DOI 10.35381/cm.v8i4.1000
Simulación-análisis del
funcionamiento del sistema de inyección de combustible del vehículo Chevrolet
Grand Vitara
Simulation-analysis of the operation
of the fuel injection system of the Chevrolet Grand Vitara vehicle
Giovanny
Vinicio Pineda-Silva
ua.giovannypineda@uniandes.edu.ec
Universidad Regional Autónoma de los Andes, Ambato, Tungurahua
Ecuador
https://orcid.org/0000-0002-2785-1249
Dylan
Andrés Constante-Moya
Universidad Regional Autónoma de los Andes, Ambato, Tungurahua
Ecuador
https://orcid.org/0000-0001-9249-608X
Mario
Jeampierre Pazmiño-Navarrete
Universidad Regional Autónoma de los Andes, Ambato, Tungurahua
Ecuador
https://orcid.org/0000-0001-9249-608X
Andrés
Sebastián Jarrín-Gutiérrez
ia.andressjg44@uniandes.edu.ec
Universidad Regional Autónoma de los Andes, Ambato, Tungurahua
Ecuador
https://orcid.org/0000-0003-3564-8379
Recibido: 15 de junio 2022
Revisado: 10 de agosto 2022
Aprobado: ‘15 de septiembre 2022
Publicado: 01 de octubre 2022
RESUMEN
El objetivo de la investigación fue identificar las fallas en un vehículo
Chevrolet Grand Vitara con un sistema de inyección. El estudio fue descriptivo, se
analizaron características del sistema de inyección y se cuantificó niveles de
criticidad. Los
resultados reflejaron que el sistema de
inyección a gasolina no cumplía con un mantenimiento adecuado, puesto que se
presenció una contaminación excesiva fuera del rango permitido por la normativa
ecuatoriana; además, se realizó una simulación del inyector con el fin de
determinar su factor de seguridad, una hoja de control y un plan de
mantenimiento que sea óptimo para el vehículo, para lo cual en primera
instancia se investigó las características del sistema, se cuantificó el nivel
de criticidad de los principales componentes del sistema y el índice de
prioridad de riesgo (IPR), para establecer acciones correctivas para alargar la
vida útil, mejorando las características de confiabilidad, mantenibilidad y
seguridad.
Descriptores: Análisis
cuantitativo; gasolina; vehículo automotor; mantenimiento; combustible. (Tesauro UNESCO)
ABSTRACT
The objective of the investigation was
to identify the failures in a Chevrolet Grand Vitara vehicle with an injection
system. The study was descriptive, characteristics of the injection system were
analyzed and levels of criticality were quantified. The results reflected that
the gasoline injection system did not comply with adequate maintenance, since
excessive contamination outside the range allowed by Ecuadorian regulations was
witnessed; In addition, a simulation of the injector was carried out in order
to determine its safety factor, a control sheet and a maintenance plan that is
optimal for the vehicle, for which in the first instance the characteristics of
the system were investigated, the level of criticality of the main components
of the system and the risk priority index (IPR), to establish corrective
actions to extend the useful life, improving the reliability, maintainability
and security characteristics.
Descriptors: Quantitative
analysis; gasoline; motor vehicle; maintenance; gas. (UNESCO thesaurus)
INTRODUCCIÓN
La contaminación del aire por emisiones de
gases producidas por automotores es uno de los problemas más críticos a nivel
global, es por ello que aparece la necesidad en la búsqueda de nuevas
alternativas para dar una solución. La contaminación que es producida por
vehículos que cuentan con métodos anticuados para la preparación de la mezcla
aire combustible, como es la mala combustión de los motores con sistema de
inyección ya que acarrea como
consecuencia distintos inconvenientes, entre ellas la pérdida de eficiencia
siendo la más importante, el excesivo consumo de combustible, el mal quemado de
los gases que desata una considerable emisión de agentes contaminantes.
A nivel nacional debido a un aumento en las
exigencias de los organismos de control del medio ambiente, para disminuir la
emisión de gases tóxicos de los motores de automóviles, nace un sistema que
reemplaza el carburador por la inyección electrónica de los motores a gasolina.
La evolución que ha alcanzado en los últimos años la mecánica automotriz
incorporando elementos electrónicos para controlar componentes mecánicos, crea
la necesidad de aprender como son controlados estos vehículos, aprendiendo
técnicas que le permitan realizar mantenimiento y reparaciones. Como es
conocido todo sistema de inyección electrónica en la actualidad busca controlar
entre otras cosas, aspectos como la composición de mezcla aire-combustible, así
como el momento de encendido más apropiado para cada condición de trabajo del
motor. Un diagnóstico de inyección electrónica se realiza cuando el motor del
vehículo funciona de forma irregular, por ejemplo: pérdida de potencia, aumento
de consumo de combustible, funcionamiento irregular del motor y otros, este
mantenimiento se debe realizar por un técnico mecánico utilizando equipos
necesarios para realizar un diagnóstico acertado, estos son: tester eléctrico
automotriz, osciloscopio automotriz y scanner automotriz. Se plantea en el presente
trabajo otorgar una herramienta para el diagnóstico de fallas del motor a
inyección electrónica para su posterior mantenimiento, esto con la ayuda de la
inteligencia artificial mediante los Sistemas Expertos.
La presente investigación pretende proponer
una cultura enfocada a la mejora continua mediante el mantenimiento automotriz,
debido a que muchos propietarios de vehículos no le dan esa importancia al
vehículo de un buen mantenimiento con el simple hecho de poner gasolina suponen
que no se debe realizar un chequeo al automóvil, otro factor a considerar es la
falta de profesionalismo y capacitación al personal de los talleres
automotrices. La finalidad de esta investigación es proponer una serie de mejoras
a los parámetros de control de mantenimiento en dichos establecimientos
anteriormente mencionados, ya que se
puede controlar con mayor precisión y da como resultado un uso más eficiente
del combustible y menor cantidad de emisiones, para lo cual es necesario
identificar las características de combustión apropiadas y componentes del
sistema de inyección en los vehículos en estudio y de esta manera contribuir al
aumento de la vida útil y mostrar una proyección del tipo de mantenimiento.
Análisis
de modos de falla, efectos y criticidad
El análisis de modos de falla, efectos y
criticidad (AMFEC) es una metodología que tiene como objetivo identificar los
modos de falla que representan un mayor riesgo, para posteriormente seleccionar
la mejor tarea de mantenimiento a utilizar, ya sea preventiva, predictiva o
correctiva. El AMFEC se emplea para la búsqueda y evaluación de escenarios que
puedan representar un impacto adverso para la planta de proceso, identificando
los escenarios de mayor riesgo y emitiendo acciones tendientes a minimizar los
mismos (Mercedes, 2011).
El objetivo del FMECA es tomar decisiones y
gestionar e implementar acciones correctivas que permitan eliminar el modo de
falla o en su defecto disminuir su porcentaje de afectación para la generación
de energía y correcto funcionamiento del motor (Miño, 2015). El AMFEC es un
método básico de análisis en el sector automotriz, que puede aplicarse a otros
sectores. Es un procedimiento de análisis de fallos en un sistema y
clasificación por gravedad, por los efectos o consecuencias de los fallos. Es
aplicable a productos y procesos, tanto en la fase de diseño, como de proceso,
montaje, comercialización y otras aéreas (Rodríguez, 2012).
El AMFEC es una herramienta de análisis
sistemático y de detalle de todos los modos de fallo de los componentes de un
sistema, que identifica su efecto sobre el mismo. Así, componente a componente,
se analiza cada modo de fallo independientemente y se identifican sus efectos
sobre otros componentes del sistema y sobre el sistema en su conjunto (Mulet,
Alberola, Chulv, Ramos, & Bovea, 2011).
El AMFEC es la evaluación sistemática más
popular del proceso (producto) que nos permite determinar la localización y el
mecanismo de fallas potenciales, con el objetivo 5 de prevenir fallas de
proceso. El AMFEC se caracteriza por un enfoque de abajo hacia arriba mediante
el cual cualquier sistema de producción complejo se descompone en sus partes
constituyentes, que se analizan sucesivamente para encontrar todas las posibles
causas de falla y sus efectos. El analista construye una tabla con todas las
causas de fallo y realiza una evaluación de criticidad para medir el nivel de
riesgo de cada falla, en términos de criterios tales como la probabilidad de
fallo o la gravedad de la falla misma (Braglia, Frosolini, & Montanari,
2003).
METODOLOGÍA
La presente investigación es de tipo
cuanticualitativa ya que se analizaron características del sistema de inyección
y se cuantificó niveles de criticidad de los componentes, así como índices de
prioridad de riesgo antes y después de aplicar acciones correctoras en la
matriz de análisis modal de fallos y efectos y aplicadas en el vehículo en
estudio.
Se propone identificar características del
sistema de inyección en los vehículos Chevrolet Grand Vitara, en base a
revisión bibliográfica, las condiciones de mantenimiento que generalmente se
tiene en el vehículo de acuerdo a los registros en el taller de mantenimiento
de la concesionaria y establecer un mantenimiento acorde a cada componente del
sistema de inyección a analizar.
La inyección de combustible es el sistema
para motores de combustión interna utilizado por la mayoría de los vehículos,
consiste en transportar el combustible por medio de la presión generada por la
bomba de combustible, desde el tanque hasta los cilindros. Este proceso tiene
que suceder en el momento correcto, con la cantidad y presión adecuada. Todos
los componentes deben estar en perfecto estado de funcionamiento para lograr el
rendimiento y la confiabilidad esperados del vehículo.
Si un inyector no tiene suficiente presión,
no inyectará combustible exactamente al mismo tiempo que otros inyectores,
dejando el motor sin movimiento uniforme, afectando de manera considerable su
rendimiento.
RESULTADOS
El
cálculo de la criticidad se realiza a partir de factores estipulados en la
tabla 1, este procedimiento consiste en el producto entre la frecuencia y la
consideración de las consecuencias, según la cantidad de fallos presentados en
los equipos y su posterior relación dentro de la matriz de criticidad.
Es importante mencionar que el número de fallas
realizadas para este análisis depende del tiempo y costo
de la intervención son mayores que el análisis de
disponibilidad y costos.
El análisis modal de fallos y efectos sirve
para grupos de trabajo relacionados con instalaciones o procesos de fabricación
donde están completamente controlados por el usuario en sus diversos aspectos,
esto permite una mejor comprensión de los aspectos importantes con la
consecuente aplicación de las necesarias medidas preventivas de control. De
esta manera, se facilita la incorporación de una cultura de prevención en la
empresa y el descubrimiento de que a través del trabajo en equipo es posible
profundizar rápidamente en el conocimiento, mejorar la calidad de
mantenimientos, para el cálculo del IPR se necesita multiplicar detectabilidad,
gravedad y frecuencia. Cuando tenemos los resultados del Índice de Prioridad de
riesgo (IPR) tenemos un nivel de fallo en los cuales se clasifican en ALTO
500-1000, MEDIO 125-499, BAJO 1-124, y por último no existe riesgo de falla que
es 0.
En la tabla 2 se determinó el estado de los
componentes analizados los cuales tenían un índice de probabilidad de fallo
alto, luego de aplicar un mantenimiento preventivo presenciamos una mejora en
el cálculo del IPR prolongando la vida útil de los componentes del sistema de
inyección del Chevrolet gran vitara.
El software utilizado para el proceso de
simulación es Altair Inspire 2021, el mismo permite identificar cada variable
de configuración que interfiere en el proceso y así realizar los análisis
numéricos. Para analizar la resistencia de la pieza, primero se aplica las
cargas en la estructura del
inyector en los 3 ejes x,y,z, estas fuerzas se aplican en base a su
funcionamiento como observamos en la figura 1.
En la figura 2 se demuestra los resultados
obtenidos, una vez procesadas las cargas aplicadas en la estructura del
inyector. Para terminar con el análisis de nuestra simulación de inyector, se
verifican los casos de la carga ilustrados en la figura 3 y los tipos de
resultados, en este caso basándose en el esfuerzo de von misses se argumenta
que la tensión y la elasticidad más alta es en el puerto de conexión
electrónica del inyector.
DISCUSIÓN
Desde los años 1990 se introdujeron los
sistemas de inyección de combustible los mismos que llegaron para reducir los
índices de contaminación a nivel global, siendo los mismos que mejorarían el
rendimiento y la potencia de los motores de combustión interna y diésel
Conociendo que a nivel nacional y basándose
en otros artículos de investigación podemos notar que la problemática sería un
tema en las propiedades del combustible y las programaciones de la (ECU), que
alteran y afectan al sistema y componentes del mismo, por lo cual se realizó
esta investigación con el fin de dar solución a los fallos encontrados. Un buen
mantenimiento y el uso de un aditivo para repotenciar las propiedades del
combustible serian la mejor manera de contrarrestar estos altos índices de gases
contaminantes
CONCLUSIONES
Finalmente, las causas principales de la
contaminación del aire son por las emisiones de gases producidas por los
automóviles a combustible, para evitar que los gases contaminantes circulen por
el aire y tener un mejor ambiente la solución a la que se llega es elaborar un
plan de gestión de mantenimiento del vehículo de casa o transporte público es
decir todo vehículo a motor de combustible, para conocer el correcto uso del
vehículo y así prevenir la circulación de autos en mal estado.
Se examinó el funcionamiento de todos los
componentes del sistema de inyección del automóvil Chevrolet Grand Vitara la
cual se identificó las acciones de los elementos y los principios de
funcionamiento a través de una matriz de criticidad, se detalló en una tabla de análisis modal de
fallos y efectos (AMFE), que explica
los daños potenciales de cada componente con las estadísticas evaluativas del 1
al 10 entre la detectabilidad por gravedad y frecuencia esto permite priorizar
la necesidad de intervención, así como las acciones correctivas. Por tanto, se
calculó todas las causas de fallo IPR= D*G*F.
FINANCIAMIENTO
No
monetario.
AGRADECIMIENTO
A
los fiscales penales de los distintos niveles que prestan servicios en el
Ministerio Público de Lima Norte.
REFERENCIAS
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modos de falla, efectos y criticidad (Amfec) del sistema de inyección de un
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