El sistema riel común CRDI ajusta con precisión la cantidad de combustible para el motor de combustión interna, generando presiones de inyección desde 400 bar hasta 1800 bar de acuerdo a la condición de aceleración y carga, reduce del consumo de combustible y la emisión de gases al medio ambiente.
En funcionamiento los componentes del sistema CRDI al entrar en constante contacto, generan desgastes en las superficies de sus elementos. Investigaciones previas detallan que los diferentes tipos de desgaste dependen de las condiciones de trabajo a las que el elemento está sometido.
Estudio del Desgaste con Mezclas de Combustible Ecológicas
La problemática de realizar el análisis de rugosidad de piezas mecánicas, es la detección visual de las deformaciones producidas en las superficies. La investigación es de tipo empírico, ya que se somete a los componentes del sistema CRDI a pruebas de funcionamiento con la mezcla ecológica durante 200 horas a 3000 rpm.
Se aplica la transformada de Fourier en el análisis del desgaste superficial de la leva anular de la bomba de alta presión DENSO HP3 al utilizar la mezcla combustible ecológica diésel - surfactante - agua al 20%, que es una emulsión de dos sustancias tenso activas no iónicas, durante 200 horas de funcionamiento a 3000 rpm, con inspecciones cada 50 horas.
La emulsión de combustible permite la mezcla de agua u otra sustancia inmiscible generalmente en aceite de manera que sea lo más homogénea posible; mediante el uso de tenso activos, se evita la separación de fases. La aplicación de las emulsiones de combustible reduce la temperatura de combustión, las emisiones contaminantes y aumentan el rendimiento térmico debido a micro explosiones generadas por las partículas de agua.
La mezcla combustible ecológica elaborada, contiene diésel Premium, agua destilada y tenso activos que estabilizan las dos sustancias a una concentración del 20%. Se combina las cantidades de las sustancias para elaborar un kilogramo de mezcla, combinando tenso activos por separado.
La adición de agua en forma emulsión en el combustible tiene efectos positivos en la eficiencia de la combustión. Generan la elevación en el torque con el motor a velocidad constante de 1500 rpm en comparación a los resultados del diésel sin aditivo, porque se producen micro explosiones por la diferencia de volatilidad del agua.
Metodología de Análisis de Imágenes Digitales
Se realiza el procesamiento digital de imágenes, en 12 propone el método de supresión de franjas basado en la transformación de Fourier y la utilización de filtros para la detección imágenes topográficas. En 13 presenta el algoritmo para identificar espectros de la imagen digital, en 14,15 está la guía para evaluar, analizar y comparar la eficiencia de las diferentes Transformadas Discretas Fraccionarias de Fourier en el tratamiento de imágenes, en este contexto a través de la interfaz gráfica en Matlab analiza y compara las imágenes de la leva anular de la bomba de alta presión en términos de la rugosidad o desgaste superficial, como base de la investigación.
Para el análisis de las imágenes digitales, la interfaz gráfica en Matlab incorpora los algoritmos de registros de píxeles y subpíxeles de una secuencia de imágenes de baja resolución de la superficie mecánica para proceder a la binarización, luego las imágenes son filtradas aplicando un algoritmo de recuperación de fase para mejorar la identificación de resoluciones en función de los perfiles de relieve de la imagen, aplicando el teorema de convolución y la transformada inversa de Fourier se reconstruye la imagen resultante que muestra posibles zonas de mayor desgaste de la pieza mecánica.
Resultados Experimentales
The Fourier Transform is applied in the analysis of the surface wear of the annular cam of the high-pressure pump DENSO HP3 using the ecological fuel mixture diesel - surfactant - water at 20%, which is an emulsion of two tense-active non-ionic substances during 200functioning hours at 3000 rpm with inspections performed each 50 hours. The ecological fuel reduces the emissions, enhance the thermal efficiency, torque, and power of the internal combustion motor; as it is shown in the experimental analysis, the precision balance it is detected the reduction of 0.121 grams of mass in the cam, with the digital roughness meter it is determined the roughness Ra on the frontal face of the cam, establishing a 22.23% of wear in relation with the ideal profile of experimentation, for the rear face 40.35% of wear, with the didactic module generated on Matlab for the digital image processing and the Fourier Transform compares the ideal profile and the roughness profile of the annular cam in terms of image frequency, using statistics tools such as the maximum average and the minimum o intensity.
En la cara frontal de la leva estableciendo el 22,33% de desgaste en relación con el perfil ideal de experimentación, para la cara posterior 40,35% de desgaste, con el módulo didáctico generado en Matlab para el procesamiento digital de imágenes y la transformada de Fourier se compara el perfil ideal y el perfil de rugosidad de la leva anular en términos de la frecuencia de las imágenes, aplicando herramientas estadísticas como el promedio del máximo y mínimo de intensidad.
u yv, representan las variables de frecuencia. En la Figura 13 se representa el desgaste de la leva anular de la bomba, en donde se verifica la reducción de 0,121 g entre el valor máximo y mínimo que representa el 0,075% del peso inicial. El desgaste presentado es regular sin variaciones significativas.
En la Figura 14 se observa que la rugosidad aumenta conforme se suman las horas de funcionamiento, se obtiene una variación de 0,161 μm entre el valor mínimo y máximo, aumentando su rugosidad en 22,33% con un máximo de 0,882 μm.
En la Figura 15 se representa el cambio de rugosidad que sufrió la superficie de contacto de la leva anular cara posterior, se observa que la medida de rugosidad aumentó conforme el paso de las horas de funcionamiento, se obtuvo una variación de 0,226 μm entre el valor mínimo y máximo, con un creciente de su rugosidad en 40,35% con un máximo de 0,786z μm.
Para validar si la diferencia de medias es significativa, se aplica la prueba de hipótesis para muestras independientes y sus resultados se presentan en la Tabla 11 donde la prueba de Levence da un p-valor (Sig.) de 0,000 lo que indica que las varianzas no son iguales entre los dos grupos de análisis, luego el Sig.
The use of the mixture of the diesel-surfactant-water fuel at 20% on the high-pressure pump HP3 generates premature wear on the cam surfaces.
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