diseño, montaje y puesta en marcha de un sistema de alimentación de combustible para una

114 Pages·2017·6 MB·Spanish

Curso Académico:

Agradecimientos

Quiero dar las gracias a todas las personas que me
han apoyado siempre en todo lo que hago y a los
que han hecho posible la realización de este trabajo.

A mis padres,
por la paciencia y confianza que han depositado en mí.

A mi hermano,
por haberme enseñado a no rendirme.

A mis amigos,
por su generosidad y comprensión.

A la gente que forma parte del CMT,
especialmente agradecer a Raúl Payri Marín, mi tutor, por darme
la oportunidad de desarrollar este Trabajo de Final de Grado en el
seno del CMT. También a José Enrique del Rey, técnico de
laboratorio, por compartir sus experiencias y conocimientos.

I
II
Resumen

Se dispone de una bomba neumática de alta presión que es empleada en un sistema de generación
de muy alta presión para realizar ensayos de inyección Diesel en Motores de Combustión Interna
Alternativos (MCIA). Con estos ensayos se pretende profundizar en los estudios de los motores Diesel
y mejorar las prestaciones de los vehículos que emplean estos sistemas. Actualmente, la instalación
que es utilizada por el Centro de Motores Térmicos (CMT), solo dispone de esta bomba neumática y
de un depósito de alta presión antes de que el Diesel llegue al raíl del sistema de inyección. Por lo
tanto, se pretende realizar una instalación experimental para equipar a la bomba neumática con todos
los elementos necesarios para controlar el flujo de combustible que entrega a los inyectores. Para ello,
se van a introducir nuevos elementos, como un presostato y un vaso expansor, en la zona de baja
presión de la bomba neumática y se sustituirá la bomba de baja presión, encargada de alimentar a la
bomba neumática, por otra de mejores prestaciones. En la zona de alta presión se introducirá una
válvula de control micrométrica y una válvula de seguridad en el depósito de alta presión. Por último,
se diseñará un depósito de acero de baja presión que incorpore un intercambiador de calor para
reducir los incrementos de temperatura del combustible cuando es devuelto en los conductos de
retorno. Y un depósito de alta presión que sea capaz de aguantar la presión máxima que entrega la
bomba neumática. Después del montaje, se pondrá en funcionamiento la instalación experimental y
se comprobará que funciona correctamente.
.

III
Resum

Es disposa d’una bomba pneumàtica d’alta pressió que és empleada en un sistema de generació
de molt alta pressió per a realizar assajos d’injecció Dièsel en Motors de Combustió Interna Alternatius
(MCIA). Amb aquestos assajos es pretén aprofundir en els estudis dels motors Dièsel i millorar les
prestacions dels vehicles que empren aquests sistemes. Actualment, la instal·lació que és utilitzada pel
Centre de Motors Tèrmics (CMT), només disposa d’aquesta bomba pneumàtica i d’un depòsit d’alta
pressió abans de que el Dièsel arribe al rail del sistema d’injecció. Per tant, es pretén realizar una
instal·lació experimental per a equipar a la bomba pneumàtica amb tots els elements necessaris per a
controlar el flux de combustible que es entregat als injectors. Per a això, es van a introduir nous
elements, com un presostat i un got expansor, en la zona de baixa pressió encarregada d’alimentar a
la bomba pneumàtica per una altra de millors prestacions. En la zona d’alta pressió s’introduirà una
vàlvula de control micrométrica i una vàlvula de seguretat en el depòsit d’alta pressió. Finalment, es
va a dissenyar un depòsit d’emmagatzematge que incorpore un intercanviador de calor per a reduir
els increments de temperatura del combustible quan és tornat en els conductes de retorn. I un depòsit
d’alta pressió que puga aguantar la pressió máxima que lliura la bomba pneumática. Després del
muntatge, es ficarà en funcionament la instal·lació experimental i es comprovarà que funcione
correctament.

IV
Abstract

It is available a high pressure pneumatic pump that is used in a very high pressure generation
system to perform Diesel injection tests in Reciprocating Internal Combustion Engines (RICE). These
tests are intended to deepen the studies of Diesel engines and improve the performance of the
vehicles that employ these systems. Currently, the facility which is used by the Heat Engines University
Institute, only has this pneumatic pump and a high pressure vessel before Diesel arrives to the rail of
the injection system. Therefore, it is intended to develop an experimental facility to equip the
pneumatic pump with all the necessary elements to control the flow of fuel delivered to the injectors.
To do so, new elements will be introduced, such as a pressure switch and an expansion vessel, in the
low pressure zone of the pneumatic pump and the low pressure pump will be replaced, which is
responsible of powering the pneumatic pump, for one that provides a better performance. In the high
pressure zone it will be introduced a micrometric control valve and a safety valve in the high pressure
tank. And a high-pressure tank capable of withstanding the maximum pressure delivered by the
pneumatic pump. Finally, it will be designed a steel tank that incorporates a heat exchanger to reduce
the fuel temperature increases when it is returned to the return lines. After assembly, the
experimental facility will be run and tested for proper operation.

V
VI
ÍNDICE DE DOCUMENTOS

Documento I: Memoria......................................................................................................................1
Documento II: Pliego de Condiciones ............................................................................................. 76
Documento III: Presupuesto ........................................................................................................... 82
Documento IV: Planos..................................................................................................................... 90

ÍNDICE GENERAL
DOCUMENTO I: MEMORIA

1. BASES DEL TRABAJO ....................................................................................................................4
1.1 Introducción al problema ............................................................................................................4
1.2 Emplazamiento ............................................................................................................................5
1.3 Antecedentes ...............................................................................................................................6
1.4 Objetivo .......................................................................................................................................7
1.5 Estructura del trabajo ..................................................................................................................8
2. RANGO DE SOLUCIONES Y ÁMBITO DE APLICACIÓN .................................................................9
2.1 Introducción ................................................................................................................................9
2.2 Posibles soluciones ................................................................................................................... 10
2.3 Vista previa simplificada de la instalación ................................................................................ 12
2.4 Importancia de la presión en el sistema de inyección ............................................................. 14
3. MARCO TEÓRICO ...................................................................................................................... 23
3.1 Introducción ............................................................................................................................. 23
3.2 Clasificación y principio de funcionamiento ............................................................................. 23
4. INSTALACIÓN EXPERIMENTAL .................................................................................................. 36
4.1 Introducción ............................................................................................................................. 36
4.2 Elementos de la zona de baja presión ...................................................................................... 38
4.3 Bomba neumática de alta presión ............................................................................................ 53
4.4 Componentes del circuito neumático de aire .......................................................................... 56
4.5 Elementos de la zona de alta presión ....................................................................................... 58
4.6 Otros elementos ....................................................................................................................... 64
5. RESULTADOS Y CONCLUSIONES ............................................................................................... 65
5.1 Resultados ................................................................................................................................ 65
5.2 Conclusiones ............................................................................................................................. 70
VII
6. PROYECTOS FUTUROS .............................................................................................................. 71

BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................................... 72

DOCUMENTO II: PLIEGO DE CONDICIONES
1. CONDICIONES GENERALES ....................................................................................................... 78
1.1 Introducción ............................................................................................................................. 78
1.2 Condiciones generales del laboratorio ..................................................................................... 78
1.3 Condiciones generales de la instalación y equipos .................................................................. 79
1.4 Reglamentos y normas a cumplir durante su puesta en marcha ............................................. 79
2. CONDICIONES TÉCNICAS .......................................................................................................... 80
2.1 Introducción ............................................................................................................................. 80
2.2 Secuencia de arranque y paro de la instalación ....................................................................... 80
2.3 Mantenimiento de la instalación .............................................................................................. 81

DOCUMENTO III: PRESUPUESTO
1. PRESUPUESTO GENERAL .......................................................................................................... 84
1.1 Introducción ............................................................................................................................. 84
1.2 Cálculo de los costes ................................................................................................................. 84
1.3 Método de cálculo .................................................................................................................... 88

DOCUMENTO IV: PLANOS

VIII