diseÑo y construcciÓn de un embrague para el

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DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN EMBRAGUE PARA EL FUNCIONAMIENTO DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN IMPULSADO POR ENERGÍA EÓLICA Autor: Germán Gerardo Hurtado Castro Proyecto de grado como requisito para acceder al título de Ingeniero Mecánico Asesor: Rafael Beltrán Ingeniero Mecánico, M.Sc. Profesor Instructor Universidad De Los Andes Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Mecánica Bogotá, Enero del 2007

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Page 1: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN EMBRAGUE PARA EL

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN EMBRAGUE PARA EL

FUNCIONAMIENTO DE UN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN

IMPULSADO POR ENERGÍA EÓLICA

Autor:

Germán Gerardo Hurtado Castro

Proyecto de grado como requisito para acceder al título de Ingeniero

Mecánico

Asesor:

Rafael Beltrán

Ingeniero Mecánico, M.Sc.

Profesor Instructor

Universidad De Los Andes

Facultad de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Mecánica

Bogotá, Enero del 2007

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IM-2006-II-17

ii

AGRADECIMIENTOS

Deseo agradecer a todos aquellos que de alguna forma u otra ayudaron a la

realización de este proyecto. Mis papás y hermanas sobre todo, por brindarme su

incondicional apoyo a lo largo de la carrera. A Manuel Caldas que siempre estuvo

dispuesto a ayudarme en todo y a muchos amigos que también me apoyaron

estando pendientes del proyecto.

A mi asesor Ing. Rafael Beltrán, por permitirme trabajar en este proyecto y por

brindarme su ayuda a lo largo del mismo. Así mismo a otros profesores de planta

por ayudarme con su asesoría, ellos son Ing. Jaime Loboguerrero, Ing. Carlos

Francisco Rodríguez e Ing. Alejandro Marañon.

A Carolina Gómez y Marco Torres por su ayuda en la secretaria del departamento.

A Mateo Muñoz, Jorge Reyes, Ramiro Beltrán y a Omar, por brindarme su

importante ayuda en el laboratorio de mecánica.

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iii

TABLA DE CONTENIDOS

INTRODUCCIÓN………………………………………………..………….…………1

OBJETIVOS GENERALES……………………………………………….……........3

OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………...……………………………………..3

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN……………….…..……..4

¿POR QUÉ ES NECESARIO EL EMBRAGUE EN EL SISTEMA?.....................7

DIFICULTADES DEL EMBRAGUE ANTERIOR……………....…………………..9

CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO DEL EMBRAGUE…………………..11

COMPORTAMIENTO IDEAL DEL EMBRAGUE…………………………….......13

PROCEDIMIENTO DE DESARROLLO DEL DISEÑO………………………….14

EMBRAGUES CONSIDERADOS………………………………………………….16

CARACTERÍSTICAS Y VENTAJAS DEL EMBRAGUE DE DISCO……………20

CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONAMIENTO DEL DISEÑO REALIZADO…....21

PARÁMETROS DE DISEÑO………………………………………………..……...25

ANÁLISIS TEÓRICO………………………………………………………………...30

MODELAMIENTO DEL DISEÑO…………………………………………………..36

MODELAMIENTO POR SOLID EDGE……………………………………..36

MODELAMIENTO POR ANSYS…………………………………………….39

PROCESO DE FABRICACIÓN…………………………………………………….50

PROCESO DE FUNDICIÓN…………………………………………………51

PROCESO DE MECANIZADO………………………………………………56

RESULTADO FINAL…………………………………………………….……58

PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO…………………………………………….…59

ACOPLE A LAS RPM ADECUADAS………………………………………..61

TRANSMISIÓN DE TORQUE………………………………………………..64

CONCLUSIONES…………………………………………………………………...73

ANEXOS………..……………………………………………………………………75

PLANOS DE LOS ELEMENTOS…………………………………………….75

MANUAL DE FUNCIONAMIENTO DE LA CELDA DE CARGA…………78

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iv

BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS………………………………………………..79

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Vista del sistema de refrigeración en el laboratorio (Archivo Particular)…………………………………………………………………………………..5 Figura 2. Vista detallada del sistema (Archivo Particular)……………………………6 Figura 3. Vista del embrague dentro del sistema (Archivo Particular)……………...6 Figura 4. Fotografía del embrague utilizado antes. (Archivo particular)……………9 Figura 5. Fotografía del sistema instalado (Archivo particular)…………………….12 Figura 6. Vista de embrague centrífugo. (Imagen tomada de [2])………………...16 Figura 7. Embrague cónico. (Tomado de [2])........................................................17

Figura 8. Vista de un embrague hidráulico. Recuperado de: http://www.orttech.com/Images/hydraulic_acc_drawing4(ee9au1).jpg …….............................18

Figura 9. Vista esquemática de un embrague neumático (Autor desconocido) …19 Figura 10. Vistas explosionadas del diseño planteado (Imágenes obtenidas a partir de Solid Edge)……………………………………………………………………..21

Figura 11. Imagen de los recubrimientos de asbesto. Recuperado de: http://auto.howstuffworks.com/framed.htm?parent=clutch.htm&url=http://www.sup ercircle.com/prod07.htm................................................................................................25

Figura 12. Vista de los orificios para refrigerar el embrague. (Archivo particular)………………………………………………………………………………....29 Figura 13. Vista del embrague en contacto (Imagen tomada de [2])……………...32 Figura 14. Diagrama de los estados inicial en equilibrio y Estado final, respectivamente, de una de las masas………………………………………………..33 Figura 15. Vista del contacto del juego de masas con el disco y con el respectivo resorte……………………………………………………………………………………..34 Figura 16. Modelamiento de la Carcaza (Imágenes obtenidas a partir de Solid Edge)……………………………………………………………………………………...36 Figura 17. Modelamiento del disco conductor (Imágenes obtenidas a partir de Solid Edge)……………………………………………………………………………….37 Figura 18. Modelamiento del juego de masas (Imágenes obtenidas a partir de Solid Edge)……………………………………………………………………………….37 Figura 19. Modelamiento de los discos de fricción (Imágenes obtenidas a partir de Solid Edge)…………………………………………………………………………...38 Figura 20. Modelamiento de todo el conjunto de elementos que componen al embrague (Imágenes obtenidas a partir de Solid Edge)…………………………….39 Figura 21. Imagen de la carcaza con las fuerzas aplicadas sobre sí. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)…………………………………………………………....40 Figura 22. Imagen de la carcaza y disco conductor con las fuerzas aplicadas en el segundo estado. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)……………………….41 Figura 23. Simulación de Esfuerzos de Von Misses sobre la carcaza. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)……………………………………………………………41

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v

Figura 24. Simulación de esfuerzos de Von Misses sobre la carcaza, disco conductor y masa. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)………………………..42 Figura 25. Simulación de esfuerzos cortantes sobre la carcaza. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)……………………………………………………………43 Figura 26. Simulación de esfuerzos cortantes sobre carcaza, disco conductor y masa. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)……………………………………....44 Figura 27. Simulación del factor de seguridad sobre la carcaza. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)…………………………………………………………....45 Figura 28. Simulación del factor de seguridad de la carcaza, disco conductor y masa. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)……………………………………....46 Figura 29. Simulación de la deformación total sobre la carcaza. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)…………………………………………………………....47 Figura 30. Simulación de la deformación total sobre la carcaza, disco conductor y masa. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)…………………………………….48 Figura 31. Imágenes de los videos utilizados para simular el funcionamiento del embrague. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)…………………………………49 Figura 32. Imagen del proceso de mecanizado – laboratorio U. Andes (Archivo Particular)…………………………………………………………………………………50 Figura 33. Fotografía del lugar de fundición, moldes y proceso (Archivo Particular)…………………………………………………………………………………50 Figura 34. Vista de la carcaza luego del proceso de fundición. (Archivo particular)………………………………………………………………………………....51 Figura 35. Vista del molde de arena de la carcaza. (Archivo particular)………….52

Figura 36. Vista del molde de arena en su camisa de pistón para la fundición de la carcaza. (Archivo Particular)……………………………………………………..52

Figura 37. Vista del molde de arena en su camisa de pistón para la fundición de la carcaza. (Archivo Particular)……………………………………………………..53 Figura 38. Vista del modelo en madera del disco conductor. (Archivo

particular)…………………………………………………………………………………54

Figura 39. Imágenes del molde del disco conductor así como su acabado posterior. (Archivo particular)…………………………………………………………..54 Figura 40. Perfiles de la fundición en bronce. (Archivo Particular)……………….56 Figura 41. Vista del proceso de mecanizado de la carcaza. (Archivo particular)..57 Figura 42. Diferentes etapas del mecanizado sobre el disco conductor. (Archivo Particular)………………………………………………………………………57 Figura 43. Diferentes imágenes del resultado luego de la manufactura de la pieza. (Archivo Particular)………………………………………………………………58 Figura 44. Imagen del montaje sobre el cual se realizarán las pruebas al embrague. (Archivo particular)…………………………………………………………59 Figura 45. El montaje ya instalado y con el embrague acoplado. (Archivo particular)…………………………………………………………………………………60 Figura 46. Vista del motor Siemens. (Archivo particular)…………………………..60 Figura 47. Vista del variador de velocidad Altivar. (Archivo particular)…………...61

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vi

Figura 48. Vista del eje de salida como se soporta y llega finalmente al freno magnético. (Archivo particular)………………………………………………………...61 Figura 49. Imagen de la pistola estroboscópica. (Archivo particular)……………..62 Figura 50. Fuente Kepco. Recuperado de: http://mecanica.uniandes.edu.co/manager.php?id=647&accion=1&parent_id=559....................65 Figura 51. Vista de la conexión del embrague magnético con la fuente Kepco. (Archivo particular)……………………………………………………………………....65 Figura 52. Imagen del freno magnético junto con la celda carga. (Archivo particular)……………………………………………………………………………...….66 Figura 53. Imagen de la fuente dual. Recuperado de: http://mecanica.uniandes.edu.co/manager.php?id=651&accion=1&parent_id=559....................66 Figura 54. Imagen del multímetro. Recuperado de: http://mecanica.uniandes.edu.co/manager.php?id=614&accion=1&parent_id=613....................66 Figura 55. Imagen de la celda de carga y de los pesos, respectivamente. (Archivo particular)………………………………………………………………………68 Figura 56. Vista del montaje para la calibración de la celda de carga. (Archivo particular)…………………………………………………………………………………69

LISTA DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Vista del sistema instalado (Imagen tomada de [3])…………………4 Ilustración 2. Vista detalla del sistema (Imagen tomada de [3])…………………….4 Ilustración 3. Bosquejo del funcionamiento del sistema……………………………11 Ilustración 4. Vista explosionada del embrague de disco (Autor desconocido)...20 Ilustración 5. Vista esquemática del funcionamiento básico del diseño (Imágenes obtenidas a partir de Solid Edge)………………………………...………22 Ilustración 6. Se puede observar la distancia A entre el eje y la celda de carga. (Archivo particular)……………………………………………………………………….67

LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Propiedades del aluminio y del hierro gris (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)………..………………………………………………………………….........28

Tabla 2. Datos sobre la prueba de acople a RPM…………………………………...63

Tabla 3. Datos obtenidos de la calibración de la celda de carga…………………..69 Tabla 4. Datos obtenidos de la prueba de transmisión de torque………………….71

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LISTA DE GRÁFICAS Gráfica 1. Capacidad de refrigeración vs. RPM del compresor. Recuperado de http://www.sanden.com..................................................................................................7 Gráfica 2. Gráfica del comportamiento del embrague actual (Autor desconocido) …………………………………………………………………………….10 Gráfica 3. Gráfica de torque contra velocidad angular……………………………..13 Gráfica 4. Gráfica de torque contra tiempo…………………………………………..13 Gráfica 5. Gráfica de Temperatura Vs. Desgaste. Recuperado de: http://auto.howstuffworks.com/framed.htm?parent=clutch.htm&url=http://www.supercircle.com/ prod07.htm.................................................................................................................25 Gráfica 6. Curvas de RPM del acople y desacople del embrague………………...64 Gráfica 7. Curva obtenida de la calibración de la celda de carga………………….70

Gráfica 8. Curva obtenida luego de la prueba de transmisión de torque…………71

LISTA DE ANEXOS

Planos de los elementos………………………………………………………………..75 Manual de funcionamiento de la celda de carga……………………………………..78

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INTRODUCCIÓN

El propósito y la motivación principal de este proyecto es la de diseñar y

construir satisfactoriamente un embrague que cumpla ciertos requerimientos y

especificaciones de un sistema de refrigeración impulsado por energía eólica.

Antes de conocer todos los pormenores relacionados con el diseño y

construcción del embrague dentro del sistema mencionado, debemos conocer

qué es un embrague, y cuáles son sus funciones y características principales.

El embrague es un dispositivo el cual permite la transmisión de potencia entre

ejes y permite el acople y desacople de elementos mecánicos. Su

funcionamiento puede ser mecánico, hidráulico, eléctrico, o neumático. La

función del embrague es la de permitir una conexión y desconexión suave y

gradual de dos ejes con un eje de rotación común.

Existen varios tipos de embragues en la industria, los cuales son utilizados

dependiendo de la aplicación en particular, tenemos entre otros.

- Embrague centrífugo: este embrague se beneficia de los efectos

centrífugos, con lo cual es capaz de transmitir gran torque, incluso a baja

velocidad.

- Embrague de discos: lo componen una serie de discos en paralelo con una

superficie de fricción entre ellos. Pueden producir gran capacidad de torque

en un volumen relativamente pequeño.

- Embrague cónico: es similar del embrague de discos pero su superficie de

contacto está inclinada un ángulo determinado.

- Embrague hidráulico: requiere un fluido especial para su funcionamiento, es

capaz de suministrar grandes fuerzas.

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2

- Embrague neumático: trabaja con una fuente de aire comprimido y es capaz

de suministrar un gran torque.

Conociendo las funciones y características básicas de varios tipos de

embrague, su diseño deberá en primera instancia y en función del

comportamiento esperado del mismo, tomar ciertos elementos de los

embragues conocidos en la industria que le permitan obtener el desempeño

esperado del embrague para esta aplicación en particular.

El diseño se basó en varios conceptos teóricos y en el conocimiento del

funcionamiento del sistema de refrigeración. Se modeló el embrague para

saber su viabilidad y una vez construido se realizaron pruebas para comprobar

su adecuado funcionamiento.

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3

OBJETIVO GENERAL

El objetivo general es el de diseñar y construir un embrague en un sistema de

refrigeración propulsado por energía eólica. El embrague deberá cumplir la

función básica de transmitir una cantidad determinada de torque y debe estar

en capacidad de acoplarse y desacoplarse a unas revoluciones por minuto

establecidas.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Teniendo como base al sistema de refrigeración, sobre el cual se profundizará

mas adelante, el embrague se debe diseñar de manera que cumpla en forma

adecuada con parámetros tales como:

• Comportamiento esperado bajo determinadas RPM y bajo cierto torque

desde el motor hacia el compresor. Con lo cual se cumple el propósito

principal de la construcción del embrague.

• Adecuado acoplamiento al sistema de refrigeración. Con esto se garantiza

que el embrague cumpla con los requerimientos del sistema de refrigeración

y no afecte el comportamiento como tal del sistema.

• Diseño simple pero eficiente. El diseño debe ser muy funcional y práctico,

se debe pensar en su viabilidad económica y técnica.

• Transición adecuada: El embrague debe hacer la transición entre el

incrementador de velocidad proveniente del molino de viento y el compresor

que cumplirá con la función final de refrigerar.

• Facilidad de construcción. Esto va acorde con la simplicidad del diseño, ya

que un diseño muy complejo de construir hará que los costos del proyecto

como tal aumenten y que el plazo dado para el mismo no sea suficiente.

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DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE REFRIGERACIÓN

Es muy importante conocer de forma detallada el sistema de refrigeración

sobre el cual el embrague va a funcionar, ya que de aquí partió la motivación y

la necesidad para realizar este proyecto.

El propósito del sistema es el de refrigerar mediante el uso de un molino de

viento. Como se observa en la figura el sistema es propulsado por el viento, el

cual hace girar el molino y este a su vez a lo largo del proceso hace funcionar

el compresor, con el cual es posible refrigerar.

Ilustración 1. Vista del sistema ins talado (Imagen tomada de [3])

En la siguiente ilustración se puede apreciar el funcionamiento interno del

sistema de refrigeración, el embrague (no aparece en la imagen) tiene su lugar

entre el incrementador de velocidad y el compresor.

Ilustración 2. Vista detalla del sistema (Imagen tomada de [3])

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En las siguientes figuras podemos observar el sistema de refrigeración

instalado en el laboratorio de la universidad. Un motor eléctrico cumple la

función del molino de viento (extremo derecho en las imágenes), este es

impulsado por un variador de velocidad altivar. Seguido al motor se encuentra

el incrementador de velocidad (de color azul en las imágenes), el cual tiene una

relación 1:4.5, es decir incrementa la velocidad proveniente del motor en 4.5

veces. Luego del incrementador, se encuentra el embrague, encargado de

acoplarse y desacoplarse bajo determinadas RPM y también se encarga de

entregar un torque esperado, todo esto para hacer funcionar correctamente al

compresor que se encuentra a continuación del embrague. El compresor (del

cual salen mangueras negras en las imágenes) tiene una capacidad

aproximada de 90 cc. En la parte inferior se pueda observar el refrigerador, de

color blanco, dentro del cual se espera que la temperatura disminuya, de

acuerdo a lo establecido dentro de los parámetros del sistema de refrigeración.

Figura 1. Vista del sistema de refrigeración en el laboratorio (Archi vo Particular)

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Figura 2. Vista detallada del sistema (Archi vo Particul ar)

Figura 3. Vista del embrague dentro del sistema (Archi vo Particular)

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¿POR QUE ES NECESARIO EL EMBRAGUE EN EL SISTEMA?

El embrague es necesario dentro del sistema de refrigeración por varias

razones, entre las cuales tenemos:

• Es necesario principalmente para un óptimo funcionamiento del compresor,

ya que a RPM menores a 950, la eficiencia del compresor es mínima y su

capacidad de refrigerar es muy baja, tal como se puede observar en la

siguiente gráfica, donde se muestra la capacidad de refrigeración del

compresor dada por el fabricante. Por lo cual el embrague es útil para

aprovechar el compresor de la forma más eficiente posible.

Gráfica 1. Capacidad de refrigeración vs. R PM del compresor. Recuperado de http://www.sanden.com

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8

• De acuerdo al manual de funcionamiento del compresor, éste tiene máxima

eficiencia (mayor porcentaje de eficiencia volumétrica) desde 1100 hasta

2000 RPM. Si se utiliza el compresor a unas RPM mayores o menores, no

se está aprovechando la capacidad que el compresor puede suministrar.

• Otra razón importante para utilizar el embrague, es que si se mantiene al

compresor trabajando en un intervalo de RPM eficiente aumenta la vida útil

del compresor y a la vez permite ahorrar energía.

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DIFICULTADES DEL EMBRAGUE ANTERIOR

El anterior embrague utilizado en sistema de refrigeración presentaba varios

problemas. En primer lugar este embrague fue sacado directamente de una

moto, por lo cual sus características inicialmente no son funcionables ni

pensadas para esta aplicación.

Figura 4. Fotografía del embrague utilizado antes. (Archi vo particular)

El embrague usado con anterioridad se acoplaba completamente a las 3400

RPM, lo cual es bastante tarde para el compresor, ya que como sabemos éste

debe acoplarse a 950 RPM aproximadamente. Esto era un grave problema,

dado que como se explicó antes, no era posible de esta forma utilizar

eficientemente el compresor y sólo era posible refrigerar en alguna medida

pero en RPM muy altas y por un corto espacio de tiempo.

En la siguiente gráfica podemos apreciar el comportamiento que tenía el

anterior embrague. Se puede observar que este se acoplaba a unas RPM muy

altas, lo cual es claramente inadecuado para esta aplicación en particular.

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Gráfica 2. Gráfica del comportamiento del embrague actual. (Autor desconoci do)

Por otra parte el embrague anterior, a pesar de haber sido modificado

ligeramente en sus características y geometría, no reaccionaba como se

espera y presentaba cierta histéresis. El torque entregado además no era lo

suficientemente alto y por otra parte era poco estable y cambiaba un poco con

el tiempo.

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11

CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO DEL EMBRAGUE

Las condiciones sobre las cuales el embrague deberá trabajar son estimadas

en el laboratorio y de acuerdo a estos parámetros se realizó el diseño del

embrague. Como se ha explicado con anterioridad y como se puede apreciar

en la siguiente ilustración, el embrague se encuentra ubicado entre el

incrementador de velocidad y el compresor mismo.

Ilustración 3. Bosquejo del funcionamiento del sistema

Según los datos obtenidos en las pruebas en el laboratorio, se estima que el

torque de funcionamiento óptimo del compresor estará entre 12 y 14 N.m,

estando el compresor cargado, y con una velocidad angular entre 950 a 1100

RPM.

Además se deben tener en cuenta ciertos factores relacionados con el

funcionamiento del embrague:

- Según estudios, la velocidad promedio en la zona donde en teoría estaría

ubicado el molino es de 7.7 m/s, pero se asume que el molino puede girar

entre 150 y 600 RPM. El embrague debe funcionar bien en este rango, ya

que en teoría la velocidad del viento es variable y el embrague debe estar

en capacidad de trabajar sólo bajo las RPM eficientes del compresor.

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12

- Este sistema de refrigeración debe tener total independencia energética, es

decir, no debe tener ningún suministro de energía externo, ya que esto iría

en contravía del proyecto mismo, de la misma forma el funcionamiento del

embrague tampoco debe requerir ningún tipo energía externo. Es decir, no

debe requerir ningún suministro de energía eléctrica, hidráulica, neumática,

etc.

Figura 5. Fotografía del sistema instalado (Archi vo particular)

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13

COMPORTAMIENTO IDEAL DEL EMBRAGUE

Estas gráficas representan el comportamiento esperado del embrague, en que

momento se espera que se acople y desacople y bajo que torque y velocidad

angular.

Gráfica 3. Gráfica de torque contra velocidad angular

Gráfica 4. Gráfica de torque contra ti empo

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14

PROCEDIMIENTO DE DESARROLLO DEL DISEÑO

El procedimiento de desarrollo del diseño siguió una serie de pasos o etapas,

sobre las cuales se fue avanzando y perfeccionando el diseño del embrague.

• Identificación de necesidades y requerimientos del sistema: Lo primero

es conocer cuáles son las necesidades básicas del sistema y porque es

necesario el embrague dentro del sistema. Una vez identificada esta

necesidad se deben estudiar los requerimientos y las especificaciones del

sistema.

• Estudio de viabilidad de opciones existentes según rendimiento/costo: Se deben plantear diferentes opciones para cumplir con el requerimiento del

sistema, se deben estudiar desde el punto de vista de rendimiento / costo, y

determinar si el diseño es viable o no.

• Análisis teórico y comparativo de las diferentes opciones: El análisis

teórico es primordial a la hora de considerar una opción si es viable o no,

por tal razón el sustento teórico debe estar presente cuando se considere y

apruebe o desapruebe una opción.

• Una vez identificado el tipo de embrague a utilizar, se diseña según los

requerimientos del sistema: Una vez completadas las etapas anteriores

es posible determinar una opción clara del embrague a diseñar. Se

relaciona el diseño planteado con los requerimientos del sistema de

refrigeración y se proyecta para que cumpla con las especificaciones

requeridas.

• Se realiza su modelamiento con programas computacionales: Es

importante que el diseño sea modelado mediante programas

computacionales (Solid Edge y Ansys), de esta forma es posible encontrar

errores en el diseño planteado y corregirlos a tiempo, así mismo es posible

conocer si los elementos van a resistir el régimen de trabajo del embrague.

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15

De otra parte, permite generar planos con los cuales su construcción se

posibilita.

• Se consideran y se cotizan las opciones para su manufactura: Una vez

concluida la etapa de modelamiento computacional y ya que el diseño esta

totalmente definido, se consideran y se cotizan las diferentes opciones de

manufactura del embrague, se tienen en cuenta factores tales como calidad,

tiempo de entrega y precio.

• Se realiza su construcción mediante fundición y mecanizado: Se elige

la opción más favorable de acuerdo a los requerimientos anteriormente

descritos. Se elige en primer lugar una fundición de los elementos y un

mecanizado posterior.

• Se realizan las diferentes pruebas para comprobar su funcionalidad:

Una vez concluida la etapa de manufactura y el embrague está

completamente listo se procede a realizar las diferentes pruebas para

comprobar la funcionalidad predicha del embrague. Se comprueba que

cumpla con los requerimientos del sistema de refrigeración y se realizan las

diferentes curvas que describen el comportamiento del embrague.

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EMBRAGUES CONSIDERADOS

De acuerdo al procedimiento de desarrollo del diseño, se deben considerar los

diferentes tipos de embragues en la industria y se deben especificar cuales

cumplen con los requerimientos del sistema.

• Embrague centrífugo: este embrague se beneficia de los efectos

centrífugos, con lo cual es capaz de transmitir gran torque, incluso a baja

velocidad.

Figura 6. Vista de embrague centrífugo. (Imagen tomada de [2])

Ventajas:

- Facilidad de construcción.

- Permiten mayor aceleración del motor durante el arranque

- En términos generales cumple con la función de esta aplicación

Desventajas:

- Inestabilidad a largas RPM.

- Tamaño superior para obtener torque deseado.

- Precisión no muy exacta dependiendo del uso de la zapata.

- Desajuste de las piezas durante acoplamiento del embrague.

Haciendo un análisis teórico para el torque deseado, se obtiene que la

geometría para entregar el par deseado es considerable ya que se requiere

construir el embrague de 30 cm. de diámetro y las masas del embrague

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17

deben pesar alrededor de 91 gr. cada una (4 zapatas más sus respectivas

pastillas) para entregar un torque de 12 N.m.

• Embrague cónico: es similar del embrague de discos, sobre el cual se

hablará en detalle más delante, pero su superficie de contacto está

inclinada cierto ángulo, tal como se observa en la siguiente figura.

Figura 7. Embrague cónico. (Tomado de [2])

Ventajas:

- Buena entrega de torque sin suministrar una gran fuerza axial.

- Menor sensibilidad a los cambios en el coeficiente de fricción (debidos a

calor).

- Consta de menores partes que otros embragues.

Desventajas:

- Es necesario un recubrimiento adecuado para su uso.

- Gastos de fabricación altos así como construcción compleja.

- Comparativamente tiene desventajas con el embrague axial (tipo moto),

ya que se puede obtener mayor torque por unidad de volumen con este

último.

En su funcionamiento es similar al embrague de discos pero sus

prestaciones en rendimiento son menores y su construcción más compleja.

En teoría es una buena opción para esta aplicación pero comparativamente

el embrague de discos presenta mejores características.

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18

• Embrague hidráulico: presenta características muy favorables para esta

aplicación pero algunas de sus características impiden que se usado dentro

del sistema.

Figura 8. Vista de un embrague hidráulico. Recuperado de: http://www.orttech.com/Images/hydraulic_acc_drawing4(ee9au1).jpg

Ventajas:

- Es compacto.

- Capaz de suministrar grandes fuerzas.

- Respuesta rápida.

- Buen control.

Desventajas:

- Se requiere fluido especial.

- Debe existir control de temperatura para no vaporizar fluido.

- Se debe tener especial control sobre los sellos.

Es capaz de cumplir los requerimientos del sistema pero requiere de una

fuente energía externa, con lo cual se pierde la independencia propia del

sistema de refrigeración. Además su construcción puede ser algo compleja

y costosa.

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• Embrague neumático: presenta buenas propiedades pero trabaja con una

fuente de aire comprimido y esto le impide ser considerado seriamente para

esta aplicación.

Figura 9. Vista esquemática de un embrague neumático. (Autor desconocido)

Ventajas:

- Capaz de suministrar buen torque.

Desventajas:

- Se necesita una fuente de aire comprimido.

- Se debe tener especial control sobre los sellos.

- Su respuesta es lenta.

De acuerdo a las características de los embragues, es posible obtener los

resultados esperados modificando el diseño de uno o varios embragues

existente para esta aplicación en particular.

Si bien es posible encontrar un embrague en la industria que suministre el

torque requerido así como que sea capaz de embragar a determinadas RPM,

estos pueden resultar más costosos y puede que requieran algún tipo de

suministro de energía extra, lo cual va en contravía con el principio básico del

sistema de refrigeración. El embrague se basará principalmente en el

funcionamiento del embrague de discos por lo que se debe especificar más a

fondo la forma como este trabaja así como sus especificaciones.

Page 27: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN EMBRAGUE PARA EL

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CARACTERÍSTICAS Y VENTAJAS DEL EMBRAGUE DE DISCO

El diseño del embrague se ha basado en parte en el embrague de discos que

existe en la industria, también en el funcionamiento del embrague centrífugo.

Sin embargo se ha modificado para cumplir con las especificaciones del

sistema de refrigeración.

A continuación se describe el funcionamiento del embrague de discos que se

encuentra en la industria. Como su nombre lo indica, el embrague contiene una

serie de discos paralelos entre sí y tienen una superficie de alta fricción entre

ellos. Puede producir gran capacidad de torque en un volumen relativamente

pequeño.

Los discos se unen o separan dependiendo de la velocidad angular del

embrague. Tienen una superficie de contacto alta lo que permite un gran

contacto y una transmisión de torque adecuada, así mismo esto se ve reflejado

en una distribución pareja de presión y por ende en una buena respuesta.

A pesar que contiene varias piezas, la mayoría no reviste mucha dificultad en

su construcción, ya que en su gran parte, está compuesto por discos. Otra

característica interesante de este embrague es que tiene gran facilidad para

disipar el calor generado durante el acople.

Ilustración 4. Vista explosionada del embrague de disco (Autor desconocido

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IM-2006-II-17

21

CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONAMIENTO DEL DISEÑO REALIZADO

El embrague diseñado se ha basado en el principio de dos tipos de embragues,

el centrífugo y el de discos. Con esta combinación es posible cumplir con los

requerimientos del sistema, como se verá mas adelante en el análisis teórico.

Figura 10. Vistas explosionadas del diseño planteado (Imágenes obteni das a partir de Solid Edge)

Page 29: DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN EMBRAGUE PARA EL

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22

Ahora se explicará de la forma más clara posible, el funcionamiento del

embrague que fue diseñado. Se toma como referencia la siguiente ilustración.

F E A

D C B

Ilustración 5. Vista esquemática del funcionamiento básico del diseño (Imágenes obtenidas a partir de Solid Edge)

Siguiendo a la ilustración anterior, se toma a la imagen con la letra A como

punto de partida. Aquí se tiene todo el embrague en vista explosionada y ahora

se procederá a explicar cada componente que hace parte del embrague

diseñado. En la imagen A tenemos al embrague de costado, de derecha a

izquierda tenemos la carcaza sobre la cual están contenidos los demás

elementos del embrague, el disco conductor junto con el juego de masas de

color naranja y azul claro, seguido a este se encuentra todo el juego de discos,

los cuales tienen entre sí cuatro resortes.

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23

Ahora en la imagen B se tiene en mayor detalle al disco conductor, este se

encuentra atornillado a la carcaza y por el centro del mismo ingresa el eje de

entrada, proveniente del incrementador de velocidad. Tiene además ocho

juegos de cinco masas, como se puede observar en la imagen C. Estas se

encuentran fijas a un aro que está dispuesto sobre el disco conductor.

En este punto es importante anotar como funciona hasta aquí el embrague, las

masas como se vio se encuentran sobre un aro que a su vez está en el disco

conductor, y como sabemos este se encuentra fijo a la carcaza. Cuando el eje

de entrada se mueve, como es obvio también se va a mover el disco conductor

y la carcaza. Los juegos de masas igualmente se mueven en el mismo sentido

y además giran hacia adelante sobre el aro en el cual están contenidas cuando

se llegan a unas RPM específicas, se mueven debido a su geometría, ver

imagen D, se explicará mas a fondo este fenómeno en el análisis teórico.

Ahora, como los juegos de masas se mueven desde unas RPM específicas,

estas a su vez mueven el disco que se encuentra al frente de ellas, ver

imágenes A y E. Del juego de discos que se puede observar, el primero de

derecha a izquierda es empujado por los juegos de masas y el último

permanece estático, entre ellos existen 4 resortes que son comprimidos

dependiendo de si las RPM son suficientemente altas para que los juegos de

masas empujen al primer disco. Estos dos discos se mueven a la misma

velocidad que lo hace el eje de entrada y la carcaza.

Cuando efectivamente los juegos de masas se mueven hacia delante y el

primer disco se comprime contra el último, a su vez los discos que se

encuentran en el medio de estos dos, ver imagen E, se empiezan a acercar

entre sí, hasta que se llega al punto donde estos se pegan o se fijan entre sí,

debido al material de alta fricción (asbesto) que existe entre ellos.

De los discos de fricción contenidos entre el primer y último disco los hay de

dos tipos, con orejas o con dientes. En la imagen F, el de arriba que es el de

orejas, sólo hay uno, permanece en todo el medio de los discos, sus orejas,

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24

que son las prominencias saliendo del disco, lo mantienen todo el tiempo

girando con el eje de entrada y con la carcaza. A medida que las RPM

aumentan, los discos se van acercando cada vez más entre sí, y los discos de

dientes, que son dos, se van acercando al disco de orejas, hasta que llega el

punto donde se unen y empiezan a girar a la misma velocidad, en este

momento se puede decir que el embrague se ha acoplado, ya que los dientes

de los discos con el mismo nombre, engranan a otro elemento que a su vez

esta conectado directamente con el eje de salida.

Finalmente se encuentran girando a la misma velocidad el eje de entrada y el

de salida. Si las RPM disminuyen una vez el sistema esta acoplado, el mismo

proceso se produce pero al revés, es decir, los juegos de masas se mueven

hacia atrás y por ende los discos se van a separar y el sistema ya no va a estar

embragado.

A pesar que el sistema parece tener un funcionamiento complejo, es bastante

eficiente y cumple con su propósito para el cual fue diseñado.

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25

PARÁMETROS DE DISEÑO

• Desgaste entre discos: El desgaste entre los discos es el factor limitante en el diseño del embrague

y por lo tanto es un factor que se debe tomar muy en cuenta. El material

que recubre los discos de fricción está hecho en asbesto, posee gran

módulo de elasticidad y un coeficiente de fricción considerable.

Figura 11. Imagen de los r ecubrimientos de asbesto. Recuperado de:

http://auto.howstuffworks.com/framed.htm?parent=clutch.htm&url=http://www.supercircle.com/prod07.htm

Estos recubrimientos tienen gran resistencia al desgaste y a la ruptura.

Tiene un coeficiente de fricción medio. Presenta características similares a

las mostradas en la siguiente gráfica del comportamiento de un asbesto

muy similar al usado en el embrague:

Gráfica 5. Gráfica de Temperatura Vs. Desgaste. Recuperado de: http://auto.howstuffworks.com/framed.htm?parent=clutch.htm&url=http://www.supercircle.com/prod07.htm

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26

Propiedades físicas:

Densidad (gm/cc) 1.80 - 2.00 Dureza Rockwell (HRL) 75 - 100 Resistencia a la ruptura(RPM) > 12,000 Presión permisible (Psi.) 75-100 Presión de diseño (Psi.) 35 Temp. Máx. de operación continua 200°C Temp. Máx. De operación transiente 300°C

El desgaste es adhesivo ya que los discos se encuentran en contacto a

velocidades distintas. La tasa de desgaste es proporcional a la carga axial y

es independiente de la velocidad de deslizamiento entre los discos.

AsykPLh9

= , donde:

h = profundidad del desgaste

k = coeficiente de desgaste, es 6105 −× por el contacto metal – no metal con

poco nivel de lubricación

P = carga

L = distancia de deslizamiento

A = área de la superficie

Sy = esfuerzo de cedencia del material más suave.

De esta ecuación de desgaste se deriva la siguiente ecuación:

∫==2/

2/

2***2D

dm drrpfPfr πτ ,

El cual es el torque transmitido entre los discos., donde f es el coeficiente de

fricción, el cual es de 0.3 a 0.4 para asbestos en compuestos de caucho en

contacto con metal.

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27

• Factor de seguridad de piezas: Siempre es recomendable diseñar todos los elementos mecánicos con un

cierto factor de seguridad que permita tener mayor confianza en que dichos

elementos no fallarán antes de tiempo y que soportarán los esfuerzos sin

problema alguno dentro de un lapso de tiempo esperado.

Por tal motivo se utiliza la siguiente relación del factor de seguridad:

25.1. −===sdsf

PdPfsf

Donde se establecen relaciones seguras para las cargas y los esfuerzos,

entre los valores de falla del material y el valor de diseño. Esta relación se

uso durante el diseño de forma que fuera seguro su funcionamiento

• Tolerancia y ajustes:

Las tolerancias y los ajustes fueron un factor importante dentro de la

manufactura y dentro del funcionamiento del embrague mismo. Un ajuste

adecuado permite un movimiento adecuado de los discos dentro del

embrague, si hay interferencia, esto afecta en gran parte el desempeño del

embrague. En general los planos dados a los técnicos fueron muy útiles

para tener un acabado superficial muy bueno, sin embargo a la hora de

acoplar los elementos en algunos pocos casos fue necesario lijar las

superficies para tener un ajuste óptimo.

• Materiales a utilizar:

Los materiales más usados en estas aplicaciones es hierro gris, acero,

aluminio y similares. Estos presentan muy buenas propiedades mecánicas y

son ligeros y económicos, además son fáciles de maquinar.

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28

Tabla 1. Propiedades del alumi nio y del hierro gris (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)

Como ya se especifico con anterioridad, para los recubrimientos en los

discos de fricción se usa asbesto, el cual es ideal para esta aplicación.

• Disipación de calor:

La disipación de calor es un factor importante y que puede afectar bastante

el funcionamiento y la vida de los diferentes componentes. En esta

aplicación en particular, la disipación de calor fue óptima, ya que incluso en

la etapa de mayor fricción, es decir cuando el embrague se acoplaba, éste

permanecía frío al contacto, es decir, no superaba en gran medida la

temperatura ambiente.

Esto se debe a que el embrague cuenta con varios canales que permiten la

refrigeración de los discos, en la siguiente imagen podemos apreciar dichos

orificios, se encuentran a lado de los canales rectangulares, que son los

encargados de soportar a las discos. Tienen forma redondeada.

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Figura 12. Vista de los orificios para refrigerar el embrague. (Archi vo particul ar)

• Vibración generada durante el funcionamiento:

Cierta vibración se experimentó durante el funcionamiento del embrague,

aunque no se encontraba que fuera debida al embrague mismo, se

producía porque el eje sobre el cual rotaba no era del todo estable y lineal,

esto podía llegar a afectar el funcionamiento del embrague, y se llega

incluso a tener un acople inestable si la vibración era alta. Sin embargo este

problema se solucionó y el embrague funcionó correctamente.

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30

ANALISIS TEÓRICO

Para el análisis de este embrague se puede hacer la suposición de desgaste

uniforme o presión uniforme. Cuando los discos de fricción se encuentran

completamente nuevos y están rígidamente soportados, se asume que la

fuerza está distribuida uniformemente por toda el área de los discos del

embrague, esta es la suposición de presión uniforme.

Se toma sin embargo, la opción de desgaste uniforme para el análisis ya que

los discos se gastan de manera laminar o lineal (el mayor desgaste ocurre

inicialmente en las partes más externas por la mayor fricción) y dado que la

presión en el embrague cambia con el tiempo (toma cierto lapso en acoplarse)

para permitir que el desgaste sea uniforme.

Ahora que se ha hecho la suposición de desgaste uniforme se utilizan las

fórmulas asociadas a esta suposición:

Donde:

τ = torque del embrague

F = fuerza normal en disco

f = Coeficiente de fricción

rm = radio efectivo de las fuerzas de fricción, 2

21 rrrm

+=

N = número de planos de fricción

∫ −==2/

2/

)(2

****2

D

d

a dDdp

rdrpFπ

π

)(8

******2 222/

2/

2 dDdpfdrrpfNFfr aD

dm −=== ∫

ππτ

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31

Estas fórmulas relacionan el torque presente entre los discos de fricción, τ, y la

fuerza axial, F, que produce dicho torque. Estos factores dependen a su vez de

variables geométricas, como el diámetro de los discos y el área de fricción, del

número de discos en el embrague y del coeficiente de fricción entre los discos.

Para desarrollar estos factores debemos partir de valores conocidos, algunos

se pueden conocer fácilmente, como los geométricos, el número de discos y el

coeficiente de fricción, pero hay un factor que no podemos conocer encontrar

tan rápidamente, es la fuerza axial.

Se puede dividir este análisis en dos partes, por un lado se tienen las fórmulas

y el racionamiento para torque y fuerza axial, y la otra parte es el razonamiento

que se debe hacer para encontrar la fuerza axial que produce el torque en

cuestión. Esto se puede encontrar haciendo un análisis al juego de masas y

como estas, al girar con las RPM del motor, producen la fuerza axial sobre los

discos y resuelve la incógnita del torque.

De cierta forma este modelo no es del todo exacto y requiere algo de iteración,

ya que si tenemos en cuenta la fórmula para el torque, se pueden modificar las

variables y obtener resultados muy distintos, por ejemplo se puede variar el

radio, o la relación r1/r2 e iterar con la fuerza hallada en la segunda parte del

análisis para obtener un torque determinado, o viceversa. Así pues se puede

modificar la fuerza axial necesaria para producir el torque deseado o el radio de

los discos de contacto.

Según el análisis realizado es posible obtener ciertos estimativos:

- Dado que se conoce el valor del torque requerido se puede encontrar que

la presión máxima requerida será de 7.53 Psi = 51.91 KPa.

- Por lo tanto con este valor se puede encontrar que la fuerza necesaria es

de 407.32 N. Esta fuerza la deben generar los juegos de masas axialmente

cuando alcancen determinadas RPM.

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32

Figura 13. Vista del embr ague en contacto (Imagen tomada de [2])

El torque transmitido depende de la geometría, de la fricción y de la fuerza

aplicada P, la cual a su vez depende de la fuerza ejercida por las masas contra

el disco. Esta fuerza ejercida a su vez depende de las RPM a las que gira el

embrague.

En el intervalo de tiempo cuando las placas se encuentran muy cercanas entre

sí y sus superficies empiezan a entrar en contacto y se deslizan entre sí, se

puede afirmar que cuando las fuerzas de fricción entre las placas venzan a las

fuerzas del resorte, es decir cuando la fricción entre los discos sea lo

suficientemente grande como para que el disco que está estático pueda

acomodarse al movimiento del disco que gira, entonces los discos se unirán y

el sistema de acoplará.

A continuación se explica el funcionamiento de las masas y cómo estas

empujan y unen a los discos que están delante de ellas.

En las siguientes imágenes se puede apreciar el contacto de las masas con el

disco y como el resorte se resiste al movimiento del disco. En la imagen de la

izquierda se tiene el estado inicial, cuando las RPM del motor son aún bajas y

las masas no se ven obligadas a moverse hacia delante. En la segunda imagen

se puede apreciar cuando las RPM llegan al punto donde el juego de masas

reacciona y se mueve hacia delante y empuja y une los discos de fricción.

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33

Figura 14. Diagrama de los estados inicial en equilibrio y Estado final, respecti vamente, de una de las masas.

En el diagrama de cuerpo libre de la masa se tiene que la afectan varios

parámetros. En su centro de masa tiene su propio peso afectándola, algo que

incluso podría ser ignorado si se asume que las masas giran muy rápido,

también tiene a la fuerza centrífuga (que en realidad es una fuerza ficticia) la

cual está relacionada por las RPM a las cuales gira el motor.

A continuación tenemos la ecuación para la fuerza centrífuga, se relaciona la

masa del juego de masas, la velocidad angular de giro del motor y el radio de

giro con respecto al centro del eje.

Ahora para el estado inicial y final de contacto del juego de masas con el disco,

se establecen unas ecuaciones, que relacionan su comportamiento para cada

estado:

Estado inicial: Estado Final:

∑ == 0ατ I

0=×+× cfmrr FrFr

RmFcf ××= 2ω

∑ = ατ I

∑ =+= ατττ IcmFr

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34

Se puede observar una relación para el torque en el punto de contacto entre el

juego de masas y el disco, el cual en el instante inicial es cero dado que no hay

movimiento. Así mismo esta relación nos permite llegar a variables que

relacionan los factores que nos interesan, tal como la fuerza producida por el

resorte, la fuerza centrífuga y la generada por la masa misma del juego de

masas. De esta forma todo está relacionado, ya que tenemos una variable

conocida y a través del proceso de análisis podemos llegar a encontrar el

torque que se producirá en el embrague mediante los discos de fricción.

En la siguiente imagen se puede observar, como el juego de masas hace

contacto con el disco, como es de esperar, las masas que se encuentran en el

centro de dicho juego, son las que soportan un esfuerzo mayor a las que se

encuentran en los bordes, por tal motivo las masas de bronce se encuentran en

la parte de afuera del juego ya que son un poco menos resistentes a las masas

de acero con tratamiento térmico que se encuentran en el centro.

Figura 15. Vista del contac to del j uego de masas con el disco y con el respecti vo resorte.

En orden de acelerar un carga en reposo a una velocidad determinada, el

torque del embrague de ser suficiente para sobreponerse al torque de dicha

carga y a su inercia. Luego de que se logra dicha aceleración y ya que el eje

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de salida y el de entrada tienen la misma velocidad, es deseable que se

transmita un torque deseado del eje de entrada al de salida.

Así mismo el grosor del disco se determina de acuerdo la siguiente relación1:

Rango de diámetro

del embrague [in] 0 - 6 6 -12 12 -18 18 -24

Grosor del disco [in] 1/32 1/16 3/32 1/8

En este caso el embrague se encuentra dentro del primer intervalo por lo que

grosor del disco debe ser de 1/32 in.

1 . Myatt, Donald. Machine Design, An introductory text, Mc Graw Hill, 1962. Pág. 231

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36

MODELAMIENTO DEL DISEÑO

El modelamiento del diseño es una clave dentro del diseño del embrague.

Permite conocer a ciencia cierta si el diseño es viable y si éste va a funcionar o

no. Permite corregir errores y plantear soluciones al diseño mismo. Resulta por

lo tanto, muy útil aprovechar las herramientas disponibles para el modelamiento

y simulación de elementos finitos, ya que da una aproximación muy cercana a

las condiciones sobre las cuales el embrague funcionará y cómo se comportará

éste bajo dichas condiciones.

• MODELAMIENTO POR SOLID EDGE:

El modelamiento por Solid Edge fue muy importante en la etapa de diseño,

tomó una considerable cantidad de tiempo pero fue vital, ya que permitía

tener una visión más precisa del diseño, permitía también plantear

soluciones a los problemas y corregirlos. Fue la primera mirada concreta y

real al diseño planteado y fue el punto de partida para considerar la

viabilidad o no del proyecto mismo. El adecuado modelamiento por Solid

Edge permitió que la fundición y mecanizado del embrague fueran exitosos

gracias a los planos generados a partir del programa.

A continuación se presentan algunas de las imágenes obtenidas por Solid

Edge para elementos del embrague seleccionados.

CARCAZA:

Figura 16. Modelamiento de la Carcaza (Imágenes obtenidas a partir de Solid Edge)

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DISCO CONDUCTOR:

Figura 17. Modelamiento del disco conduc tor (Imágenes obtenidas a partir de Solid Edge)

PIEZAS DE BRONCE:

Figura 18. Modelamiento del j uego de masas (Imágenes obtenidas a partir de Solid Edge)

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DISCOS DE FRICCIÓN:

Figura 19. Modelamiento de los discos de fricción (Imágenes obtenidas a partir de Solid Edge)

CONJUNTO DE ELEMENTOS:

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Figura 20. Modelamiento de todo el conjunto de elementos que componen al embrague (Imágenes obteni das a partir

de Solid Edge)

• MODELAMIENTO POR ANSYS A partir del modelamiento hecho en Solid Edge, la siguiente etapa requería

utilizar otra valiosa herramienta del diseño, es Ansys. Mediante Ansys fue

posible simular las condiciones reales sobre las cuales el embrague debería

ser capaz de funcionar sin problema alguno. El programa permitía tener una

aproximación valiosa a lo que se podía tener en la realidad.

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40

Es posible, para cada una de las piezas modeladas, observar y analizar la

deformación, el factor de seguridad y los diferentes esfuerzos que se

presentan para los elementos estudiados. Es posible observar la calidad

del diseño, si éste va a resistir el régimen al que estará sometido y si su

funcionamiento será el esperado. Permite también corregir posibles errores

dentro del diseño antes de su construcción y plantear nuevas soluciones.

El análisis se realizó básicamente en dos estados. El en estado inicial a

RPM bajas y a un torque muy bajo, donde apenas se perciben los

esfuerzos, este análisis sólo se realiza en la carcaza, donde el esfuerzo y

deformación eran mayores que en los otros elementos que no sentían

mayores esfuerzos, dado que el embrague aún no se acoplaba. El segundo

estado donde se realiza el análisis es un punto de gran importancia, ya que

es donde el embrague se acopla y por lo tanto es importante conocer los

esfuerzos, la deformación y el factor de seguridad en este punto en los

elementos involucrados en el proceso.

Primer Estado:

τ = 1N.m; ω = 100 RPM

Figura 21. Imagen de la carcaza con las fuerzas aplicadas sobre sí. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)

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Segundo Estado:

τ = 12 N.m; ω = 950 RPM

Figura 22. Imagen de la carcaza y disco conductor con l as fuerzas aplicadas en el segundo estado. (Imágenes

obtenidas a partir de Ansys)

A continuación se tienen las propiedades de los elementos usados en la

simulación, aleación de aluminio y hierro gris de fundición.

SIMULACIONES REALIZADAS:

Esfuerzos Equivalentes – Von Misses [Pa]:

- Primer estado:

Figura 23. Si mulaci ón de Esfuerzos de Von Misses sobre la carcaza. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)

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42

- Segundo estado:

Figura 24. Si mulaci ón de esfuerzos de Von Misses sobre l a carcaza, disco conductor y masa. (Imágenes obtenidas a

partir de Ansys)

Análisis:

Como se puede observar a lo largo de los elementos y de los estados, a

pesar de que los esfuerzos son altos, en ningún momento llegan a superar

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43

a superar la resistencia del material. En el caso de la carcaza, como se

esperaba, en el segundo estado, los esfuerzos de Von Misses son mayores

que en el primer estado. Se puede observar que donde los esfuerzos son

mayores es donde existe algún contacto entre los elementos cuando están

ensamblados o donde las superficies son más rectas.

Esfuerzo Cortante [Pa]:

- Primer estado:

Figura 25. Si mulaci ón de esfuerzos cortantes sobr e la carcaza. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)

- Segundo estado:

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Figura 26. Si mulaci ón de esfuerzos cortantes sobr e carcaza, disco conductor y masa. (Imágenes obtenidas a partir de

Ansys)

Análisis:

En el caso del esfuerzo cortante, de nuevo no se llega a encontrar en

ningún elemento ni en ningún estado que supere los valores permitidos para

el material de los elementos. De la misma forma, se encuentran los

esfuerzos más altos en las regiones donde existe contacto entre los

elementos y donde las superficies tienen ángulos rectos.

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Factor de seguridad:

- Primer estado:

Figura 27. Si mulaci ón del factor de seguridad sobre la carcaza. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)

- Segundo estado:

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Figura 28. Si mulaci ón del factor de seguridad de la carcaza, disco conductor y masa. (Imágenes obtenidas a partir de

Ansys)

Análisis:

En cuanto al factor de seguridad, se puede ver claramente que en términos

generales, los elementos permanecen dentro de una franja segura, con una

pequeña excepción con las masas, donde el factor de seguridad disminuye

un tanto en el área de contacto con el disco, sin embargo esto es permisible

ya que esto sólo sucede por un espacio de tiempo muy corto. De nuevo se

ve que el factor de seguridad para la carcaza aumenta ligeramente entre el

primer y segundo estado.

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Deformación total [mm]:

- Primer estado:

Figura 29. Simul ación de la deformación total sobre la carcaza. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)

- Segundo estado:

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Figura 30. Si mulaci ón de l a deformaci ón total sobr e la carcaza, disco conduc tor y masa. (Imágenes obtenidas a partir de Ansys)

Análisis:

Como se puede observar, la deformación para cada caso y elemento está

dentro de los valores permisibles, como es de esperar, se encuentra la

mayor deformación en la parte exterior de los elementos y donde existe

algún contacto entre los elementos.

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MODELAMIENTO POR ANSYS (VIDEOS)

El uso de Ansys mediante la animación permitió observar el funcionamiento de

cada uno de los elementos en un periodo de tiempo deseado, en este caso se

hizo en el intervalo que demora el embrague en acoplarse. Con esta

herramienta es posible observar en el momento exacto y en el lugar preciso

donde y con que intensidad se presentan los esfuerzos y la deformación del

elemento.

Figura 31. Imágenes de l os videos utilizados para si mular el funcionami ento del embr ague. (Imágenes obteni das a partir de Ansys)

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50

PROCESO DE FABRICACIÓN

El proceso de fabricación representó un gran desafío dada la compleja

geometría de la de la pieza. Fue necesario considerar diversas opciones para

su fabricación, algunas se descartaron por su alto precio o porque la calidad de

la misma podía no ser la adecuada, así mismo el tiempo ofrecido para la

realización podía ir en contravía con el plazo establecido en el proyecto.

Finalmente se eligió la opción mas adecuada en relación de costo, calidad y

tiempo de entrega. El proceso de fabricación tuvo dos etapas:

• Fundición

• Mecanizado

Figura 32. Imagen del proceso de mecanizado – laboratorio U. Andes (Archi vo Particular)

Figura 33. Fotografía del lugar de fundición, mol des y proceso (Archi vo Particular)

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51

PROCESO DE FUNDICIÓN El proceso de fundición se llevó a cabo en un taller de fundición comercial,

donde según los planos de diseño se fundieron las piezas.

Se requirió bastante precisión en la fundición de las piezas, ya que algún error

podría significar un desajuste en las piezas dentro del embrague y por lo tanto

un funcionamiento inadecuado del embrague. • CARCAZA:

La carcaza es una pieza de gran importancia, contiene a todos los

elementos del embrague y debe ser bastante ligera y resistente para

soportar el régimen de funcionamiento del embrague. Así mismo, la

fundición debió realizarse con mucho cuidado y precisión.

Figura 34. Vista de la carcaza luego del proceso de fundición. (Archi vo particul ar)

Material: se utilizó Aluminio con alto porcentaje de Silicio, con lo cual se

obtiene alta dureza en la carcaza.

Molde: es hecho de arena a base de CO2, lo cual le da más nitidez al

molde y por ende mejor acabado a la pieza.

Proceso: el proceso de fundición de la carcaza fue el siguiente:

- Se fabrica el molde de arena, sobre el cual se hará la carcaza.

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52

Figura 35. Vista del molde de arena de la carcaza. (Archi vo particul ar)

- Se realizó un vaciado en molde abierto en una camisa de pistón, tal

como se observa en la siguiente imagen, se realizó a una temperatura

de 750 ºC.

Figura 36. Vista del molde de arena en su camisa de pistón para l a fundición de l a carcaza. (Archi vo Particular)

- A continuación se realiza el proceso de cuajado del material con presión

para llenar las cavidades dentro del molde. Con esto se mejora la

calidad de la pieza y se evita que el Aluminio presente poros.

- Se retira pieza del molde, se esperan 5 minutos y se realiza el

enfriamiento por agua.

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53

Finalmente la carcaza está lista y su acabado superficial es el adecuado, el

material no presenta poros y está lista para la siguiente etapa de

mecanizado.

Figura 37. Vista de la carcaza luego de la fundición. (Archi vo Particular)

• DISCO CONDUCTOR: El disco conductor es una pieza primordial en todo el funcionamiento

general del embrague, es el encargado de soportar a los discos de fricción y

a las piezas móviles. Debe ser muy resistente y su construcción muy

precisa ya que el acople entre esta pieza y la carcaza debe ser muy preciso.

El personal encargado de la fundición se basó en los planos de diseño y su

fundición fue algo más compleja que la de la carcaza.

Material: para su fundición se utilizó hierro gris.

Molde: primero se realiza el modelo en madera a partir de los planos de

diseño y luego a partir de éste se realiza el molde en arena de CO2, el cual

se degrada durante el proceso de fundición.

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Figura 38. Vista del modelo en madera del disco conduc tor. (Archi vo particular)

Proceso: luego de tener el modelo listo, el proceso de fabricación es el

siguiente:

- Se vacía el material a una temperatura de 1500 ºC en el molde.

- Luego de tener el material en el molde el enfriamiento se realiza a la

intemperie en su totalidad ya que si se hace con agua se templa el

material y no podría mecanizar.

Una vez concluido el proceso de fundición se tiene un elemento apto para el

mecanizado y que no requiere tratamientos térmicos posteriores, ya que si

se realiza un tratamiento térmico para endurecer el material, puede resultar

muy frágil y quebrarse con el funcionamiento

del embrague.

Figura 39. Imágenes del mol de del disco conductor así como su acabado posterior. (Archi vo particular)

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• PIEZAS DE BRONCE: Las piezas de bronce cumplen un papel importante, ya que son las

encargadas, junto a las mismas piezas de acero, de unir los discos para lograr

el acople y desacople del embrague. Por lo tanto deben soportar muy bien la

fricción y el calor, así mismo deben ser dúctiles y no quebrarse con las fuerzas

a las que se ven sometidas.

Las piezas de acero sobre las cuales se basan en su forma son de un

embrague de moto similar al embrague que el sistema tenía antes, estas fueron

hechas mediante el troquelado, y con un tratamiento térmico posterior. Repetir

este tipo de construcción resultaba extremadamente costoso, fundir las piezas

en acero también hubiera sido muy difícil debido a su geometría. Por lo tanto

fundir las piezas en bronce era la mejor opción ya que era un material más

adecuado para la fundición y presentaba muy buenas propiedades, es

adecuado para la fricción, es mecanizable, no requiere tratamientos térmicos

posteriores y es ligero. Incluso, gracias al estaño presente en su composición

se comporta como si estuviera lubricado.

Composición: Bronce SAE 65, composición de 90% de Cu y 10% de Sn.

Molde: es hecho a partir de arena arcillosa, la cual es adecuada para

trabajar el bronce.

Proceso: el proceso en términos generales es simple:

- A partir del modelo entregado de acero se realiza un modelo.

- A partir del modelo la pieza se funde a una temperatura de 1500 ºC.

Dado el terminado superficial de la pieza se requiere pulir un poco la

superficie para facilitar su acople al embrague, pero no se necesitan

tratamientos térmicos posteriores.

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Figura 40. Perfiles de la fundición en bronce. (Archi vo Particul ar)

PROCESO DE MECANIZADO Posterior a la respectiva fundición de las piezas era necesario mecanizarlas

para terminar su acabado superficial. Esta es quizás la etapa más difícil en todo

el proceso de fabricación ya que se debe hacer muy preciso y con las

tolerancias adecuadas, de otra forma si se comete un error, el embrague no

podría funcionar. Afortunadamente el mecanizado fue de gran calidad y el

acabado superficial fue apropiado.

La mayor parte del mecanizado se hizo en una empresa particular con personal

especializado, otra pequeña parte se realizó en el laboratorio de Ingeniería

Mecánica de la universidad.

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• CARCAZA:

Figura 41. Vista del proceso de mecanizado de la carcaza. (Archi vo particular)

• DISCO CONDUCTOR:

Figura 42. Difer entes etapas del mecanizado sobre el disco conductor. (Archivo Particular)

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RESULTADO FINAL

El resultado del proceso de manufactura se puede apreciar en las siguientes

imágenes, se puede observar el buen acabado superficial y la calidad del

proceso.

Figura 43. Diferentes imágenes del resultado luego de la manufactura de la pieza (Archi vo Particular)

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PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO

Las pruebas de funcionamiento del embrague son en realidad sencillas y no

revisten mayor dificultad. Estas pruebas están diseñadas para probar

realmente si el embrague es capaz de cumplir con los requerimientos del

sistema de refrigeración.

Las pruebas consisten en probar el embrague en un montaje en el cual hay un

freno magnético donde se puede saber a cuantas RPM el embrague se está

acoplando y donde se puede saber el torque que transmite el embrague.

Probar el embrague directamente sobre el sistema sobre el cual va a trabajar

no es posible dado que se prefiere no arriesgar a que el compresor se dañe en

caso de que el embrague no resulte funcionando adecuadamente.

Figura 44. Imagen del montaje sobr e el cual se realizarán las pruebas al embrague. (Archivo particular)

El funcionamiento básico del montaje era el siguiente:

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Figura 45. El montaje ya instalado y con el embrague acopl ado. (Archi vo particul ar)

Un motor Siemens de 0.9 HP, con capacidad de producir 60 Hz y 3320 RPM,

es alimentando por un variador de velocidad Altivar.

Figura46. Vista del motor Siemens . (Archi vo particular)

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Figura 47. Vista del variador de velocidad Altivar. (Archi vo particul ar)

El motor conecta directamente al embrague mediante el eje de entrada al

mismo. Luego el embrague se conecta con el eje de salida mediante un piñón.

El eje de salida es soportado y finalmente conecta con el freno magnético.

Figura 48. Vista del ej e de salida como se soporta y llega finalmente al freno magnético. (Archi vo particular)

Las pruebas se realizaron de la siguiente forma:

1. Acople a las RPM adecuadas:

Uno de los objetivos más importantes que debía realizar el embrague era el

de ser capaz de embragar a determinadas RPM establecidas. Según el

diseño del embrague éste debía embragar alrededor de una valor cercano a

1000 RPM, teniendo un periodo conocido desde 950 RPM

aproximadamente desde el cual el embrague debería empezar a embragar.

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62

Así mismo se debía desembragar el sistema y comprobar a cuantas RPM el

embrague se desacoplaba.

Para realizar esto simplemente se activaba el motor mediante el Altivar,

dejando el freno sin activar, y aumentando la velocidad gradualmente hasta

encontrar el punto en el cual el sistema empezaba a embragar y cuando

estaba el sistema estaba completamente embragado.

A bajas RPM del motor, como es de esperarse el eje de salida permanece

estático, hasta que se llega al punto donde gradualmente el eje de salida

empieza a moverse lentamente y va ganando velocidad. Obviamente las

RPM del eje de salida son bastante inferiores a las RPM provenientes del

motor. Las RPM del eje de salida se pueden leer mediante la pistola

estroboscópica y las RPM del motor mediante el Altivar.

Figura 49. Imagen de la pistol a es troboscópica. (Archi vo particular)

De esta forma, se hizo la comprobación de funcionamiento en 10 ocasiones.

Fue necesario sin embargo modificar ciertos parámetros del embrague para

lograr que funcionara adecuadamente, realizando pequeños ajustes dentro

de los elementos, permitiendo el adecuado movimiento de las masitas y de

los discos.

Luego de realizar los respectivos ajustes, los resultados están expresados

en la siguiente tabla:

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Tabla 2. Datos sobre l a prueba de acopl e a RPM.

Como se puede observar, las RPM del eje de salida siempre son inferiores

a las RPM provenientes del motor, dado que siempre existen pérdidas

durante el proceso de transmisión de potencia, sin embargo la diferencia

entre ambos valores disminuye al aumentar las RPM, dado que existe

menor resistencia al movimiento.

Durante la etapa de embrague el sistema se acopla a 930 RPM

aproximadamente, y durante la etapa del desembrague el sistema se

desacopla a 980 RPM. Existe por ende cierta histéresis ya que el punto de

embrague y desembrague puede variar ligeramente, sin embargo esto no

afecta demasiado al sistema, dado que se mantiene dentro del intervalo

estimado para que esto suceda, es decir dentro del valor predicho para que

el sistema embrague.

En la siguiente gráfica se pueden observar más detalladamente las curvas

de embrague y desembrague del sistema.

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Gráfica 6. Cur vas de RPM del acople y desacople del embr ague.

Como se puede observar las dos curvas son bastante similares y el

desajuste entre la curva de embrague con la de desembrague no es tan

amplio.

2. Transmisión de torque:

Para comenzar el procedimiento para encontrar el torque que el embrague

transmite es necesario familiarizarse con los elementos que están

implicados en el procedimiento.

El montaje hasta donde la prueba anterior se realizaba se mantiene igual,

pero es necesario incluir varios elementos para realizar la medición del

torque.

En primera medida es bueno anotar que el freno es alimentando con una

fuente Kepco de 10 V.

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Figura 50. Fuente Kepco. Recuperado de: http://mecanica.uniandes.edu.co/manager.php?id=647&accion=1&parent_id=559

Figura 51. Vista de la conexión del embrague magnético con la fuente Kepco. (Archi vo particular)

Al aumentar el voltaje en la fuente, los discos del freno se acercan cada vez

más, hasta que en 10 V se encentran totalmente acoplados.

Junto al freno se encuentra una celda de carga. La celda de carga es un

dispositivo encargado de transmitir una cantidad determinada de voltaje

dependiendo de la fuerza a tensión o compresión que reciba, a tensión

aumenta y a compresión disminuye el voltaje de salida.

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Figura 52. Imagen del freno magnético j unto con la celda carga. (Archi vo particular)

La celda de carga es alimentada por una fuente dual Tektronix a 10 V.

Haciendo las conexiones necesarias, es posible recibir el voltaje de la celda

de carga en un multímetro.

Figura 53. Imagen de la fuente dual. Recuperado de:

http://mecanica.uniandes.edu.co/manager.php?id=651&accion=1&parent_id=559

Figura 54. Imagen del multímetr o. Recuperado de:

http://mecanica.uniandes.edu.co/manager.php?id=614&accion=1&parent_id=613

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Ya conociendo los elementos y su funcionamiento dentro del sistema es

posible entender como se realiza la prueba del torque entregado:

- Se aumenta lentamente la velocidad del motor mediante el Altivar.

Gradualmente hasta que el eje de salida del embrague muestra algún

movimiento, o sea cuando se llega al punto donde el embrague empieza

a acoplarse, en este momento se empieza a analizar el torque

entregado, hacerlo antes resulta inútil ya que el eje de salida permanece

estático.

- Teniendo al eje de salida en movimiento y con el freno sin activarse se

procede a activar el freno por un instante de tiempo. Esto produce una

tensión en la celda de carga ya que el freno está conteniendo el

movimiento del eje, lo que se ve expresado en un aumento del voltaje de

salida del mismo. De esta forma (teniendo en cuenta la calibración de la

celda) es posible conocer cuánta fuerza está soportando la celda.

- Teniendo en cuenta que en realidad nos interesa conocer el valor del

torque. Usamos la fuerza encontrada y el valor de la distancia A del

centro de giro del eje hasta el lugar donde se engancha la celda de

carga para finalmente encontrar el valor del torque entregado.

Ilustración 7. Se puede obser var la distancia A entre el eje y la celda de carga. (Archivo particular)

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• Calibración celda de carga: La calibración de la celda de carga es necesaria, ya que conociendo su

curva de funcionamiento podemos estimar los valores de voltaje

equivalentes para determinadas fuerzas.

La calibración se efectuó de la siguiente manera:

- Se cuelga la celda de carga desde uno de sus extremos fija a un soporte

fijo, en este caso una mesa, y al otro extremo se le cuelgan diferentes

pesos.

Figura 55. Imagen de la celda de carga y de los pesos , respecti vamente. (Archi vo particul ar)

- Se varían los pesos gradualmente y se observa cual es el voltaje de

salida en el multímetro.

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Figura 56. Vista del montaje para la calibración de la celda de carga. (Archi vo particular)

- De esta forma es posible formar la gráfica de voltaje contra fuerza, la

cual es usada en las pruebas cuando se requiera encontrar el torque

entregado por el embrague.

Después de varias pruebas se mantuvo un patrón como el siguiente:

CALIBRACIÓN CELDA DE CARGA

Peso [lb.] Voltaje de Salida [mV.] 0 0

0,082 0,05 0,11 0,13

1,112 0,71 2,225 1,39 4,5 3,5 9 7,2

20 14,3 33,5 21,96 43,5 26,55

Tabla 3. Datos obtenidos de la calibración de la celda de carga.

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Gráfica 7. Cur va obtenida de l a calibraci ón de l a celda de carga.

Resultados Prueba de Transmisión de Torque: Una vez concluida la calibración es posible efectuar la prueba de

transmisión de torque. Como se explicó con anterioridad y como se puede

apreciar en la siguiente tabla y gráfico, se aumenta paulatinamente la

velocidad del motor, y dado cada cierto intervalo se mide el torque

entregado mediante el voltaje de salida de la celda de carga.

En la siguiente tabla tenemos en la primera columna la velocidad angular

del motor en revoluciones por minuto (RPM), en la segunda columna se

tiene la frecuencia (Hz), en la tercera el voltaje de salida (mV), en la cuarta

se tiene el peso (lb.) obtenido de acuerdo a la ecuación de la curva de

calibración de la celda (Y=0.642X). Por último, las dos últimas columnas

corresponden al torque entregado, conociendo de antemano la distancia

desde el centro de giro del eje hasta el punto de enganche de la celda, se

convierte el torque de lbf.in a N.m lo cual nos permite comparar con los

parámetros requeridos en el diseño del embrague.

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Tabla 4. Datos obtenidos de la prueba de transmisión de torque.

Ahora obtenemos la respectiva gráfica de torque (N.m) contra velocidad

angular (RPM):

Gráfica 8. Cur va obtenida luego de la prueba de transmisión de torque.

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Análisis:

De acuerdo a lo observado en la anterior gráfica es posible estimar que el

torque entregado se comporta de manera adecuada. Como es de esperar

no torque es entregado antes de que el embrague se acople dado que el eje

de salida del embrague no se mueve. Se decidió efectuar la prueba hasta

las 2000 RPM, ya que hasta este punto se considera que el compresor

funciona efectivamente y por lo tanto no valía la pena hacer la prueba mas

allá de este límite.

En esta prueba en particular, el embrague se acopló a 980 RPM

aproximadamente, se observa que paulatinamente el torque entregado

aumenta hasta llegar a casi 14,092 N.m en 2000 RPM. De acuerdo a lo

planteado en el diseño original, este torque entregado es bastante cercano

al requerido, ya que se esperaba que entregara entre 12 y 14 N.m en

alrededor de 1000 RPM. Se está entregando 8,41 N.m en 100 RPM y se

está llegando a 12 N.m cerca a las 1400 RPM.

También se debe aclarar que la mejor transmisión de torque se logró

cuando los discos de fricción se encontraban nuevos, ya que con el uso, su

capacidad de transmitir torque disminuye.

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CONCLUSIONES

A pesar que el análisis se haya realizado durante todo el documento, es posible

encontrar varias conclusiones generales sobre lo realizado a lo largo de este

proyecto.

• En este punto es posible afirmar que el objetivo principal de este proyecto

se ha cumplido, ya que exitosamente se diseño y construyó el embrague

que cumple con los requerimientos y especificaciones técnicas para el cual

fue diseñado.

• El proceso de diseño del embrague se hizo de forma adecuada y rigurosa,

siguiendo el curso normal del proceso paso a paso, se logró un diseño

óptimo y un funcionando de acuerdo a lo estipulado.

• Igualmente se puede apreciar que según lo estimado en el análisis teórico y

computacional el embrague funcionó de forma apropiada y esto se pudo

comprobar cuando se realizaron las pruebas de funcionamiento, por lo cual

el modelo teórico y el modelamiento del sistema fue acertado.

• El diseño del embrague cumplió con los requerimientos del sistema y

aunque existen otros tipos de embragues en la industria que pueden ser

usados igualmente en esta aplicación, se pudo diseñar y construir un

embrague que cumpliera con las especificaciones del sistema de

refrigeración y que tuviera autonomía energética con un diseño simple y

funcional.

• Para el desarrollo del embrague también se tuvo en cuenta los factores bajo

los cuales el embrague de funcionar, tales como la disipación de calor, los

materiales utilizados, vibración, entre otros. Estos factores son muy

importantes y debían tomarse en cuenta dado que estos podían determinar

el funcionamiento o no del embrague.

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• El gran trabajo realizado por lo técnicos durante el proceso de fabricación

fue fundamental para un buen funcionamiento posterior del embrague, ya

que si la fundición o el mecanizado mostraban alguna deficiencia, aunque

fuera mínima, todo el sistema fracasaría y el embrague sería incapaz de

funcionar. Afortunadamente el trabajo fue excelente.

• El montaje para las pruebas de funcionamiento del embrague fue apropiado

y fue posible comprobar el comportamiento del embrague. Se tuvo que

acomodar y modificar para que fuera posible realizar las pruebas, sin

embargo no existieron mayores inconvenientes y las pruebas se llevaron a

cabo de forma normal.

• Se debe anotar que el embrague tiene el mejor comportamiento cuando sus

discos de fricción se encuentran en buen estado, ya que como es de

esperar, con el uso su rendimiento puede variar un poco.

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ANEXOS

1. Planos de los elementos:

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2. Manual de funcionamiento de la celda de carga:

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BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS

[1]. Orthwein William. Diseño de componentes de máquinas, Cecsa

[2]. Shigley, Mischke, Budynas. Mechanical Engineering Design, 7th edition, Mc

Graw Hill

[3]. Talero Tovar, Alejandro, Sistemas de refrigeración movidos por energía

eólica / Alejandro Talero Tovar; director: Rafael G. Beltrán. Tesis (Magíster en

Ingeniería mecánica) -- Universidad de los Andes, Bogotá: Uniandes, 2005.

[4]. Faires Virgil. Design of Machine Elements, 3rd edition, McMillan.

[5]. Myatt, Donald. Machine Design, An introductory text, Mc Graw Hill, 1962.

[6]. Wilson, Charles. Computer Integrated Machine Design. Prentice Hill, 1997.

FUENTES DE INTERNET

[7]. Página Web: http://www.sanden.com/

[8]. Página Web: http://dansmc.com/autoclutchexploded.htm