Presentación del proyecto

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA – ICAI

Diseño y cálculo de un banco universal de pruebas de filtros de automoción

Autor: Alberto Nieto RollánDirector: D. Juan de Norverto Moríñigo

Madrid, 22 de mayo de 2012

Departamento de Ingeniería Mecánica

2Plantilla de presentaciones – Autordd de mm de 20yy


Escuela Técnica Superior de Ingeniería – ICAIUniversidad Pontificia Comillas

1. Introducción2. Objetivos3. Especificaciones de partida4. Esquemas de las instalaciones5. Cálculos6. Diseño final de los bancos7. Presupuesto8. Bibliografía9. Normativa

Índice

Alberto Nieto Rollán22 de mayo de 2012




• Los filtros de un automóvil son vitales para el correcto funcionamiento del mismo.

Los filtros más importantes de un automóvil son:Filtro de aceite del motor

Filtro tipo ECOFiltro tipo Spin - On

Filtro de combustibleFiltro de gasolina (In Line, DLF)Filtro de gasoil

Filtro de aireFiltro de aspiraciónFiltro de cabina

1. Introducción





– Filtro de aceite del motor: Filtro tipo ECO:

Filtro tipo Spin – On:

1. Introducción





– Filtro de combustible: Filtro de gasolina (In Line, DLF):

Filtro In Line Filtro DLF

Filtro de gasoil (Filtro coalescente):

1. Introducción

FLUJO

Entrada y salida del diesel

Salida de agua filtrada





– Filtro de aire: Los empleados actualmente en automoción se hacen de fibra de vidrio o poliéster. Filtro de aspiración:

Filtro de cabina:

1. Introducción





Los objetivos principales del proyecto son:

• Conocer las diferentes tecnologías de filtración y los tipos de filtros.

• Diseñar instalaciones hidráulicas para realizar ensayos de los filtros.

• Realizar estudios de mercado para conseguir un coste bajo de los bancos.

2. Objetivos





• Banco de aceite (según ISO 4548):– Caudal: 40 – 120 l/min.– Presión de operación: 4 – 5 bar.– Temperatura de operación: 78,5 ± 2 °C.– Viscosidad de operación: 15 ± 1 mm2/s.– Tipo de fluido: Aceite REPSOL TELEX E ISO 32.– Caudal de muestra: 1,8 – 18 l/h, contador de partículas.– Tipo de polvo: ISO MTD (ISO 12103 – A3).– Concentración de polvo: 10 mg/l.– Diámetro tuberías principales: 16 mm.– Velocidad del agitador: 1000 – 1500 rpm.– Superficie de filtrado: 0,3 – 0,5 m2.

3. Especificaciones de partida





• Banco de combustible (según ISO 4020, ISO 19438):– Caudal: 100 – 200 l/h.– Presión de operación: 2 – 4 bar.– Temperatura de operación: 23 ± 5 °C.– Tipo de bomba: Peristáltica con dos rodillos.– Tipos de fluidos: REPSOL Diesel e+, Gasolina REPSOL Efitec 95 – Caudal de muestra: 1,8 – 18 l/h, contador de partículas.– Tipo de polvo: ISO MTD (ISO 12103 – A3).– Concentración de polvo: 50 mg/l.– Diámetro tuberías principales: 12 mm mínimo.– Velocidad del agitador: 1000 – 1500 rpm.– Superficies de filtrado: 0,3 – 0,5 m2 (Diesel); 0,05 – 0,1 m2 (Gasolina).

3. Especificaciones de partida





• Banco de aceite:

4. Esquemas de las instalaciones





4. Esquemas de las instalaciones• Banco de aceite, lista de

componentes: 1.- Depósito fluido limpio. 2.- Calentador principal. 3.- Bomba principal. 4.- Válvula reguladora de caudal. 5.- Válvula reguladora de presión. 6.- Válvula on – off del aire. 7.- Caudalímetro fluido sucio. 8.- Válvula reguladora de caudal. 9.- Agitador. 10.- Termómetro fluido sucio. 11.- Depósito fluido sucio. 12.- Calentador fluido sucio. 13.- Contador de partículas. 14.- Válvula reguladora de caudal. 15.- Caudalímetro muestra.

16.- Caudalímetro principal. 17.- Termómetro principal. 18.- Válvula on – off de By – pass. 19.- Válvula on – off del filtro. 20.- Manómetro diferencial. 21.- Filtro ensayado. 22.- Contador de partículas. 23.- Válvula reguladora de caudal. 24.- Caudalímetro muestra. 25.- Depósito para muestras. 26.- Filtro de micronaje estrecho. 27.- Intercambiador de placas. 28.- Válvula on – off del agua. 29.- Manómetro de entrada al filtro. 30.- Manómetro del depósito sucio.





• Banco de combustible:

4. Esquemas de las instalaciones





4. Esquemas de las instalaciones• Banco de combustible, lista de

componentes: 1.- Depósito fluido limpio. 2.- Calentador principal. 3.- Bomba principal. 4.- Válvula reguladora de caudal. 5.- Válvula reguladora de presión. 6.- Caudalímetro fluido sucio. 7.- Válvula reguladora de caudal. 8.- Depósito fluido sucio. 9.- Agitador. 10.- Calentador fluido sucio. 11.- Termómetro fluido sucio. 12.- Válvula on – off del aire. 13.- Manómetro del depósito sucio. 14.- Caudalímetro agua. 15.- Válvula reguladora de caudal. 16.- Depósito de agua.

17.- Calentador del agua.

18.- Manómetro de depósito de agua. 19.- Válvula on – off del aire. 20.- Termómetro agua. 21.- Contador de partículas. 22.- Válvula reguladora de caudal. 23.- Caudalímetro muestra. 24.- Caudalímetro principal. 25.- Termómetro principal. 26.- Válvula on – off del filtro. 27.- Válvula on – off de By pass. 28.- Manómetro de entrada al filtro. 29.- Filtro ensayado. 30.- Manómetro diferencial. 31.- Contador de partículas. 32.- Válvula reguladora de caudal. 33.- Caudalímetro muestra. 34.- Depósito para muestras. 35.- Filtro de micronaje estrecho y filtro de

absorción. 36.- Válvula on – off del agua. 37.- Intercambiador de placas.





5. Cálculos• Banco de aceite:

- Tiempos de ensayo estimados:

- Altura de la bomba: Se aplica Bernoulli entre el depósito principal y la entrada al filtro (P2 = 5 bar)

0,3 m2 0,5 m2

40 l/min 24,15 min 40,26 min

120 l/min 8,05 min 13,42 min





5. Cálculos• Banco de combustible:

- Tiempos de ensayo estimados:

- Altura de la bomba: Se aplica Bernoulli entre el depósito principal y la entrada al filtro (P2 = 4 bar)

0,05 m2 0,1 m2

100 l/h 19,31 min 38,62 min

200 l/h 9,65 min 19,31 min





6. Diseño final de los bancos• Banco de aceite:





6. Diseño final de los bancos• Banco de combustible:





7. Presupuesto• El coste total del proyecto es la suma de los costes de

ambos bancos:

El presupuesto total necesario para llevar a cabo el proyecto asciende, por tanto, a 28008,29 €.

Elemento Mediciones Precio Unitario Sumas Parciales (€)

Banco de filtros de aceite 1 Ud. 13362,32 €/Ud. 13362,32

Banco de filtros de combustible 1 Ud. 14645,97 €/Ud. 14645,97

28008,29 €





• Arias – Paz, M. (1940). Manual de automóviles (56ª ed.). España: Cie Inversiones Editoriales Dossat 2000.

• Mataix, C. (1982). Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas (2ª ed.). España: Cie Inversiones Editoriales Dossat 2000.

• Payri, F.; Desantes, J.M. (2011). Motores de combustión interna alternativos. España: Reverté.

8. Bibliografía





• Norma ISO 4020: Vehículos de carretera – Filtros de combustible para motores diesel – Métodos de ensayo.

• Norma ISO 4406: Fluidos – Métodos para codificar el nivel de contaminación por partículas sólidas.

• Norma ISO 4548 (Parte 1 – 12): Métodos de ensayo de flujo completo para los filtros de aceite lubricante de los motores de combustión interna.

• Norma ISO 12103 – 1: Vehículos de carretera – Polvo de ensayo para la evaluación de filtros.

• Norma ISO 19438: Filtros diesel y gasolina para motores de combustión interna – Eficiencia de la filtración usando contadores de partículas y capacidad de retención de contaminantes.

8. Normativa


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Automotive

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