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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA – ICAI
Diseño y cálculo de un banco universal de pruebas de filtros de automoción
Autor: Alberto Nieto RollánDirector: D. Juan de Norverto Moríñigo
Madrid, 22 de mayo de 2012
Departamento de Ingeniería Mecánica
2Plantilla de presentaciones – Autordd de mm de 20yy
Departamento de Ingeniería Mecánica
Escuela Técnica Superior de Ingeniería – ICAIUniversidad Pontificia Comillas
1. Introducción2. Objetivos3. Especificaciones de partida4. Esquemas de las instalaciones5. Cálculos6. Diseño final de los bancos7. Presupuesto8. Bibliografía9. Normativa
Índice
Alberto Nieto Rollán22 de mayo de 2012
3Plantilla de presentaciones – Autordd de mm de 20yy
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• Los filtros de un automóvil son vitales para el correcto funcionamiento del mismo.
Los filtros más importantes de un automóvil son:Filtro de aceite del motor
Filtro tipo ECOFiltro tipo Spin - On
Filtro de combustibleFiltro de gasolina (In Line, DLF)Filtro de gasoil
Filtro de aireFiltro de aspiraciónFiltro de cabina
1. Introducción
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– Filtro de aceite del motor: Filtro tipo ECO:
Filtro tipo Spin – On:
1. Introducción
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– Filtro de combustible: Filtro de gasolina (In Line, DLF):
Filtro In Line Filtro DLF
Filtro de gasoil (Filtro coalescente):
1. Introducción
FLUJO
Entrada y salida del diesel
Salida de agua filtrada
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– Filtro de aire: Los empleados actualmente en automoción se hacen de fibra de vidrio o poliéster. Filtro de aspiración:
Filtro de cabina:
1. Introducción
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7Plantilla de presentaciones – Autordd de mm de 20yy
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Los objetivos principales del proyecto son:
• Conocer las diferentes tecnologías de filtración y los tipos de filtros.
• Diseñar instalaciones hidráulicas para realizar ensayos de los filtros.
• Realizar estudios de mercado para conseguir un coste bajo de los bancos.
2. Objetivos
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• Banco de aceite (según ISO 4548):– Caudal: 40 – 120 l/min.– Presión de operación: 4 – 5 bar.– Temperatura de operación: 78,5 ± 2 °C.– Viscosidad de operación: 15 ± 1 mm2/s.– Tipo de fluido: Aceite REPSOL TELEX E ISO 32.– Caudal de muestra: 1,8 – 18 l/h, contador de partículas.– Tipo de polvo: ISO MTD (ISO 12103 – A3).– Concentración de polvo: 10 mg/l.– Diámetro tuberías principales: 16 mm.– Velocidad del agitador: 1000 – 1500 rpm.– Superficie de filtrado: 0,3 – 0,5 m2.
3. Especificaciones de partida
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• Banco de combustible (según ISO 4020, ISO 19438):– Caudal: 100 – 200 l/h.– Presión de operación: 2 – 4 bar.– Temperatura de operación: 23 ± 5 °C.– Tipo de bomba: Peristáltica con dos rodillos.– Tipos de fluidos: REPSOL Diesel e+, Gasolina REPSOL Efitec 95 – Caudal de muestra: 1,8 – 18 l/h, contador de partículas.– Tipo de polvo: ISO MTD (ISO 12103 – A3).– Concentración de polvo: 50 mg/l.– Diámetro tuberías principales: 12 mm mínimo.– Velocidad del agitador: 1000 – 1500 rpm.– Superficies de filtrado: 0,3 – 0,5 m2 (Diesel); 0,05 – 0,1 m2 (Gasolina).
3. Especificaciones de partida
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• Banco de aceite:
4. Esquemas de las instalaciones
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4. Esquemas de las instalaciones• Banco de aceite, lista de
componentes: 1.- Depósito fluido limpio. 2.- Calentador principal. 3.- Bomba principal. 4.- Válvula reguladora de caudal. 5.- Válvula reguladora de presión. 6.- Válvula on – off del aire. 7.- Caudalímetro fluido sucio. 8.- Válvula reguladora de caudal. 9.- Agitador. 10.- Termómetro fluido sucio. 11.- Depósito fluido sucio. 12.- Calentador fluido sucio. 13.- Contador de partículas. 14.- Válvula reguladora de caudal. 15.- Caudalímetro muestra.
16.- Caudalímetro principal. 17.- Termómetro principal. 18.- Válvula on – off de By – pass. 19.- Válvula on – off del filtro. 20.- Manómetro diferencial. 21.- Filtro ensayado. 22.- Contador de partículas. 23.- Válvula reguladora de caudal. 24.- Caudalímetro muestra. 25.- Depósito para muestras. 26.- Filtro de micronaje estrecho. 27.- Intercambiador de placas. 28.- Válvula on – off del agua. 29.- Manómetro de entrada al filtro. 30.- Manómetro del depósito sucio.
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• Banco de combustible:
4. Esquemas de las instalaciones
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4. Esquemas de las instalaciones• Banco de combustible, lista de
componentes: 1.- Depósito fluido limpio. 2.- Calentador principal. 3.- Bomba principal. 4.- Válvula reguladora de caudal. 5.- Válvula reguladora de presión. 6.- Caudalímetro fluido sucio. 7.- Válvula reguladora de caudal. 8.- Depósito fluido sucio. 9.- Agitador. 10.- Calentador fluido sucio. 11.- Termómetro fluido sucio. 12.- Válvula on – off del aire. 13.- Manómetro del depósito sucio. 14.- Caudalímetro agua. 15.- Válvula reguladora de caudal. 16.- Depósito de agua.
17.- Calentador del agua.
18.- Manómetro de depósito de agua. 19.- Válvula on – off del aire. 20.- Termómetro agua. 21.- Contador de partículas. 22.- Válvula reguladora de caudal. 23.- Caudalímetro muestra. 24.- Caudalímetro principal. 25.- Termómetro principal. 26.- Válvula on – off del filtro. 27.- Válvula on – off de By pass. 28.- Manómetro de entrada al filtro. 29.- Filtro ensayado. 30.- Manómetro diferencial. 31.- Contador de partículas. 32.- Válvula reguladora de caudal. 33.- Caudalímetro muestra. 34.- Depósito para muestras. 35.- Filtro de micronaje estrecho y filtro de
absorción. 36.- Válvula on – off del agua. 37.- Intercambiador de placas.
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5. Cálculos• Banco de aceite:
- Tiempos de ensayo estimados:
- Altura de la bomba: Se aplica Bernoulli entre el depósito principal y la entrada al filtro (P2 = 5 bar)
0,3 m2 0,5 m2
40 l/min 24,15 min 40,26 min
120 l/min 8,05 min 13,42 min
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5. Cálculos• Banco de combustible:
- Tiempos de ensayo estimados:
- Altura de la bomba: Se aplica Bernoulli entre el depósito principal y la entrada al filtro (P2 = 4 bar)
0,05 m2 0,1 m2
100 l/h 19,31 min 38,62 min
200 l/h 9,65 min 19,31 min
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6. Diseño final de los bancos• Banco de aceite:
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6. Diseño final de los bancos• Banco de combustible:
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7. Presupuesto• El coste total del proyecto es la suma de los costes de
ambos bancos:
El presupuesto total necesario para llevar a cabo el proyecto asciende, por tanto, a 28008,29 €.
Elemento Mediciones Precio Unitario Sumas Parciales (€)
Banco de filtros de aceite 1 Ud. 13362,32 €/Ud. 13362,32
Banco de filtros de combustible 1 Ud. 14645,97 €/Ud. 14645,97
28008,29 €
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• Arias – Paz, M. (1940). Manual de automóviles (56ª ed.). España: Cie Inversiones Editoriales Dossat 2000.
• Mataix, C. (1982). Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas (2ª ed.). España: Cie Inversiones Editoriales Dossat 2000.
• Payri, F.; Desantes, J.M. (2011). Motores de combustión interna alternativos. España: Reverté.
8. Bibliografía
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• Norma ISO 4020: Vehículos de carretera – Filtros de combustible para motores diesel – Métodos de ensayo.
• Norma ISO 4406: Fluidos – Métodos para codificar el nivel de contaminación por partículas sólidas.
• Norma ISO 4548 (Parte 1 – 12): Métodos de ensayo de flujo completo para los filtros de aceite lubricante de los motores de combustión interna.
• Norma ISO 12103 – 1: Vehículos de carretera – Polvo de ensayo para la evaluación de filtros.
• Norma ISO 19438: Filtros diesel y gasolina para motores de combustión interna – Eficiencia de la filtración usando contadores de partículas y capacidad de retención de contaminantes.
8. Normativa
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