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BANCO DE PRUEBASDE MOTORES

DR - DS

MANUALDE INSTALACION Y OPERACION

EMAIL: saenz@statics.com.ar

INDICE

1-1 CONCEPTOS A TENER EN CUENTA PARA LA ELECCION DEL LUGAR.

1-2 POSIBLES DISPOSICIONES DE LOS ELEMENTOS.

1-3 CONSTRUCCIÓN DE LA SALA DE ENSAYO.

1-4 VENTILACIÓN.

1-5 SISTEMA DE ESCAPE.

1-6 INSTALACION DE AGUA PARA EL DINAMOMETRO.

1-7 INSTALACIÓN DE AGUA PARA LA REFRIGERACION DEL MOTOR.

1-8 SISTEMA DE COMBUSTIBLE.

1-9 INGRESO Y MOVIMIENTO DEL MOTOR DENTRO DE LA SALA.

1-1 CONCEPTOS A TENER EN CUENTA PARA LA ELECCION DEL LUGAR.

La primer pregunta que se debe contestar para elegir el lugar donde se va a instalar elbanco de pruebas es: ¿Se quiere que el publico tenga acceso al banco?.

Para muchas empresas es muy importante darle al banco de pruebas de motores unlugar destacado en este sentido, ya que se trata de una maquina muy atractiva y que jerarquizael trabajo de la empresa. La respuesta afirmativa en este sentido obliga a buscar el lugar en la zona donde elpublico tiene acceso normalmente y tendremos que encontrar la forma de combinar esterequisito con otros que veremos a continuación. Si la respuesta es negativa y el deseo es ubicarlo en un lugar reservado, trataremos dehacerlo en un lugar próximo al de armado de motores y tratando de aprovechar paredesconstruidas.

En la figura 1, se muestra un plano en planta de una sala de ensayos tipo, con una delas disposiciones mas usadas en la practica, en el lugar marcado con (30) se ubica la base delmotor en la zona (29) el freno dinamométrico y luego la ventana (34) a través de la cual se miraal interior, el ventilador (32), es conveniente colocarlo en la forma indicada para ello lo idealseria que la pared donde se instala diera al exterior, o por lo menos a un lugar donde puedatomar aire fresco sin ocasionar algún otro trastorno en el local donde lo toma, (ver punto 1-4). Otros temas a tener en cuenta para elegir el lugar es el de la construcción deparedes, y la facilidad de contar con agua. Pero consideramos prioritarios el tema de larenovación del aire y la salida de escape (para ello ver punto 1-5).

1-2 POSIBLES DISPOSICIONES DE LOS ELEMENTOS. Ya se ha descripto una de las posibles disposiciones y realmente es la mas usada, en lafig. 1 se representa un croquis de planta y un corte de dicha disposición. (Fig. 1-A y Fig. 1-B)

En la fig. 3 se esquematiza otra posible disposición de los elementos, se ha invertido laposición del freno con la del motor, esto permite tener en primer plano el motor, y facilita laubicación de la salida de escape. No obstante esta disposición tiene el inconveniente decomplicar el ingreso de aire por el ventilador (32).

Una tercera disposición se representa en el croquis fig. 4. Esta disposición tiene las ventajasde las dos anteriores pero un problema a solucionar con mucha seriedad, que es el de laseguridad. En las disposiciones anteriores los elementos en movimiento se encuentran en uneje perpendicular a la consola y no implican mucho riesgo para el operador en caso de roturade algún elemento, para esta disposición en cambio la situación es critica y hay que tomarprecauciones en la construcción de las paredes y de la ventana usando para esta ultima vidrioslaminados de seguridad y asegurarse que el tamaño y colocación de los mismos sea el

correcto.

1-3 COSTRUCCION DE LA SALA DE ENSAYO. Piso: Lo más conveniente es hacerlo de Hormigón y simplemente fratachado, ya que unexcesivo alisado y la posibilidad de que se derrame aceite lo hace resbaloso y por endepeligroso. La fijación de la base al piso se debe hacer con fundación de hormigón.

La fundación de hormigón sigue siendo lo más recomendable, a pesar de que en elmercado, existe una gran cantidad de antivibradores que son factibles de usar. SI EL BANCOTIENE LA BASE DE MOTOR CON RUEDAS SE COLOCA DIRECTAMENTE SOBRE ELPISO. La base de hormigón se hará de la siguiente manera: se hará un pozo que tenga 0,20mts. mas en el largo y el ancho que la base de hierro, para la base de Torres Regulables lasdimensiones del pozo serán l,80 mts. de largo por l,40 mts. de ancho y una profundidad de0,60 mts.

En el piso del pozo se colocan planchas de telgopor compacto o corcho (5 cmts deespesor) o simplemente una capa de 5 cmts. de arena. En las paredes del pozo se colocatelgopor o corcho de 5 cmts de espesor a modo de encofrado. Se deben colocar tres parrillasde hierro de 4,2 con 20 cmts. de separación entre si, para evitar rajaduras como consecuenciade las vibraciones.

Si se usa telgopor tomar la precaución de protegerlo ya que el agua caliente, loshidrocarburos, las radiaciones de los caños de escape lo atacan. Tamaño de la sala: El interior de la sala nos debe permitir un movimiento cómodo pararealizar la instalación del motor y las posibles operaciones en el mismo una vez montado. Un tamaño adecuado es de 3,oo mts. de ancho por 4,00 de largo y una altura de 2,50mts. La altura debe considerarse junto con el sistema que se utilice para ingresar el motor enla sala, ya que debe permitir levantar el motor unos 0,50 mts sobre la posición de prueba. Paredes: Como en cualquier construcción las paredes deben ser adecuadas para soportar lacarga a que se las va a someter, pero además en el caso particular de la sala de ensayo sedebe prever que es necesario reducir al mínimo posible la transmisión de los ruidos. La transmisión del ruido a través de un tabique es inversamente proporcional a la masadel tabique divisor, esto explica como en las medianeras de las casas antiguas 0,30 y a veces0,45 cmts de pared maciza no se escuchaban ruidos a diferencia de los departamentosmodernos de finas paredes de ladrillo hueco.Si se quiere lograr una buena aislacion acústica las paredes se construirán dobles, una paredexterna de ladrillo macizo de 15 cmts de espesor luego una pared interna de 15 cmts. deespesor de ladrillo macizo, dejando entre ellas una cámara de aire de 5cmts. de espesor quepuede ser rellenada con panel de lana de vidrio, (No telgopor), para una mejor aislacion. Luegosobre la pared interna se colocaran paneles acústicos de 50 mm de espesor.

Una alternativa mas económica, también efectiva pero en menor grado se lograhaciendo la pared interna con ladrillo hueco, de forma que los huecos queden mirando hacia elinterior de la sala, en este caso rellenar la cámara de aire con lana de vidrio es tambiénpositivo y se deben cerrar los huecos por detrás.

Es recomendable asentar las paredes sobre un encadenado de hormigón y terminar lasmismas con otro encadenado. En el caso de hacerse el puente grúa recomendado en estemanual es necesario prever un encadenado donde luego se asentaran los rieles del mismo.

La puerta de acceso de motores debe hacerse en el lugar más cómodo, y con el tamañoadecuado para la función. Además debe ser de material no combustible y contar con aislacionacústica y burletes que sellen la abertura. Iguales condiciones debe cumplir la puerta deacceso del operador del banco si es que se decide hacer una puerta para esta funciónespecifica. Ventana: desde el punto de vista de la operación del banco es conveniente que esta sealo más amplia posible. Queda bien hacerla del ancho de la consola (la consola de inoxidablestandard tiene 2040 mm) y permite una buena visual de todo lo que ocurre dentro de la sala.Desde el punto de vista de la seguridad es necesario ( sobre todo cuando se adopta la

solución de fig. 4) usar vidrios "Laminados de seguridad". Se colocaran dos vidrios el que dapara la consola vertical y el otro interior de la sala inclinado respecto del anterior esto por unacuestión acústica pudiendo ser la inclinación cualquiera, pero no los dos vidrios paralelos.

1-4 VENTILACION.

Para una correcta ventilación de la sala es necesario recircular el volumen de la mismamas el aire consumido por el motor cada cinco segundos es decir unas doce renovaciones porminuto. Esto nos asegura que la temperatura dentro de la sala no aumentará y las pruebas semantendrán dentro de las condiciones atmosféricas especificadas por las normas de ensayode motores. Para lograr esto es recomendable el uso de un ventilador (32) que forzara la entrada deaire en la sala, este ventilador se colocara de tal manera que el aire por el impulsado se dirijahacia la zona de los caños de escape y otras zonas del motor que en el vehículo recibenrefrigeración por el aire circulante. El aire llegara al ventilador por un conducto (37) con dimensiones adecuadas, Fig. 5,(cuanto mayor sea el área de pasaje mejor, siendo lo ideal evitar este conducto si el ventiladorpudiera tomar aire directamente del exterior) en ningún caso debe aceptarse medidas querepresenten un área de pasaje menor que el área del propio ventilador. Como es lógico todo el aire que ingresa debe salir y no podemos hacer entrar mas airedel que sale, de aquí que es conveniente el uso de un ventilador, de iguales características queel que se usa para ingresar aire a la sala, para extraer el aire y los gases de escape. En la figura 1-A, hemos representado una vista en perspectiva que muestra como hacerel conducto de escape, y el corte A-A con algunas dimensiones tentativas, orienta en el mismosentido.El conducto se extiende todo el ancho de la sala, tiene dos aberturas cuadradas una de cadalado del banco con el objetivo de que se orienten hacia ellas los caños de escape del motor,(una de cada lado para la alternativa de probar motores con escapes a un lado y a otro ytambién para canalizar en forma repartida el aire a través de la sala).

Con esta construcción se logra el siguiente fenómeno: El aire ingresa forzado por elventilador 32, barre la sala, pasa a través de las aberturas 38 arrastrando los gases de escapehacia el extractor que ayuda a expulsarlos al exterior. Las dimensiones de las aberturasguardan relación con las medidas internas del conducto y el ventilador recomendado,asegurando una circulación sin retornos y efectiva. (Puede variarse el alto y anchomanteniendo las secciones de pasaje con el mismo área)

Se insiste en recalcar que este y todos los diagramas que forman parte de este manualde instalaciones deben ser analizados y modificados de acuerdo con las circunstancias querodean a cada instalación en particular. Como vemos en la figura 6, se recomienda hacer losas en una suerte de laberinto, queobligan al aire y gases de escape a un cambio permanente de dirección, provocando un efectode amortiguación de la onda sonora.

Tanto el conducto (37) como (36) es conveniente utilizar los ladrillos con huecos hacia elinterior como aislante acústico, debido que otros aislantes son afectados por los gases deescape y su temperatura.

En la zona del conducto que esta dentro de las sala, la aislación se hará solo en lasparedes que dan al exterior de la sala de prueba.

La altura que se dará a esta chimenea dependerá de las construcciones preexistentestratando de ir por arriba de aquellas que pudieran ser afectadas por el ruido.

Con el fin de ahorrar espacio el conducto horizontal se puede hacer detrás de la paredcon la ventana como muestra la figura 1-C y colocar la consola sobre el conducto, en este casoes conveniente hacer la losa superior del conducto de mayor espesor.

1-5 SISTEMA DE ESCAPE.

De acuerdo con lo especificado en las normas de ensayos de motores el sistema deescape debe ser el mismo que utiliza el motor en el vehículo en que se instala. Pero a vecespor una cuestión practica estamos impedidos de tener una variedad de salidas acordes con lacantidad de motores que se pueden probar. Por eso y esto también lo consideran las normas,se reemplaza el sistema original por uno equivalente. Resulta muy practico dar salida a los gases de escape por las aberturas del conducto desalida de aire, introduciendo el caño por alguna de ellas o bien apuntándolo a la que quedemas cómodo. La corriente de aire que originan los ventiladores impide el retroceso de losgases. No es conveniente bajo ningún concepto probar con el escape dentro de la sala, sinorientar a las aberturas, esto trae dos problemas el primero tenemos una fuente térmicaadicional que provocara inevitablemente el aumento de la temperatura de la sala mas de lorecomendado, y en segundo lugar si bien tenemos una gran renovación de aire prevista, dentrode la sala habrá zonas de turbulencia imprevisibles donde los gases permanecerán en ciertaproporción y pueden ser aspirados por el motor con los consiguientes perjuicios.

1-6 INSTALACION DE AGUA PARA EL DINAMOMETRO.

El factor que determina la cantidad de agua necesaria guarda relación con la potenciadel motor a ensayar y es independiente del tipo de freno, dentro del freno la energía puesta enjuego por el motor se transforma en calor y es necesario sacarlo por medio del agua. La cantidad de agua necesaria es de l5 lts por CV-hora. (Partiendo de la premisa de queentra a una temperatura inferior a los 35 grados centígrados al freno)

Por ejemplo si nuestro deseo es hacer una instalación para probar motores de Hasta200 CV. la cantidad de agua requerida es de: 200 x 15 = 3000 lts de agua por hora.pero a esto hay que agregarle un 70% mas que necesita el motor para refrigerarse es decir: 3000 x 0,70 = 2100 lts de agua por hora.lo que hace un total de : 2100 + 3000 = 5100 lts de agua por hora.(Lógicamente esta cantidad de aguase necesitara solamente cuando el motor esta‚ entregando 200 CV, y cuando el motorentregue menos potencia la cantidad de agua requerida será menor y acorde con la potenciaque desarrolle el motor). Pero esta es el agua requerida a los efectos de la eliminación de laenergía generada por el motor, a los efectos del frenado puede ser requerida mayor cantidadde agua, por lo que se recomienda que para frenos DR2 y DS2 usar las bombas derecirculacion de las características especificadas.

En instalaciones de uso continuo, donde se hace asentamiento de motores o cualquiertipo de trabajo que demande un uso de tiempos largos con disipación de potencias grandes lomas conveniente es el uso de torres de enfriamiento.

Para una instalación acorde con este banco es prácticamente imprescindible el uso detorres de enfriamiento, y se recomienda una torre de aproximadamente 60 o 70 toneladasrefrigeración, con sistema de recirculacion. (ver croquis torre de enfriamiento) Una bomba (3) (Ver BOMBAS) será la encargada de introducir el agua en el freno. Lacañería (2) alimentara a la bomba (3) con el agua de la torre de enfriamiento (1) y tendrá eldiámetro requerido por la bomba (3), de 1” BSP. La válvula (6) (se provee con el tablero de control, no se provee con el freno) es unaválvula de 1" BSP tipo globo, debe instalarse en un lugar cómodo para la operación de lamisma, ya que con ella se comanda el caudal de agua que ingresa al freno. El agua llega al freno (8) mediante un flexible (7), que cumple la función de permitir ellibre penduleo del freno.

Se debe tratar de que la distancia entre la válvula (6) y el freno sea la menor posible yevitar entre ellos las curvas de la cañería. Luego de pasar por el freno, donde se calienta el agua cae en el recipiente que forma supropia base, debe hacerlo libremente sin ninguna clase de cañería ni tubos etc. solamente conlos niples indicados en 2-2.La bomba (11) toma el agua de la base (9) mediante la conexión (10) y la retorna a la pileta (1)por la cañería (12). Se debe agujerear la base y soldar una cupla para colocar la conexión (10)en el lugar que le quede mas conveniente. Mediante algún tipo de automático se debe controlar el nivel del deposito (9) y poner enmarcha la bomba (11). La bomba (11) debe elegirse, teniendo en cuenta que transportara agua caliente (aproximadamente 80’C) la altura y la distancia entre las piletas (9) y (1) y que el caudal atrasladar es el que pasa por el freno mas el caudal que se utiliza para refrigerar el motor. Los diámetros de las cañerías (10) y (12) serán los exigidos por la bomba (11).

Es recomendable para la mayoría de los casos colocar la bomba (3) al pie‚ de la pileta otorre de enfriamiento (1).

1-6b BOMBASBOMBA (3) Hemos seleccionado una bomba de la marca PEDROLLO para que le sirva dereferencia. Cualquier bomba de estas características o mejores puede ser usada.

Freno

Modelo PotenciaKw

Caudalm3/h

0 1.8 3.6 5.4 7.2 8.4 9

DR2 CP 200 3 H mts. 58 56 52 47.5 42.5 38.5 36DS2 CP 200 3 H mts. 58 56 52 47.5 42.5 38.5 36

DIMENSIONES en mmModelo DN1 DN2a h1 h n n1 f w s

CP 200 1 ¼” 1” 51.5 115 290 242 206 358 73 11

Para la Bomba (11) de retorno debemos tener en cuenta el recorrido que debe realizar el aguay la perdida de carga de dicho recorrido, y debemos considerar que debe retornar el caudal de

la bomba (3). Por lo que es aconsejable que tenga la misma capacidad de caudal que labomba (3) aunque tal vez sea menor la necesidad de presión ya que como dijimos estadependerá de la cañería de retorno.

1-7 INSTALACION DE AGUA PARA LA REFRIGERACION DEL MOTOR.

La refrigeración del motor se puede hacer de varias maneras las mas comunes 1)sistema abierto y 2) sistema cerrado. El sistema abierto es el mas practico y el mas usado, se utiliza un tanque como elesquematizado, donde el agua proveniente de la torre de enfriamiento (1) se mezcla con elagua del motor produciéndose el enfriamiento. La misma cantidad de agua que se agrega altanque sale de el, por el caño (17) y se manda a la base del freno (9).(El tanque se provee apedido)

El agua fría se hace llegar al intercambiador de calor (16) mediante la cañería (13) una válvulaesclusa (14) que debe ubicarse en un lugar cómodo en la consola de comando, sirve pararegular el caudal de agua en forma manual y así controlar la temperatura del motor.El sistema cerrado consiste en un intercambiador de casco y tubos, que se coloca en lugar delintercambiador (16) descripto en el caso anterior, en este caso el agua de enfriamiento circulapor el interior de los tubos y el agua del motor entre el casco y los tubos enfriándose al tomarcontacto con ellos, en este caso el agua del motor circula en un circuito cerrado, puedepresurizarse y usar adictivos siendo esta la principal ventaja de su uso. Existen varios fabricantes de intercambiadores de "casco y tubos" con quienes se debeconsultar si se desea usar este sistema por el tamaño de los mismos. Esto dependerá de lapotencia de los motores a ensayar y de las temperaturas de agua que se prevén tener.

1-8 SISTEMA DE COMBUSTIBLE.

El tanque de combustible es conveniente que se encuentre al nivel del piso para que labomba de combustible del motor trabaje en condiciones normales ni con una sobre presión siel tanque se encuentra elevado ni teniendo que hacer un trabajo de succión en el caso deencontrarse el tanque mas bajo que el motor. Deben tenerse muy en cuenta todas las medidas de seguridad, lugar donde se coloca eltanque de combustible, recorrido de los caños, etc. que deberán mantenerse alejados deescapes, instalaciones eléctricas, etc. Es recomendable instalar en la consola de mando y al alcance del operador una llave decorte rápido del combustible para uso de emergencia. Bajo ningún concepto se aceptara colocar el tanque de combustible dentro de la sala deensayo del motor. Si se usa mas de un combustible es recomendable utilizar un tanque para cada uno.1-9 INGRESO Y MOVIMIENTO DEL MOTOR DENTRO DE LA SALA.

Se debe prever para el ingreso del motor al banco de pruebas una puerta que tenga lasmedidas apropiadas con relación a los motores que se van a probar. Es muy practico para el movimiento de motores su ubicación y alineación el puente grúaque se esquematiza en el croquis adjunto, el mismo se confecciona fácilmente con perfilesnormalizados y permite una movilidad dentro de la sala, que será muy apreciada. Un aparejocon su correspondiente carrito, barre la sala longitudinalmente sobre un perfil "doble T" que asu vez se desplaza sobre otros dos perfiles amurados a la pared haciendo el barridotransversal de la sala.