REPORTE FINAL DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

SIP-20071604 “DESARROLLO TECNOLÓGICO PARA EFECTUAR SIMULACIÓN

DE EXPOSICIÓN A VIBRACIONES MECÁNICAS DE

MSAS RÍGIDAS COMPRENDIDAS EN EL RANGO

DE 0 A 60 kg.”

M. en C. VICENTE MAYAGOITIA BARRAGÀN

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL CENTRO DE INVESTIGACIÓN E INNOVACIÓN TECNOLÓGICA

AZCAPOTZALCO

REPORTE FINAL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN No. SIP20071604 “DESARROLLO TECNOLÓGICO PARA EFECTUAR SIMULACIÓN DE EXPOSICIÓN A VIBRACIONES MECÁNICAS DE

MASAS RÍGIDAS COMPRENDIDAS EN EL RANGO DE 0 A 60 kg.”

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RESUMEN

La puesta en operación del primer derrotero de tren ligero en la Zona Metropolitana de la Ciudad de México y el inicio de los proyectos para establecer otros dos, así como la formalización de los trabajos para crear una red de tranvías en la ciudad, retornando al empleo de trenes de rueda metálica como modo masivo de transporte de baja contaminación, ha motivado entre los fabricantes y proveedores de componente de la industria automotriz el deseo de participar en el proceso de construcción de las nuevas unidades, ampliando el número y tipo de sus productor y el empleo de nuevos materiales, motivando al desarrollo tecnológico en la búsqueda de la innnovación y/o sustitución. De forma tradicional la ventanería que se había estado empleando tanto en trenes de rueda metállica como en los de rueda de caucho, ensamblados para su empleo en México, estuvieron siendo fabricadas en Francia, Canadá o Estados Unidos de Norteamérica, en el año del 2006 se pressentaron propuestas de ventana diseñadas y construidas en nuestro país paara integrarse en los carros fabricados por la empresa Bombardier, la cual condicionó la adquisición de las mismas al cumplimiento puntual de las normas ISO y las propias de la empresa, entre ellas las de resistencia y comportamiento a la vibraciones generadas por la marcha del vehículo. Para comprobar la resistencia y buen comportamiento de las ventanas sometidas a vibración es necesario diseñar y construir un equipo de prueba que satisfaga las condiciones de simulación para verificar el complimiento de norma. El equipo necesario es conocido como Vibróforo y debe acelerar masas de 0 a 60 kg.

OBJETIVO

Contar con el desarrollo tecnológico necesario para efectuar simulación de exposición a vibraciones mecánicas de masas rígidas comprendidas en el rango de 0 a 60 kg.

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INTRODUCCIÓN

Las vibraciones siempre están presentes en cualquier tipo de vehículo de transporte público terrestre, estas afectan a los componentes que conforman al vehículo dañándolo permanentemente, este daño puede afectar los materiales de fabricación ya que pueden fracturarse provocando filos peligrosos para las personas que son los usuarios del servicio, tales materiales pueden ser cristales de las ventanas, plásticos con los que están fabricados algunos asientos y materiales metálicos. Las vibraciones reducen la vida útil del vehículo así como también afectan al usuario final ya que las vibraciones pueden generar trastornos en las personas, mareos y el ruido generado por estas es capaz de afectar a las personas psíquicamente.

Es importante que los materiales con los que se fabrican vehículos de transporte público terrestre cumplan con la cualidad de resistir las vibraciones que se generan en el vehículo para garantizar la seguridad de los usuarios finales y así se tenga una alta calidad en el servicio de transporte público terrestre. Para garantizar la calidad los equipos que se prueben, deben tener una capacidad máxima de hasta 60 kilogramos; se deben someter a la prueba de vibraciones en el dispositivo vibroforo para observar que no tengan falla alguna y así demostrar que cumplen con su funcionamiento y pueden ser utilizados en el transporte público terrestre.

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CAMPO DE APLICACIÓN

Las vibraciones siempre están presentes en cualquier tipo de Transporte Público Terrestre tales como:

Metro

Autobuses

Microbuses

Trolebús

Metrobus

Vagonetas

Autobuses para transporte foráneo

Ferrocarril La forma para garantizar que los componentes que conforman alguna parte de estos medios de transporte es realizándoles la prueba de vibraciones, y así garantizar su uso en el transporte público para evitar gastos mayores, y poner en riesgo la integridad de los usuarios debido a que no cumplen con la calidad que garantice su uso en el transporte público. Los componentes que se pueden analizar con la prueba de vibraciones son: Todos aquellos que están sometidos a efectos de vibraciones y que no pasen su peso de 60 kilogramos como:

Ventanas tipo guillotina

Asientos para usuarios individuales

Asientos para usuarios tipo mancuerna

Asientos para operador de unidad

Vidrios de ventanas

Marcos para soporte de vidrios

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DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE PRUEBA

El equipo desarrollado para realizar la prueba de vibraciones consta de los siguientes equipos: VIBROFORO con capacidad de alcanzar las longitudes de onda especificadas en los ejes x, y y z.

Fig. 1

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Fig. 2

Fig. 3

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Fig. 4

Fig. 5

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MASAS RÍGIDAS COMPRENDIDAS EN EL RANGO DE 0 A 60 kg.”

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MOTOR ELÉCTRICO Capacidad: 3 HP, con capacidad de alcanzar las r.p.m especificadas. Marca: Philips, 220 V.

Fig. 6

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POTENCIÓMETRO

Equipo controlador que aumenta o disminuye las r.p.m del motor según se requiera en la prueba. Marca: SIEMENS Modelo micromaster 440

Fig. 8

Fig. 9

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Dispositivo controlador de velocidad, usado para aumentar o disminuir la velocidad del motor, mediante comandos establecidos en el manual del usuario siemens, es desmontable del potenciómetro; también sirve para detener el motor y para accionar el potenciómetro.

Fig. 11

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Descripción del equipo de mención.

VIBROMETRO

Es un instrumento utilizado para medir las vibraciones; que seleccionando la frecuencia con un filtro, convierte la aceleración de una vibración en una señal eléctrica que mediante un indicador, determina el valor en unidades de aceleración. El acelerómetro es un mecanismo que se coloca para tener contacto con la superficie vibrante (asientos, pavimento, mango de herramienta, ventanas, etc.)

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Sonómetro, Medidor de sonido. Mide los decibles producidos por la probeta durante la prueba de vibraciones. El medidor de sonido se puede usar para la simple medición o para el registro prolongado de datos en la prueba de vibraciones. Marca: PCE-322 A

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MEDIDOR DE R.P.M. (TACÓMETRO)

Tacómetro profesional portátil de gran precisión muy útil en la prueba de vibraciones donde el análisis de la velocidad en el motor sirve para calibrar el equipo a las revoluciones requeridas, cuenta con adaptadores de cono y rueda.

Marca: TACÓMETRO HIBOK - 22

Fig. 14

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PROCEDIMIENTO DE PRUEBA

Exposición a vibraciones mecánicas de masas comprendidas en el rango de 0 a 60 kilogramos usadas en el transporte público terrestre.

Se monta la probeta al vibroforo y se atornilla para que quede fija a la base del vibroforo y no se mueva durante la prueba.

Se conecta el motor a la corriente de 220 volts.

Se conecta el controlador de velocidad SIEMENS (potenciómetro).

Se pone en marcha el motor mediante el interruptor.

Se prende la pantalla del controlador SIEMENS.

Se calibra la velocidad con el controlador a 5 hertz y la velocidad del motor a 417 r.p.m.

Se corroboran los datos con los medidores: con el medidor de las revoluciones por minuto (tacómetro) y con la pantalla del controlador de los hertz (pantalla del potenciómetro siemens).

Una vez que este calibrado el equipo se empiezan a tomar los valores de las vibraciones en los tres ejes (X, Y y Z) de la probeta con el vibrometro y también se mide el sonido (decibeles) con el sonómetro.

Se registran los datos en una tabla, también la hora de inicio de la prueba y la fecha.

La prueba tiene una duración de 48 horas, durante cada hora se medirán las vibraciones en los tres ejes (X, Y y Z) de la probeta, también se medirán los decibeles que se produzcan por la probeta sometida a las vibraciones y las revoluciones por minuto que presenta el motor asi como los hertz.

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Para llenar la memoria de datos se debe contar con una tabla para registrar los datos medidos durante la prueba como la siguiente:

HORAS X Y Z Revoluciones por minuto del motor (r.p.m)

Hertz (Hz)

decibeles

1 417.99 5

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3

4

5

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7

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1. La prueba se iniciara con una frecuencia de 5 hertz y con una velocidad del motor de 417.99 r.p.m.

2. La frecuencia será aumentada cada dos horas 2.5 hertz sucesivamente con el controlador de velocidad siemens hasta completar las 48 horas.

3. Al finalizar la prueba se debe elaborar un reporte técnico que debe contar con el siguiente contenido.

CARÁTULA

Título de reporte identificado

Empresa que lo realiza

El tipo de prueba o ensayo y la empresa que lo encarga o contrata.

Justificación.

Fecha. HOJAS INTERIORES, ENMARCADAS Y CON CUADROS DE DATOS.

Identificación de la prueba

Identificación de la probeta

Identificación de la maquinaria o equipo de prueba

Norma de referencia 1. inicio de la prueba: Día, fecha de inicio Día, fecha y hora de terminación de prueba 2. Desarrollo de la prueba 3. hoja de resultados o calculo 4. Conclusiones.

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CONCLUSIÓN El uso del equipo vibroforo para someter a los diferentes componentes usados en

el Transporte Público Terrestre, que van desde cero hasta 60 kilogramos, es para

garantizar su funcionalidad, ya que da resultados en los cuales permite determinar

si el producto es apto para usarse en el transporte, y si este cumple con la

seguridad de que no tendrá fallas, o serán mínimas, durante su uso, ya que el

vibroforo puede alcanzar longitudes de onda que permiten analizar cualquier

producto de manera precisa y sin ningún riesgo.

Al final de la prueba se puede dar una conclusión para el producto que es

analizado (probeta), así como determinar si es seguro para el usuario final y

garantizar al producto para poder utilizarlo en el transporte público terrestre.