UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ Vicerrectorado de Investigación
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA AUTOMOTRIZ TINS Básicos INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
TEXTOS DE INSTRUCCIÓN BÁSICOS (TINS) / UTP
Lima - Perú
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ Vicerrectorado de Investigación
INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA AUTOMOTRIZ TINS Básicos INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
TEXTOS DE INSTRUCCIÓN BÁSICOS (TINS) / UTP
Lima - Perú
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INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
© INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA AUTOMOTRIZ Desarrollo y Edición
:
Vicerrectorado de Investigación
Elaboración del TINS
:
Ing. Hugo L. Agüero Alva
Diseño y Diagramación :
Julia Saldaña Balandra
Soporte académico
:
Instituto de Investigación
Producción
:
Imprenta Grupo IDAT
Queda prohibida cualquier forma de reproducción, venta, comunicación pública y transformación de esta obra.
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INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
Presentación
La civilización industrial, en tan pocos siglos ha podido generar industrias de altísima tecnología, eslabonadas a técnicas depuradas, engastadas en la plasticidad del arte industrial, en el espacio de avance incontenible de la ciencia. En la “interface” del siglo XX/XXI se viene sublimando resultados sorprendentes basados en la investigación, investigació n, desarrollo e innovación tecnológica industrial y “post industrial”; en la conjunción de manejo de variables deterministicas y estocásticas, en la concepción de diseños, uso de nuevos materiales, aplicación de procesos y métodos de manufactura flexibles, el fortalecimiento de la conciencia empresarial, la conservación del medio ambiente, la tonificación de las tecnologías de gestión y el efecto “leverage” cada vez más frecuente de la informática. Dentro de ellas, la industria automotor que sirvió de combustible a la aceleración del desarrollo industrial, en el siglo pasado, sigue siendo una de de las más importantes en el concierto de industrias del presente siglo, en la vorágine de la globalización; facilitado por el avance sostenido de las tecnologías de carácter virtual, las informaciones y las externalidades de los proyectos aeroespaciales. En el comienzo de los años del siglo XX, se empezó diseñando y produciendo máquinas para hacer máquinas, a la par comenzaron a intentarse diferentes modelos de vehículos en varios países para el servicio de transporte de carga y de pasajeros, usando criterios de sentido común; luego con las técnicas aprendidas en las primeras fabricaciones de estos primeros años vendrían nuevos criterios de diseño, de producción, de gestión; que significativamente fueron nutriendose de los primeros conocimientos de carácter de tecnología que dió lugar a la decantación de nuevos bienes de capital y de servicios y equipo bélico. En esta pendiente de aprendizaje el mundo entero sufre el impacto doloroso de la Primera Guerra Mundial en la intersección de los primeros espacios de conocimiento de carácter tecnológico. Después de esta conflagración, como producto de la industria de guerra, los vehículos, no sólo automóviles y camiones, sino también buques, aviones y otros, pasaron a rediseñarse siguiendo el criterio tecnológico de “coeficiente de seguridad”; pero con resultados de calidad de productos unificados e intercambiables, posibilitados por el desarrollo acelerado de máquinas para hacer máquinas, administración y organización de empresas, normas nacionales, administración de la producción, administración financira, etc. Un nuevo salto tecnológico se habría de producir apenas una década después, como consecuencia de una nueva conflagración de guerra y que condujo condujo a la humanidad a la pérdida de millones de vidas humanas; costo que pagó el hombre, para servirse en las décadas siguientes, de paz, de los adelantos logrados en ciencia,
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tecnología, técnica y arte industrial, acuñados en el fragor de la guerra. En la dimensión del costo dramático aludido, la “reconversión industrial”, condujo a la industria comercial a la aplicación de nuevos criterios en los diseños, métodos y procesos de manufactura, planeamiento y control de la producción, logística, mantenimiento, seguridad industrial, control de calidad, etc. Ciertamente, la industria automotor, naval y aeronáutica fue la impulsora de los adelantos tecnológicos, a lo largo de los años de la segunda mitad del siglo XX; contribuyendo visiblemente al desarrollo de las tecnologías de diseño basados en la “teoría de confiabilidad”, el control estadístico de calidad, la producción en entorno informático, el uso de normas ISO, el enfoque de sistemas, la condensación de la tecnología de gestión, el automatismo, etc. La velocidad de cambio tecnológico, condujo al desarrollo de nuevas máquinas para hacer máquinas; edificando un conjunto de maquinaria automática, en el espacio de trabajo cibernético, como resultado del espíritu creativo e innovador de los protagonistas, que siguen impulsando la industria automotor a lo largo de la historia. Visibles y contundentes son los cambios desde la invención del primer vehículo en la tendencia de conseguir vehículos inteligentes inteligentes y “respetuosos” del medio ambiente; en la perspectiva de uso de fuentes de energía alternativa al petróleo; que debe ser reemplazado por el alza sostenida de los precios en el mercado internacional, y el deterioro del medio ambiente (por los desechos altamente contaminantes y su agotamiento en los próximos cuarenta años de las reservas). En una mirada retrospectiva, se puede observar que la grandeza de la industria automotor, desarrolló una plataforma de avance continuo sobre los hombros de geniales pioneros que hicieron posible el desarrollo tecnológico automotriz: Nathan, profeta del rey David, quien profetizó un siglo AC la aparición de los automóviles, los diseños iniciales de Roger Bacón en 1290 y Leonardo Da Vinci en 1590, los primeros intentos de fabricaciones de William Murdock, Issac Newton y Joseph Cugnot, creador de “El Fairdier” que es considerado como el primer automóvil de la historia. A Roger Bacón se le recordará por su visión, que quedó grabado en lo que escribió: “… llegaremos a poder construir máquinas con las cuales podremos impulsar grandes barcos con mayor velocidad que toda una guarnición de remeros, y con las cuales sólo se necesitará un piloto que gobierne el barco; impulsaremos carruajes con velocidades increíbles, sin que, por medio de alas, nos permitirán volar en el aire, como los pájaros”… En su momento histórico Leonardo Da Vinci plasma un diseño denominado: “Studio per carro automotore”; diseño de cuatro ruedas, con timón y muelles, impulsado por la fuerza de dos personas. No podía faltar la genialidad de Isaac Newton quien esbozó un diseño de lo que podría considerarse un vehículo motorizado, impulsado por la fuerza de un mecanismo a vapor. Continuando con la vena de estos prototipos hay que recordar a Joseph Cugnot quien en el siglo XVIII, dio el gran salto técnico, al construir un automóvil de vapor, diseñado con fines militares, llamado “Fardier”. En la escalada de avance, una década después Jamer Watt presenta una máquina de vapor, que acoplada a una carrocería y a
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Capítulo 7: Sistema de alimentación en vehículos de ECH ................... 7.1 Introducción ..................................................................................... 7.2 El sistema de alimentación; partes, funcionamiento........................ 7.3 El carburador; partes, funcionamiento. La carburación................... 7.4 La inyección en motores a gasolina .................................................
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Capítulo 8: Sistema de alimentación diesel ............................................. 8.1 Introducción ..................................................................................... 8.2 El sistema de alimentación; partes, funcionamiento........................ 8.3 La inyección en motores diesel........................................................ 8.4 Tipos de inyección en motor diesel ................................................. 8.5 Motores turbo alimentados............................................................... 8.6 Intercooler ........................................................................................
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Capítulo 9: Sistema de lubricación del motor ......................................... 9.1 Generalidades................................................................................... 9.2 El aceite del motor .......................................................................... 9.3 Sistema de lubricación del motor .................................................... 9.4 Aspectos a tener en cuenta en el sistema de lubricación..................
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Capítulo 10: Sistema de refrigeración del motor .................................... 10.1 Generalidades................................................................................... 10.2 Finalidad del sistema de enfriamiento ............................................. 10.3 Sistema de refrigeración por aire ..................................................... 10.4 Sistema de refrigeración por líquido. Función, componentes, funcionamiento ................................................................................ 10.5 Líquido refrigerante ......................................................................... 10.6 Mantenimiento preventivo del sistema de enfriamiento .................. 10.7 Averías en el sistema de refrigeración .............................................
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Capítulo 11: El sistema de distribución ................................................... 11.1 Generalidades................................................................................... 11.2 Elementos del sistema de distribución............................................. 11.3 Tipos de mandos del árbol de levas ................................................ 11.4 Sistemas de válvulas ........................................................................ 11.5 Sincronización del eje de levas con el cigüeñal............................... 11.6 Tipos de distribución utilizada en motores ......................................
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factores que son los que podrían estar originado esos problemas: Rol del Estado, calidad del parque automotriz, el factor humano, infraestructura y el sistema de transporte terrestre. En el Capítulo 3: Fuentes de Energía de Uso Automotriz , se hace la descripción de las fuentes de energía de actual uso automotriz principalmente los relacionados a los derivados del petróleo y se presentan las fuentes de energía alternativas que reemplazarán al petróleo. En el Capítulo 4: El Vehículo Automotriz, se presentan las definiciones y conceptos generales, la clasificación según el Reglamento nacional de Vehículos del Perú y su descripción sistémica del vehículo, así como su formula rodante. En los Capítulos, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ,1 3, 14, 15 ,16, 17, 18, 19 y 20, se describen los diferentes sistemas que componen un vehículo, la función que cumplen, las partes que los conforman y su funcionamiento. En el Capítulo 21: Elementos de Seguridad del Vehículo , se describen los principales elementos de seguridad desarrollados por los fabricantes de vehículos, que tienen como finalidad proteger la vida del conductor, pasajeros, carga y peatones. En el Capítulo 22: Innovaciones Tecnológicas en el Campo Automotriz , se describen las principales innovaciones tecnológicas que los fabricantes han realizado, hasta conseguir los denominados vehículos inteligentes. Finalmente el reconocimiento Institucional al Ing. Hugo L. Agüero Alva por su contribución al acopio de los temas y al desarrollo del presente texto. Lucio H. Huamán Ureta Vicerrector de Investigación
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INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
Índi ce Capítulo 1: Introducción ........................................................................... 1.1 Generalidades................................................................................... 1.2 Evolución histórica del automóvil ................................................... 1.3 Importancia de la ingeniería mecánica automotriz en la economía mundial............................................................................................. 1.4 El vehículo automotriz y su relación con el medio ambiente ..........
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Capítulo 2: El parque automotriz en el Perú .......................................... 2.1 El problema del parque automotriz.................................................. 2.2 Análisis de los factores intervinientes.............................................. 2.3 Conclusiones....................................................................................
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Capítulo 3: Fuentes de energía de uso automotriz .................................. 3.1 Generalidades................................................................................... 3.2 Fuentes de energía de uso actual......................................................
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Capítulo 4: El Vehículo automotriz .......................................................... 4.1 Definiciones y conceptos generales ................................................. 4.2 Clasificación de los vehículos por su tipo y finalidad ..................... 4.3 Fórmula rodante ............................................................................... 4.4 Características técnicas de los vehículos ......................................... 4.5 Datos de longitud de vehículos según la CE.................................... 4.6 Masa y peso vehicular...................................................................... 4.7 Sistemas componentes del vehículo.................................................
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Capítulo 5: El motor de combustión interna ........................................... 5.1 Generalidades................................................................................... 5.2 Clasificación de los motores ........................................................... 5.3 Partes principales del motor básico.................................................. 5.4 Términos utilizados para el estudio del motor ................................. 5.5 Ejercicios..........................................................................................
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Capítulo 6: Funcionamiento de motores vehiculares ............................. 6.1 Generalidades................................................................................... 6.2 Factores que influyen en la combustión de motores ECH ............... 6.3 Motores de 4 tiempos de encendido por chispa. Ciclo Otto ............ 6.4 Motores de 2 tiempos de encendido por chispa ............................... 6.5 Motor de pistón rotativo (Wankel)................................................... 6.6 Motores de encendido por compresión. Ciclo Diesel ......................
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