonprueba3)

if (pulsadorprueba3 == HIGH) si el boton esta presionado

estado31 = 1 - estado31

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 HIGH)

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

Serialprint(Prueba Ndeg3 Prueba De Estanqueidadnn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint( Prueba N3 ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(2 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Estanqueidad) Escribimos sobre el LCD

if (estado31 == 1) si el estado es 1

pulsadorinicio3 = digitalRead(botoninicioprueba3)

if (pulsadorinicio3 == HIGH)

delay(200)

estado32 = 1 - estado32

Serialprint(Prueba Iniciadann)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

90

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Iniciada ) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(electro HIGH)

delay(300)

digitalWrite(bomba HIGH)

if (estado32 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Presion = )

Serialprint(Prueba ejecutando durante 1 minutonn)

Serialprint(Inyector Apagadonn)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Por 1 min) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Inyector Apagado) Escribimos sobre el LCD

delay(3000)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(Presion45)

lcdsetCursor(9 2)

lcdsetCursor(12 2)

delay(2000)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba Estanquei) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(dad Finalizada ) Escribimos sobre el LCD

digitalWrite(bomba LOW)

delay(300)

digitalWrite(electro LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

delay(2000)

estado32 = 0

estado31 = 0

91

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado32 == 0) si el estado es 1

if (estado31 == 0) si el estado es 1

Limpieza ultrasonica

pulsadorprueba4 = digitalRead(botonprueba4)

if (pulsadorprueba4 == HIGH) si el boton esta presionado

estado41 = 1 - estado41

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint( )

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint( )

delay(300)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Ndeg4 Limpieza Ultrasonicann)

lcdsetCursor(0 0) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(Prueba N4 Limpi) Escribimos sobre el LCD

lcdsetCursor(0 2) Situamos el cursor en el caracter 0 fila 0

lcdprint(eza Ultrasonica ) Escribimos sobre el LCD

if (estado41 == 1) si el estado es 1

92

pulsadorinicio4 = digitalRead(botoninicioprueba4)

if (pulsadorinicio4 == HIGH)

estado42 = 1 - estado42

Serialprint(Prueba Iniciadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Inicia)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(da )

if (estado42 == 1) si el estado es 1

Serialprint(Prueba ejecutando durante 15 segundosnn)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ejecuta)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ndo Por 10 Min )

delay(5000)

digitalWrite(ledprueba1 LOW)

digitalWrite(ledprueba2 LOW)

digitalWrite(ledprueba3 LOW)

digitalWrite(ledprueba4 HIGH)

Serialprint(Prueba Finalizadann)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(Limpieza Ultraso)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(nica Finalizada )

delay(2000)

estado42 = 0

estado41 = 0

digitalWrite(ledprueba4 LOW)

lcdsetCursor(0 0)

lcdprint(ESPERANDO)

lcdsetCursor(0 2)

lcdprint(ELECCION)

if (estado42 == 0) si el estado es 1

93

if (estado41 == 0) si el estado es 1

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