Sistema de arranque Hidráulico para la puesta en marcha de

Sistema de arranque Hidráulico para la puesta en marcha de

Tercera reunión de producción vegetal y primera de producción animal del noa
SISTEMA DE ARRANQUE HIDRÁULICO PARA LA PUESTA EN MARCHA
DE GRANDES MOTORES DE USO AGRÍCOLA ; DESARROLLO Y
CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO
Manuel E. Budeguer, Antonio Rodero Pérez, Jorge Koehle, Carlos A. Díaz Botta,
Ricardo Marchese. Facultad de Agronomia y Zootecnia. U.N.T. Av. Roca 1900
(4000). S.M. de Tucuman. Argentina. e-mail: [email protected]
RESÚMEN
En nuestro medio agrícola, es muy común el tener los equipos parados, en el mejor
de los casos en galpones, durante largos períodos, debido a la estacionalidad de los
procesos de preparación de suelos, siembra, cultivo y cosecha .
Al llegar el momento de alistarlos para desempeñar su labor, nos encontramos en
los grandes motores que normalmente equipan a tractores y cosechadoras en
general, con el problema de las exigencias planteadas al sistema eléctrico de
arranque, el cuál, debido a las circunstancias ya explicadas, muchas veces es
superado por las mismas, produciendo un deterioro prematuro a las baterías y al
bobinado del motor de arranque eléctrico.
Es propósito de este trabajo el desarrollo de un motor de arranque de accionamiento
hidráulico, el cuál proponemos como una alternativa para realizar, sin daños al
sistema, la primera puesta en marcha de grandes motores agrícolas, después de un
prolongado período de detención, o bajo condiciones severas.
La variable que en este trabajo se analizará, será el consumo de potencia requerida
para el arranque, y se trata de ponderar las ventajas y desventajas del sistema frente
a uno de arranque convencional .
Palabras clave: arranque – hidráulico - baterías.
SUMMARY
Hydraulic starter system for starting of great agricultural use motors. Development
and prototype construction.
In our agricultural medium it is very common to have stopped the agricultural
equipment into sheds, in the best cases, during long periods because the soil
preparation, sowing, culture and harvest proceedings are stationaries.
At the moment of putting them ready for doing their labors it is found , in the great
motors that normally equip tractors and harvest – machines in general, with the
problem of the exigencies to the starter electrical system which, owing to the
circumstances explained before, often is surpassed by the same producing a
premature deterioration to the batteries and to the electrical starter motor bobbined .
The objective of this work is to develop of a motor of hydraulic action starter. This is
proposed as an alternative for realizing, without damages to the system, the first
starter of great agricultural motors after a long stop period or under severe
conditions.
In this work will be analyzed the variable required power consumption for the starter.
It is treated of pondering the advantages of this system in front of a conventional
starter one.
Key Words: starter – hydraulic - batteries.
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Tercera reunión de producción vegetal y primera de producción animal del noa
INTRODUCCION
Uno de los problemas que se plantean al tratar de poner en marcha grandes
motores agrícolas después de un prolongado período de detención, es el hecho de
que al estar detenidos mucho tiempo, los aros de compresión de los pistones, se
encuentran totalmente secos, (sin aceite) y por este motivo, además del elevado
rozamiento que se produce entre todas las partes metálicas del motor, que tengan
movimiento relativo entre sí, debido a la ausencia total de la película de lubricante,
se suma el hecho de encontrarnos frente a un motor con una relación de compresión
baja, al faltar el efecto sellador en los aros de compresión, debido por supuesto a la
total falta de aceite el cuál escurrió completamente hacia el càrter. (Kremser, H.
1945)
Si en estas condiciones intentamos poner en marcha el motor mediante su arranque
eléctrico, el esfuerzo necesario será notoriamente mayor que el normal, debido al
rozamiento citado, y además los tiempos de utilización del mismo serán también
mayores (como se demuestra en nuestras mediciones ) hasta conseguir, a expensas
de la carga del acumulador eléctrico, el cuál como sabemos es capaz de entregar
una elevada corriente ( 120 A o màs ) durante pocos segundos, pero si esto se
prolonga en el tiempo, y además lo hace repetidas veces, el daño que puede sufrir,
debido al calentamiento excesivo de las placas y al consiguiente desprendimiento de
los separadores, puede llegar a ser importante y lo que es aún peor, permanente.
Ante este hecho, repetido y siempre presente, es que se propone desarrollar un
prototipo de un motor de arranque con accionamiento hidráulico, tratando de
establecer las presiones, el caudal y los requerimientos de potencia en una amplia
gama de motores .
Uno de los motivos por el que se pensó en el accionamiento hidráulico, radica en el
hecho de disponer en nuestro proyecto de investigación principal “Pulverizadora de
Alta Velocidad; Desarrollo de Prototipo” de una fuente de poder hidráulica,
desarrollada para el accionamiento de los mecanismos principales de nuestra
pulverizadora, a la cuál se pretende aprovechar en su máxima potencialidad.
Por otro lado, la flexibilidad operativa que tiene un sistema hidráulico posibilita
mediante simples reguladores la adaptación de un equipo básico para los diferentes
requerimientos de potencia y velocidad de arranque de una amplísima gama de
motores agrícolas, cumpliendo así con nuestro objetivo de lograr una gran
versatilidad de empleo de este prototipo de motor de arranque hidráulico.
Material y Métodos
Camioneta Toyota Hilux, equipada con motor diesel de 80 HP de potencia.
En ella montamos una toma especial para el accionamiento de la bomba hidráulica, (
que en el desarrollo de la Pulverizadora de alta velocidad es la encargada del
accionamiento de los mecanismos de la misma) que suministrará la energía
hidráulica a nuestro motor de arranque .
Motor John Deere, 4979, de 120 HP de potencia, de 11 litros de cilindrada total.
Pinza Amperométrica, Manómetro, Caudalímetro, Cronómetro.
Motor Hidráulico del tipo Gerotor GMP 50 ,montado en arranque modificado.
Arranque modificado. Según diseño adjunto.
El método seguido fue:
1)En base al motor Diesel disponible, se realizó el cálculo de la potencia necesaria
para el accionamiento del arranque, y la determinación del número de revoluciones
por minuto, necesario en el momento del arranque, del motor de accionamiento
(List, 1945).
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Tercera reunión de producción vegetal y primera de producción animal del noa
2) En base a estos datos se procedió a la elección del motor hidráulico de
accionamiento del arranque. (Mannesman-Rexroth. 1999)
3) A continuación se procedió a seleccionar la bomba hidráulica de engranajes
necesaria para impulsar este sistema. (Mannesman-Rexroth. 1999)
4) Una vez realizada la selección de ambos componentes, se procedió a su montaje,
según el diseño ideado, el cuál se adjunta.
5)Se realizó la prueba de arranque, empleando el motor de arranque hidráulico,
midiendo el tiempo empleado en producir el arranque del motor Diesel, la presión y
el caudal en el circuito.Para ello se procedió a montar el motor de arranque
hidráulico en su posición, se lo conectó al acople rápido del control remoto del
vehículo auxiliar, y a continuación se intentó realizar la operación de arranque del
motor Diesel. Simultáneamente, se registran los valores de presión, caudal, y tiempo
de operación.
6) Se realizó la prueba de arranque, empleando el motor de arranque eléctrico
convencional. Midiendo el tiempo empleado en producir el arranque del motor
Diesel, y mediante la pinza amperométrica la potencia eléctrica necesaria para el
accionamiento del arranque.
7) Se procedió a comparar los resultados obtenidos.
Calculo y Selección del Motor Hidraulico.
Valores Calculados
Qn=1 = 38,5 l/min
nM = 1299 r.p.m.
Gerorotor GMP50
Nh = 7,7 Kw
Ap = 100 bar
Calculo y selección de la Bomba Hidraulica
Valores calculados
QB = 42 [ l /min]
Valores del Manual
Qn=1 = 50,9 l/min
nM = 1200 r.p.m.
Nh = 8 – 10 Kw.
Ap = 180 [bar]
Valores del Manual
QB = 44,5 [ l / min ]
Bomba de Engranajes
nB = 1750 r.p.m.
nB = 1750 r.p.m.
tipo G3
p = 110 [ bar ]
p = 250 [ bar ] ( máxima )
Serie 30 B Tamaño 026
NH = 7,7 Kw.
NH = 9,44 [Kw ]( a 100 bar )
Nota : Datos de catálogo válidos para aceite hidráulico de viscosidad cinemática 36
[mm2/ seg], a 50 °C.
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Tercera reunión de producción vegetal y primera de producción animal del noa
RESULTADOS
Diseño Motor Hidráulico de Arranque
Prueba de arranque empleando motor de arranque hidráulico
Intento de
arranque
N°
Tiempo de
acciona
miento
[seg.]
Tiempo
de
espera
Tiempo
total
Presión del
circuito
Caudal
Potencia
[l / min]
[Kw]
Resultado
Consecuencias
para el equipo
de arranque
ninguna
ninguna
ninguna
ninguna
ninguna
ninguna
[bar]
[seg]
1
20
[seg]
5
2
20
5
25
85
42
6
3
20
5
25
87
41
6
4
20
5
25
85.71
42
6
Purga inicial de
inyectores
Purga total de
inyectores
Lubricaciòn de
aros y aumento
de la
compresiòn
arranque
5
6
7
8
9
20
20
20
20
20
5
5
5
5
5
25
25
25
25
25
71,5
73.1
71.42
73.1
73.1
42
41
42
41
41
5
5
5
5
5
arranque
arranque
arranque
arranque
arranque
25
85
42
6
ninguna
ninguna
ninguna
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Tercera reunión de producción vegetal y primera de producción animal del noa
Prueba de arranque empleando el motor de arranque eléctrico
Intento de
arranque
N°
Tiempo de
acciona
miento
[seg.]
Tiempo
de
espera
Tiempo
total
Corriente
Tensión
Potencia
[seg]
[A]
[v]
[Kw]
50
416
12
5
1
20
[seg]
30
2
20
30
50
416
12
5
3
20
30
50
446
11.2
5
4
5
20
25
30
40
50
65
454
462
11
10.8
5
5
6
7
25
25
60
60
85
85
471
476
10.6
10.5
5
5
8
30
60
90
485
10.3
5
9
30
60
90
555
9
5
Resultado
Consecuencias
para el equipo
de arranque
Purga
inicial de
inyectores
Purga final
de
inyectores
Lubrica
ciòn de
aros y
aumento de
la compre
siòn
No arranca
No arranca.
Giro màs
lento del
motor
No arranca
Falta
velocidad
de giro
No arranca.
Falta
velocidad
de giro
Gira muy
lenta
mente
ninguna
ninguna
ninguna
temperatura
temperatura
temperatura
Recalentamien
to
Recalentamiento
excesivo
Baterìa
descargada
Comparación de los valores obtenidos
Potencia
promedio
empleada con
arranque
hidráulico
[ Kw ]
5.88
Potencia
Promedio
empleada con
arranque eléctrico
[ Kw ]
5
Tiempo total
promedio hasta
arrancar con
arranque
hidráulico
[ seg. ]
25
Tiempo total
promedio hasta
arrancar con
arranque eléctrico
Efecto sobre el
equipo de
arranque
hidráulico
Efecto sobre el
equipo de
arranque eléctrico
ninguno
Temperatura
excesiva
[ seg. ]
-
DISCUSIÓN
En este trabajo se avanzò hasta la construcciòn del motor de arranque hidràulico..
El anàlisis estadìstico de los resultados obtenidos muestra diferencias altamente
significativas en las variables tiempo total de arranque, y efectos sobre el equipo de
arranque.
La prueba “T” con alfa 0,01 para la variable tiempo total muestra diferencias
altamente significativas entre los dos sistemas de arranque comparados.
CONCLUSIONES
El uso de este equipo de arranque hidràulico, para el arranque de grandes motores
agrìcolas, luego de perìodos de detenciòn prolongados, presenta ventajas
significativas frente al sistema de arranque elèctrico convencional.
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Tercera reunión de producción vegetal y primera de producción animal del noa
BIBLIOGRAFÍA
− Kremser, H. Motores
Barcelona.Espana.
de
Combustion
Interna.
1945.
Ed.
Labor.
− List,H.Motores de Combustion Interna. 1945. Ed. Labor. Buenos Aires. Argentina.
− Mannesmann Rexroth. Componentes Hidraulicos. 1999. Ed. Mannesmann
Rexroth S.A.I.C.Argentina.
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