IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE SEGURIDAD … · he desarrollado con la ayuda de mis compañeros...
115
Universidad Internacional del Ecuador Escuela de Ingeniería Automotriz IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE SEGURIDAD (INTERLOCK) EN EL SISTEMA DE FRENOS DE LOS CAMIONES HIDRANTES DE COMBUSTIBLE PARA AERONAVES EN EL AEROPUERTO INTERNACIONAL JOSÉ JOAQUÍN DE OLMEDO DE LA CIUDAD DE GUAYAQUIL. Proyecto de Grado para la obtención del Título de Ingeniero Automotriz Adriana Lorena Iza Perrazo Director: Juan José Castro Mediavilla, Msc Guayaquil, Enero 2020
Transcript of IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE SEGURIDAD … · he desarrollado con la ayuda de mis compañeros...
Universidad Internacional del Ecuador
Escuela de Ingeniería Automotriz
IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE SEGURIDAD
(INTERLOCK) EN EL SISTEMA DE FRENOS DE LOS
CAMIONES HIDRANTES DE COMBUSTIBLE PARA
AERONAVES EN EL AEROPUERTO INTERNACIONAL
JOSÉ JOAQUÍN DE OLMEDO DE LA CIUDAD DE
GUAYAQUIL.
Proyecto de Grado para la obtención del Título de Ingeniero Automotriz
Adriana Lorena Iza Perrazo
Director: Juan José Castro Mediavilla, Msc
Guayaquil, Enero 2020
ii
iii
UNIVERSIDAD INTERNACIONAL DEL ECUADOR
ESCUELA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
CERTIFICADO
Ing. Juan José Castro Mediavilla, Msc
CERTIFICA
Que el trabajo de “Implementación de un sistema de seguridad (interlock) en el
sistema de frenos de los camiones hidrantes de combustible para aeronaves en el
Aeropuerto Internacional José Joaquín de Olmedo de la ciudad de Guayaquil”, ha sido
guiado y revisado periódicamente y cumple las normas estatuarias establecidas por la
Universidad Internacional del Ecuador, en el Reglamento de Estudiantes.
Debido a que constituye un trabajo de excelente contenido científico que coadyuvará a
la aplicación de conocimientos y al desarrollo profesional, si recomiendo su publicación. El
mencionado trabajo consta de UN empastado que contiene todo la información de este trabajo.
Autoriza a la señorita: ADRIANA LORENA IZA PERRAZO, que lo entregue a biblioteca de
la facultad, en calidad de custodia de recursos y materiales bibliográficos.
Guayaquil, Enero del 2020
__________________________________
Ing. Juan José Castro Mediavilla, Msc
Director de proyecto
iv
UNIVERSIDAD INTERNACIONAL DEL ECUADOR
ESCUELA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
CERTIFICACIÓN Y ACUERDO DE CONFIDENCIALIDAD
Yo, ADRIANA LORENA IZA PERRAZO, declaro bajo juramento, que el trabajo aquí
descrito es de mi autoría; que no ha sido presentado anteriormente para ningún grado o
calificación profesional y que se ha consultado la bibliografía detallada.
Cedo mis derechos de propiedad intelectual a la Universidad Internacional del Ecuador,
para que sea publicado y divulgado en internet, según lo establecido en la Ley de Propiedad
Intelectual, reglamento y leyes.
____________________________________
ADRIANA LORENA IZA PERRAZO
C.I: 1720918257
v
DEDICATORIA
El presente trabajo de investigación lo dedico a Dios todo poderoso creador del cielo y
de la tierra, por inspirarme y darme fuerzas en seguir en el proceso de obtener uno de los
principales objetivos en mi vida que es ser ingeniera automotriz. También dedico a mis padres,
por brindarme apoyo constante en los momentos difíciles de mi vida, dedico al Sr. Crnl. José
Vélez apoderado especial de la empresa Airfuel International S.A. Por haberme otorgado los
permisos y facilidades para llevar a cabo la elaboración de mí proyecto investigativo, el cual
he desarrollado con la ayuda de mis compañeros de labores y en especial dedico a mis dos
sobrinas que son el motor que me impulsa a seguir adelante.
vi
AGRADECIMIENTO
Agradezco en primer lugar a Dios por la bendición que me brinda día a día, y guiarme
en mis labores diarias colmando de sabiduría y fortaleza en los momentos de debilidad y
dificultad.
Agradezco infinitamente a mi jefe y compañero de labores para la empresa a la cual
pertenezco, por brindarme apoyo incondicional en todo momento. Mil gracias al personal
docente y de servicios de la Universidad Internacional del Ecuador extensión Guayaquil, por
haberme brindado sus conocimientos relacionados en el campo automotriz, además quedo en
total agradecimiento a mi tutor de tesis por haber invertido su tiempo y conocimientos en el
desarrollo de mi trabajo de graduación.
vii
ÍNDICE DE CONTENIDO
CERTIFICADO .................................................................................................................... iii
CERTIFICACIÓN Y ACUERDO DE CONFIDENCIALIDAD ......................................... iv
DEDICATORIA .................................................................................................................... v
AGRADECIMIENTO .......................................................................................................... vi
ÍNDICE DE CONTENIDO ................................................................................................. vii
ÍNDICE DE TABLAS ........................................................................................................ xiii
ÍNDICE DE FIGURAS ...................................................................................................... xiv
ÍNDICE DE ECUACIONES .............................................................................................. xvi
ÍNDICE DE ANEXOS ...................................................................................................... xvii
Resumen ................................................................................................................................ 1
Abstract .................................................................................................................................. 3
Capítulo I ............................................................................................................................... 4
Antecedentes .......................................................................................................................... 4
Definición del problema .................................................................................................. 4
Objetivos de la investigación ........................................................................................... 5
Objetivo general. ........................................................................................................... 5
Objetivos específicos. ................................................................................................... 5
Alcance ............................................................................................................................ 6
Justificación e importancia de la investigación ............................................................... 6
Justificación teórica. ..................................................................................................... 6
Justificación metodológica. ........................................................................................... 7
Justificación práctica. .................................................................................................... 8
Marco metodológico. .................................................................................................... 8
Métodos de investigación. ............................................................................................ 9
Tipo de investigación. ................................................................................................... 9
viii
Ubicación geográfica. ................................................................................................... 9
Hipótesis ........................................................................................................................ 10
Variable de hipótesis ...................................................................................................... 10
Variable dependiente. ................................................................................................. 10
Variable independiente. .............................................................................................. 10
Operacionalización de las variables ............................................................................... 10
Capítulo II ............................................................................................................................ 11
Marco conceptual de la investigación .................................................................................. 11
Requerimientos del sistema de seguridad en los frenos. ............................................... 11
Requerimientos del sistema interlock según la normativa ATA 103 ............................ 11
Sistema de bloqueo de seguridad ................................................................................ 11
Inspección del sistema interlock. ................................................................................ 12
Historia de los frenos ..................................................................................................... 13
Función del sistema de frenos ........................................................................................ 14
Elementos de frenado .................................................................................................... 14
Sistemas de frenos ......................................................................................................... 14
Sistema de frenos de servicio. ..................................................................................... 14
Sistema de frenos de estacionamiento. ....................................................................... 16
Sistema de freno continúo. .......................................................................................... 16
Sistema de freno automático. ...................................................................................... 17
Sistema electrónico de frenos. .................................................................................... 17
Clasificación del sistema de frenos ................................................................................ 17
Frenos mecánicos ........................................................................................................ 17
Frenos hidráulicos. ...................................................................................................... 18
Principio de Pascal. ..................................................................................................... 18
Fricción. ...................................................................................................................... 19
Líquido de frenos ........................................................................................................... 19
ix
Características del líquido de frenos. .......................................................................... 20
Frenos neumáticos ......................................................................................................... 21
Circuito de frenado principal. ..................................................................................... 22
Frenos eléctricos .......................................................................................................... 22
Freno eléctrico. ......................................................................................................... 23
Ralentizador eléctrico ............................................................................................... 24
Generalidades del bombeo de combustible de aviación .............................................. 24
Combustibles para motores de aviación. .................................................................. 24
Tipos de sistemas de bombeo de combustible. ......................................................... 24
Sistema de bombeo por hidrante. .............................................................................. 25
Sistema de bombeo por isla de llenado. .................................................................... 26
Sistema de bombeo por estación de servicio. ........................................................... 27
Equipo para Recarga de Combustible de Aviación ..................................................... 27
Camión hidrante ........................................................................................................... 28
Características de diseños ............................................................................................ 30
Productos e identificación de equipos ......................................................................... 31
Requerimiento de equipos ........................................................................................... 31
Tubería. ..................................................................................................................... 31
Precauciones. ............................................................................................................ 31
Sistema de Interlock .................................................................................................... 32
Anulación del sistema de bloqueo ............................................................................... 33
Luces de advertencia .................................................................................................... 33
Capítulo III ........................................................................................................................... 34
Situación actual de Airfuel International S.A ...................................................................... 34
Airfuel International S.A. .............................................................................................. 34
Área de estudio del proyecto investigativo .................................................................... 34
Modalidad de la investigación ....................................................................................... 35
x
Modalidad bibliográfica. ............................................................................................. 36
Investigación de campo. .............................................................................................. 36
Aplicación del FODA a los camiones hidrantes de combustible .................................. 36
Fortalezas. ................................................................................................................... 36
Oportunidades. ............................................................................................................ 36
Debilidades. ................................................................................................................ 37
Amenazas. ................................................................................................................... 37
Descripción del camión hidrante de combustible .......................................................... 37
Datos generales del Mitsubishi Canter ....................................................................... 38
Sistema de frenos del camión hidrante .......................................................................... 38
Sistema básico de frenos. ............................................................................................ 40
Situación actual de los componentes del sistema de frenos .......................................... 41
Pedal de frenos. ........................................................................................................... 41
Bomba de frenos. ........................................................................................................ 42
Conductos y cañerías de frenos. .................................................................................. 42
Hidromaster. ................................................................................................................ 43
Tambor de frenos ........................................................................................................ 44
Zapatas de frenos ........................................................................................................ 45
Cilindros de ruedas. .................................................................................................... 46
Procesamiento de la información. .................................................................................. 47
Encuestas. .................................................................................................................... 48
Análisis e interpretación de resultados pregunta 2 ..................................................... 49
Análisis e interpretación de resultados pregunta 3 ..................................................... 50
Análisis e interpretación de resultados pregunta 4 ..................................................... 51
Capítulo IV .......................................................................................................................... 52
Diseño del sistema a implementar ....................................................................................... 52
Diseño de la implementación del sistema de interlock en los frenos ............................ 52
xi
Diseño para la implementación de un sistema de seguridad (interlock)........................ 52
Cálculos ......................................................................................................................... 53
Datos recolectados para cálculo de frenado ................................................................... 53
Fuerza en la bomba. .................................................................................................... 55
Factor de seguridad de frenado ................................................................................... 57
Presión de frenos. ........................................................................................................ 58
Distancia de frenado. .................................................................................................. 61
Aceleración. ................................................................................................................ 62
Fuerza del pistón en las zapatas. ................................................................................. 63
Presión en el pistón de las zapatas. ...................................................................................... 64
Presión de la bomba de vacío. ..................................................................................... 65
Esquematización del sistema neumático implementado ................................................ 65
Diagrama del sistema neumático implementado. ....................................................... 67
Capítulo V ............................................................................................................................ 69
Implementación del sistema interlock ........................................................................... 69
Preparación del vehículo ................................................................................................ 70
Sistema hidráulico ....................................................................................................... 70
Instalación del Booster de freno. ................................................................................ 72
Instalación de válvula de distribución. ........................................................................ 73
Instalación de líneas y cañerías de freno auxiliares. ................................................... 73
Sistema neumático ......................................................................................................... 74
Adaptación de compresor al motor. ............................................................................ 74
Toma de aire del compresor ........................................................................................ 75
Lubricación del compresor ......................................................................................... 76
Válvula reguladora de presión de 120 PSI .................................................................... 77
Instalación del acumulador de presión .......................................................................... 77
Instalación de la unidad de mantenimiento ................................................................... 79
xii
Componentes de la unidad de mantenimiento. ........................................................... 80
Implementación de electroválvula 3:2 24V ................................................................... 80
Instalación de un controlador lógico programable PLC ................................................ 81
Funcionamiento del logo programable. ...................................................................... 82
Adaptación de banda al compresor ................................................................................ 83
Instalación de luces indicadoras .................................................................................. 83
Capítulo VI .......................................................................................................................... 85
Conclusiones y recomendaciones ........................................................................................ 85
Conclusiones .................................................................................................................. 85
Recomendaciones .......................................................................................................... 86
Bibliografía .......................................................................................................................... 88
ANEXOS ............................................................................................................................. 90
xiii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Operacionalización de las variables ................................................................ 10
Tabla 2 Requisitos del líquido de frenos ...................................................................... 20
Tabla 3 Sistema de bombeo del combustible de aviación ........................................... 25
Tabla 4 Resultados de encuesta 1................................................................................. 48
Tabla 5 Resultados de encuesta 2................................................................................. 49
Tabla 6 Resultados de encuesta 3................................................................................. 50
Tabla 7 Resultados de encuesta 4................................................................................. 51
Tabla 8 Medidas para cálculo de frenado .................................................................... 54
Tabla 9 Variables que interviene en el sistema de frenos ............................................ 55
Tabla 10 Medidas de cilindro maestro de frenos ......................................................... 59
Tabla 11 Diagrama de procesos en la instalación de los componentes neumáticos .... 66
Tabla 12 Equipos e insumos para el sistema a implementar ........................................ 69
Tabla 13 Sistemas a preparar del camión hidrante de combustible de aviación .......... 70
Tabla 14 Elementos del sistema hidráulico a instalar .................................................. 70
xiv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.Ubicación de la empresa Airfuel International S.A. (Google Maps, 2019) .... 9
Figura 2. Freno de zapatas (Dominguez & Ferrer, 2019) ............................................ 13
Figura 3. Freno de servicio (Colortest, 2018) .............................................................. 15
Figura 4. Componentes del sistema de freno de estacionamiento auxiliar .................. 15
Figura 5. Sistema de freno de estacionamiento (University, 2019) ............................. 16
Figura 6. Sistema de frenos Mecánico (University, 2019)........................................... 17
Figura 7. Componentes del sistema hidráulico de frenos (Ferrepat, 2019) ................. 18
Figura 8. Principio de Pascal (Llano, 1994) ................................................................. 19
Figura 9. Punto de ebullición del líquido de frenos (Technology, 2017) .................... 20
Figura 10. Sistema de frenos neumático (Casado, Navarro, & Gómez, 2011) ............ 21
Figura 11. Sistema de frenos de aire comprimido ( (Javier, 2011) .............................. 22
Figura 12. Freno eléctrico de camión (Wikipedia, 2009) ............................................ 23
Figura 13. Camión hidrante de combustible (Azafata, 2011) ...................................... 25
Figura 14. Diagrama del sistema hidrante (Station, 2012)........................................... 26
Figura 15. Sistema de bombeo por isla de llenado (Station, 2012).............................. 26
Figura 16. Sistema de bombeo por estación de servicio (Station, 2012) ..................... 27
Figura 17. Elementos básicos de un hidrante de combustible de aviación .................. 28
Figura 18. Hidrante de combustible de aviación (TRAINING MANUAL, 2017) ...... 29
Figura 19. Área de estudio de la investigación ............................................................ 35
Figura 20. Mitsubishi Canter, vista lateral – Services Hydrant ................................... 37
Figura 21. Camión hidrante de combustible vista posterior ........................................ 38
Figura 22. Sistema de frenos Mitsubishi Canter (Fuso, 2016) ..................................... 39
Figura 23. Sistema básico de frenos (Festo Fluid System,2019) ................................. 40
Figura 24. Pedal de frenos Mitsubishi Canter .............................................................. 41
Figura 25. Estado de cañerías del sistema de frenos del camión hidrante ................... 42
Figura 26. Medición de vacío el en hidrovac ............................................................... 43
Figura 27. Tambores de frenos delanteros Mitsubishi Canter Fuso ............................ 45
Figura 28. Tambor de frenos trasero Mitsubishi Canter Fuso ..................................... 45
Figura 29. Zapatas de frenos Mitsubishi Canter Fuso.................................................. 46
Figura 30. Cilindros de ruedas Mitsubishi Canter Fuso ............................................... 46
Figura 31. Pistón de la rueda de frenos Mitsubishi Canter Fuso ................................. 47
xv
Figura 32. Procesamiento de la información................................................................ 47
Figura 33. Frecuencia de daños presentados en el sistema de frenos .......................... 48
Figura 34. Problemas en el desbloqueo de frenos ........................................................ 49
Figura 35. Implementación de un sistema adicional para el bloqueo de frenos .......... 50
Figura 36. Accidentes producidos por fallas en los frenos .......................................... 51
Figura 37. Diagrama de diámetros, fuerzas y presiones del sistema de frenos ............ 55
Figura 38. Fuerzas en el pedal de frenos (INSIA, 2003) ............................................. 56
Figura 39. Distancia de recorrido del pedal de frenos (INSIA, 2003) ......................... 56
Figura 40. Esquema de presiones del líquido de frenos y vacío (Carrillo, 2015) ........ 60
Figura 41. Fuerza de pistón en las zapatas ................................................................... 63
Figura 42. Diagrama del sistema neumático implementado ........................................ 67
Figura 43. Estado en reposo del sistema neumático implementado............................. 68
Figura 44. Instalación del depósito de líquido de frenos externo ................................ 71
Figura 45. Líquido de frenos usado en el sistema ........................................................ 72
Figura 46. Booster de freno instalado .......................................................................... 73
Figura 47. Líneas de frenos auxiliares instaladas......................................................... 74
Figura 48. Adaptación de compresor al camión Mitsubishi Canter ............................. 75
Figura 49. Acople de toma de aire para el compresor.................................................. 76
Figura 50. Entrada de aire acoplada al compresor ....................................................... 76
Figura 51. Perforación en el cárter para toma de aceite al compresor ......................... 76
Figura 52. Válvula reguladora de presión a 120 PSI ................................................... 77
Figura 53. Instalación del tanque acumulador de presión ............................................ 78
Figura 54. Empernado del tanque reservorio de presión.............................................. 78
Figura 55. Instalación de la Unidad de Mantenimiento ............................................... 79
Figura 56. Instalación de electroválvula 3/2 servopiloteada ........................................ 81
Figura 57. PLC interlock de 24 V instalado ................................................................. 82
Figura 58. Instalación de la banda al compresor .......................................................... 83
Figura 59. Luces de indicación y switch de corte del sistema Interlock ...................... 84
xvi
ÍNDICE DE ECUACIONES
Ecuación 1. Fuerza en la bomba .................................................................................. 55
Ecuación 2. Cálculo fuera de la bomba principal de frenos ......................................... 57
Ecuación 3. Cálculo del factor de seguridad ................................................................ 57
Ecuación 4. Factor de seguridad de frenado ................................................................ 57
Ecuación 5. Cálculo de la presión del líquido de frenos .............................................. 58
Ecuación 6. Área de una superficie .............................................................................. 58
Ecuación 7. Cálculo teorema general de trabajo .......................................................... 61
Ecuación 8. Cálculo de la aceleración.......................................................................... 62
Ecuación 9. Cálculo de la bomba de presión de vacío ................................................. 65
xvii
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo 1 Características Mitsubishi Canter .................................................................. 90
Anexo 2 Formato de encuestas .................................................................................... 92
Anexo 3 Camión hidrante de combustible de aviación ................................................ 94
Anexo 4 Permisos de operaciones del camión hidrante de combustible ..................... 96
Anexo 5 Plano electroneumático ................................................................................. 97
Anexo 6 Plano electrohidráulico .................................................................................. 98
1
Resumen
El presente proyecto de titulación se encuentra vinculado a una investigación científica,
debido a la gran cantidad de problemas de frenos suscitados en los vehículos de la empresa
Airfuel International S.A. Estos problemas han sido, constantes y repetitivos desde el año 2015
hasta el presente año en los sistemas de frenos de los camiones hidrantes de combustible de
aviación Mitsubishi Canter, los cuales vienen realizando operaciones de abastecimiento a las
aeronaves en plataforma dentro de las instalaciones del Aeropuerto Internacional José Joaquín
de Olmedo de la ciudad de Guayaquil.
Se recopiló información por medio de la aplicación de estudio de campo e
investigaciones bibliográficas documentales dirigidas directamente a la operación de los
camiones hidrantes de combustible de aviación, lo cual permitió obtener información acertada
de los inconvenientes suscitados de las unidades al momento del abastecimiento de las
aeronaves en plataforma. El objetivo principal de la investigación es implementar un sistema
de seguridad Interlock en el conjunto de los frenos basándose en las técnicas de inspecciones
visuales, control y seguimiento continuo de fallas en el bloqueo de los frenos y la aplicación
de programas de computación como Festo Fluid System, aplicados al área hidráulica y
neumática obteniendo simulaciones virtuales del comportamiento de los equipos que se
instalaron.
El desarrollo del proyecto, permitió la aplicación de los conocimientos adquiridos en la
escuela de Ingeniería Automotriz, permitiendo dar la mejor solución al problema encontrado
en la investigación.
Finalizado el informe con el respectivo análisis e interpretación de los resultados de la
investigación realizada ha llegado a una serie de conclusiones y recomendaciones encaminadas
a la solución y mejoramiento continuo de la empresa, en la cual fue posible la realización del
proyecto investigativo.
2
Palabras clave: Camión hidrante de combustible de aviación, sistema de seguridad
Interlock en el sistema de frenos, seguimiento continuo de fallas en el bloqueo de frenos,
programas de computación para simulación.
3
Abstract
This degree project is linked to a scientific investigation, due to the large number of
brake problems caused in the vehicles of the company Airfuel International S.A. These
problems have been constant and repetitive since 2015 until this year in the brake systems of
Mitsubishi Canter aviation fuel hydrant trucks, which have been carrying out supply operations
to the aircraft on the platform within the airport facilities. International José Joaquín de Olmedo
of the city of Guayaquil.
Information was collected through the application of a field study and documentary
literature research aimed directly at the operation of aviation fuel hydrant trucks, which allowed
obtaining accurate information on the inconvenience of the units at the time of aircraft supply.
On platform. The main objective of the investigation is to implement an Interlock security
system in the brake assembly based on visual inspection techniques, control and continuous
monitoring of brake blockage failures and the application of computer programs such as Festo
Fluid System, applied to the hydraulic and pneumatic area obtaining virtual simulations of the
behavior of the equipment that was installed.
The development of the project allowed the application of the knowledge acquired in
the School of Automotive Engineering, allowing the best solution to the problem found in the
investigation.
Finalized the report with the respective analysis and interpretation of the results of the
research carried out has reached a series of conclusions and recommendations aimed at the
solution and continuous improvement of the company, in which it was possible to carry out the
research project.
Keywords: Aviation fuel hydrant truck, Interlock safety system in the brake system,
continuous monitoring of brake blockage failures, computer programs for simulation.
4
Capítulo I
Antecedentes
Definición del problema
Airfuel International S.A., es una empresa que se dedica a la administración del Centro
de Distribución de Combustible del Aeropuerto Internacional José Joaquín de Olmedo, la cual
por ser parte de la concesión del aeropuerto debe cumplir con muchas exigencias por parte de
sus clientes, que en este caso corresponden a las diferentes aerolíneas y aviones privados que
operan dentro de las instalaciones del Aeropuerto Internacional José Joaquín de Olmedo,
además que por ser administradora de una instalación considerada de alto riesgo se ve obligada
a cumplir la legislación tanto nacional como internacional.
Esta empresa se encuentra utilizando las instalaciones fijas y equipos móviles de
propiedad de TAGSA (Terminal Aeroportuaria de Guayaquil S.A), en la ciudad de Guayaquil.
La problemática se ha manifestado por la pérdida de tiempos productivos por parte de
los vehículos al momento de abastecer a aeronaves de gran envergadura, en los cuales los
vehículos abastecedores de combustible de aviación Mitsubishi Canter han presentado
problemas por bloqueos de frenos y este a la vez no permite que se obtenga presión para el
abastecimiento de combustible, especialmente en las épocas lluviosas y esto a la vez representa
problemas en el sistema interlock de los mismos, además de mencionar que los vehículos
abastecedores carecen de una bomba centrifuga que sea accionada automáticamente, teniendo
que el operador bajarse de la unidad y accionar el dispositivo de abastecimiento de forma
manual, lo cual representa un inconveniente en momento de lluvias intensas.
Dentro de las funciones como supervisión de mantenimiento se considera el estudio de
ingeniería de un dispositivo que no permita el bloqueo de frenos y a la vez que se obtenga una
presión constante para el abastecimiento de combustible en los vehículos de abastecimiento de
combustible a las aeronaves mediante técnicas y estudios de ingeniería. Este estudio se apegará
5
a las líneas de investigación de la Universidad Internacional del Ecuador considerando a la
“INNOVACIÓN TECNOLÓGICA, MODELACIÓN Y SIMULACIÓN DE PROCESOS”
para el desarrollo del tema investigativo.
La investigación a desarrollar se apegará al PLAN NACIONAL DE EL BUEN VIVIR
2017 – 2021 TODA UNA VIDA, Eje 2: ECONOMÍA AL SERVICIO DE LA SOCIEDAD, el
cual esta denominado a: IMPLUSAR LA PRODUCTIVIDAD Y COMPETITIVIDAD PARA
EL CRECIEMEINTO ECÓNOMICO SUSTENIBLE DE MANERA RETRIBUTIVA Y
SOLIDARIA. Lo cual simboliza que el proyecto investigativo constituye un apoyo para el
impulso financiero y productor, aumentando los ingresos para la empresa Airfuel International
S.A., y al mismo tiempo al personal que labora dentro de las instalaciones de mencionada
empresa.
Objetivos de la investigación
Objetivo general.
Implementar un sistema de seguridad (interlock) en el sistema de frenos de los camiones
hidrantes de combustible para aeronaves en el Aeropuerto Internacional José Joaquín de
Olmedo de la ciudad de Guayaquil.
Objetivos específicos.
Analizar el funcionamiento del sistema de frenos del camión hidrante de
combustible de aviación Mitsubishi Canter Fuso, el cual es propiedad de la empresa
Airfuel International.
Investigar sobre la cantidad de vehículos hidrantes de combustible de aviación que
presentan fallas en el bloqueo del sistema de frenos al momento que el operador
abastece de combustible a las aeronaves en plataforma de las instalaciones del
Aeropuerto Internacional José Joaquín de Olmedo de la ciudad de Guayaquil.
6
Demostrar la solución técnica ante el problema encontrado por la falla de un sistema
de bloqueo de las ruedas de camión hidrante de combustible de aviación al momento
del abastecimiento de las aeronaves en plataforma.
Mejorar el sistema de frenos por medio de la aplicación de un interlock a los
camiones hidrantes de combustible basados en un estudio analítico-técnico.
Alcance
En este proyecto de investigación pretende identificar los principales inconvenientes en
el momento de abastecimiento de combustible a las aeronaves del Aeropuerto Internacional
José Joaquín de Olmedo de la ciudad de Guayaquil, así como identificar los problemas que se
presenta por parte de la operación de los equipos hidrantes de combustible. Al no cumplir con
las normativas internacionales que rigen sobre la operación de los camiones hidrantes de
combustible de aviación. De igual forma poder identificar y analizar la operación de los equipos
a fin de mejorar o dar solución a los inconvenientes en cuestión.
Para el desarrollo de la mencionada propuesta investigativa, se desarrollará un plano
previo de los componentes que presentan fallas en el proceso de abastecimiento de
combustible, el cual se plantea mejorar con el desarrollo de planos y de los componentes a
modificar, basándose a normativas internacionales, en los cuales se realizará un estudio de la
mejora que se presentara con las adaptaciones de nuevos elementos para la labor de
abastecimiento de combustible en las aeronaves.
Justificación e importancia de la investigación
Justificación teórica.
Esta investigación se realiza con la finalidad de mejorar los procesos de abastecimiento
de combustible cumpliendo normativas internaciones, mejorando el sistema de interlock de
las unidades hidrantes de combustible de aviación, como instrumento de apoyo para el personal
operador de los equipos mencionados, cuyos resultados se podrán percibir al reducir los
7
tiempos muertos en los procesos de operación de los equipos y la vez obtener mayor tiempo de
productividad donde se beneficiara el departamento técnico al reducir los problemas mecánicos
en línea de vuelo por parte de los vehículos que presenten inconvenientes en el sistema de
interlock. Además de mencionar que se mejorarían los ingresos económicos al tener operativos
los equipos por un mayor tiempo.
Cabe mencionar que la presente investigación se enfoca en estudiar el uso de los
camiones hidrantes de combustible a las aeronaves que llegan al Aeropuerto Internacional José
Joaquín de Olmedo de la ciudad de Guayaquil, puesto que debido a los problemas suscitados
en las unidades por bloqueos de frenos y perdida de presión al momento del abastecimiento a
las aeronaves, han venido acarreando problemas en demoras y baja producción de la empresa
Airfuel S.A Así, el presente trabajo permitiría desarrollar la aplicación de ingeniería en el
sistemas de interlock y adaptar los cambios necesarios para corregir el problema anteriormente
mencionado, y profundizar los conocimientos teóricos y prácticos sobre los procesos a seguir
en caso de presentarse una situación similar en las operaciones de las unidades.
En sí, esta investigación se buscará mostrar la solución a la problemática planteada
realizando justificaciones contextuales, puesto que en la mayoría de investigaciones se puede
presentar implicaciones teóricas y prácticas.
Justificación metodológica.
A fin de lograr y cumplir con los objetivos de estudio propuestos, en este punto se
aplican las técnicas de investigación con la finalidad de emplear un cuestionario y a la vez
seguir con un respectivo procedimiento con la asistencia de programas informáticos a fin de
medir los tiempos de operación por parte del personal que opera los camiones hidrantes de
combustible de aviación dentro de la organización de la empresa que brinda este servicio en
particular.
8
Con ello se pretende identificar el índice de fallas que presentan en común los camiones
hidrantes de combustibles siguiendo los objetivos planteados dentro de la investigación como
un proceso de control, lo cual será responsabilidad del departamento de mantenimiento de la
empresa, lo cual caracteriza y define a este departamento. Así, los resultados de la investigación
se apoyan en técnicas de investigación validas en el tema de proyectos investigativos.
Justificación práctica.
Esta investigación se realiza al ver la necesidad de mejorar el funcionamiento de los
camiones hidrantes de combustible, y a la vez ir eliminando los tiempos muertos de operación
por parte del personal que usan estos equipos.
Siguiendo los objetivos planteados en el proyecto de investigación, el resultado del
problema encontrado buscará dar las soluciones concretas y específicas al problema suscitado,
motivo por el cual se mejorará sustancialmente en el servicio de abastecimiento de combustible
que se ofrece por parte de la empresa Airfuel International S.A, y en las labores de
abastecimiento de las aeronaves de las diferentes empresas que operan dentro de las
instalaciones del Aeropuerto Internacional de José Joaquín de Olmedo de la ciudad de
Guayaquil.
Marco metodológico.
El presente trabajo investigativo analiza el mejoramiento del sistema de interlock de los
camiones hidrantes de combustible de aviación pertenecientes a la empresa Airfuel
International S.A. En este sentido es preciso la aclaración de varios conceptos.
En primer lugar el análisis del funcionamiento de los camiones hidrantes de
combustible, este concepto se deriva de las reglas y normativas de operación en vigencia tanto
nacional como internacional. Se toma en consideración además la operación por parte de los
operadores al momento del abastecimiento de combustible a las aeronaves los cuales deben
regirse a un proceso y cumplir las normativas de seguridad industrial. Por lo tanto, se trata de
9
un acto de productividad y mejora en la producción laboral, de un acto que involucra el equipo
con el operador relacionados al abastecimiento de combustible al avión.
Métodos de investigación.
En el método de investigación se considera la introducción y aplicación del método de
investigación cuantitativo, en donde se involucra datos estadísticos acera de los tiempos de
productivos en el proceso de abastecimiento de combustible a las aeronaves. Además de
encuetas al personal técnico y operadores de los equipos a fin de dar la solución más óptima al
problema presentado en el sistema de interlock de los camiones en cuestión.
Tipo de investigación.
Con la finalidad de recolectar datos informativos que respondan las preguntas de
investigación se selecciona en este caso el tipo de investigación experimental, descriptiva y
documental. Esto hace referencia a la practicidad y precisión de la investigación con el
propósito de cumplir con los objetivos propuestos en esta investigación.
Ubicación geográfica.
La investigación se realizará en la ciudad de Guayaquil cantón perteneciente a la
provincia del Guayas tomando en cuenta a las instalaciones del centro de distribución de
aerocombustibles TAGSA, en el mismo lugar ejerce funciones la empresa Airfuel International
S.A., tal como se muestra en la Figura 1.
Figura 1.Ubicación de la empresa Airfuel International S.A. (Google Maps, 2019)
10
Hipótesis
La falla del sistema de interlock en el sistema de frenos en los camiones hidrantes de
combustible de aviación representa la principal causa en las demoras en el abastecimiento de
las aeronaves que operan dentro de las instalaciones del aeropuerto Internacional José Joaquín
de Olmedo.
Variable de hipótesis
Variable dependiente.
Demoras en los tiempos de abastecimiento de combustible a las aeronaves.
Variable independiente.
Mejoramiento del sistema de interlock del sistema de frenos en los camiones
hidrantes de combustible de aviación.
Operacionalización de las variables
Referente a la operacionalización de las variables, estas se de tallan en la tabla 1. La
cual se detalla a continuación:
Tabla 1
Operacionalización de las variables
Tipo de variable Nombre de variable Dimensiones Indicadores
Variable
dependiente
Demoras en los
tiempos de
abastecimiento de
combustible a las
aeronaves
Plan de ejecución Recolecta y organiza
planes del problema
Análisis de la
solución obtenida
Analiza la solución
más práctica
Comprensión del
proceso
Comprende el
problema o la
situación
Diseño Permite ser una
herramienta de guía
Variable
independiente
Mejoramiento del
sistema de interlock
del sistema de frenos
en los camiones
hidrantes de
combustible de
aviación.
Demostración Pruebas de campo
Comunicación Capacitación a los
operadores
Resolución de
problemas
Reducción de tiempos
no productivos
11
Capítulo II
Marco conceptual de la investigación
Requerimientos del sistema de seguridad en los frenos.
Según se detalla en la Normativa ATA 103 (Asociación de Transportadores
Aeronáuticos) (Airports, 2017) “Exige la aplicación de un sistema de seguridad interlock la
cual está destinada a el control del bloqueo de las llantas del vehículo por seguridad. Para lo
cual se determina que el operador está obligado a cumplir con los puntos que se detallan a
continuación:
Requerimientos del sistema interlock según la normativa ATA 103
Con la finalidad de cumplir los requerimientos que exige la normativa ATA 103 se
enfoca en la implementación del sistema interlock en el conjunto de los camiones hidrantes de
combustible de aviación para lo cual se detalla lo siguiente:
Sistema de bloqueo de seguridad
Todos los equipos móviles de abastecimiento de combustible deben tener un sistema de
bloqueo de seguridad que evite que el equipo se mueva cuando:
Los acopladores y / o boquillas no están en su posición replegada
El sistema de bombeo se activa en camiones cisterna
Las plataformas elevadoras están en la posición extendida.
El sistema de enclavamiento puede detener el motor en equipos motorizados, pero
también debe aplicar los frenos del vehículo.
Los camiones de reabastecimiento de combustible con disposiciones de carga inferior
deberán incorporar un sistema de enclavamiento de freno que evitará que el vehículo se mueva
hasta el acoplador de carga inferior se ha desconectado del vehículo. (Normativa ATA 103,
2017, págs. 77-78).
12
Los sistemas de enclavamiento deben estar equipados con un dispositivo de anulación,
es decir, un botón, un interruptor de palanca con resorte, un dispositivo de palanca, etc.
Independientemente del tipo y la ubicación, debe estar asegurado en la posición normal, con
un sello separatista. Los carteles deben identificar las posiciones normales y de anulación.
Se recomienda una luz que indique la activación de anulación y debe ubicarse de
manera prominente en la cabina del vehículo.
Los vehículos pedidos después de agosto de 2017 deben estar equipados con un sistema
de bloqueo que tenga luces visibles tanto desde la posición del conductor (en la cabina del
vehículo) como desde el exterior del vehículo indica cuando el sistema de bloqueo está activado
(luz amarilla) y cuando el sistema de bloqueo está en "anulación" (luz roja). (Normativa ATA
103, 2017, págs. 78-79).
Un vehículo donde el dispositivo de anulación se encuentra en un compartimento
cerrado o debajo del capó debe tener una placa en el exterior del recinto que indique su
ubicación.
Nota: No se requiere que los carros de hidrante no motorizados (remolcables) estén
equipados con un sistema de bloqueo de seguridad. (Normativa ATA 103, 2017, pág 79).
Inspección del sistema interlock.
Verificar el funcionamiento correcto del sistema de bloqueo interlock de seguridad.
Retirar cualquier boquilla de su ubicación del camión hidrante de combustible, e
intente mover la unidad. El camión no debe de moverse.
Los sistemas de interlock defectuosos deben reparase de inmediato.
Partiendo de los requerimientos que dispone la normativa ATA 103, se procede a la
modificación del sistema de frenos del camión hidrante de combustible de aviación, el cual se
trata de un Mitsubishi Canter Fuso del año 2006, el cual es un buen equipo pero la normativa
13
exige que se debe implementar un sistema adicional para el bloqueo de las ruedas al momento
de abastecer a las aeronaves en plataforma.
Historia de los frenos
Según afirma Sanjuan (1996): “Los primeros automóviles creados en el siglo XIX,
tuvieron sin duda, muchas vacilaciones con respecto a la adopción a unos frenos
verdaderamente eficaces. En donde los primeros frenos que se aplicaron a un vehículo se
habían heredado directamente de los coches de caballo.
Estos frenos consistían en una zapata que se aplicaba directamente sobre la banda de
rodadura de las ruedas traseras y que se presionaba directamente por medio de una simple
palanca.
Así pues, en esta opción de la prehistoria la opción que gano más prestigio fue la de
reforzar los frenos de las ruedas traseras”. (Pág.15).
Se demuestra en la Figura 2, un prototipo de frenos de la historia.
Figura 2. Freno de zapatas (Dominguez & Ferrer, 2019)
14
Función del sistema de frenos
El sistema de frenos es uno de los sistemas más importante de seguridad de un
automotor. Tiene como principales funciones el ser eficaz, progresivo y permisible, a fin de
que el conducto pueda en todo momento pueda prever el comportamiento de su vehículo
durante una frenada, al mismo tiempo que pueda intuir en la distancia de frenado.
Cabe mencionar que para detener el vehículo el sistema de frenos convierte la energía
cinética producida por su desplazamiento en calor, utilizando para ello el rozamiento de
elementos mecánicos.
Elementos de frenado
Existen diferentes factores que intervienen en la detención de un vehículo, para lo cual
se citan los elementos de frenado, los cuales incidirán en la detención del vehículo, en lo que
se tienen los siguientes:
Frenos de tambor
Frenos de discos
Sistemas de frenos
En el sector automotriz se encuentra con gran variedad de sistemas de frenado, por lo
cual se detallan los siguientes:
Sistema de frenos de servicio.
Corresponde al freno que es actuado por el pie del conductor. Este sistema le permite
al conductor disminuir la velocidad de un vehículo, durante su funcionamiento con efecto
gradual o detener su marcha.
Cabe mencionar que la acción de este sistema de frenado deberá actuar en todas las
ruedas del automotor como se muestra en la Figura 3.
15
Figura 3. Freno de servicio (Colortest, 2018)
2.6.1.1 Sistema de frenos auxiliar.
Le permite al conductor disminuir la velocidad de un vehículo con efecto gradual, en
caso de avería en la instalación del freno de servicio, o detener el vehículo, como se muestra
en la Figura 4.
Figura 4. Componentes del sistema de freno de estacionamiento y auxiliar (Dominguez, 2019)
16
Sistema de frenos de estacionamiento.
Este sistema es aquel que permite mantener al vehículo en estado de reposo por medios
mecánicos.
La acción del frenado es activada por la fuerza muscular que aplica el conductor sobre
el sistema, cabe mencionar que esta fuerza no se amplifica en ninguna situación y la acción del
mismo actúa incluso cuando el vehículo este se encuentre en una calzada inclinada y,
especialmente cuando se encuentre sin conductor.
En la Figura 5 se detallan características y componentes del sistema de freno de
estacionamiento mecánico.
Figura 5. Sistema de freno de estacionamiento (University, 2019)
Sistema de freno continúo.
Es el conjunto de componentes que permiten al conductor reducir la velocidad
prácticamente sin desgaste en los frenos de fricción, o recorrer una larga pendiente con una
velocidad casi constante. Una instalación de freno continuo puede contener uno o más
retardadores.
17
Sistema de freno automático.
Conjunto de componentes que en caso de una separación voluntaria o accidental de los
vehículos componentes de un tren, efectúan un frenado automático del remolque.
Sistema electrónico de frenos.
Sistema de frenos cuyo control se genera y se procesa como una señal eléctrica en la
trasmisión de control. Una señal eléctrica de salida controla los componentes que generan la
fuerza de apriete.
Clasificación del sistema de frenos
De acuerdo a la forma que son accionados los frenos estos se clasifican en:
Frenos mecánicos
Consistían básicamente en accionar el freno con la fuerza del pie y, un cable era el
encargado de transmitir la fuerza para tratar de frenar el vehículo. Estos frenos dejaron de
funcionar cuando la potencia de los motores empezó a desarrollarse y era más difícil detener
las altas velocidades de los mismos.
Se detallan componentes y funcionamiento en la Figura 6.
Figura 6. Sistema de frenos Mecánico (University, 2019)
18
Frenos hidráulicos.
Es cuando la transmisión de la fuerza de frenado aplicada al pedal de frenos es
accionada por medios hidráulicos con la finalidad de hacer actuar los elementos de frenado,
como se muestra en la Figura 7.
Figura 7. Componentes del sistema hidráulico de frenos (Ferrepat, 2019)
Este sistema de frenos se basa en dos principios físicos los cuales son:
Principio de Pascal.
Y la fricción.
Principio de Pascal.
En el sistema de frenos unas de las principales leyes que se aplica es la de Pascal, la
cual determina que la presión que se ejerce en el seno de un líquido se trasmite integra en todos
los sentidos y direcciones.
Llano (1994) afirma que: “El principio de Pascal establece que la presión que se ejerce
en un líquido contenido en un recipiente se transmite, con la misma intensidad en todas las
19
direcciones y sentidos. Entre sus aplicaciones más conocidas están, la prensa hidráulica, los
vasos comunicantes, sistemas de frenos hidráulicos, y en numerosos equipos industriales para
control de presión y de temperatura”. (Pág.36).
Se detallan los factores que interactúan en la Ley de Pascal en la Figura 8.
Figura 8. Principio de Pascal (Llano, 1994)
Fricción.
En la ley de conservación de la energía se establecen que “La energía no se crea ni se
destruye, solo se transforma”.
Esta ley se aplica cuando un vehículo se encuentra en movimiento tiene una cierta
energía cinética y para logar detenerlo se trasforma dicha energía cinética en calor por medio
de la fricción. Esta es la fuerza que se opone al movimiento entre los objetos que se encuentren
en contacto.
Líquido de frenos
Corresponde a un fluido con la función principal es la de permitir que la fuerza que se
ejerce desde el pedal de freno sea trasmitida a los cilindros de las ruedas, con la finalidad de
realizar una correcta frenada. El líquido de frenos tiene que cumplir con unos requisitos muy
altos para su función segura, además el fluido se debe mantener en buenas condiciones, motivo
20
por el cual es necesario cambiarlo periódicamente. Cabe mencionar que el líquido de frenos
está regido a cumplir con los requisitos los cuales se detallan en la tabla 2.
Tabla 2
Requisitos del líquido de frenos
Requisitos del líquido de frenos
Punto de ebullición de equilibrio
Es una medida para la capacidad de carga del líquido
de frenos. A temperaturas superiores a la del punto
real de ebullición del líquido de frenos se forman
burbujas de vapor, lo cual no hace posible el
accionamiento de los frenos
Punto húmedo de ebullición
Debe de describir las propiedades del líquido de
frenos usado, el cual puede absorber agua
principalmente por difusión a través de la cañería del
sistema de frenos, este es el principal efecto que se
necesita para el cambio del líquido de frenos
Características del líquido de frenos.
El líquido de frenos como tal debe cumplir con lo siguiente:
Punto de ebullición alto
Punto de congelación alto
Evitar daños en las partes de hule que conforman el sistema de frenos
A fin de conocer sobre las características específicas de los líquidos de frenos, estos se
detallan en la Figura 9.
Figura 9. Punto de ebullición del líquido de frenos (Technology, 2017)
21
Frenos neumáticos
Los vehículos industriales por lo general cuentan con un sistema de freno neumático,
en donde la presión del circuito de frenos la genera un compresor, en donde la presión
posteriormente se almacena en un acumulador para ser usada de acuerdo a las condiciones de
operación.
Según afirman Casado, Navarro, & Gómez (2011) “La utilización de un sistema de
frenos neumático en lugar de hidráulico en vehículos de gran tonelaje se justifica, entre otras
razones por las largas distancias que existen en este tipo de vehículos desde que se produce la
generación de presión hasta el lugar de utilización”. (Págs. 11-12)
A fin de comprender de mejor manera los componentes que conforman el sistema de
frenos neumáticos se muestran estos en la Figura 10.
Figura 10. Sistema de frenos neumático (Casado, Navarro, & Gómez, 2011)
22
Circuito de frenado principal.
En la figura 8, se observa que el aire es succionado por un compresor (1), y este a la
vez ingresa al sistema y es dirigido por la unidad de mantenimiento (2), prosigue su trayecto
dirigiéndose hasta un depósito de aire (3), en el momento que el pedal de freno es accionado
por el operador, una electroválvula (7) permite que el aire se dirija hacia la válvula repartidora
(8), esta válvula permite que el aire pase al pulmón posterior (9), en donde es accionado el
diafragma principal moviendo la palanca de empuje, la cual a su vez acciona la palanca de
desplazamiento de las zapatas por medio de una leva. En el instante que el pedal de freno es
accionado el aire también ingresa al pulmón delantero (13) originando el accionamiento de la
palanca de desplazamiento delantera por medio de una leva.
Estos componentes se logran visualizar tal como se presentan en la Figura 11.
Figura 11. Sistema de frenos de aire comprimido ( (Javier, 2011)
Frenos eléctricos
Consisten en un sistema que emplea un impulso eléctrico para acoplar una forma de
frenos; se han diseñado para los generadores, maquinaria pesada o vehículos.
23
Cabe señalar que el sistema de frenado en sí es en gran parte mecánico, operando con
cámaras de frenado hidráulico llenas de líquido como las que aún utilizan la mayoría de los
vehículos; sin embargo, hay un componente eléctrico de control que modula o altera la señal
para emplear los frenos de alguna manera.
El mejor ejemplo de ello es la distribución de fuerza de frenado electrónica o EBFD
(por sus siglas en inglés), que se encuentra en muchos coches.
En si es un dispositivo que permite reducir la velocidad o detener un vehículo mediante
accionamiento eléctrico. Por la forma de aplicar la electricidad se pueden distinguir dos tipos
de sistemas:
Freno eléctrico.
El mando del dispositivo lo realiza por un controlador destinado a dosificar la intensidad
de la corriente que circula en las bobinas del electroimán. Consiste en hacer actuar los
elementos de frenado por medio de la aplicación proporcional de un actuador. Esto se consigue
dosificando la corriente gracias a una resistencia eléctrica. Como se muestra en la Figura 12.
Figura 12. Freno eléctrico de camión (Wikipedia, 2009)
24
Ralentizador eléctrico
Es un elemento de seguridad activa instalado en la línea motriz del vehículo. Su
instalación puede realizarse a la salida de la caja de cambios, intercalado entre dos tramos de
transmisión o sobre el puente diferencial del eje motriz del vehículo.
Su función es reducir la velocidad del vehículo y evitar que éste se acelere cuando no
es necesario. Su principal utilización está en los descensos y en los tramos de carretera con
curvas pronunciadas.
Los ralentizadores eléctricos son aparatos que se basan en el aprovechamiento de las
corrientes parásitas o de Foucault que se crean en masas metálicas macizas al girar dentro de
un campo magnético uniforme.
Generalidades del bombeo de combustible de aviación
La manipulación y el tratamiento del combustible de aviación representan una de las
funciones más importantes que se deben cumplir a cabalidad con la finalidad de preservar la
seguridad de las operaciones aéreas, conllevando una eficiente y efectiva administración de los
recursos.
Combustibles para motores de aviación.
Los combustibles de aviación son líquidos los cuales contiene energía calórica, motivo
por el cual deben ser apropiados y adecuados para los diferentes de condiciones de operación
de una aeronave.
Tipos de sistemas de bombeo de combustible.
En la actualidad se cuentan con varios sistemas para el bombeo de combustible de
aviación en lo cual se detallan en la tabla 3:
25
Tabla 3
Sistema de bombeo del combustible de aviación
Sistemas de bombeo de combustible de aviación
1 Sistema de bombeo por hidrante
2 Sistema de bombeo por isla de llenado
3 Sistema de bombeo por estación de servicio
Sistema de bombeo por hidrante.
Este sistema consiste en un bombeo por medio de una tubería, la cual permite conectar
el combustible almacenado en los tanques hacia la plataforma de línea de vuelo de las
aeronaves. Este tipo de sistema requiere la instalación de un determinado tipo de tubería y
acoples especiales para cada lugar de parqueo en línea de vuelo, cabe mencionar que en esta
sección se introduce el carro de servicio o hidrant services, tal como se muestra en la Figura
13.
Figura 13. Camión hidrante de combustible (Azafata, 2011)
26
Figura 14. Diagrama del sistema hidrante (Station, 2012)
Sistema de bombeo por isla de llenado.
Este sistema trabaja en conjunto con el sistema de hidrante para trasladar el combustible
a una base hasta una base o isla de llenado, en donde los tanqueros se abastecen de combustible
para aeronaves. Como se muestra en la Figura 15.
Figura 15. Sistema de bombeo por isla de llenado (Station, 2012)
27
Sistema de bombeo por estación de servicio.
Este sistema es aplicado en aeropuertos pequeños, en este sistema el combustible es
almacenado en reservorios pequeños, los cuales por medio de un sistema de bombeo llega a
unos surtidores desde el cual es despachado el combustible. Tal como se muestra en la Figura
16.
Figura 16. Sistema de bombeo por estación de servicio (Station, 2012)
Equipo para Recarga de Combustible de Aviación
Los equipos abastecedores de combustible de aviación son camiones autocontenidos,
también se utilizan camiones hidrantes que distribuyen combustible de aviación en los hangares
y en las diferentes áreas de servicio.
Según detalla el manual de entrenamiento ATA 103 Standard for Jet Fuel Quality Control
at Airports (2017): “Los camiones abastecedores autocontenidos contienen típicamente un
máximo de diez mil galones americanos de combustible de aviación y tienen sus propias
mangueras, filtros, bombas y otros equipos de recarga. Por otra parte, las carretas o camiones
hidrantes necesitan conectarse a una red central de tuberías para suministrar el combustible a
28
la aeronave. El sistema hidrante ofrece una ventaja significativa sobre el camión abastecedor
ya que este último necesita volverse a llenar de manera periódica”. (Pág.72).
El equipo para recarga de aeronaves requiere los últimos estándares técnicos de la
industria. Un sistema de recarga completo incluye tanques de almacenamiento; bombas;
sistemas de filtración; tubería subterránea; dispensadores de combustible sobre el ala así como
módulos para despacho bajo el ala; carretas hidrantes; combustible de aviación; y el equipo
accesorio y de seguridad requeridos. Tal como se muestra en la Figura 17.
Figura 17. Elementos básicos de un hidrante de combustible de aviación (Fuelequipment, 2018)
Camión hidrante
Los módulos hidrantes de despacho pueden requerir plataformas levadizas con
capacidad para llegar al punto más alto de recarga en todas las aeronaves de fuselaje ancho, y
están entre los más importantes equipos en el desarrollo de la recarga de combustible a las
aeronaves ya que ahorran tiempo y tienen precios competitivos. Estos módulos contienen los
más recientes sistemas operativos y de seguridad, que pueden ser adaptados a los
29
requerimientos del cliente. También se puede disponer de sistemas modulares fabricados a la
medida y con los requerimientos específicos del cliente, como se muestra en la Figura 18.
Figura 18. Hidrante de combustible de aviación (TRAINING MANUAL, 2017)
Los equipos para recarga de aeronaves pueden tener un rango de entre cinco mil y
cincuenta mil litros, dependiendo de si son vehículos rígidos o si son equipos remolcables
articulados.
Los sistemas modulares también pueden hacerse a la medida para cumplir con los
caudales y requerimientos de presión en el llenado de las aeronaves. Las opciones incluyen
diseños de perfil bajo, así como la posibilidad de poder retirar combustible. Los vehículos de
recarga de última generación están equipados con los sistemas modernos de seguridad y
medición electrónica. Estos vehículos de recarga pueden estar diseñados para recargar
aeronaves pequeñas, así como grandes aviones comerciales de pasajeros.
El manual de entrenamiento detalla que TRAINING MANUAL (2017): “No hay
estándar para este tipo de vehículo aunque SAE y CEN han propuesto estándares en proyecto
de forma. NFPA 407,JIG y IP Airpot Part 7 identificando algunas normas básicas pero estos
30
no cumplen necesariamente los requisitos generalmente hablando cada fabricante ha seguido
las especificaciones según el trabajo que va a realizar o se ha construido vehículos con las
exigencias del cliente ”. (Pág.77).
Características de diseños
NOTA: El material contenido en esta sección debe usarse junto con las regulaciones
locales. El diseño general y la construcción deben cumplir con todos los estándares locales
aplicables. Esta sección no detalla todos los requisitos necesarios.
Los dispensadores de hidrantes deben estar diseñados para su uso con combustible
de aviación, y deben construirse según estándares de seguridad aceptables y
reconocidos.
El equipo debe incorporar válvulas de alivio de presión adecuadas, circuitos de
bombeo sometidos a pruebas hidrostáticas, componentes eléctricos adecuados para
la clasificación del área de la ubicación en cuestión, resguardos del sistema de
frenos, botones de parada de emergencia montados externamente.
El equipo de combustible que tiene tanques de aire debe tener válvulas automáticas
o manuales para eliminar el agua acumulada y las válvulas manuales deben estar
identificadas y ser fácilmente accesibles.
Se debe retirar todo el equipo relacionado con fumar (por ejemplo, encendedores de
cigarrillos, ceniceros) de la cabina del vehículo.
Los sistemas de escape del motor deberán estar diseñados, y ubicados e instalados
de manera tal que minimice el riesgo de incendio en caso de derrame de
combustible.
Las plataformas elevadoras instaladas en el equipo de combustible deberán tener:
Protección contra caídas (por ejemplo, manubrios y bordes para los dedos):
Escaleras de acceso / Escalera y / o Liberación de la plataforma de emergencia.
31
Apagar el combustible de emergencia;
Plataforma antideslizante; y
Dos sensores de proximidad.
NOTA: Se puede encontrar más información en EN 12312-5 Equipo de apoyo en tierra
para aeronaves - Parte 5: Equipo de alimentación de aeronaves.
Productos e identificación de equipos
Todos los abastecedores de combustible deben llevar solo un grado de combustible,
La identificación de grado de acuerdo con EI1542, se debe mostrar
prominentemente en cada lado de la unidad y debe ser visible para el cliente desde
el panel de control.
Señalética
Todas las placas de señalización deben cumplir con los requisitos reglamentarios,
pero como mínimo, el equipo de combustible debe identificarse como sigue:
Señalética de no fumar a ambos lados del equipo.
Un número de flota de vehículos y nombre de la empresa.
Nota. - En ciertas áreas se requiere una placa de declaración del código de la ON para
mercancías peligrosas. Para combustible de avión esto es UN1863.
Requerimiento de equipos
Tubería.
Toda la tubería y accesorios deben ser fabricados en acero blando, acero inoxidable, o
aluminio.
Precauciones.
Aleaciones de cobre, acero galvanizado o materiales plásticos no están permitidos.
32
Sistema de Interlock
Es un sistema de seguridad concerniente a la labor que desempeña un equipo en las
óptimas condiciones de trabajo. Cada estabilizador (pie de apoyo) del equipo posee un micro
switch adaptado a la posición de uso de los mismos.
Cuando el equipo se encuentra con los estabilizadores retraídos el micro switch impide
que el equipo funcione con normalidad, ya que su estabilidad al momento de trabajo, se
encuentra disminuida. Cuando el equipo se encuentra con los estabilizadores apoyados, el
micro switch permite que el mismo funcione con normalidad, ya que su posición de trabajo es
la adecuada (posición del equipo con mejor estabilidad).
Según determina la normativa ATA 103 (Airports, 2017): “Todos los vehículos de
combustible motorizados / autopropulsados (incluido el vehículo de enjuague) deberán estar
equipados con un sistema de bloqueo para evitar el desplazamiento y el golpe de ariete durante
la carga de combustible de la aeronave. Este sistema se activará siempre que la bomba del
vehículo o la Toma de fuerza (PTO) estén activada y cuando se extraiga cualquiera de los
siguientes componentes de sus posiciones normalmente guardadas:
Acople de la manguera de combustible
Boquillas de alimentación
Puerta de gabinete de implementos para el abastecimiento de combustible
Plataformas elevables
Acopladores hidrantes
Pinza cable de estática” (Pág.82-83).
Los interruptores de enclavamiento también deben instalarse en las conexiones de carga
inferior del combustible. Los enclavamientos de los asientos no deben instalarse en los asientos
del conductor.
33
El sistema de seguridad no debe fallar (aunque al aplicar el freno de aire este
contenga agua en el sistema).
Aunque no se requiera ninguna acción del operador (como la activación del freno de
mano) para activar el mecanismo de bloqueo.
Los vehículos también deben estar equipados con un dispositivo que advierta al
operador para asegurarse de que los frenos estén enganchados, o un dispositivo que
active los frenos, cuando salgan de la cabina del vehículo.
Anulación del sistema de bloqueo
La anulación del bloqueo permite que un vehículo se aleje de la aeronave en caso de un
evento de emergencia. El interruptor de anulación debe estar cableado y sellado en la posición
de operación del bloqueo. El alambre de sellado debe ser fácil de romper en una emergencia.
Luces de advertencia
Las siguientes luces (recomendado 50 mm de diámetro) se instalarán en una posición
prominente en la cabina del vehículo y la luz emitida será claramente visible para el conductor
cuando esté sentado en la posición de manejo normal:
Una luz de advertencia de estado de bloqueo, de color ámbar, que se enciende cada
vez que se retira un componente protegido de bloqueo de su posición de
almacenamiento.
Una luz de advertencia de estado de anulación de emergencia, de color rojo, que se
enciende cada vez que el mecanismo de anulación se mueve desde su posición de
funcionamiento normal.
El uso de LED (diodos emisores de luz) como una alternativa a las luces de advertencia
convencionales debe considerarse debido a su confiabilidad y larga vida útil.
NOTA: ATA103 recomienda luces de advertencia, pero no requiere.
34
Capítulo III
Situación actual de Airfuel International S.A
Airfuel International S.A.
Según afirma Airfuel International S.A. (2019) “Dado el estado de abandono y
deterioro y por el riesgo de que el servicio de combustible se paralice en el Aeropuerto
Internacional José Joaquín de Olmedo de Guayaquil, el 25 de enero del 2012 TAGSA
(Terminal aeroportuaria de Guayaquil S.A.), y la DGAC (Dirección General de Aviación
Civil), firman un convenio de cooperación mediante el cual se les autoriza a la DGAC/Ecuafuel
usar la infraestructura y equipos para dar el servicio que se obligaba con Petroecuador y Tagsa
decidió asumir el mantenimiento correctivo de la instalación y sus equipos (Ecuafuel debía
seguir dando el mantenimiento preventivo), y así eliminar el riesgo de daños mayores y
paralización del aeropuerto. Para la administración y mantenimiento de esta gran inversión
realizada, TAGSA contrato los servicios de AIRFUEL INTERNATIONAL S. A. empresa de
derecho privado que asumió esta obligación desde el 2010 hasta la presente fecha y es
responsable contractual por la conservación y control operacional de estas instalaciones”. (p.6).
Airfuel International S.A. Es una empresa dedicada a la prestación de servicios técnicos
especializados en operación administrativo a instalaciones que comprenden en centro de
distribución de combustible TAGSA del Aeropuerto Internacional José Joaquín de Olmedo, la
cual está regida a cumplir con normativas técnicas legales nacionales e internacionales
referente al abastecimiento de combustible para aeronaves.
Área de estudio del proyecto investigativo
En la propuesta de la implementación de un sistema de seguridad (interlock) en el
sistema de frenos de los camiones hidrantes de combustible para aeronaves en el Aeropuerto
Internacional José Joaquín de Olmedo de la ciudad de Guayaquil, se realizó un análisis
detallado en el departamento de mantenimiento de los vehículos hidrantes de combustible, los
35
cuales son los encargados del abastecimiento de combustible a las aeronaves y sobre los que
se generan las actividades a corregir en el centro de distribución de combustible TAGSA, para
lo cual el área de estudio se enfoca en lo que se muestra en la Figura 19:
Base de datos
Ingeniería de manteamiento y mecánica automotriz
Procesos
Figura 19. Área de estudio de la investigación
Modalidad de la investigación
En el presente trabajo investigativo se procuró aplicar una metodología descriptiva y
experimental, puesto que se realizó el correspondiente diagnostico a los camiones hidrantes de
combustible de aviación y se indagó de los principales problemas que estos presentaban en
plataforma, verificando de este modo los objetivos planteados en la investigación, los cuales
viene relacionados al sistema de frenado de los camiones anteriormente mencionados.
Cabe mencionar que la empresa ha venido registrando información previa a los
problemas en el sistema de frenos de los camiones hidrantes. Se consideró de vital importancia
realizar levantamiento previo de información de la operación de cada una de las unidades, a fin
de obtener una línea base con lo que se podrá proceder esta propuesta que hace referencia a la
implementación del interlock en el sistema de frenos de las unidades hidrantes de combustible
de aviación.
Área de estudio
Base de datos
Recoleccion de datos de mantenimiento
Ingeniería
Modificacion del sistema de frenos
(interlock)
Procesos
Procesos en el uso del sistema a impelentar
36
Modalidad bibliográfica.
Para el desarrollo de la investigación fue necesario la aplicación de normativas
internacionales que regulan las operaciones aeroportuarias, en las que se tiene las normas ATA
103 y las normativas OACI, además de la aplicación de normativas de seguridad industrial.
Investigación de campo.
En esta investigación se enfoca a las 6 unidades hidrantes de combustible de aviación,
propiedad de la empresa Airfuel Internatioanl S.A. En las cuales se ha venido en problemas al
no contar con una unidad auxiliar en el sistema de frenos para el bloqueo de las ruedas tal como
determina la normativa ATA 103, referente a la operación de los camiones hidrantes de
combustible de aviación en el momento del abastecimiento de las aeronaves en plataforma.
Aplicación del FODA a los camiones hidrantes de combustible
En el proceso investigativo se consideró la realización de un estudio analítico de los
camiones hidrantes de combustible con los que cuenta la mencionada institución, en lo cual se
detalla lo siguiente:
Fortalezas.
Camiones modernos
Unidades limpias
Operadores capacitados
Señalética en todas las unidades
Oportunidades.
Implementar sistema interlock en los frenos para cumplir con la normativa ATA
103
Aplicar un manual de operación
Capacitar a operadores y personal técnico de las mejoras a realizar
Implementar nueva señalización de las modificaciones a realizar
37
Debilidades.
Tiempos de mantenimientos reducidos
Optimización de recursos
Costos por capacitación de personal
Equipo y accesorio a adquirir para señalética
Amenazas.
Demoras en abastecimiento de aeronaves
Pérdida de recursos económicos
Para de personal
Señalética inadecuada
Descripción del camión hidrante de combustible
El camión designado a cumplir las funciones de hidrante de combustible de aviación es
el Mitsubishi Canter, el cual corresponde a un camión fabricado por Mitsubishi Fuso and Bus
Corporation de origen japonés. Siendo este un vehículo que se ha venido modernizando a fin
de adaptarse a las exigencias modernas, motivo por el cual ha sido escogido para las labores de
camión hidrante, como se muestra en la Figura 20:
Figura 20. Mitsubishi Canter, vista lateral – Services Hydrant
38
Figura 21. Camión hidrante de combustible vista posterior
Datos generales del Mitsubishi Canter
El camión mencionado cuenta con un motor Mitsubishi de 4.2 Lts, con 4 cilindros y 8
válvulas, el cual desarrolla una potencia HP de 119 a 3200 rpm, un torque Nm de 304 a 1600
rpm. Cabe mencionar que el vehículo cuenta con dirección hidráulica, suspensión de hojas de
resortes, frenos de tambor delanteros y traseros y frenos auxiliares al tubo de escape, para
mayor detalle de las especificaciones se pueden visualizar en el Anexo 1.
Sistema de frenos del camión hidrante
El objetivo del presente trabajo de investigación es la de implementación de un
dispositivo interlock, el cual actúe como un sistema de seguridad en el conjunto de frenos, por
lo cual se diseña un esquema electrohidráulico y neumático por medio del cual se trabajó y se
diseñó el nuevo sistema a implementar en la unidad.
Además, se realizó un análisis minucioso del funcionamiento original del sistema de
frenos del vehículo, el camión cuenta con un sistema de frenos hidráulico, en la que se cuenta
39
además con un servofreno de vacío conocido como hidromaster. Este hidromaster obtiene vacío
por medio de una bomba de vacío la cual viene acoplada al alternador del vehículo, lo cual se
muestra en la Figura 22:
Figura 22. Sistema de frenos Mitsubishi Canter (Fuso, 2016)
Componentes:
A: Línea de líquido
B: Línea de aire
C: Tubo flexible
1. Master VAC
2. Depósito de líquido de frenos
3. Cilindro maestro de frenos
4. Calderín de vacío
5. Interruptor de vacío
6. Válvula de control
7. Bomba de vacío
8. Válvula detectora de carga
9. Freno de la rueda trasera
40
10. Freno de la rueda delantera
A. Línea de líquido
B. Línea de aire
C. Tubo flexible
El sistema de frenos es del tipo de servo de vacío, a las cuatro ruedas, con master
VAC 1.
La válvula detectora de carga 8 cambia automáticamente la presión del líquido de
frenos en las ruedas traseras de acuerdo con la carga transportada, impidiendo que
las ruedas traseras se bloqueen demasiado pronto, en lo que ayuda al conductor a
tener control absoluto del vehículo.
Sistema básico de frenos.
Es necesario conocer de forma sistemática la teoría de cuál es el funcionamiento del
sistema de frenos, el camión Mitsubishi Canter posee un sistema de frenos hidráulico el cual
consta de varios componentes que actúan para detener la marcha del vehiculo, como se muestra
en la Figura 23:
Figura 23. Sistema básico de frenos (Festo Fluid System, 2019)
41
Situación actual de los componentes del sistema de frenos
Pedal de frenos.
Este componente corresponde al elemento de mando, el cual permite la activación del
sistema de frenado del vehículo, debe estar ubicado en un correcto ángulo a fin de ser
ergonómico, es decir en función a la comodidad del operador del vehículo. Funciona como una
palanca para multiplicar la fuerza que el operador aplica en el pedal de frenos.
En la investigación de campo realizada en el camión hidrante de combustible de
aviación de observó que el pedal de frenos se encuentra en buenas condiciones, no se
observaron condiciones de haber sido modificado. Su ubicación es la original, se encuentra
conectado con la bomba de frenos, al accionar el pedal de frenos se encontró con la resistencia
correcta del sistema de frenado. Se logra visualizar las condiciones del pedal de frenos en la
Figura 24:
Figura 24. Pedal de frenos Mitsubishi Canter
42
Bomba de frenos.
Este dispositivo es el que recibe la fuerza muscular que ejerce el chofer en el pedal de
frenos, posteriormente el líquido de frenos almacenado en el deposito es empujado por la
acción de la fuerza ejercida en el pedal por el operador, su presión se incrementa y viaja a través
de las cañerías hacia el resto de componentes del sistema de frenado del camión.
Se puede observar que la bomba es la original de la unidad, pero se recomienda
chequear a fin de evitar problemas de funcionamiento.
Conductos y cañerías de frenos.
Las cañerías corresponden a tuberías rígidas por las cuales es trasmitido el líquido de
frenos por el sistema de frenado. Su diseño depende del fabricante, pero por lo general se deben
evitar el exceso de curvas y codos. El material y el diámetro de la cañería se deben colocar en
función a las altas presiones de trabajo a las que están sometidas.
En chequeo realizado se observó que el sistema de cañerías se encuentra en buen estado,
no se hallaron cañerías desconectadas, el sistema hidráulico está intacto, no presenta signos de
haber sido manipulado.
Se logra observar las condiciones de las cañerías de frenos en la Figura 25:
Figura 25. Estado de cañerías del sistema de frenos del camión hidrante
43
Hidromaster.
El hidromaster corresponde a un elemento el cual funciona como un servofreno, es decir
es el encargado que por la acción de vacío de incrementar la presión del líquido de frenos el
cual se dirige hacia los componentes de frenado de las ruedas. Cabe mencionar que el
hidromaster suaviza el accionamiento del pedal de frenos.
En el camión hidrante de combustible de aviación se visualizó este componente y se
determinó que se encuentra en buenas condiciones, no se logró visualizar signos de haber sido
manipulado. Es de gran importancia el correcto funcionamiento de este elemento, puesto que
dependerá que el camión pueda frenar de forma segura, confortable y confiable.
Se realizaron pruebas de vacío de este elemento tal como se muestra en la figura 26.
Figura 26. Medición de vacío el en hidrovac
44
3.7.4.1 Procedimientos de las pruebas de vacío del hidromaster.
Las pruebas realizadas se detallan a continuación:
Se desmontó la válvula de vacío, la cual se logra visualizar en la Figura 26 por
ser de color azul, posteriormente se conectó el manómetro medidor de vacío.
Con la colaboración de un operador se procedió a encender el vehículo y no
accionar el pedal de freno. En este punto se logró observar la rápida acumulación
de vacío y el descenso de la presión de 1000 mbar aproximadamente con el motor
parado hasta situarse entre los 250-400 mbar después de arrancar el motor.
Se procedió finalmente a apagar el motor se observó que el vacío se mantenía
durante un periodo superior a dos minutos, lo cual determina que está
funcionando correctamente el hidromaster.
Tambor de frenos
Este componente corresponde a un elemento de fricción, el cual está constituido por un
tambor que se encuentra en movimiento. Este es un elemento que estará en fricción con las
zapatas de frenos.
El contacto de ambos elementos generará una fuerza que se opondrá al movimiento de
las ruedas a fin de detener el vehículo. Por su funcionamiento este componente se encuentra
sometido a elevadas temperaturas y diferentes fuerzas. En el chequeo de este componente fue
necesario desmontar la rueda, todo esto con el fin de identificar los componentes internos de la
misma y a la vez se pudo verificar las superficies que se encuentran en contacto, en la que no
se encontraron anomalías. Por medio de una inspección visual se logró determinar que existía
un desgaste normal, no se encontraron marcas ni rayones, lo cual es de gran utilidad, puesto
que no se tendría que rectificar discos ni revestir zapatas de frenos.
Se logra visualizar las condiciones de los tambores de frenos en las Figuras 27 y 28:
45
Figura 27. Tambores de frenos delanteros Mitsubishi Canter Fuso
Figura 28. Tambor de frenos trasero Mitsubishi Canter Fuso
Zapatas de frenos
Está conformado por elementos de fricción que conforma la parte fija del conjunto de
frenos en las ruedas. Las zapatas de frenos están distribuidas dos para cada tambor de frenos y
estas son accionadas mediante un pistón, el cual se conoce con el nombre de bombín de frenos.
46
En el desmontaje de las ruedas del camión seleccionado se visualizó la superficie de las
zapatas de frenos, además de revisar los resortes que se encuentren en buenas condiciones de
servicio, lo que se recomienda es realizar una lijada en la superficie de contacto y una limpieza
con spray de frenos a todo el conjunto, como se visualiza en la Figura 28:
Figura 29. Zapatas de frenos Mitsubishi Canter Fuso
Cilindros de ruedas.
Una vez desmontado el conjunto de las zapatas de frenos se procedió a realizar un
chequeo a las condiciones de los pistones y los cilindros de frenos de ruedas, los cilindros no
contaban con ralladuras y los retenedores de los pistones de igual forma se encontraban en
buenas condiciones, como se muestra en la Figura 30:
Figura 30. Cilindros de ruedas Mitsubishi Canter Fuso
47
Cabe mencionar que los cilindros de frenos son los encargados de trasmitir la fuerza de
frenado empujando las zapatas para que estas a la vez hagan contacto con la superficie interna
del tambor de frenos. Las presiones que actúan en la acción del frenado son muy elevadas. La
presión final que transmite el bombín de frenos de ruedas es la que finalmente detiene de su
movimiento al camión.
Figura 31. Pistón de la rueda de frenos Mitsubishi Canter Fuso
Procesamiento de la información.
Para el procesamiento de la información se consideró necesario la aplicación de las
encuestas enfocadas a la toma de datos relevantes del mal funcionamiento del bloqueo de los
frenos. Se aplica esta herramienta con la finalidad de proseguir con el desarrollo del proyecto
investigativo y se describe el proceso a seguir en la Figura 32.
Figura 32. Procesamiento de la información
Recolección de datos del funcionamiento de los camiones hidrantes
de combustible de aviación
Procesamiento de la informacion -
encuestas dirigidas a los operadores de las
unidades
Publicación de resultados mediante
diagramas de pastel y sintesis
48
Encuestas.
Las encuestas van dirigidas al personal que opera las unidades hidrantes de combustible
de aviación. Cabe recalcar que son 6 unidades que se encuentran en servicio y 6 operadores
que se encuestaron.
El formato de las encuestas realizadas se pueden observar en el Anexo 2.
Los datos obtenidos de la consulta realizada se detallan en la tabla 4:
Tabla 4
Resultados de encuesta 1
Nivel Frecuencia Porcentaje
A diario 1 16,6666667
Semanal 2 33,3333333
Mensual 3 50
Casi nunca 0 0
Total 6 100
Figura 33. Frecuencia de daños presentados en el sistema de frenos
Análisis pregunta 1
De los operadores de los camiones hidrantes de combustible de aviación consultados,
se puede determinar que el 17% de los consultados afirman que presentan problemas en el
sistema de frenos a diario, un 33% de los consultados comenta que tienen problemas
semanales, esto quiere decir que no son tan repetitivos, y un 20% afirman que tiene problemas
1 vez al mes.
A diario17%
Semanal33%
Mensual50%
Casi nunca0%
Frecuencia de daños presentados en el sistema de
frenos
49
Análisis e interpretación de resultados pregunta 2
¿Ha presentado problemas de desbloqueo de frenos del vehículo hidrante en el
momento del abastecimiento de las aeronaves en plataforma?
Los datos obtenidos de la consulta realizada se detallan en la tabla 5:
Tabla 5
Resultados de encuesta 2
Nivel Frecuencia Porcentaje
Si 4 66,6666667
No 2 33,3333333
Total 6 100
Figura 34. Problemas en el desbloqueo de frenos
Análisis pregunta 2
En la recolección de datos obtenidos se puede evidenciar la existencia de un grave
problema en el sistema de frenos. De los operadores encuestados el 94% afirman que han tenido
problemas con el bloqueo de los frenos, en especial en época invernal, puesto que se evidencia
la clara necesidad de la implementación de un sistema de seguridad que controle el bloqueo de
los frenos.
No6%
Sí94%
Problemas en el desbloqueo de frenos
50
Análisis e interpretación de resultados pregunta 3
¿Considera importante implementar un sistema de seguridad adicional que ayude a
bloquear los frenos al momento de abastecer a las aeronaves en plataforma del aeropuerto?
Los datos obtenidos de la consulta realizada se detallan en la tabla 6:
Tabla 6
Resultados de encuesta 3
Nivel Frecuencia Porcentaje
Si 4 66,666667
No 1 16,666667
Desconozco del tema 1 16,666667
Total 6 100
Figura 35. Implementación de un sistema adicional para el bloqueo de frenos
Análisis pregunta 3
Prosiguiendo con la recolección de datos por medio de las encuestas se logra concluirá
con la necesidad de reforzar el bloqueo de las ruedas al momento que el camión hidrante de
combustible de aviación se encuentra detenido. Un 67% comenta que se debe reforzar el
bloqueo de los frenos como medida de seguridad adicional, 1 de los operadores consultados,
afirma que no es necesario dicha implementación y 1 de las personas encuesta afirma no tener
conocimiento si se podría mejorar el sistema de frenos.
Si67%
No16%
Desconozco del tema17%
Implementación de un sistema adicional para el bloqueo de
frenos
Si
No
Desconozco del tema
51
Análisis e interpretación de resultados pregunta 4
¿Se han producido accidentes en plataforma por algún fallo en el sistema de frenos del
camión hidrante de combustible de aviación?
Los datos obtenidos de la consulta realizada se detallan en la tabla 7:
Tabla 7
Resultados de encuesta 4
Nivel Frecuencia Porcentaje
Si 5 66,666667
No 1 16,666667
Desconozco del tema 0 0
Total 6 100
Figura 36. Accidentes producidos por fallas en los frenos
Análisis pregunta 4
Según los datos reflejados en la pregunta 4, se puede determinar que ya han existido
accidentes por falla en el sistema de frenos, lo cual es un dato preocupante y se deben aplicar
las medidas correctivas en el caso que se ha presentado. Un 66% afirma que han existido
accidentes en plataforma, y uno de los encuestados afirma que no han existido accidentes en
las horas laborales que ha estado usando el equipo hidrante de combustible de aviación.
83%
17%
0%
Accidentes producidos por fallas en los frenos
Si
No
Desconozco del tema
52
Capítulo IV
Diseño del sistema a implementar
Diseño de la implementación del sistema de interlock en los frenos
Una vez comprendido el sistema de frenos que utiliza el camión Mitsubishi Canter que
pertenece a la empresa Airfuel International S.A., el cual viene realizado operaciones como
camión hidrante de combustible de aviación, el cual por cuestiones de costos y presupuestos
no se pueden adquirir nuevas unidades, pero si es posible la implementación de mejoras en el
mismo; se llega a la conclusión de que el sistema de frenos debe contar con un sistema de
seguridad el cual se trata de la implementación del sistema de interlock en los frenos de las
unidades hidrantes de combustible de aviación.
Este dispositivo a implementar permitirá aprovechar la energía neumática la cual será
proporciona con la ayuda de la instalación de compresor en el vehículo, la que permitirá obtener
energía neumática necesaria para la activación de un sistema auxiliar de bloqueo de frenos.
En lo referente al diseño propuesta se usará un programa asistido por computadora, por
medio de cálculos matemáticos y físicos se logrará una selección idónea en el uso de materiales,
los cuales van a ser instalados en el camión en conjunto con la implementación del interlock
en el sistema de frenos.
Diseño para la implementación de un sistema de seguridad (interlock)
A partir de los resultados obtenidos del estudio técnico realizado en el sistema de frenos
del camión hidrante de combustible de aviación enunciados en el capítulo anterior. El problema
al momento que el operador bloquear las ruedas del camión presenta un inconveniente donde
se debe ser un análisis detallado enfocado a buscar la solución más óptima de los suscitado.
Una falla en el sistema de frenos al momento que el operador se encuentre abasteciendo una
aeronave en plataforma conlleva a afectar la seguridad tanto del factor humano y la maquinaria,
53
por tal motivo es primordial encontrar la mejor alternativa a fin de solucionar con este
inconveniente.
Pues evidentemente después del estudio técnico realizado por medio de la investigación
exploratoria y la recolección de datos; se llega a determinar que el principal inconveniente se
presenta puesto que, el camión no cuenta con un sistema de seguridad adicional en el sistema
de frenos que bloquee las ruedas en el momento que el vehículo se encuentra detenido en
plataforma abasteciendo de combustible a las aeronaves. Será la implementación de un
interlock en el sistema de frenos el que con componentes adicionales permitirá el
accionamiento de un sistema auxiliar el cual estará destinado al accionamiento del bloqueo de
las ruedas del camión para evitar que tienda a deslizarse sobre la superficie mientras el operador
se encuentra desarrollando las actividades de abastecimiento a la aeronave y le es imposible
tener control del vehículo en ese determinado momento.
Debido a la necesidad inmediata de presentar la solución técnica más factible en la
implementación de un interlock en el sistema de frenos se trabajará en tres sistemas
fundamentales que tendrán incidencia directa en el sistema a implementar, los cuales son el
sistema hidráulico, sistema neumático y mecánico del conjunto de frenos.
Cálculos
Ya una vez descrito el marco teórico en la capitulo II, lo cual se usará en el desarrollo
del estudio de implementación del interlock en el sistema de frenos. Se procederá a los cálculos
correspondientes del sistema de seguridad a implementar. El sistema a implementar implica
cuatro sistemas en los que se mencionan los sistemas hidráulico, neumático, mecánico y
eléctrico en los cuales se aplicó una determinada recolección de datos.
Datos recolectados para cálculo de frenado
En la recolección de datos para la implantación del interlock en el sistema de frenos del
camión Mitsubishi Canter, se procedió a la toma de datos referentes a las medidas de los
54
componentes que forman parte del sistema de frenos mencionados, los cuales fueron revisados
mediante una investigación de campo, en la cual se pudo constatar que se encuentran en buenas
condiciones de operación.
Los datos recolectados se describen a continuación en la tabla 8:
Tabla 8
Medidas para cálculo de frenado
Diámetro del pistón de la bomba principal de frenos 39 mm
Diámetro del pistón del bombín de ruedas 36,5 mm
Diámetro del hidromaster 254 mm
Diámetro de las cañerías de frenos 6 mm
En la Figura 36, que se detalla a continuación se observaran las fuerzas, presiones y
diámetros que forman parte del sistema de frenos del camión Mitsubishi Canter.
55
Figura 37. Diagrama de diámetros, fuerzas y presiones del sistema de frenos
Donde, en la tabla 9 se detallan las variables que intervienen en el funcionamiento del
sistema de frenos:
Tabla 9
Variables que interviene en el sistema de frenos
Variables que interviene en el sistema de frenos
Fc Fuerza con el que se piza el pedal de frenos
F1 Fuerza en la bomba
F Fuerza en la zapata de frenos
∅ Diámetro del pistón de la bomba de frenos
∅2 Diámetro del pistón de la bomba de ruedas
P1 Presión que ingresa al hidromater
P2 Presión que sale del hidromaster
Pb Presión de la bomba de vacío
Fuerza en la bomba.
El frenado del vehículo es un factor importante a considerar al momento que el mismo
se encuentre en circulación, en la actualidad existen varios sistemas automatizados ofreciendo
al operador del vehículo una frenada eficiente.
Cabe recalcar que la bomba de frenos es el elemento que se encargará de transformar
la presión mediante la fuerza muscular que ejerce el conductor al accionar el pedal de frenos
en presión hidráulica, la cual incrementa con la ayuda del servofreno, y que por medio de
cañerías es enviada la presión a los bombines de las ruedas.
Ecuación 1. Fuerza en la bomba
PRESIÓN = FUERZA / SUPERFICIE (1)
Esfuerzo sobre el pedal / Sección del pistón de la bomba
La fuerza Fc que se aplicará en el pedal de frenos por parte del operador del camión
hidrante de combustible de aviación será tomada como dato de un estudio anteriormente
realizado el cual está relacionado a la mejora de las condiciones de seguridad y ergonomía del
puesto de conducción de automotores, la cual se muestra en la figura 38.
56
Figura 38. Fuerzas en el pedal de frenos (INSIA, 2003)
Se procedió al cálculo de F₁ , el cual representa a la fuerza que entrega la bomba
principal del sistema de frenos. Cabe mencionar que, para el cálculo de la fuerza de la bomba,
se necesita conocer la distancia de recorrido del pedal de frenos la cual tiene dos medidas las
cuales se describen en la figura 39:
Figura 39. Distancia de recorrido del pedal de frenos (INSIA, 2003)
En el Mitsubishi Canter tenemos como distancia los siguientes valores:
a = 30 cm
b = 12 cm
En donde aplicando los valores en la siguiente ecuación se obtiene:
57
Ecuación 2. Cálculo fuera de la bomba principal de frenos
F₁ = Fϲ ∗ a
b (2)
F₁ = 50N ∗ 0.30m
0.12m
F₁ = 15Nm
0.12m
𝐅₁ = 𝟏𝟐𝟓𝐍
Para una posterior implementación del interlock en el sistema de frenos del camión
hidrante de combustible de aviación se considera necesario contar con un factor de seguridad.
Factor de seguridad de frenado.
El factor de seguridad de frenado corresponde a la relación entre la carga limite que
puede soportar cierto elemento y la carga máxima admisible.
El coeficiente de seguridad, permite a los proyectistas resguardar los elementos
proyectados de eventuales roturas, debidas a impresiones del cálculo de las solicitaciones, por
la inevitable discrepancia existen entre las estructuras reales y las esquematizadas para facilitar
los cálculos, así, como para eventuales defectos de los materiales.
Ecuación 3. Cálculo del factor de seguridad
fs = Valor teórico
Valor práctico (3)
fs = 420 N
125 N
fs = 3.36
Una vez que se ha obtenido el valor del factor de seguridad, se procede a multiplicar
por el valor teórico, con la finalidad de obtener un valor real practico.
Ecuación 4. Factor de seguridad de frenado
F₁ = fs ∗ 125 N (4)
F₁ = fs ∗ 125 N
58
F₁ = 3.36 ∗ 125N
F₁ = 420N
Presión de frenos.
Se trata de un fluido hidráulico cuyo principal cometido es transmitir la presión aplicada
al pedal de freno, a todo el sistema de frenado con la consiguiente parada del coche. Es decir,
el líquido de frenos, al ser prácticamente incompresible, es un excelente conductor de la presión
y transmite la fuerza de la pisada del mismo modo que un cable eléctrico conduce la
electricidad.
Una mala calidad o un nivel de líquido de frenos bajo o demasiado alto pueden dar lugar
a accidentes, ya que de estos dos factores dependen la eficacia del frenado y la estabilidad de
todo el sistema de frenos.
4.4.3.1 Cálculo de la presión del líquido de frenos – presión baja.
Se procederá a calcular la presión P₁, esta presión es la que sale de la bomba, la cual
será constante dentro de los conductos y cañerías que se trasmita el líquido de frenos hasta que
ingrese al hidromaster del camión hidrante de combustible de aviación – Mitsubishi Canter.
Para el cálculo se la presión se procedió a usar la fórmula que se detalla a continuación:
Ecuación 5. Cálculo de la presión del líquido de frenos
P₁ = F₁
A₁ (5)
Cabe mencionar que, para la aplicación de la ecuación anteriormente descrita, se
procedió al cálculo del área donde es ejercida la presión, en la que se midió el radio del pistón
de la bomba.
Ecuación 6. Área de una superficie
A = π ∗ r² (6)
A = π ∗ r²
A₁ = π ∗ r₁²
59
A₁ = π ∗ r₁²
En la sustitución de valores es necesario conocer el valor del diámetro del pistón del
cilindro de frenos, en el que aparte de realizar la medición se consultó el manual de
mantenimiento en el que se detallan los valores en la tabla 10:
Tabla 10
Medidas de cilindro maestro de frenos
Cilindro maestro de freno
Diámetro interior mm 31,75
Carrera delantera mm 16
Carrera trasera 16
Fabricante JIDOSHA KIKI CO, LTD
Conociendo el valor del diámetro del pistón el cual es de 31.75 mm se puede calcular
el radio de este el cual representa a 15.87 mm, dato que será usado para el cálculo de A₁ .
A₁ = π ∗ r₁²
A₁ = π ∗ (15.87mm)₁²
A₁ = π ∗ 251.85mm²
A₁ = 791.21mm²
A₁ = 0.0007921m²
Aplicando los datos obtenidos en la ecuación de la presión se obtiene:
P₁ = F₁
A₁
P₁ = 420 N
0.0007921m²
P₁ = 530,236.08 Pa
P₁ = 5.30 Bar
P₁ = 76.90 PSI
La presión P₁ representa a la baja presión del líquido hidráulico, esta es la presión antes
de salir del hidromaster.
60
Cabe mencionar que el hidromaster es el encargado de realizar un efecto de servofreno,
el cual básicamente se encarga de multiplicar la presión del fluido, lo cual se describe en la
Figura 40:
Figura 40. Esquema de presiones del líquido de frenos y vacío (Carrillo, 2015)
En la gráfica se puede visualizar la existencia de 3 secciones correspondiente al sistema
de fresnos del camión hidrante de combustible de aviación, en donde estas divisiones ayudaran
al cálculo de cada sección en específico. Prosiguiendo con el proceso de cálculos se
determinará al cálculo de presiones y fuerzas que se ejercen el conjunto de las zapatas de frenos,
los cuales representan al líquido de frenos de alta presión.
4.4.3.2 Presión de líquidos de frenos de alta presión.
La presión de líquidos de frenos en la sección de lata presión es la que actuará sobre el
pistón del bombín de las ruedas, la cual permitirá que el camión hidrante de combustible de
aviación se detenga por completo.
61
Distancia de frenado.
En el cálculo de la distancia de frenado se partirá del Teorema General del Trabajo y la
Energía.
4.4.4.1 Teorema general del trabajo.
Según afirma (Odiozola, 2005) “El Teorema general del trabajo dice que en todo
sistema de cuerpos en movimientos, la diferencia entre la suma de cantidades de trabajo debidas
a las fuerzas movientes, y la suma de cantidades de trabajo debidas a las resistentes, durante
cierto tiempo, es igual a la variación de fuerzas vivas de todas las masas del sistema durante
aquel tiempo”
Este teorema implica el uso de una ecuación, la cual se describe a continuación:
Ecuación 7. Cálculo teorema general de trabajo
K1 + UG1 + UE1 + ΣT1 − 2 = K2 + UG2 + UE2 (7)
Tomando en consideración la fórmula del Teorema General del Trabajo y la energía se
procede a simplificar todas aquellas variables que no están involucradas en el análisis de la
distancia de frenado del vehículo motivo de análisis; en lo que se obtiene lo siguiente:
K1 + ΣT1 − 2 = 0
Lo que respecta a la energía cinética del vehículo y la sumatoria de trabajos serán igual
a cero, puesto que el vehículo se debe detener. Se procede a descomponer la sumatoria de
trabajos los cuales son:
El trabajo del motor
El trabajo de la fuerza de rozamiento
De las dos variables se obtiene la siguiente formula:
K1 + TM − Tfr = 0
Donde:
62
K1 =1
2mv²(Energía cinética)
𝑇𝑓𝑟 = μmgd (Trabajo fuerza de rozamiento)
𝑇𝑀= Trabajo del motor
m = 4000kg
La fuerza de rozamiento tendrá signo negativo, puesto que se opone al movimiento.
La velocidad de referencia será de 50 km/h = 13.88 m/s, ya que es el límite de velocidad
establecido por la Ley de Tránsito del Ecuador en zonas urbanas, y la misma que se rige dentro
de las instalaciones del aeropuerto Internacional José Joaquín de Olmedo de la ciudad de
Guayaquil.
Se despeja “d” que es la única incógnita en la ecuación y se procede a reemplazar
con los datos establecidos.
d =
1 mv2
2 + TM
umg
d =
1(4000kg)(13.88ms )2
2+ 402J
0.6(4000kg)(9.8m
s2 )
d = 16.39 m
La distancia de 16.39 m es la distancia que necesitara el camión hidrante de combustible
de aviación para detenerse
Aceleración.
Para la aceleración se considerará un valor negativo, puesto que se estará calculando el
frenado del camión hidrante de combustible de aviación, y la aceleración es un valor el cual va
en contra de la fuerza de frenado para que el camión se detenga.
Ecuación 8. Cálculo de la aceleración
63
a = ν₀²
2d (8)
a = (13.88
ms )²
(2)(16.39 m)
a = 192.65
m²s²
32.78 m
a = 5.87 m/s²
Fuerza del pistón en las zapatas.
En el cálculo de la fuerza del pistón en las zapatas de frenos se necesita las sumatorias
de todas las fuerzas que actúan en el conjunto zapatas. Y se toma como referencia la Figura 35
que se detalla a continuación a fin de realizar el estudio adecuado.
Figura 41. Fuerza de pistón en las zapatas
ΣFy = ma
Fy − Fr = ma
Fsenφ − μNSenφ = ma
Donde se describe que:
N = mg
F = ma + μmgcosφ
senφ
64
F = (6000kg)(5.87
ms2) + (0.6)(6000kg)(
9.8ms2 )(cos116)
sen116
F = 35,220kgm/s² + (35,280kgm/s²)(cos116)
0.2366
F = 35,220kgm/s² + (35,280kgm/s²)(−0.9715)
0.2366
F = 35,220kgm/s² + (−34277.77kgm/s²)
0.2366
F = 35,220kgm/s² − 34277.77kgm/s²
0.2366
F = 942.22kgm/s²
0.2366
F = 3982.33 N
La fuerza F la cual se calculó en detalle, es esta la fuerza que detendrá al camión
hidrante de combustible de aviación, y esta fuerza debe ser considerada en la aplicación de los
dos pistones que posee el conjunto de frenos del camión Mitsubishi Canter. Cabe mencionar
que cada existen dos pistones uno para cada zapata de frenos del camión en cuestión. Y en el
cálculo de la fuerza de frenado esta se dividirá para el numero existente de zapatas en este caso
se dividirá para 2.
Fuerza de piston en las zapatas =F
2
Fuerza de piston en las zapatas =3982.33 N
2
Fuerza de piston en las zapatas = 1991.16 N
Presión en el pistón de las zapatas.
La presión en el pistón de las zapatas será la presión a la que el hidromaster eleve la
presión del líquido de frenos del sistema.
P₂ = F
A₂
65
P₂ = F
A₂
Primero se debe calcular𝐴₄ a partir del diámetro del pistón de la rueda.
A₂ = πr₂²
A₄ = π(0.01825)²
A₄ = 0.001046m²
Remplazado el valor obtenido en la ecuación se obtiene:
P₂ = F
A₂
P₂ = 1991.16 N
0.001046m²
P₂ = 1.903.594,64 Pa
P₂ = 19.03 Bar
Presión de la bomba de vacío.
Para la presión de la bomba de vacío, se tomarán en consideración las presiones del
líquido de frenos, tanto la de alta y la de baja presión, además de tomar en consideración la
presión que genera el vacío del sistema de frenos.
Para el cálculo de la presión de vacío se procederá a realizar el siguiente análisis:
Ecuación 9. Cálculo de la bomba de presión de vacío
P₂ = P₁ + Pbomba (9)
Pbomba = P₂ − P₁
Pbomba = 19.03 Bar − 5.30 Bar
Pbomba = 13.73 Bar
Esquematización del sistema neumático implementado
Para la esquematización de los componentes de la parte neumática se debió emplear el
proceso que se detalla en la tabla 11:
66
Tabla 11
Diagrama de procesos en la instalación de los componentes neumáticos
No. Operación Proceso
1 Inicio del proceso Inicio del proceso
Realización del listado de equipos
a utilizar
Autorización del apoderado especial
de Airfuel International S.A.
Adaptación de los elementos en el
camión
Detener
Sí
Detener
No
Conexión de líneas de presión
Chequeo de fugas
2
Realizacion listado de los
componentes neumaticos
que formaran parte del
sistema
3
Solicitud al apoderado
especial de Airfuel sobre los
trabajos a realizar en el
camion hidrante
4
Una vez aprobado los
trabjos a realizar se
procedio a la adaptacion de
los componenetes
neumaticos
5
Posteriormente se prosiguio
con la conexión de lineas y
cañerias de presión de aire
6
Se prodecio a chequear
todas las lineas de presion a
fin de encntrar posibles
fugas de aire en el sistema
7
Fin del proceso
67
Diagrama del sistema neumático implementado.
El funcionamiento del sistema a nivel básico consiste en un compresor, el cual toma
movimiento del motor, con su movimiento aspira aire filtrado procedente del exterior y lo envía
a presión a un ducto a fin de ser utilizado dependiendo las funciones a cumplir.
Se logra observar la conexión de los componentes neumáticos en la Figura 42:
Figura 42. Diagrama del sistema neumático implementado
En el diagrama realizado en el programa Festo FluidSim, se puede observar que la
conexión del sistema empieza desde el compresor, el cual siguiendo con el sistema se conecta
por medio de mangueras de alta presión a un regulador de presión el cual está regulado a 120
psi de presión de aire. Este regulador de presión conecta a un reservorio de presión de aire el
cual cuenta con una respetiva válvula reguladora de presión y un manómetro el cual es visible
para el operador del vehículo. Prosiguiendo con la conexión del sistema se llega a una unidad
de mantenimiento la cual se encarga de separar las partículas de suciedad presentes en el
68
sistema, luego el aire es dirigido a una electroválvula servopiloteada de 3/2 (tres vías, dos
posiciones) con entro cerrado NC, la cual trabaja a 24V.
Se conectó un manómetro indicador de presión de aire antes de activar al booster de
freno. Se menciona que el booster normalmente para su activación recibe la fuerza muscular
ejercida por el operador a momento de presionar el pedal de freno, pero en este caso esa acción
de la fuerza muscular será sustituida por presión neumática la cual se obtiene de la activación
del sistema neumático implementado.
El sistema conectado presenta 2 estados el de reposo y el de sistema activado. En el
estado de sistema en reposo se muestra en la Figura 43.
Figura 43. Estado en reposo del sistema neumático implementado
En la Figura 42 se logra observar que existe una presión constante hasta antes de que el
aire sea distribuido para el accionamiento del booster de freno.
69
Capítulo V
Implementación de un sistema de seguridad (interlock) en el sistema
de frenos
Implementación del sistema interlock
Una vez determinados los componentes, elementos y materiales que se utilizaran en la
implementación del sistema de seguridad interlock del sistema de frenos del camión hidrante
de combustible de aviación. Se procede a detallar a continuación en la tabla 12, cada uno de
los procesos que se han realizado en la implementación de lo anteriormente mencionado.
Tabla 12
Equipos e insumos para el sistema a implementar
Cant Elementos
1 Compresor de aire Knorr
1 Válvula reguladora de presión a 120 psi
1 Tanque acumulador de presión estándar
1 Electroválvula 3/2 servopiloteada
5 Sensores inductivos NPN Normalmente abiertos
1 Unidad de mantenimiento
1 Manifold
5 Abrazaderas de ¾”
2 Focos
1 Switch
10 Metros de manguera de alta presión
5 Metros manguera de ¾”
1 Manómetro de 200 psi
1 Booster de frenos
1 PLC SIEMENS de 24 Voltios - Interlock
1 Reservorio de líquido de frenos DOT 03
1 Relé
1 Banda Gate 13A1550
1 Platina de 10 cm
20 Pernos de ½” con tuercas y arandelas
10 Pernos de 9/16” con tuercas y arandelas
1 Pie de rey
1 Juego de herramientas
1 Equipos de protección personal
70
Preparación del vehículo
Para la preparación del vehículo Mitsubishi Canter, se trabajará en los sistemas que se
describen en la tabla 13:
Tabla 13
Sistemas a preparar del camión hidrante de combustible de aviación
No. Sistemas a preparar – camión Mitsubishi Canter
1 Sistema hidráulico
2 Sistema neumático
3 Sistema eléctrico
4 Sistema mecánico
5 Sistema electrónico y automatización
Sistema hidráulico
Se conservaran los elementos de fábrica del sistema hidráulico con los que cuenta el
camión hidrante de combustible de aviación Mitsubishi Canter, pero se procedió a añadir un
sistema auxiliar hidráulico el cual estará encarga de activar el bloqueo de los frenos al momento
que el operador se encuentre en plataforma abasteciendo de combustible a alaguna aeronave.
El sistema auxiliar que se procedió a añadir en el camión cuenta con los siguientes
elementos, los cuales se describen en la tabla 14:
Tabla 14
Elementos del sistema hidráulico a instalar
No. Elementos del sistema hidráulico a instalar
1 Depósito de líquido de frenos
2 Líquido de frenos DOT 03
3 Booster de Freno
4 Válvula de distribución
5 Cañerías de distribución
71
5.2.1.1 Instalación del depósito del líquido de frenos.
Para el funcionamiento del sistema que se implementó se consideró necesario la
instalación y adaptación de un reservorio o depósito de líquidos de frenos, el cual para su
funcionamiento se lo situó a 10 cm del booster de frenos.
Este dispositivo albergara el líquido de frenos y alimentara el booster de frenos para la
activación del circuito hidráulico y permita el bloqueo de los frenos.
El reservorio instalado cuenta con marcas que indican el nivel máximo y mínimo del
líquido de frenos, con la finalidad de informar al conductor sobre un nivel excesivamente bajo.
Se logra visualizar la instalación del depósito de líquido de frenos en la Figura 44:
Figura 44. Instalación del depósito de líquido de frenos externo
5.2.1.2 Líquido de frenos.
El líquido de frenos a usar en el sistema que se implementó será el DOT 3, puesto que
es el más común y económico. Tiene un punto de ebullición seco de 205ºC, su punto de
ebullición húmedo es de 140ºC. Debido a que absorbe gran cantidad de agua debido a la
humedad del ambiente donde opera el camión hidrante de combustible de aviación se
72
recomienda reemplazar el fluido del líquido de frenos cada año y a mucho tardar cada 18
meses.
Se muestra el líquido de frenos utilizado en la Figura 45:
Figura 45. Líquido de frenos usado en el sistema
Instalación del Booster de freno.
Se conoce que el Booster de freno actúa como un amplificador de freno el cual tiene
como función directa ayudar a que el conductor aplique una fuerza mínima en el pedal de freno.
Se instaló un Booster de freno, el cual será accionado con la ayuda de presión
neumática. Este dispositivo instalado será instalado fuera de la cabina del conductor y será
controlado con el sistema que se implementó. Se logra visualizar el booster de freno en la
Figura 46:
73
Figura 46. Booster de freno instalado
Instalación de válvula de distribución.
Se procedió a la instalación de una válvula 5/2 para la distribución del líquido hidráulico
una vez que el fluido salía del Booster de freno. Esta válvula permite la repartición del líquido
de frenos a las 4 llantas del camión hidrante de combustible de aviación a una presión constante,
y la vez permitir que el fluido llegue a los cilindros de ruedas a fin de accionar las zapatas para
el bloqueo de los frenos.
Instalación de líneas y cañerías de freno auxiliares.
Se procedió con la instalación de cañerías auxiliares para el sistema de frenos auxiliar
que se implementó, cabe mencionar que no se modificaron las líneas de frenos originales con
las que cuenta la unidad, pero si hubo la necesidad de la instalación de líneas de frenos
auxiliares que actuaran independientemente del sistema de frenos original del camión
seleccionado, tal como se muestra en la Figura 47:
Cabe mencionar que la conexión de las cañerías se encuentra en paralelo.
74
Figura 47. Líneas de frenos auxiliares instaladas
Sistema neumático
Adaptación de compresor al motor.
Una vez adquirido un compresor idóneo para la modificación del sistema de frenos del
camión hidrante de combustible de aviación, considerando las condiciones de trabajo a la que
va a estar sometido el conjunto de frenos, es necesario la construcción de las bases donde será
montado el compresor. Cabe mencionar que este camión no cuenta con compresor de aire para
frenos, motivo por el cual se adaptará un compresor con la finalidad de hacer operar el proyecto.
Las respectivas bases para el compresor serán medidas a fin de que el compresor se
ensamble fijamente a la carrocería y motor del camión Mitsubishi Canter Fuso.
El material para las bases del compresor deberá ser de un material e cual presente
características de dureza, tensiones y resistencia para todas las fuerzas a las cuales estarán
sometidos las bases del compresor a adaptar, además de diseñar una polea que pueda acoplarse
75
al motor sin presentar inconvenientes al momento de operación, como se muestra en la Figura
48:
Figura 48. Adaptación de compresor al camión Mitsubishi Canter
Toma de aire del compresor
El aire que ingresará al compresor de aire adaptado al camión hidrante de combustible
de aviación será suministrado por una toma de aire diseñada en la admisión de aire de entrada
al motor del camión Mitsubishi Canter.
Este camión es aspirado, motivo por el cual se necesitó la realización de la modificación
para la toma de aire al compresor tal como se muestra en la Figura 49:
Posteriormente se procedió a conectar el ducto que se modificó en la admisión y se
conectó por medio de una manguera de lata presión al ingreso de aire del compresor, tal como
se muestra en la Figura 50.
76
Figura 49. Acople de toma de aire para el compresor
Figura 50. Entrada de aire acoplada al compresor
Lubricación del compresor
Se procedió a modificar una toma de aceite para la lubricación del compresor que se
instaló en el camión hidrante de combustible de aviación, para lo cual se procedió a sacar el
aceite, y posteriormente a retirar el cárter de aceite del motor con la finalidad de realizar un
agujero e instalar un ducto especial el cual permita la lubricación del compresor de aire, la cual
se muestra en la Figura 51:
Figura 51. Perforación en el cárter para toma de aceite al compresor
77
Válvula reguladora de presión de 120 PSI
Se aplicó una válvula reguladora de presión, puesto que se necesita mantener una
presión constante en el sistema, esta válvula reguladora de presión deberá brindar
independencia de las variaciones de presión en la red general.
La válvula aplicada se muestra en la Figura 52:
Figura 52. Válvula reguladora de presión a 120 PSI
Cabe acotar que la presión de entrada siempre será mayor que la presión de salida. Es
si esta válvula estará destinada a regular la presión de salida, presión secundaria, mediante una
membrana que actuará sobre la válvula que comunica a la entrada con la salida de aire.
La apertura o cierre de válvula reguladora de presión es debida a la interacción de dos
esfuerzos sobre la membrana, en una parte a la acción de un muelle regulable por un tornillo
de ajuste, y en la otra a la acción de presión de salida.
Instalación del acumulador de presión
Se consideró necesario la instalación del acumulador de presión, el cual por sus
dimensiones se lo fijara al bastidor del camión hidrante de combustible de aviación.
Por su funcionamiento y operación el tanque acumulador de presión no cuenta con un
peso excesivo más que el peso del material que forma parte de la misma estructura, por ende,
no se considera importante la construcción de una base muy rígida. De esta manera, en la
78
implementación del acumulador de presión se aplicaron platinas de acero inoxidable para la
construcción del tanque, como se muestra en la Figura 53:
Figura 53. Instalación del tanque acumulador de presión
Se empernó el tanque al bastidor del camión mencionado con pernos hexagonales M6
grado 8.8 rosca métrica en su parte inferior, es decir en la unión de la platina al tanque, con
arandela plana y tuerca de seguridad en su parte posterior. En la parte superior al unir las
platinas a la estructura del bastidor, por esta ser de un tubo de mayor diámetro y al no ser
necesario una resistencia a la fuerza muy grande se utilizaron tornillos auto perforantes, lo cual
se muestra en la figura 54:
Figura 54. Empernado del tanque reservorio de presión
79
El tanque acumulador de presión además está previsto de los siguientes elementos que
se detallan a continuación:
Un medidor de presión de 120 psi
Válvula de descarga
Válvula de seguridad
Instalación de la unidad de mantenimiento
Es de suma importancia la instalación de una unidad de mantenimiento en circuitos
hidráulicos y neumáticos, en este caso se aplicará para el sistema neumático, en la que la unidad
de mantenimiento consiste básicamente en la combinación de un filtro-regulador-lubricador.
Este elemento se instalará a 4 metros de la electroválvula, la cual es el siguiente componente a
utilizar.
Cabe mencionar que una unidad de mantenimiento no puede ir colocada a más de 5
metros del dispositivo neumático de utilización para evitar la precipitación de las partículas de
aceite en la tubería.
Su función es proporcionar a los componentes de los circuitos neumáticos, el aire
comprimido con una presión uniforme, libre de impurezas y la lubricación requerida a los
componentes móviles. Se muestra la unidad de mantenimiento en la figura 55.
Figura 55. Instalación de la Unidad de Mantenimiento
80
Componentes de la unidad de mantenimiento.
La unidad de mantenimiento es para purificar el aire comprimido, ajustar una presión
constante del aire y añadir una fina neblina de aceite al aire comprimido, para lubricar a los
actores como cilindros o motores neumáticos. Así unidad de mantenimiento aumenta
considerablemente la seguridad de funcionamiento. Entre los componentes que conforman la
unidad de mantenimiento tenemos:
5.6.1.1 El filtro.
Cuenta con un cartucho poroso que impide que las impurezas (pequeñas partículas que
puede contener el aire polvo, polen, etc.) pasen al sistema, también posee un sistema de
recolección de pequeñas partículas de humedad que podrán ser desalojadas al exterior como
agua por medio de un “tornillo de purga” que se encuentra al fondo del recipiente.
5.6.1.2 El regulador de aire.
Tiene como misión mantener una presión constante independientemente de las
variaciones de presión, utiliza un tornillo y una membrana móvil, que permite escapes de aire
para mantener constante la presión.
5.6.1.3 El indicador de presión.
Un manómetro puede ser montado sobre el regulador o a la línea de salida de este para
leer la presión regulada.
5.6.1.4 El lubricador.
Cuenta con un sistema de mezclado que permite que el aire comprimido transporte
pequeñas partículas de aceite para disminuir la fricción evitando el desgaste de componentes
móviles de los circuitos neumáticos.
Implementación de electroválvula 3:2 24V
Siguiendo con la modificación del sistema de frenos con la implementación de un
interlock, es necesario contar con una electroválvula de 3:2 24V.
81
Las electroválvulas conocidas también como válvulas solenoides son básicamente
dispositivos que en se encargaran del flujo de algún fluido, en este caso la electroválvula a
implementar en el sistema se encargara del flujo de aire proveniente del compresor
anteriormente instalado.
Cabe mencionar que con la aplicación de la electroválvula será más fácil controlar el
flujo de aire que proviene del compresor, además que la válvula será controlada eléctricamente.
Se muestra la válvula instalada en la figura 56.
Figura 56. Instalación de electroválvula 3/2 servopiloteada
Instalación de un controlador lógico programable PLC
Un controlador lógico programable es un dispositivo que controla una maquina o
proceso y puede considerarse simplemente como una caja de control con dos filas de
terminales: una para salida y una para entrada.
Los terminales de salida proporcionan comandos para conectar a dispositivos como
válvulas solenoides, motores, lámparas indicadoras, indicadores acústicos y otros dispositivos
de salida.
Se muestra el controlador lógico programable en la Figura 57.
82
Figura 57. PLC interlock de 24 V instalado
El circuito para producir las salidas deseadas en el momento adecuado o en la secuencia
adecuada para la aplicación, se dibuja en forma de diagrama de contactos y programa en la
memoria del PLC como instrucciones lógicas.
El único cableado necesario es para dispositivos de entrada y salida. No se precisa el
cableado lógico alguno.
Funcionamiento del logo programable.
La programación del logo se la realiza por medio de u conjunto de 6 teclas, las cuales
se encuentran situadas en la pared frontal del dispositivo, y mediante las cuales se puede
introducir el programa. La visualización del programa, estado e entradas y de salidas, entre
otros datos. Este dispositivo consta con una pantalla LCD de forma gráfica.
Para el funcionamiento del PLC, primero se realizaron gráficas en programas
informáticos como Festo FluidSim y Live Wire con la finalidad de conocer el tipo de trabajo
para el que estará destinado el PLC.
En el funcionamiento del PLC se acotan los siguientes datos que se tomaron en
consideración
Alimentación de 24 de corriente continua.
83
Se procedió a la conexión de las entradas en los correspondientes bornes de entradas
del dispositivo. Cabe mencionar que este dispositivo cuenta con 8 entradas las
cuales vienen descritas por I1, I2………, hasta I8.
Posteriormente se procedió a la conexión de las diferentes salidas del dispositivo
PLC, en los cuatro bornes de salida que dispone el elemento las cuales se describen
como Q1, Q2, Q3, Q4,
Finalmente se introdujeron en el LOGO las instrucciones del programa que se
quieren realizar. Esto se realizó directamente sobre el LOGO con los botones de
dirección, OK y Esc, y, en crear el programa en el ordenador y mediante un cable
transferirlo al LOGO.
Adaptación de banda al compresor
Se procedió a conectar la polea del compresor al motor por medio de una banda, la
banda seleccionada es de la marca Gates por brindar garantía en su funcionamiento.
La adaptación de la banda se muestra en la Figura 58.
Figura 58. Instalación de la banda al compresor
Instalación de luces indicadoras
En la instalación del sistema interlock para la activación y bloqueo de los frenos, se
consideró fundamental instalar una indicación visual la cual permita avisar al conductor sobre
84
el correcto funcionamiento del equipo, además se instaló un switch de corte de energía en caso
que el sistema se quede bloqueado.
Figura 59. Luces de indicación y switch de corte del sistema Interlock
85
Capítulo VI
Conclusiones y recomendaciones
Conclusiones
El análisis del funcionamiento del sistema de frenos del camión hidrante de
combustible de aviación Mitsubishi Canter Fuso propiedad de la empresa Airfuel
International permitió conocer y detallar el funcionamiento del sistema de frenos,
lo cual permitió realizar un correcto diagnóstico del problema suscitado al momento
de bloquear los frenos del vehículo.
A través de la investigación sobre la cantidad de vehículos hidrantes de combustible
de aviación que presentan fallas en el bloqueo del sistema de frenos al momento
que el operador abastece de combustible a las aeronaves en plataforma en las
instalaciones del Aeropuerto Internacional José Joaquín de Olmedo de la ciudad de
Guayaquil, se obtuvo como resultado común que el vehículo tendía a moverse, lo
cual presentaba un riesgo en la seguridad tanto del operador y el equipo hidrante.
Mediante la evaluación técnica realizada en las pruebas de funcionamiento del
sistema de frenos y los problemas del bloqueo de los frenos, se logró determinar y
evidenciar la existencia de fallas en común de los seis camiones hidrantes de
combustible de aviación.
El presente proyecto presenta una serie de ventajas y es factible para la
implementación de soluciones en la que se determinó la solución técnica ante el
problema encontrado por la falla del bloqueo de las ruedas de camión hidrante de
combustible de aviación al momento del abastecimiento de las aeronaves en
plataforma, con la implementación de un sistema adicional que ayuden a el bloqueo
de los frenos del camión.
86
Por medio del mejoramiento del sistema de frenos con aplicación de un interlock a
los camiones hidrantes de combustible basados en un estudio analítico-técnico, se
logró evitar que las unidades hidrantes se deslicen mientras el operador se encuentre
realizando labores de abastecimiento de combustible a las aeronaves que se
encontrasen en plataforma.
Recomendaciones
Para el análisis y estudio técnico del funcionamiento del sistema de frenos del
camión Mitsubishi Canter, el cual realiza funciones como camión hidrante de
combustible de aviación para la empresa Airfuel International S.A. Se recomienda
en primer lugar estudia y conocer la teoría de funcionamiento en forma sistemática
del sistema de frenos de un camión, enfocados a obtener un mejor discernimiento.
Se recomienda llevar un mejor control técnico acerca de la cantidad de vehículos
hidrantes de combustible de aviación que presentan fallas en el bloqueo del sistema
de frenos y otros sistemas del vehículo al momento que el operador abastece de
combustible a las aeronaves en plataforma en las instalaciones del Aeropuerto
Internacional José Joaquín de Olmedo de la ciudad de Guayaquil, con la finalidad
de corregir de manera rápida todos los inconvenientes suscitados en la unidades de
la empresa en cuestión.
Se aconseja la aplicación de programas de computación acerca de sistemas
hidráulicos, neumáticos y electromecánicos con la finalidad de realizar
evaluaciones técnicas del funcionamiento del sistema de frenos y los problemas en
el bloqueo de los frenos de los camiones hidrantes de combustible de aviación,
enfocados a determinar y corregir la existencia de posibles fallas que llegaran a
presentarse en el funcionamiento del equipo.
87
Se recomienda que la manera más viable y factible para la implementación de una
solución técnica ante el problema encontrado por la falla del bloqueo de las ruedas
de camión hidrante de combustible de aviación al momento del abastecimiento de
las aeronaves en plataforma, es la modificación del sistema de frenos con la
implementación de interlock que actuará como dispositivo de seguridad a fin de
bloquear las ruedas del camión motivo de estudio.
Se recomienda seguir realizando mejoramientos del sistema de frenos basándose en
estudios analíticos-técnicos, con la finalidad de evitar que las unidades hidrantes se
deslicen mientras el operador se encuentre realizando labores de abastecimiento de
combustible a las aeronaves que se encontrasen en plataforma.
88
Bibliografía
America, A. T. (1 de ENERO de 2017). ATA 103 Standard for Jet Fuel Quality Control at
Airports. Obtenido de https://lowcountryaviationmro.com/wp-
content/uploads/2015/05/Printing-ATA-Specification-103-Standard-for-Jet-Fuel-
Quality-Control-at-Airports-1.pdf
Azafata, D. (11 de Agosto de 2011). Diario Azafata. Obtenido de
https://www.diarioazafata.com/2011/08/08/senores-pasajeros-desabrochense-el-
cinturon-analizando-procedimientos-repostado-de-combustible/
Carrillo, S. A. (2015). Esquema de presiones del líquido de frenos y vacío. En S. A. Carrillo,
Implementacion del sistema adecuado de frenos (págs. 93-94). Quito: UTE.
Casado, E. Á., Navarro, J. M., & Gómez Morales , T. (2011). Sistema de transmisión y frenado.
En E. Á. Casado. Madrid: Ediciones Paraninfo S.A.
Colortest.com. (5 de enero de 2018). Frenos . Obtenido de
http://www.colotest.com/COLOTEST1/frenos.htm
Dominguez Soriano, E. J., & Ferrer Ruiz, J. (2019). Mecánica del vehículo. Madrid: Editorial
Editex.
Equipment, A. F. (16 de Enero de 2018). fuelequipment.com. Obtenido de
https://www.fuelequipment.com/store/pc/viewPrd.asp?idproduct=531&idcategory=95
FERREPAT, R. (2019). Tipos de frenos y funcionamientos del sistema. Revista FERREPAT,
5-6.
Fuso, M. C. (2016). Manual de Mantenimiento Mitsubishi Canter Fuso. En M. C. Fuso.
INSIA. (2003). Fuerzas en el pedal de frenos. En INSIA, Mejora de las condiciones de
seguridad y ergonomía del puesto de conduccion de autocares (págs. 57-58). Madrid.
Javier, Z. (2011). Sitema de frenos de aire comprimido. Quito: Universidad Politencia
Saleciana (UPS).
Llano, I. C. (1994). Principio de Pascal - Física. Mexico: Editorial Progreso S.A.
Odiozola, J. d. (2005). Teorema General del Trabajo y Energía. En J. d. Odiozola, Mecánica
aplicada a las máquinas operando, ó, Tratado teórico y esperimental (págs. 68-69).
Madrid: Imprenta S.A.
POOL, I. F. (2017). TRAINING MANUAL. Montreal, Quebec: International Air Transportation
Association .
89
Sanjuan, C. A. (1996). Historia del sistema de frenos. En C. A. Sanjuan, Los frenos en el
automovil (págs. 14-15). Lima : Grupo Editorial CEAC.
Station, P. A. (12 de Abril de 2012). Phuket Aviation Fuel Station. Obtenido de
http://ptt.listedcompany.com/misc/PRESN/20120119-PTT-
PhuketAviationFuelStation-01.pdf
TECHNOLOGY, F. F. (17 de Agosto de 2017). Principios básicos: Líquidos de frenos.
Obtenido de https://tusfrenos.mx/principios-basicos-liquido-para-frenos/
University, K. (14 de Noviembre de 2019). Frenos. Obtenido de Frenos de estacionamiento:
http://kashima.campuseina.com/mod/book/view.php?id=7584
Veléz, C. J. (8 de Marzo de 2019). Airfuel International S.A. (A. L. Perrazo, Entrevistador)
Wikipedia. (31 de Mayo de 2009). Freno eléctrico. Obtenido de
https://es.wikipedia.org/wiki/Freno_el%C3%A9ctrico
90
ANEXOS
Anexo 1
Características Mitsubishi Canter
Datos generales del camión Mitsubishi Canter
91
92
Anexo 2
Formato de encuestas
UNIVERSIDAD INTERNACIONAL DEL ECUADOR
Facultad de Ingeniería Automotriz
Encestas dirigidas a los operadores de los camiones hidrantes de combustible
Objetivo.- conocer sobre los principales inconvenientes que presenta el sistema de
frenado en la operación de los camiones hidrantes de combustible de aviación pertenecientes a
la empresa Airfuel International S.A...
Indicaciones.- Conteste en forma clara cada una de las preguntas señalando un solo
casillero por pregunta.
1 ¿Con que frecuencia usted ha presentado problema en la activación de los frenos al
momento de conducir unos de los camines hidrates de combustible de aviación?
A diario
Semanal
Mensual
Casi nunca
2 ¿Ha presentado problemas de desbloqueo de frenos del vehículo hidrante en el
momento del abastecimiento de las aeronaves en plataforma?
Si
No
3 ¿Considera importante implementar un sistema de seguridad adicional que ayude a
bloquear los frenos al momento de abastecer a las aeronaves en plataforma del aeropuerto?
Si
93
No
Desconozco del tema
4 ¿Se han producido accidentes en plataforma por algún fallo en el sistema de frenos
del camión hidrante de combustible de aviación?
Si
No
No tengo conocimiento
Gracias por su colaboración
94
Anexo 3
Camión hidrante de combustible de aviación
Cabina del vehículo con el sistema instalado
Documentos de matriculación
95
Vehículo hidrante de combustible de aviación
Área de trabajo
96
Anexo 4
Permisos de operaciones del camión hidrante de combustible
Certificado de control anual
97
Anexo 5
Plano electroneumático
98
Anexo 6
Plano electrohidráulico
