U N I V E R S I D A D D E G U A D A L A J A R A

UNIVERSIDAD DE GUADALAJARACENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIERAS DEPARTAMENTO DE INGENIERA MECNICA ELCTRICA

NOMBRES DE INTEGRANTESE-MAILTELEFONO

Cobian Rangel Alvaro David Alvaro_cobian@hotmail.com331-096-1512

TITULO: Dispositivo de prueba con variador de voltaje para Modulo Electrnico de un Turbocargador.

FUNCION: Comprobar el estado de un mdulo electrnico para Turbocargador regulando el voltaje de activacin.

CAMPO DE APLICACIN: Mantenimiento y reparacin de Turbocargadores

CATEGORIA EN LA QUE PARTICIPA:

PROYECTO INDUSTRIAL FINANCIADO (NUEVO)

OBJETIVO GENERAL: Disear, Calcular y construir un dispositivo que permita probar la funcionabilidad de los mdulos electrnicos de los diferentes modelos de turbocargadores que existen en el mercado.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

1. Diseo, clculo y construccin del integrado.2. Diseo, clculo y construccin del sistema convertidor de C.C. a C.D.3. Diseo, calculo y conexin de las terminales de salida4. Diseo y construccin de la carcasa exterior

JUSTIFICACION: Dentro del mercado de reparacin y venta de Turbocargadores nuevos y reconstruidos, se ha encontrado que los fabricantes y diseadores de motores y Turbocargadores, estn optando cada vez ms por la integracin de la mecnica con la electrnica, integrando mdulos electrnicos al turbo, cuya funcin es regular la cantidad de aire que inyecta el Turbocargador mediante el uso de una geometra variable adentro de las carcas del turbo. Ante este nuevo diseo nos hemos topado con la falta de mtodos y equipos adecuados y simples, para probar el estado y correcto funcionamiento de los mdulos electrnicos, razn por la cual planteo el diseo y construccin de un dispositivo que nos permita saber con certeza cuando los mdulos electrnicos funcionan y seguir dando un servicio de mantenimiento y reparacin integral en los Turbocargadores.

RESUMEN DEL PROYECTO:

El proyecto a desarrollar, pretende la construccin de un dispositivo con el cual sea posible revisar el estado de los mdulos electrnicos de los Turbocargadores mediante la aplicacin de el voltaje nominal de activacin que tienen y no solo eso, sino que el dispositivo ser capaz de ajustar el voltaje para adaptarse a los diferentes valores en que operan todos los mdulos electrnicos para Turbocargador que hay en el mercado.En una primera fase se har un estudio de el funcionamiento de los mdulos electrnicos, a que voltaje operan, cuantos existen en el mercado, sus fallas ms comunes, mtodos y dispositivos que ya existen para comprobar su funcionabilidad, etc. una vez cubierta esta parte, se proceder al diseo y clculo del circuito integrado que llevara esta fuente de voltaje, a su vez se diseara y calculara el sistema para convertir la C.C. en C.D. y las terminales de entrad y salida de seal que se requerirn, mediante la ayuda de diversos asesores, se verificara que el diseo este correcto, bien calculado y funcional, corrigiendo errores de ser necesario. Una vez que se tenga la parte medular del proyecto se diseara tambin la carcasa exterior del dispositivo, de una forma que resulte prctica, y elegante a la vista.En una segunda fase, unas vez que se tenga el diseo de lo que se va a construir, pasaremos al estudio de costos de los materiales y la construccin del mismo, buscando y comparando, marca, calidad y costo de los diferentes componentes tanto electrnicos, elctricos y de las carcasas, para seleccionar los ms adecuados, econmicos de ser posible y que se ajusten a la calidad que buscamos, para el correcto funcionamiento del dispositivo.En la tercera fase, se proceder a buscar la financiacin por parte del sector privado presentando esbozos y presupuesto del proyecto, posteriormente conseguido los fondos pasaremos a la construccin del prototipo apegndonos al diseo original, haciendo modificaciones y/o correcciones solo de ser estrictamente necesario, una vez construido se probara que realmente funcione y se entregara al cliente, en este punto adems se pretende hacer un manual de usuarios que incluya una tabla de valores para probar cada uno de los diferentes mdulos electrnicos que existen en el mercado.

ANTECEDENTES: Unturbocargadoro tambin llamadoturboes un sistema desobrealimentacinque usa unaturbina centrfuga para accionar mediante unejecoaxial con ella, uncompresorcentrfugo para comprimirgases. Este tipo de sistemas se suele utilizar enmotores de combustin internaalternativos, especialmente en los motores disel.En los motores sobrealimentados mediante este sistema, el turbocompresor consiste en unaturbina accionada por los gases de escape delmotor de explosin, en cuyo eje se fija uncompresorcentrfugo que toma el aire apresin atmosfricadespus de pasar por el filtro de aire y luego lo comprime para introducirlo en loscilindrosa mayor presin.Los gases de escape inciden radialmente en la turbina, saliendo axialmente, despus de ceder gran parte de su energa interna (mecnica + trmica) a la misma.El aire entra al compresor axialmente, saliendo radialmente, con el efecto secundario negativo de un aumento de la temperatura ms o menos considerable. Este efecto se contrarresta en gran medida con elintercooler.Este aumento de la presin consigue introducir en el cilindro una mayor cantidad deoxgeno(masa) que la masa normal que el cilindro aspirara a presin atmosfrica, obtenindose mspar motoren cada carrera til (carrera de expansin) y por lo tanto mspotenciaque un motor atmosfrico de cilindrada equivalente, y con un incremento de consumo proporcional al aumento de masa de aire en el motor de gasolina. En los disel la masa de aire no es proporcional al caudal de combustible, siempre entra aire en exceso al carecer de mariposa, por ello es en este tipo de motores en donde se ha encontrado su mxima aplicacin (motor turbodisel).La filosofa de aplicacin de los turbocompresores ha ido cambiando: desde priorizar la potencia a altas revoluciones a priorizar que el coche responda bien en todo el rgimen de giro de uso.Lavlvulallamadawaste-gateevita presiones excesivas que daen el motor. Lawaste-gateo vlvula de descarga es la que regula que cantidad de gases de escape se fugan de la caracola del turbo directamente hacia el escape mediante la apertura de la vlvula, de esa forma a ms gases fugados menos presin de turbo, con la vlvula cerrada se alcanza la mxima presin del turbo al pasar todos los gases de escape por la caracola.Ladump valveo vlvula de alivio (tambin llamada blow off) abre una fuga en el conducto de admisin cuando se deja de acelerar para que la presin generada por la enormeinerciadel turbo no sature estos conductos, evitando al mismo tiempo la brusca deceleracin de la turbina, alargando su vida til.El modulo electrnico el modulo electrnico posee un integrado, que segn la seal que le envi la computadora atreves de un voltaje de corriente directa, el circuito determina cuanto ha de mover el vstago (que se encuentra unido a una bobina y un rotor) que a su vez mover la geometra variable del turbocargador, la cual determinara la cantidad de aire que inyecte el turbocargador.Actualmente la reparacin y mantenimiento de los turbocargadores representa un mercado en constante crecimiento y con mucha demanda, pues resulta hasta 30% ms barato reparar el turbocargador o darles mantenimiento preventivo que comprar uno nuevo, particularmente en Guadalajara se encuentran las principales empresas y talleres de este rubro en cuanto a la zona del bajo se refiere y ante los nuevos diseos que la integracin de mecnica con electrnica supone en los modelos de tubocargadores mas recientes, es necesaria la creacin de mtodos y dispositivos que nos ayuden a seguir brindando una reparacin y mantenimiento integral en los turbocargadores como hasta ahora se hace en los modelos ms antiguos.

DESARROLLO: Para el integrado del circuito primeramente se presenta un esquema de principio de una fuente sencilla (figura 1.1) construida, en torno a un regulador A78HG o el LM338, ambos son reguladores de cuatro patillas ajustables de 5 Ade salida y cpsula metlica TO-3., pues se debe tener en cuenta que los voltajes de activacin de los mdulos electrnicos van de los 5V a 24V segn el modelo.

Mediante la combinacin de este montaje podremos disponer de una fuente estabilizada y capaz de entregar una corriente de hasta 5A y una tensin regulable de 5V y 20V.El circuito es sencillo debido a la utilizacin de dos reguladores de tensin los cuales proporcionan al montaje alta fiabilidad, robustez y caractersticas casi inmejorables. Uno de los reguladores LM338 (A78HG) se encarga de la rama positiva y el otro LM337 (A79HG), se encarga de la rama negativa.El ajuste de la tensin de salida se realiza mediante la actuacin sobre un potencimetro (P1) y una resistencia (R1) para mantener el valor mnimo, de 5V que especifica el fabricante.Con el fin de mejorar la respuesta a los posibles transitorios, evitar auto oscilaciones y mejorar el filtrado, se utilizan unos condensadores electrolticos de baja capacidad a la entrada y salida de cada regulador, como se aprecia en la figura 1.1.En la figura 1.2, se puede apreciar el circuito completo correspondiente a la fuente de alimentacin simtrica. Los componentes necesarios, corresponden a la versin de la derecha con el LM337 y LM338, por seguir fabricndose en la actualidad. Se necesitan:C1, C2 = 3300f/63VIC1 = LM338(+1,2 a 32V)R1, R2 =120 a 240W

C3, C4 =1000f/63VIC2 = LM337(-1,2 a 37V)PR =80C3300

C5, C6 =470f/63VP1, P2 =Pot. Lin 10kWTr=Transfo. 220V :24V+ 24V

La tensin suministrada por el secundario del transformador T1, constituido por dos secundarios simtricos (del mismo valor 24V), se rectifica mediante el puente rectificador PR, y posteriormente se filtra mediante los condensadores electrolticos idnticos C1 y C2 los cuales se cargarn a la tensin de pico, tngase muy en cuenta en estos casos la tensin de trabajo de estos condensadores que ser de la suma de los dos polos, en este caso de 80V, la tensin obtenida a la entrada de los reguladores ser de aproximadamente 33,8V.Mediante los potencimetros P1 y P2, debe ser uno doble de modo que la tensin de salida sea idntica en cada ramal, para lograrlo se debe retocar la posible diferencia con el potencimetro de ajuste en serie. Si se desea, se puede ajustar independientemente la salida de cada ramal, al valor deseado utilizando dos potencimetros independientes, en el margen de 5 a 28V. Los condensadores C5 y C6, mejoran la respuesta de los reguladores frente a los transitorios de conmutacin a la salida.En la siguiente figura (figura 1.3) presentamos la fuente simtrica ajustable que puede cubrir un amplio margen de salida de voltaje.Los valores estn incluidos en la misma figura.

De nuevo mediante los potencimetros P1 y P2 se puede ajustar independientemente la salida de cada regulador al valor deseado, en el margen de 0 a 30V. Los condensadores C5 y C6 de 47 a 100nf, mejoran la respuesta de los reguladores frente a los transitorios de conmutacin a la salida.

COSTOS:

COMPONENTECOSTO PROMEDIO

LM338 $ 30.00

LM337 $ 32.00

Capacitor 3300f/63V $ 25.00

Capacitor 1000f/63V $ 12.00

Capacitor 470f/63V $ 8.00

Potenciometro 10kW $ 29.00

2N3055 $ 49.00

2N2955 $ 50.00

BD241C $ 4.00

BD242C $ 4.00

DIODO 1N4007 $ 2.00

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:Thomas L. Floyd, Fundamentos de sistemas digitales, PEARSON EDUCACION S.A., Madrid Novena Edicin 2006Robert L. Boylestad, Introduccion al anlisis de circuitos, PEARSON EDUCACION S.A. Mexico Decima Edicion 2004http://es.wikipedia.org/wiki/Turbocompresor

X EXPODIME FEBRERO 2005

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