UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIALrepositorio.ute.edu.ec/bitstream/123456789/14068/1/64773...freno motor al escape de un camión HINO FS SERIE 700, y observación de la mejora en

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO DEL MOTOR

IMPLEMENTANDO UN SISTEMA AUXILIAR DE FRENO

MOTOR AL ESCAPE DE UN CAMIÓN HINO FS SERIE 700, Y

OBSERVACIÓN DE LA MEJORA EN LA EFICIENCIA DEL

SISTEMA.

TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO

DE INGENIERO AUTOMOTRIZ

LUIS ORLANDO CHILEG PILICITA

DIRECTOR: ING. MILTON REVELO

Quito, noviembre 2015

© Universidad Tecnológica Equinoccial, 2015

Reservados todos los derechos de reproducción

DECLARACIÓN

Yo LUIS ORLANDO CHILEG PILICITA, de claro que el trabajo aquí descrito

es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado

o calificación profesional; y que he consultado las referencias bibliográficas

que se incluyen en este documento.

La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos

correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la ley de propiedad

intelectual, por su reglamento y por la normativa institucional vigente.

_________________________

Luis Orlando Chileg Pilicita

C.I 1720903127

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo que lleva por título “Análisis del

comportamiento del motor implementando un sistema auxiliar de

freno motor al escape de un camión HINO FS SERIE 700, y

observación de la mejora en la eficiencia del sistema.”, que, para

aspirar al título de Ingeniero Automotriz fue desarrollado por Luis

Orlando Chileg Pilicita, bajo mi dirección y supervisión, en la Facultad de

Ciencias de la Ingeniería; y cumple con las condiciones requeridas por el

reglamento de Trabajos de Titulación artículos 18 y 25.

___________________

Ing. Milton Revelo Pereira

DIRECTOR DEL TRABAJO

C.I. 0400728242

DEDICATORIA

Dedico este proyecto a mi padre Vicente Chileg y a mi madre María Angela

Pilicita quienes me apoyan incondicionalmente durante todo el transcurso de

mis estudios.

Siendo ello mis pilares fundamentales que me trasmitieron sus cualidades y

sus valores para poder luchar por mis ideales, y gracias a ellos estoy

culminando mi carrera universitaria.

AGRADECIMIENTO

Quiero expresar mis agradecimientos:

A dios por protegerme durante todo mi camión y darme fuerzas para superar

los obstáculos a lo largo de toda mi vida

A mi madre por estar siempre a mi lado dándome la fuerza necesaria para

seguir adelante.

A mi padre por estar a mí lado en las buenas y en las malas brindando todo

su apoyo, además que me ha enseñado a no desfallecer ni rendirme ante

nada y siempre perseverar atreves de sus sabios consejos.

A todos mis profesores a lo largo de mi vida estudiantil por sus conocimientos

brindados, al igual que a todos mis compañeros y amigos que encontré en

este arduo camino.

i

ÍNDICE DE CONTENIDOS

PÁGINA

1. INTRODUCCIÓN ....................................................................................... 1

2. MARCO TEÓRICO .................................................................................... 3

2.1. Camiones ................................................................................................ 3

2.2. Motor diésel ............................................................................................ 5

2.2.1. Partes principales del motor .......................................................... 6

2.2.2. Ciclo del motor diésel .................................................................... 7

2.2.2.1. Tiempo admisión (aspiración) ................................................ 8

2.2.2.2. Tiempo de compresión ........................................................... 8

2.2.2.3 Tiempo expansión ................................................................... 9

2.2.2.4. Tiempo escape ..................................................................... 10

2.3. Trasmisión ............................................................................................ 10

2.3.1. Embrague .................................................................................... 11

2.3.2. Caja de velocidades .................................................................... 12

2.3.3. Árbol de trasmisión ...................................................................... 13

2.3.4. Conjunto de cono corona ............................................................ 14

2.4. Sistema de frenos ................................................................................. 15

2.4.1. Clasificación de los frenos en los vehículos pesados .................. 15

2.4.2. Sistema de frenos hidráulicos ..................................................... 16

2.4.3. Sistema de frenos neumáticos .................................................... 17

2.5. Freno se servicio ................................................................................... 19

2.5.1. Freno de disco ............................................................................. 19

2.5.2. Freno de tambor .......................................................................... 21

2.6. Freno motor .......................................................................................... 22

ii

2.6.1. Freno Jacobs ............................................................................... 24

2.6.2. Freno de escape ......................................................................... 27

2.7. Otros sistemas de frenos conocidos como retardadores ...................... 29

2.7.1. Frenos magnéticos ...................................................................... 29

2.7.2. Freno hidrodinámico .................................................................... 30

2.8. Camión hino .......................................................................................... 31

2.9. Serie 300............................................................................................... 33

2.9.1. Hino dutro city 512....................................................................... 33

2.9.2. Hino DUTRO 616 ........................................................................ 34

2.9.3. Hino DUTRO 716 ........................................................................ 36

2.9.4. Hino DUTRO 816 ....................................................................... 37

2.10. Serie 500 ............................................................................................. 38

2.10.1. Hino FC 1017 ............................................................................ 38

2.10.2. Hino GD 1226 ............................................................................ 40

2.10.3. Hino GH 1726 ........................................................................... 41

2.10.4. Hino FM1jrua 2626 .................................................................... 43

2.10.5. Hino FM2prsa 2635 ................................................................... 44

2.11. Serie 700 ............................................................................................. 46

2.11.1. Hino 700 FS1e 3341 .................................................................. 46

2.11.1.1. Contadores, medidores y luces .......................................... 50

2.11.1.2. Luces de advertencia e indicadores ................................... 51

2.11.1.3. Interruptor de cambio de gama .......................................... 53

2.11.1.5. Retardador del motor Hino ................................................. 55

2.11.2. Hino 700 SS1EK 2841 ............................................................... 56

3. METODOLOGÍA ...................................................................................... 59

3.1. Diseño de investigación ........................................................................ 59

3.2. Investigación de campo ........................................................................ 60

iii

3.3. Investigación de parametros del motor ................................................. 61

4. ANÁLISIS Y RESULTADOS ................................................................... 63

4.1. Información general del camión ............................................................ 63

4.2. Descripción del uso del freno motor ...................................................... 69

4.3. Inicio recolección de datos .................................................................... 70

4.3.1. Tercera marcha gama baja y rango bajo con jacobs ................... 71

4.3.2. Tercera gama baja y rango alto con jacobs ................................. 78

4.3.3. Cuarta marcha gama alta y rango bajo con jacobs ..................... 86

4.3.4. Cuarta marcha gama alta y rango alto con jacobs ...................... 93

4.3.5. Niveles de fluidos del motor ........................................................ 96

4.3.6. Valores de la presión de admisión............................................... 96

4.3.7. Análisis de aceite ........................................................................ 96

4.4. Evaluación inicial .................................................................................. 98

4.5. Implementación del freno de escape tipo mariposa ............................ 100

4.5.1. Instalación eléctrica ................................................................... 103

4.5.2. Instalación neumática ................................................................ 108

4.6 Estado actual del camión ..................................................................... 110

4.6.1. Prueba con el Freno de escape ................................................ 110

4.6.2. Tercera marcha gama baja rango bajo con el freno de escape 110

4.6.3. Tercera marcha gama baja rango alto con freno de escape ..... 116

4.6.4. Cuarta marcha gama alta rango bajo con freno de escape ....... 122

4.7. Utilización de los frenos de motor en conjunto.................................... 125

4.7.1. Tercera marcha gama baja rango bajo con los dos sismetmas

en conjunto .......................................................................................... 125

4.7.2. Tercera marcha gama baja rango alto con los dos sistmes en

conjunto ............................................................................................... 131

4.7.3. Cuarta marcha gama alta rango bajo con los dos sistemas en

conjunto ............................................................................................... 137

iv

4.7.4. Cuarta marcha gama alta rango alto con los dos sistemas en

conjunto ............................................................................................... 143

4.7.5. Quinta marcha gama alta rango bajo con los dos sistemas en

conjunto ............................................................................................... 149

4.7.6. Quinta archa gama alta rango alto con los dos sitemas en

conjunto ............................................................................................... 155

4.7.7. Resultados del análisis del aceite ............................................. 159

4.8. Evaluación final ................................................................................... 161

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................... 167

5.1. CONCLUSIONES ............................................................................... 167

5.2 RECOMENDACIONES ........................................................................ 167

Nomenclatura o glosario ............................................................................ 169

BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................... 171

ANEXOS .................................................................................................... 175

v

ÍNDICE DE TABLAS

PÁGINA

Tabla 1. Característica camión HINO City ................................................... 34

Tabla 2. Característica camión HINO Dutro 616 ......................................... 35

Tabla 3. Característica camión HINO Dutro 716 ......................................... 36

Tabla 4. Característica camión HINO Dutro 816 FR .................................... 37

Tabla 5. Característica camión HINO FC .................................................... 39

Tabla 6. Característica camión HINO GD .................................................... 41

Tabla 7. Característica camión HINO GH .................................................... 42

Tabla 8. Característica camión HINO FM1JRUA 2626 ................................ 44

Tabla 9. Característica camión HINO FM2PRSA 2635 ............................... 45

Tabla 10. Característica camión HINO FS 700............................................ 47

Tabla 11. Datos específicos ........................................................................ 48

Tabla 12. Luces de advertencia de la serie 700 .......................................... 51

Tabla 13. Característica camión HINO SS .................................................. 57

Tabla 14. Parámetros del motor 3Lo con jacobs ......................................... 71

Tabla 15. Valores resultante en 3 Lo, aplicando el freno Jacobs con

18 ton. .......................................................................................................... 73


20 ton. .......................................................................................................... 74


22 ton. .......................................................................................................... 75


24 ton. .......................................................................................................... 77

vi

Tabla 19. Valores resultante en 3 Lo, aplicando el freno Jacobs con 25 ton.

..................................................................................................................... 78

Tabla 20. Parámetros del motor 3Hi con jacobs ......................................... 78

Tabla 21. Valores resultante en 3 Hi, aplicando el freno Jacobs con

18 ton. .......................................................................................................... 80


20 ton. ......................................................................................................... 81


22 ton. ......................................................................................................... 83


24 ton. ......................................................................................................... 84


25 ton. .......................................................................................................... 85

Tabla 26. Parámetros del motor 4Lo con jacobs ......................................... 86


18 ton. .......................................................................................................... 87


20 ton. .......................................................................................................... 89


22 ton. .......................................................................................................... 90


24 ton. .......................................................................................................... 92


25 ton. .......................................................................................................... 93

Tabla 32. Parámetros del motor 4Hi con jacobs .......................................... 93

vii


18 ton. .......................................................................................................... 95

Tabla 34. Análisis de aceite elementos ....................................................... 98

Tabla 35. Elementos contaminantes ........................................................... 98

Tabla 36. Elementos no metálicos ............................................................... 98

Tabla 37. Parámetros del motor 3Lo con freno de escape ........................ 110

Tabla 38. Valores resultante 3Lo con el freno de escape y con 18 ton ..... 111

Tabla 39. Valores resultantes 3Lo con el freno de escape y con 20 ton ... 112



Tabla 42. Valores resultantes 3Lo con el freno de escape y 25 ton .......... 115

Tabla 43. Parámetros del motor 3Hi con el freno de escape ..................... 116

Tabla 44. Valores resultantes 3Hi con el freno de escape y con 18 ton .... 117

Tabla 45 Valores resultantes 3Hi con el freno de escape y con 20 ton ..... 118




Tabla 49. Parámetros del motor 4Lo con freno de escape ........................ 122



Tabla 52. Parámetros del motor 3Lo con los dos sistemas en conjunto .... 125

Tabla 53. Valores resultantes en 3Lo con los dos sistemas en conjunto

y con 18 ton .............................................................................................. 126


y con 20 ton ............................................................................................... 127


viii

y con 22 ton. .............................................................................................. 128


y con 24 ton. .............................................................................................. 129


y con 25 ton. .............................................................................................. 130

Tabla 58. Parámetros del motor 3Hi con los dos sistemas en conjunto. ... 131

Tabla 59. Valores resultantes en 3Hi con los dos sistemas en conjunto

y con 18 ton. ............................................................................................. 132


y con 20 ton. .............................................................................................. 133


y con 22 ton. .............................................................................................. 134


y con 24 ton. .............................................................................................. 135


y con 25 ton. .............................................................................................. 136



y con 18 ton. .............................................................................................. 138

Tabla 66. Valores resultantes 4Lo con los dos sistemas en conjunto. ...... 139


y con 22 ton. .............................................................................................. 140


y con 24 ton. .............................................................................................. 141


y con 25 ton. .............................................................................................. 142

ix

Tabla 70. Parámetros del motor en 4Hi con los dos sistemas en conjunto

y con 18 ton. .............................................................................................. 143


y con 18 ton. .............................................................................................. 144


y con 20 ton. ............................................................................................. 145


y con 22 ton. .............................................................................................. 146


y con 24 ton. .............................................................................................. 147


y con 25 ton. .............................................................................................. 148



y con 18 ton. ............................................................................................. 150


y con 20 ton. ............................................................................................. 151


y con 22 ton. ............................................................................................. 152


y con 24 ton. .............................................................................................. 153


y con 25 ton. .............................................................................................. 154

Tabla 82. Valores resultantes 5 Hi con los dos sistemas en conjunto ....... 155

Tabla 83. Valores resultantes en 5 Hi con los dos sistemas en conjunto

y con 18 ton. .............................................................................................. 156

x


y con 20 ton. .............................................................................................. 157

Tabla 85. Valores resultantes en 5 Hi con los dos sistemas en conjunto

y con 22 ton. .............................................................................................. 158

Tabla 86. Elementos de análisis de aceite 2 ............................................. 160

Tabla 87. Elementos contaminantes ......................................................... 160

Tabla 88. Elementos no metálicos ............................................................. 160

Tabla 89. Datos resultantes de las pruebas. ............................................. 164

xi

ÍNDICE DE FIGURAS

PÁGINA

Figura1. Camión de dos ejes ........................................................................ 3

Figura 2. Tracto camión ................................................................................ 4

Figura 3. Camión volqueta ............................................................................ 4

Figura 4. Motor diésel ................................................................................... 6

Figura 5. Partes del motor diésel .................................................................. 7

Figura 6. Tiempo de admisión ....................................................................... 8

Figura 7. Tiempo de compresión ................................................................... 9

Figura 8. Tiempo de expansión .................................................................. 10

Figura 9. Tiempo de escape........................................................................ 10

Figura 10. Elementos de trasmisión ............................................................ 11

Figura 11. Conjunto de embrague ............................................................... 12

Figura 14. Conjunto cono y corona ............................................................. 15

Figura 16. Frenos neumáticos .................................................................... 19

Figura 17. Freno de disco ........................................................................... 20

Figura 18. Freno de tambor ........................................................................ 22

Figura 19. Camión ...................................................................................... 23

Figura 20. Cuerpo de válvulas frenos jacobs .............................................. 25

Figura 21. Jacobs desactivado .................................................................... 26

Figura 22. Jacobs activado ......................................................................... 26

Figura 23. Funcionamiento freno de escape ............................................... 28

Figura 24. Freno de escape tipo mariposa ................................................. 28

Figura 25. Freno electromagnético ............................................................. 29

Figura 26. Sección transversal del freno hidráulico .................................... 31

xii

Figura 27. Hino city ..................................................................................... 33

Figura 28. Hino Dutro .................................................................................. 35

Figura 29. Hino FC ...................................................................................... 39

Figura 30. Hino GD ..................................................................................... 40

Figura 31. Hino GH ..................................................................................... 42

Figura 32. HINO FM 2626 ........................................................................... 43

Figura 33. HINO FM 2635 ........................................................................... 45

Figura 34. HINO FS 700 ............................................................................. 46

Figura 35. Curva de rendimiento motor E13C-T ......................................... 49

Figura 36. Foto tablero Hino FS .................................................................. 50

Figura 37. Foto del tacómetro Hino FS ....................................................... 51

Figura 38. Patrón de cambios ..................................................................... 53

Figura 39. Interruptor de cambio de gama .................................................. 54

Figura 40. Cambio del divisor...................................................................... 55

Figura 41. Palanca de activación del retardador de motor .......................... 56

Figura 43. Ruta de desenso ....................................................................... 61

Figura 44. Foto Gscan 2 ............................................................................. 63

Figura 45. Foto camión Hino FS serie 700 .................................................. 64

Figura 46. Motor E13C ................................................................................ 64

Figura 47. Foto motor Hino E13C lado izquierdo ........................................ 65

Figura 48. Foto deposito del radiador ........................................................ 66

Figura 49. Foto deposito del líquido hidráulico ............................................ 67

Figura 50. Foto tanque de combustible ....................................................... 67

Figura 51. Foto motor Hino E13C lado derecho .......................................... 67

Figura 52. Foto motor Hino E13c sección escape....................................... 68

Figura 53. Foto parte frontal del camión ..................................................... 69

xiii

Figura 54. Variación de la revolución del motor en el descenso con

18 ton y en 3 Lo, aplicando el freno Jacobs ................................................ 72




24 ton y en 3 Lo, aplicando el freno Jacobs ................................................. 76




18 ton y en 3 Hi, aplicando el freno Jacobs ................................................. 79

















xiv



Figura 70. Freno de escape desarmado. .................................................. 100

Figura 71. Freno de escape ensamblado. ................................................. 101

Figura 72. Foto desmontaje de la base del turbo compresor. ................... 102

Figura 73. Foto tubo de escape desinstalado ........................................... 102

Figura 74. Foto freno de escape instalado ................................................ 103

Figura 75. Foto caja de fusibles y relés de actuadores del camión Hino

FS serie 700............................................................................................... 105

Figura 76. Foto computadora del camión Hino ......................................... 106

Figura 77. Contactos de entrada y salida de la computadora camión

Hino FS serie 700 ...................................................................................... 106

Figura 78. Diagrama del circuito eléctrico de activación .......................... 107

Figura 79. Diagraman de circuito de activación neumática ...................... 108

Figura 80. Foto del circuito neumático de activación implementado ......... 109


18 ton y en 3 Lo, aplicando el freno de escape ......................................... 112










xv

18 ton y en 3 Hi, aplicando el freno de escape .......................................... 117










18 ton y en 4 Lo, aplicando el freno de escape. ........................................ 123


20 ton y en 4 Lo, aplicando el freno de escape. ........................................ 124


18 ton y en 3 Lo, aplicando los dos sistemas en conjunto. ........................ 126










18 ton y en 3 Hi, aplicando los dos sistemas en conjunto. ......................... 132


xvi



22 ton y en 3 Hi, aplicando los dos sistemas en conjunto .......................... 134
















18 ton y en 4 Hi, aplicando los dos sistemas en conjunto. ........................ 144








xvii


















Figura 121. Comparación de velocidad ..................................................... 164

Figura 122. Promedio de pruebas ............................................................. 166

xviii

ÍNDICE DE ANEXOS

PÁGINA

Anexo I Hoja de rutas ................................................................................ 175

Anexo II Recolección de datos en las pruebas ......................................... 181

Anexo III Imágenes resultantes del escáner ............................................. 183

Anexo IV Especificaciones del aceite. ....................................................... 187

Anexos V Resultados del análisis del aceite ............................................. 189

Anexo VI Planos del freno de escape tipo mariposa ................................. 192

Anexo VII Manual del circuito eléctrico ..................................................... 193

Anexo VIII Tabla condenatoria de residuos en muestras de aceite para

motores diésel. ........................................................................................... 195

xix

RESUMEN

La investigación se basó en el análisis del comportamiento del motor del

camión Hino FS implementando un freno de motor adicional. En el desarrollo

del proyecto se investigó todos los componentes que están involucrados en el

funcionamiento del freno motor y características, los camiones son vehículos

de propulsión generalmente utilizados para el transporte de carga pesada, los

componentes principales son el motor diésel, trasmisión y frenos. Los motores

diésel son máquinas térmicas que trabajan a altas presiones y temperaturas,

tiene un ciclo que empieza con el tiempo de admisión, compresión, y para

cerrar el ciclo el tiempo de escape. Los frenos son los encargados de disminuir

la velocidad del vehículo según lo requiera el conductor, hasta lograr detener

por completo al vehículo, en un camión puede utilizarse frenos de tambor o

disco también puede tener una combinación de los dos tipos de frenos. En los

camiones se ha implementado sistemas auxiliares para ayudar a disminuir la

velocidad conocidos como frenos de motor, retardadores electromagnéticos o

retardadores hidráulicos. En la variedad de camiones que provee Hino en el

país se encuentran las series 300, 500 y 700 con múltiples características de

trabajo. El camión Hino FS pertenece a la serie 700 tiene un motor de 410 Hp

y consta con un freno de motor tipo jacos. Para el desarrollo del proyecto fue

necesario establecer las características reales que tiene el camión con el

funcionamiento del freno auxiliar en descenso por lo cual se identificó las

cargas con las que frecuentemente trabaja y se estableció la ruta de prueba.

Se implementó un freno de escape tipo mariposa en el motor del camión y se

procedió a realizar las pruebas necesarias para su posterior comparación y

análisis en el comportamiento del motor.

xx

ABSTRACT

The research is based on analyzing the behavior of truck engine Hino FS

implementing an additional engine brake. In the project all the components that

are involved in the operation of the engine brake and characteristic

investigated, trucks are mind-powered vehicles generally used for transporting

heavy loads, the main components are the diésel engine transmission and

brakes. Diesel engines are heat engines operating at high pressures and

temperatures, it has a cycle that begins with the time of intake, compression,

and to close the exhaust cycle time. The brakes are responsible for slowing

the vehicle as required by the driver until completely stop the vehicle, on a

truck brake drum or disc may also be used a combination of the two types of

brakes. In the truck auxiliary systems it has been implemented to help reduce

the rate known as engine brakes, electromagnetic retarders or hydraulic

retarders. Variety of providing Hino trucks in the country are the 300, 500 and

700 series work with multiple features. The truck belongs to Hino FS 700 series

has a 410 Hp engine and comprises an engine brake jacos type. For the

project it was necessary to establish the actual features that the truck with the

operation of auxiliary brake downhill so the loads which often works was

identified and established test route. One exhaust brake butterfly was

implemented in the truck engine and proceeded to make the necessary

evidence for later comparison and analysis on the behavior of the engine

1

1. INTRODUCCIÓN

La marca HINO es reconocida en el país por la gran gama de camiones de

alta calidad y resistencia en el trabajo que ofrece en el mercado de trasporte

pesado, en el país existen diversos tipos de camiones que ofrece HINO pero

para cargas superiores a las 18 toneladas la empresa ha puesto en el mercado

el camión tipo mula Hino FS serie 700.

El camión consta de un conjunto de trasmisión que está conformado por una

caja de velocidades, un árbol de trasmisión y un conjunto de cono corona. La

caja de velocidades se encarga de aumentar o disminuir la velocidad de giro

recibida del motor acorde a las necesidades del conductor, la velocidad

resultante es transferida por medio del árbol de trasmisión hasta el conjunto

cono corona el cual en vía por último el movimiento a las ruedas motrices

dando como resultado la movilidad del camión.

El camión tiene como frenos de servicio un sistema de freno neumático

adicionalmente para el descenso de pendientes tiene un sistema auxiliar de

freno motor tipo jacobs de tres tiempos que actúa como un retardador, quiere

decir que ayuda a reducir la velocidad del camión controlando las revoluciones

del motor durante el descenso por medio de la misma fuerza del motor.

El sistema de freno motor del camión Hino FS serie 700 actúa directo a las

válvulas de escape del motor, pese a tener este tipo de sistema en el motor

se ha evidenciado la deficiencia del sistema durante el descenso de

pendientes con el camión cargado, permitiendo que el motor se sobre

revolucione y esto provoque un aumento excesivo en el uso del sistema

de frenos, sobrepasando sus límites de uso, esto implica que exista una

pérdida parcial de la eficacia del frenado y provoca un mayor desgaste

2

del sistema de frenos convencional. Para evitar que exista el uso excesivo

del freno de servicio, el conductor opta en descender con marchas fuertes las

que producen velocidades menores a los 30 km/h generando tiempos de

descenso excesivos y un mayor consumo de combustible.

El presente proyecto tiene como objetivo general analizar el comportamiento

del motor implementando un sistema auxiliar de freno motor al escape de un

camión Hino FS serie 700 y observar la mejora en la eficiencia del sistema

realizando pruebas reales en carretera.

Dentro de este aspecto, se puede enmarcar los siguientes objetivos

específicos:

1. Describir el funcionamiento de los sistemas auxiliares de freno motor

y los sistemas complementarios que están involucrados cuando el

camión se encuentra descendiendo una pendiente.

2. Aplicar el freno de escape tipo mariposa en el motor del camión Hino

FS serie 700.

3. Determinar si existe una mejora en la eficiencia de frenado por motor

del camión cargado durante el descenso de pendientes.

Se complementa el desarrollo del proyecto con un análisis del aceite para

poder deducir si existe un desgaste anormal del motor en su interior al

implementar el freno de escape en el camión.

3

2. MARCO TEÓRICO

2.1. CAMIONES

Los camiones son vehículos de propulsión que son utilizados para el

transporte de carga mediana o pesada, un camión está conformado por un

conjunto de sistemas entre los principales se encuentran el motor diésel,

trasmisión y frenos. (Dario, 2003)

Los camiones se pueden clasificar de diferentes maneras como puede ser por

su peso de carga, por el número de ejes, por el tipo de motor o por el tipo de

chasis. (Aneto Etai , 2003) La forma más simple de clasificar a los camiones

es por su tipo de chasis ya que este le brinda características especiales al

camión por lo que su clasificación es la siguiente: (Valcárcel, 2013)

Camiones rígidos cuya cabina, motor y carga están montadas sobre el

mismo chasis pueden ser pequeños, medianos y grandes con dos o

más ejes para el transporte de carga como se indica en la figura 1.

(Cosas de camiones , 2010)

Figura1. Camión de dos ejes

(Blog Transporte De Camiones, 2013)

4

El tracto camión consta de un chasis en el que está montado la cabina

y el motor destinado a arrastrar semirremolques como se muestra en

la figura 2. (Aneto Etai , 2003)

Figura 2. Tracto camión

(Internationaltrucks, 2014)

Camiones unitarios constan de la cabina, el motor y la carga situado en

el chasis con la diferencia que tienen características especiales en su

chasis y trasmisión como se muestra en la figura 3 y son volquetas,

camiones basureros, camiones concreteros, etc. (Valcárcel, 2013)

Figura 3. Camión volqueta

(Internationaltrucks, 2014)

Los camiones al igual que los vehículos livianos han ido evolucionando acorde

a la tecnología y de las necesidades de trabajo, al que estén expuestos por

este sentido se han diseñado motores de mayor potencia y velocidad con el

5

fin de optimizar el trabajo. (Cosas de camiones , 2010) Al tener mayores

cargas y velocidad de traslación es necesario que existan mejoras en el resto

de sistemas como es en trasmisión y frenos para obtener un mejor rendimiento

del camión. (Cosas de camiones , 2010)

2.2. MOTOR DIÉSEL

El motor diésel es una máquina térmica que transforma energía térmica en

energía mecánica gracias al sistema de movimiento biela manivela, luego la

energía es trasmitida hacia otros sistemas para que cumplan un trabajo

específico, el motor diésel lleva su nombre gracias a su creador quien fue

Rudolf Diésel en el año de 1892. (Aneto Etai , 2003)

La característica de funcionamiento del motor diésel es casi similar al motor

Otto con la existencia de una gran variante que se encuentra en la ignición del

combustible, debido a que en los motores Otto el combustible es la gasolina

y se tiende a inducir una chispa eléctrica para que el combustible explote

(Vicente, 2009), mientras tanto en los motores diésel se busca elevar la

temperatura del aire con la compresión para que luego el combustible (diésel)

se inflame, por esta razón los motores diésel son más robustos debido a que

soportan mayores presiones de compresión y mayor temperatura como se

muestra en la figura 4. (Dario, 2003)

Características:

Construcción más robusta

El motor tiene mayor peso

Genera mayor presión en el interior de los cilindros

6

Genera mayor temperatura de trabajo

La economía de los motores diésel es mayor que los motores Otto

Aprovecha un 20% más de energía producida por el motor a

diferencia de los motores Otto.

Figura 4. Motor diésel

(Overview, 2007)

2.2.1. PARTES PRINCIPALES DEL MOTOR

Partes fijas

Carter de aceite

Bloque de cilindros

Tapa válvulas

Cabezote

Múltiple de admisión

Múltiple de escape

Partes móviles

Cigüeñal

7

Pistones

Bielas

Árbol de levas

Bomba de agua

Bomba de aceite

Volante de inercia

Válvulas

Balancines

Turbo compresor

Bomba de inyección

Filtros

En la figura 5 se muestra la ubicación de las partes principales del motor.

Figura 5. Partes del motor diésel

(joseclaudio, 2010)

2.2.2. CICLO DEL MOTOR DIÉSEL

8

El motor diésel se construye de preferencia con el ciclo de funcionamiento de

cuatro tiempos ya que es el idóneo para la utilización en camiones. (Dario,

2003)

2.2.2.1. Tiempo Admisión (aspiración)

Como se muestra en la figura 6 el pistón se encuentra en el interior del cilindro

en el P.M.S el pistón empieza su descenso al P.M.I en este preciso momento

la válvula de admisión se encuentra abierta mientras la válvula de escape

se encuentra cerrada y por efecto de succión provocado por el pistón en su

descenso ingresa solo aire cuando el pistón llega al P.M.I (punto muerto

inferior) el cilindro se encuentra lleno de aire y la válvula de admisión se

cierra. (Dario, 2003)

P.M.S= Punto muerto superior.

P.M.I= Punto muero inferior

Figura 6. Tiempo de admisión

(Celis, 2014)

2.2.2.2. Tiempo de compresión

9

Como se muestra en la figura 7 el pistón se encuentra en el PMI con las

válvulas de admisión y escape totalmente cerradas, el pistón realiza un

recorrido ascendente del pistón del punto PMI al PMS comprimiendo el aire

en el interior del cilindro. (Dario, 2003)

Figura 7. Tiempo de compresión

(Celis, 2014)

2.2.2.3 Tiempo expansión

Como se observa en la figura 8 el pistón se encuentra en el PMS con

las válvulas de admisión y escape totalmente cerradas en este instante

se inyecta el combustible finamente pulverizado, por la alta presión y

temperatura generado en el interior del cilindro, el combustible se

combustiona aumentando la presión y temperatura provocando que el

pistón descienda del PMS al PMI. (Dario, 2003)

10

Figura 8. Tiempo de expansión

(Celis, 2014)

2.2.2.4. Tiempo escape

Como se observa en la figura 9 el pistón se encuentra en PMI y se abre

la válvula de escape, el pistón asciende al PMS arrastrando los gases

combustionados del interior del cilindro al exterior. (Dario, 2003)

Figura 9. Tiempo de escape

(Celis, 2014)

2.3. TRASMISIÓN

11

La trasmisión es el conjunto de elementos el cual se encarga de trasmitir el

movimiento que es generado por el motor hacia las ruedas motrices, está

constituida por los siguientes elementos: (Aneto Etai , 2003)

Embrague

Caja de velocidades

Árbol de trasmisión

Conjunto de cono corona

Como se muestra en la figura 10 el movimiento es generado en el motor y

posteriormente es trasmitida hasta lo ejes de rueda por el conjunto de

trasmisión.

Figura 10. Elementos de trasmisión

(Camiones y Buses, 2014)

2.3.1. EMBRAGUE

12

Es el conjunto de elementos encargados de acoplar y desacoplar el

movimiento proveniente del motor a la caja de velocidades en el momento que

se requiera realizar un cambio de velocidad. (Desguacesvehiculos, 2012)

Está ubicado en el volante de inercia del motor y consta de los siguientes

elementos: volante motor, disco embrague, maza embrague y collarín, los que

detallamos a continuación en la figura 11: (Desguacesvehiculos, 2012)

Figura 11. Conjunto de embrague

(Grupo Mavesa, 2015)

2.3.2. CAJA DE VELOCIDADES

La caja de velocidades es el conjunto de engranajes que permite aumentar o

disminuir la velocidad del movimiento que recibe del motor a las diferentes

necesidades que requiera el vehículo, este conjunto está situado entre el

motor y el resto del vehículo, la función principal es modificar las revoluciones

y además tiene que invertir el giro recibido para que el vehículo pueda dar

marcha atrás. (Aneto Etai , 2003)

13

La velocidad de régimen es el régimen de giro del motor comprendido entre

el máximo par y la máxima potencia franja en la cual el rendimiento del motor

se aprovecha al máximo. (Dario, 2003)

Como el par motor y las revoluciones de este se trasmite así las ruedas

motrices para que se genere una fuerza de impulsión capaz de romper la

resistencia del vehículo al movimiento la potencia trasmitida debe ser igual al

par resistente en la ruedas motrices para conseguir esto la caja se convierte

en un desmultiplicado. (Ferrer, 2000)

En la figura 12 se puede observar una caja de velocidades en corte.

Figura 12. Caja de velocidad

(Cosas de camiones , 2010)

2.3.3. ÁRBOL DE TRASMISIÓN

Es el elemento encargado de trasmitir el movimiento desde el eje de salida de

la caja de velocidades al conjunto de cono y corona. (Dario, 2003)

14

Estos tubos están unidos por medio de juntas elásticas tipo cardan, con el

objeto de absorber las oscilaciones de las ruedas durante la marcha del

vehículo (Dario, 2003).

En la figura 13 se puede observar un ejemplo de árbol de trasmisión.

Figura 13. Árbol de trasmisión

(Dadillon, 2010)

2.3.4. CONJUNTO DE CONO CORONA

Es el conjunto encargado de transformar el movimiento giratorio longitudinal

que llega desde la caja de velocidades en un movimiento giratorio transversal

que será trasmitido hacia las ruedas de tracción. (Aneto Etai , 2003)

En la figura 14 se puede observar un conjunto cono corona y los elemetos

que lo constituyen.

15

Figura 14. Conjunto cono y corona

(Dadillon, 2010)

2.4. SISTEMA DE FRENOS

“El freno es un elemento o conjunto de elementos cuya función es la de

disminuir la velocidad de un vehículo progresivamente hasta conseguir que se

detenga por completo la marcha según el requerimiento del conductor”.

(Ferrer, 2000)

“Para ello se equipa al vehículo con una serie de mecanismos y sistemas que

se encargan de disminuir la velocidad de avance del vehículo permitiendo

realizar de la mejor manera y condiciones de seguridad, tiempo y distancias

mínimas conservando la trayectoria del vehículo en diversas condiciones de

carga”. (Ferrer, 2000)

2.4.1. CLASIFICACIÓN DE LOS FRENOS EN LOS VEHÍCULOS PESADOS

En el mercado de vehículos pesados existen diversos tipos de frenos por su

forma de accionamiento y su funcionamiento que pueden clasificarse de la

siguiente manera: (Cascaosa, 2005)

16

Por su accionamiento:

a) Frenos hidráulicos

b) Frenos neumáticos

Por su funcionamiento:

c) Frenos de servicio

Freno de tambor

Freno de disco

d) Freno motor

Freno Jacobs

Freno de escape

e) Otros tipos de freno

Frenos magnéticos

Frenos hidrodinámicos

2.4.2. SISTEMA DE FRENOS HIDRÁULICOS

El sistema de frenos hidráulicos como se observa en la figura 15 es aquel en

el cual la fuerza se transmite desde el conductor hasta las ruedas por medio

del fluido hidráulico (líquido de frenos), hasta los actuadores de frenos de las

ruedas, esta fuerza es trasmitida por igual a todas las ruedas que tenga el

vehículo. (Aneto Etai , 2003)

17

Para conseguir que la energía se traslade desde el conducto, se implementa

en el vehículo una serie de mecanismos que se encargan de conseguir

trasmitir esa fuerza, permitiendo realizarlo en las mejores condiciones de

seguridad, tiempo y distancia mínimos sin provocar que el vehículo pierda

estabilidad y mantenga su dirección en el momento de frenado, con un

esfuerzo proporcional para el conductor en diversas condiciones de carga,

velocidad, peso del vehículo, suspensión y calidad del camino. (Aneto Etai ,

2003)

Figura 15. Frenos hidráulicos

(memocars, 2013)

2.4.3. SISTEMA DE FRENOS NEUMÁTICOS

Los sistemas neumáticos son los empleados exclusivamente en camiones

pesados y de gran tonelaje. Utilizan el aire comprimido como medio de

transmisión de fuerza. (Dario, 2003)

Los componentes principales de un circuito básico de aire comprimido son:

18

Un compresor de aire, accionado por el motor del vehículo, el cual suministra

aire a presión que se acumula en un depósito a una determinada presión

comprendida entre 113 a 170 lb/plg2, dependiendo del camión y del sistema

que se regula por medio de una válvula de descarga. (Dario, 2003)

“Una válvula de regulación de la presión en el circuito.” (Aneto Etai , 2003)

“Varios depósitos con capacidad suficiente para suministrar aire a presión al

circuito de frenos y a otros sistemas servo asistido que puedan instalarse en

el vehículo. La presión del depósito es controlada por un manómetro situado

en el panel de instrumentos.” (Aneto Etai , 2003)

“Una válvula principal de frenado, accionada por el pedal de freno, que deja

pasar el aire a presión hasta los cilindros de las ruedas. (Aneto Etai , 2003)

Una válvula de descarga rápida para eliminar automáticamente el aire contenido

en los cilindros cuando cesa la acción de frenado”. (Aneto Etai , 2003)

La conexión de todos estos elementos se realiza a través de cañerías con tramos

flexibles con objeto de canalizar el aire a los distintos puntos del circuito. (Aneto

Etai , 2003)

El la figura 16 se observa el esquema de un sistema neumático y sus

componentes.

19

Figura 16. Frenos neumáticos

(Mahle, 2014)

1. compresor

2. regulador de presión

3. secador de aire

4. depósito de regeneración

5. depósito de aire comprimido

6. cámara de aire de freno

2.5. FRENO SE SERVICIO

Se le conoce como freno de servicio al conjunto primario de frenos que se

encuentran implementados en el vehículo, puede ser solo freno de disco, solo

freno de tambor o combinados. (Cascaosa, 2005)

2.5.1. FRENO DE DISCO

20

Es un sistema de frenado normalmente para vehículos livianos, en camiones

este tipo de frenos generalmente se lo utiliza en los ejes delanteros aunque

actualmente en algunas marcas se ha introducido los frenos de disco de forma

integral en todos los ejes. (Ferrer, 2000)

“El freno está compuesto por una parte móvil (el disco) que ofrece dos caras

de rozamiento por su exterior es sometida al rozamiento de unas superficies

de alto coeficiente de fricción (pastillas) se ejerce una fuerza suficiente como

para poder detener el movimiento del vehículo. La recuperación de las

pastillas se hace fundamentalmente por la elasticidad de la misma”. (Ferrer,

2000)

“Existen diferentes tipos de discos de freno, algunos son de acero macizo

mientras que otros están rayados en la superficie o tienen agujeros que los

atraviesan. Estos últimos, denominados discos ventilados, ayudan a disipar el

calor.” (Mecatronica, 2011)

En la figura 17 se puede observar un tipo de freno de disco

Figura 17. Freno de disco

(Mecatronica, 2011)

21

2.5.2. FRENO DE TAMBOR

El freno de tambor es todavía el más utilizado en vehículos pesados, está

formado por las siguientes partes: (Ferrer, 2000)

El tambor

Las mordazas

El actuador

Los muelles de retorno

El tambor mecánico gira con las ruedas y contiene una pista de rozamiento

en su interior, en el eje se encuentra anclado un plato fijo, se encuentran dos

mordazas que constituyen el elemento fijo, las mordazas están recubiertas en

la zona de contacto con el tambor. (Aneto Etai , 2003)

Una actuador que puede ser de diferentes tipos provoca esfuerzo que separa

las mordazas en función del requerimiento del conductor. (Dario, 2003)

El desplazamiento de las mordazas provoca que los forros entren en contacto

con el tambor produciendo el frenado del vehículo y la recuperación de las

mordazas se efectúan por medio de los muelles. (Aneto Etai , 2003)

En la figura 18 se puede observar un tipo de freno de tambor con los

elementos que lo conforman.

22

Figura 18. Freno de tambor

(Mecatronica, 2011)

2.6. FRENO MOTOR

El freno motor es generalmente complementario o auxiliar también conocido

como retardador es el encargado de moderar la velocidad del vehículo sin la

intervención de los frenos de servicio. (Cascaosa, 2005)

El diseño e implementación del freno motor cumple con la función de evitar

que el sistema de freno principal de un vehículo pesado se fatigue demasiado

en una pendiente pronunciada y que no pierda la eficiencia o se incapacite el

frenado. (Inacap, 2015)

El freno motor se refiere al acto de usar el movimiento necesitado de energía

de un motor de combustión interna para disipar energía y detener un vehículo.

23

El freno motor se utiliza para reducir la velocidad en largos tramos en

pendiente descendente, disminuyendo la necesidad de utilizar los frenos de

servicio manteniendo así la eficiencia de detención en situaciones de

emergencia. (Cascaosa, 2005)

Características

Los sistemas de freno motor se emplean para aliviar y complementar

los frenos de servicio (discos y tambores) para evitar que se calienten

si se utilizan en exceso. (Inacap, 2015)

Mejora la vida útil de los frenos de servicio y mayor seguridad vial.

En los vehículos pesados, con un peso superior a 12 toneladas y en

autobuses con un peso superior a 5 toneladas es obligatorio disponer

de freno motor. (Inacap, 2015)

El dispositivo de freno motor debe estabilizar por si solo la velocidad

del vehículo, circulando con plena carga en un tramo, sin emplear el

freno de rueda. (Inacap, 2015)

En la figura 19 se observa un camión en descenso de un pendiente aplicando

el freno motor.

Figura 19. Camión

(Wsiworld, 2014)

24

2.6.1. FRENO JACOBS

“Clessie Cummins (1888 – 1968) Inventor del motor diésel Cummins, también

inventó el freno de motor Jacobs (Jacobs Engine Brake), conocido

comúnmente como retardador o “Jake Brake”.” (The American Society of

Mechanical Engineers, 2011)

El freno Jacobs Engine Brake es un retardador de motor diésel que emplea el

motor para ayudar a desacelerar la marcha y controlar el vehículo. Al

activarse, el freno de motor altera la operación de las válvulas de escape del

motor, de modo que el motor funciona como compresor de aire absorbedor de

potencia. (Jacobs vehicle systems, 2014) De esta manera, se produce una

acción de retardo o desaceleración en las ruedas propulsoras del vehículo,

que le permite controlar mejor su vehículo sin emplear los frenos de servicio.

(Jacobs vehicle systems, 2014) Esto conduce a una reducción en el

mantenimiento del freno de servicio del vehículo, tiempos de recorrido más

cortos y costos de operación generales más bajos. (Jacobs vehicle systems,

2014)

“Consta de unas electroválvulas adicionales a la de escape, montada

asimismo sobre la culata de cada cilindro como se observa en la figura 20,

con el que se consigue que en el tiempo de combustión del motor el aire

comprimido se pierda por el colector de escape y no produzca empuje alguno,

tiene efecto de frenado en la fase de compresión del motor”. (Ulloa, 2012) “El

freno Jacobs consta de una carcasa de hierro fundido que contiene las

válvulas solenoides y se fija en el motor por encima de los balancines. Al

momento de ponerse en marcha el sistema, se envía un flujo de aceite que

mantiene abiertas las válvulas de escape durante el tiempo de expansión”

(fase en la que normalmente se cierran para proporcionar mayor energía).

(Ulloa, 2012)

25

Figura 20. Cuerpo de válvulas frenos jacobs

(Jacobs vehicle systems, 2014)

“Este es un mecanismo que cambia el tiempo de las válvulas en el motor del

vehículo. Normalmente cuando el pistón está cerca de la parte superior del

cilindro, se inyecta el combustible, este se enciende y el pistón es empujado

hacia abajo en el tiempo de potencia como se observa en la figura 21”. (Ulloa,

2012) Pero cuando el freno de motor se activa, justo antes de que el pistón

llegue al punto superior la válvula de escape se abre y deja salir el aire

comprimido, antes que llegue al punto donde se inyecta combustible. (Inacap,

2015) La energía utilizada para comprimir el aire sale por el tubo de escape al

exterior como se observa en la figura 22. (Inacap, 2015) De este modo, el

motor funciona como compresor de aire absorbente de potencia, de esta

manera, se produce una acción de retardo o desaceleración en las ruedas

propulsoras del vehículo, esto conduce a una disminución en la utilización del

freno de servicio y así en su mantenimiento. (Victor Ahumada, 2014)

26

Figura 21. Jacobs desactivado

(Pierson, 2012)

Figura 22. Jacobs activado

(Pierson, 2012)

Cabe mencionar que el freno de motor solo sirve para desacelerar el vehículo

o para disminuir su velocidad pero no para detener por completo el vehículo

el freno de motor se activa por medio de controles localizados en la cabina,

una vez que se enciende el sistema, generalmente la operación es

automática. (Pierson, 2012)

Conmutador de alto/bajo:

27

“El ajuste “bajo” activa tres cilindros, y da un caballaje de frenado de

aproximadamente el 50%. El ajuste “alto” activará los seis cilindros, y dará un

caballaje de frenado completo.” (Ulloa, 2012)

Conmutador de alto/mediano/bajo:

“El ajuste “bajo” activa dos cilindros, y da aproximadamente un tercio del

caballaje de frenado total. El ajuste “mediano” activa cuatro cilindros, y da

aproximadamente dos tercios del caballaje de frenado total. El ajuste “alto”

activará los seis cilindros, y da el caballaje de frenado completo.” (Ulloa, 2012)

El freno motor entra a funcionar siempre que se deja de presionar el pedal del

acelerador. (Ulloa, 2012)

2.6.2. FRENO DE ESCAPE

Es el sistema que con mayor frecuencia se encuentra en buses y camiones

de carga mediana este sistema consiste simplemente en la utilización de una

válvula tipo mariposa o guillotina instalada en el tubo de escape este

estrangula o restringe el flujo de los gases de escape acumulando la presión

en el sistema generando una contra presión convirtiendo al motor en un

compreso de baja presión. (D&W Diesel, Inc., 2010) (Inacap, 2015)

El freno se instala en el tubo de escape detrás del turbo cargador y antes del

silenciador como se muestra en la figura 23, la válvula del freno escape puede

accionarse por medio de un cilindro neumático el tiempo de liberación es de 2

a 10 segundos aproximadamente. (Jacobs vehicle systems, 2014)

28

Figura 23. Funcionamiento freno de escape

(D&W Diesel, Inc., 2010)

Este sistema es accionado ya sea por el pedal o mediante un interruptor;

cuando el conductor del vehículo lo acciona este impide la salida de los gases

del motor acumulando presión que finalmente dificulta el desplazamiento de

los pistones en el interior del cilindro del motor reduciendo la velocidad del

motor y así la velocidad del vehículo. (Ulloa, 2012)

En la figura 24 se observa un freno de escape tipo mariposa para motores

diésel de accionamiento neumático.

Figura 24. Freno de escape tipo mariposa

(Jacobs vehicle systems, 2014)

29

2.7. OTROS SISTEMAS DE FRENOS CONOCIDOS COMO

RETARDADORES

Existen otros sistemas auxiliares de freno que ayudan al sistema de frenos a

disminuir la velocidad del vehículo, estos sistemas no utilizan la fuerza del

motor para realizarlo, utilizan la fuerza electromagnética o fuerza hidráulica

generalmente se encuentran instalados entre la caja de velocidades y el árbol

de trasmisión.

2.7.1. FRENOS MAGNÉTICOS

“El principio de funcionamiento se basa en la generación de un campo

magnético entre el núcleo de bobinas y los rotores. El campo se opone al

movimiento de los rotores que giran con el eje cardan, con relación al núcleo

de bobinas que se encuentran fijas al chasis del vehículo. Es precisamente

esta oposición al movimiento, lo que permite retardar la velocidad del vehículo

sin fricción entre sus componentes.” (Inacap, 2015)

En la figura 25 se observa el esquema de un freno electromagnético

Figura 25. Freno electromagnético

(Victor Ahumada, 2014)

30

Los rotores de los frenos electromagnéticos están diseñados para absorber el

calor generado, y conforme al giro de este, se enfríe por el paso de aire a

través de sus aletas de respiración. De tal suerte, que siempre que la unidad

circule sin el freno activado, este irá enfriándose. (Victor Ahumada, 2014)

2.7.2. FRENO HIDRODINÁMICO

“El freno hidrodinámico es un dispositivo que ayuda a frenar un objeto en

movimiento con ayuda de un fluido hidráulico el cual puede ser aceite de motor

en muchos casos. El freno hidrodinámico funciona mediante el principio

hidrodinámico desarrollado por el ingeniero alemán Herman Föttinger a

principios del siglo XIX.” (Victor Ahumada, 2014)

Este tipo de freno ayuda considerablemente al frenado del vehículo sin utilizar

los frenos de servicio ni el freno de motor del vehículo; ahora bien al combinar

ambos se produce una mayor frenada al vehículo aumentando la potencia de

frenado. Utilizando el freno hidrodinámico se ahorrará en la prolongación de

los servicios de mantenimiento de los frenos de servicio debido a la

disminución en el uso, también aumenta la seguridad del vehículo así como

la velocidad promedio del mismo. El freno hidrodinámico se monta entre la

caja de velocidades o transmisión y el diferencial del vehículo, el eje cardan

se acopla al freno hidrodinámico mediante juntas especiales y cambio del

primer eje cardan del vehículo. (Vicente, 2009)

“El rotor del freno hidrodinámico es directamente accionado por el árbol de la

transmisión. Frente al rotor se encuentra el estator, que está unido

directamente a la carcasa del freno hidrodinámico como se observa en la

figura26. El medio de trabajo utilizado usualmente es aceite sintético 10W30

o bien aceite SAE 30, este sufre una aceleración por el rotor en su movimiento

31

que lo lanza contra el estator, experimentando con ello una desaceleración.

La energía cinética se transforma en energía térmica, sufriendo el vehículo

una reducción de su velocidad. El calor producido se disipa por medio del

intercambiador de calor en el sistema de refrigeración del motor.” (Victor

Ahumada, 2014)

Figura 26. Sección transversal del freno hidráulico

(Victor Ahumada, 2014)

2.8. CAMIÓN HINO

Hino es uno de los mayores proveedores de camiones de carga pesada y

mediana en Japón, Hino pertenece al grupo Toyota por lo que tiene una gran

participación en el mercado mundial, sus operaciones globales atienden

también a una creciente gama de clientes en Norte América, y en otras

regiones. (Hino Ecuador , 2015)

“Las ventas globales de camiones y autobuses de la marca HINO totalizan

aproximadamente 100.000 vehículos al año.” (Hino Ecuador , 2015)

“Hino mantiene una visión de camiones y autobuses para el transporte de

artículos y personas hacia el futuro, un futuro de logística segura y eficiente, y

un transporte en armonía con el medio ambiente natural y conservando su

32

visión en la carretera a través de tecnologías para el medio ambiente líderes

en la industria”. (Hino Ecuador , 2015)

Los camiones Hino en ecuador son comercializados en el trasporte de

pasajeros, trasporte de carga mediana y pesada, son atractivos para este tipo

de trabajos debido a su calidad y resistencia para trabajos forzados. Los

principales distribuidores de Hino en Ecuador son Teojama Comercial y

Corporación Mavesa S.A. (Hino Ecuador , 2015)

Hino tiene en el mercado ecuatoriano diferentes tipos de camiones

clasificados por su utilización y capacidad de carga los cuales son serie 300

para carga liviana desde 3 ton hasta 5.5 ton, serie 500 para carga mediana de

6 ton hasta 17 ton y serie 700 para carga pesada mayores a 15 ton. (Grupo

Mavesa, 2015)

A continuación se realizarán tablas de contenidos con las principales

características de cada camión que distribuye Hino en el Ecuador.

Donde:

mm: milímetros

Kg: kilogramos

Rpm: revoluciones por minuto

cc: centímetros cúbicos

Hp: house power

Nm: Newton metro

Kw: Kilo watts

33

lt: litros

pulg: pulgada

2.9. SERIE 300

La serie 300 se han creado para cargas menores a las 7 toneladas ideales

para circular dentro de la ciudad dentro de la serie 300 tenemos los siguientes

modelos de camiones. (Hino Ecuador , 2015)

2.9.1. HINO DUTRO CITY 512

En la figura 27 se puede observar al camión Hino city tipo furgón de carga

ligera de un solo eje con una capacidad de carga de 2.5 toneladas

Figura 27. Hino city


En la tabla 1 se encuentra las características principales del camión Hino city

en la que se muestra la capacidad de carga, tipo de motor, trasmisión y

sistema de frenos.

34

Tabla 1. Característica camión HINO City


En la serie 300 se encuentran tres tipos de camiones que tienen el mismo tipo

de motor y su principal variación se encuentra en la capacidad de carga que

poseen y en el largo de su chasis.

2.9.2. HINO DUTRO 616

CARACTERISTICAS

CARGA

Peso bruto vehicular 4,550 Kg.

Capacidad de carga 2,570 Kg

Largo total 4970 mm

MOTOR

Tipo Diésel

Sistema de Inyección Inyección electrónica de riel común

Norma anticontaminación Euro III

Potencia máxima 148 HP @ 2,500 RPM

Torque máximo 314 Nm @ 1,600 RPM

Cilindraje 4009 CC

Cilindro 4 en línea

TRASMISIÓN

Embrague tipo Hidráulico con ajuste automático

Transmisión / Tipo Manual

Número de Velocidades 5 velocidades + reversa

FRENO

De servicio Hidráulico accionamiento por tambor

Control Servo freno

De estacionamiento Mecánico

De escape Freno de escape

35

En la figura 28 se muestra a otro tipo de camión de la serie 300 esta vez de

dos ejes, una de sus características es que la cabina y el tipo de motor se

mantiene para los camiones Hino dutron 716 y 816 (Grupo Mavesa, 2015)

Figura 28. Hino Dutro


En la tabla 2 se encuentra las características principales del camión Hino

dutron 616 en la que se muestra la capacidad de carga, tipo de motor,

trasmisión y sistema de frenos.

Tabla 2. Característica camión HINO Dutro 616


CARACTERISTICAS

CARGA



Largo total 6115mm

MOTOR

Tipo Diésel





36





Tabla 3. Característica camión HINO Dutro 716


Cilindraje 4009 CC


TRASMISIÓN

Embrague tipo Monodisco seco tipo diafragma



FRENO


Control Servo freno



CARACTERISTICAS

CARGA



Largo total 6120 mm

MOTOR

Tipo Diésel




37





Tabla 4. Característica camión HINO Dutro 816 FR



Cilindraje 4009 CC


TRASMISIÓN




FRENO


Control Servo freno



CARACTERISTICAS

CARGA



Largo total 6735 mm

MOTOR

Tipo Diésel



38

2.10. SERIE 500

Los camiones de la serie 500 son diseñados para cargas mayores a 7

toneladas y menores a 19 toneladas, existe una variedad de camiones en esta

serie con diferentes característica.

2.10.1. HINO FC 1017

En la figura 29 se observa al camión de dos ejes Hino FC con una capacidad

de carga de 7.5 toneladas, una de las principales diferencia de este camón en

la serie 500 es que su cabina no tiene una litera en donde el conductor pueda

descansar en viajes largos.



Cilindraje 4009 CC


TRASMISIÓN




FRENO


Control Servo freno



39

Figura 29. Hino FC

(Teojama Comercial S.A, 2014)

En la tabla 5 se encuentra las características principales del camión Hino FC


sistema de frenos.

Tabla 5. Característica camión HINO FC


CARACTERISTICAS

CARGA



Distancia entre ejes 7640 mm

MOTOR

Tipo Diésel





Cilindraje 5125 CC


TRASMISIÓN

Embrague tipo Hidráulico con booster de aire


40

2.10.2. HINO GD 1226

En la figura 30 se observa al camión de dos ejes Hino GD con una capacidad

de carga de 10 toneladas.

Figura 30. Hino GD

(Mavesa, 2015)

En la tabla 6 se encuentra las características principales del camión Hino GD


sistema de frenos.


FRENO


Control Aire sobre hidráulico “mixtos”



41

Tabla 6. Característica camión HINO GD


2.10.3 HINO GH 1726

En la figura 31 se observa el camión de dos ejes Hino GH con una capacidad

de carga 12 toneladas.

CARACTERISTICAS

CARGA

Peso bruto vehicular 11,900 Kg


Distancia entre ejes 11630 mm

MOTOR

Tipo Diésel





Cilindraje 7684 CC


TRASMISIÓN

Embrague tipo Hidráulico con booster aire



FRENO


Control Aire sobre hidráulico “mixtos”



42

Figura 31. Hino GH


En la tabla 7 se encuentra las características principales del camión Hino GH


sistema de frenos.

Tabla 7. Característica camión HINO GH


CARACTERISTICAS

CARGA



Largo total 8585 mm

MOTOR

Tipo Diésel





Cilindraje 7684 CC


TRASMISIÓN


43

2.10.4. HINO FM1JRUA 2626

En la figura 32 se observa al camión de tres ejes Hino FM 2626 con un motor

de 260 HP

Figura 32. HINO FM 2626


En la tabla 8 se encuentra las características principales del camión Hino GH


sistema de frenos.


Número de Velocidades 9 velocidades + 2 reversa

FRENO

De servicio 100% aire por tambor doble circuito independiente

Control Neumático

De estacionamiento Neumático alas ruedas posteriores


44

Tabla 8. Característica camión HINO FM1JRUA 2626


2.10.5. HINO FM2PRSA 2635

En la figura 33 se observa al camión Hino FM2 2635 de 3 ejes con un motor

de 350 HP. (Grupo Mavesa, 2015)

CARACTERISTICAS

CARGA


Capacidad de carga dinámica 18,810 Kg

Largo total 8950 mm

MOTOR

Tipo Diésel

Sistema de Inyección Control electrónico tic




Cilindraje 7961 CC


TRASMISIÓN



Número de Velocidades 9 velocidades +2 reversa

FRENO

De servicio 100% aire por tambor doble circuito

independiente

Control Neumático



45

Figura 33. HINO FM 2635


En la tabla 9 se encuentra las características principales del camión Hino FM2

2635, en la que se muestra la capacidad de carga, tipo de motor, trasmisión y

sistema de frenos.

Tabla 9. Característica camión HINO FM2PRSA 2635


CARACTERISTICAS

CARGA



Largo total 8950 mm

MOTOR

Tipo Diésel





Cilindraje 10520 CC


TRASMISIÓN



Número de Velocidades 9 velocidades +2 reversa

FRENO

46

2.11. SERIE 700

Los camiones serie 700 son diseñados para transportar cargas superiores a

las 18 toneladas.

2.11.1. HINO 700 FS1E 3341

En la figura 34 se observa al camión de tres ejes Hino FS

Figura 34. HINO FS 700


De servicio 100% aire por tambor doble circuito

independiente

Control Neumático



47

En la tabla 10 se encuentra las características principales del camión Hino FS


sistema de frenos.

Tabla 10. Característica camión HINO FS 700


CARACTERISTICAS

CARGA


Peso chasis total aproximado 7,800 Kg


Largo total 9945 mm

MOTOR

Tipo Diésel




Torque máximo 420 HP @ 1,800 RPM

Cilindraje 12,913 CC


TRASMISIÓN

Embrague tipo Mono disco seco


Número de Velocidades 12 adelante + 2 reservas

FRENO

De servicio Frenos 100% Aire, doble circuito independiente

Sistema frenos antibloqueo N/A

De estacionamiento Neumático a las ruedas posteriores

De escape Freno de motor a las válvulas Jacobs, con 3 tiempos de frenado

48

Los camiones Hino serie 700 están proporcionados con motores tipo E13C de

la marca Hino para brindar la mejor eficiencia y bajos niveles de contaminación

proporcionando un rendimiento único, tiene un diseño que puede adaptarse a

cualquier circunstancia de trabajo. (Hino Ecuador , 2015)

El camión FS es de tipo rígido de tres ejes (6 x4) que corresponde a la serie

700 de camiones pesados con una capacidad de carga de 22 ton con un motor

Hino tipo E13C-T de seis cilindros con refrigeración mixta agua y aire con una

potencia máxima de 420 hp a 1800 RPM. (Hino Ecuador , 2015)

Tabla 11. Datos específicos

(Hino Motors, Ltd., 2011)

Datos Específicos

Modelo del motor E13C-T

Tipo Diésel, 4 ciclos, vertical, 6 cilindros, árbol de levas alto en línea,

enfriado mediante agua, inyección directa

Aspiración Alimentado a turbina con enfriador "Interculer"

orificio y desplazamiento 137x146mm

Desplazamiento del pistón 12,913L

Relación de compresión 17,5:1

Orden de encendido 1-4-2-6-3-5

Presión de compresión 3,3 Mp a 200 rpm

revoluciones máximas 2100 ó 2400 rpm

revolución ralentí 500 rpm

Angulo de la asiento de las válvulas

Admisión 30°

Escape 45°

Angulo de la cara de las válvulas

Admisión 30°

Escape 45°

Holgura de las válvulas (cuando esta

frio)

Admisión 0,28 (0,0110 pulg)

Escape 0,49 (0,0193 pulg)

Bomba de aceite del motor

Tipo Alimentación totalmente a presión por bomba de engranajes

Impulso por engranaje

49

Bomba enfriadora

Tipo Circulación forzada por bomba centrífuga

Impulso Por banda-V

Enfriador del aceite del motor Tipo placa múltiple, enfriamiento por agua

El motor tiene una capacidad de carga de aceite de 39,5 lt además una

capacidad de líquido refrigerante en el motor de 28,5 lt está constituido con

un depósito de combustible de 300 lt (Hino motors, Ltd., 2011)

En la figura 35 se muestra las curvas de rendimiento de motor del camión Hino

FS en la cual se observa el crecimiento de la potencia y torque en función de

las revoluciones del motor.

Figura 35. Curva de rendimiento motor E13C-T


50

2.11.1.1. Contadores, medidores y luces

En la figura 36 se observa el tablero de accesorios y sus componentes del

camión Hino FS

Figura 36. Foto tablero Hino FS

1. Panel de luces de advertencia

2. Medidor de temperatura del refrigerante

3. Odómetro

4. Medidor de combustible

5. Medidor de presión de aire

6. Tacómetro

7. Velocímetro

En la figura 37 se encuentra el tacómetro que viene en el camión Hino FS con

sus diferentes zonas de trabajo

51

Figura 37. Foto del tacómetro Hino FS

1. Zona verde indica la mejor velocidad del motor para economizar

combustible, esta entre 800 a 1400 rpm. (Hino motors, Ltd., 2011)

2. Zona amarilla indica que la velocidad del motor se acerca a la zona

roja, indica la zona de cambio de velocidad con el vehículo cargado

comprende desde las 1800 hasta las 2200 rpm y el rango de activación

del freno motor. (Hino motors, Ltd., 2011)

3. Zona roja indica la velocidad peligrosa del motor “Sobre revoluciones”

llegar a esta zona puede causar daños graves en el motor. (Hino

motors, Ltd., 2011)

2.11.1.2. Luces de advertencia e indicadores

El camión Hino serie 700 tiene un conjunto de luces indicadores ubicadas en

el tablero como se indica en la tabla 12

Tabla 12. Luces de advertencia de la serie 700

Freno de estacionamiento

Sobrecalentamiento

52

El camión Hino FS serie 700 está constituido con una caja de 12 velocidades

tipo MZ 12 fabricación Hino. (Hino motors, Ltd., 2011)

En la figura 38 se puede observar el esquema del patrón de cambios:

Nivel de refrigerante

Presión de aire

Descarga

Presión de aceite

Impulsión del turbo

Motor de chequeo

luces altas

Direccionales

Retardador de motor Hino

Intarder

Dispositivo limitador de velocidad (SLD)

Baja

Alta

Baja

Alta

53

Figura 38. Patrón de cambios


Como muestra la figura la zona rayada corresponde a la gama baja: 1,2,3

y marcha atrás mientras que las zona blanca corresponde a la gama alta:

4,5,6. (Hino motors, Ltd., 2011)

2.11.1.3. Interruptor de cambio de gama

El grupo de gamas se activa de forma eléctrica neumática mediante un

interruptor ubicado en la parte frontal de la palanca de cambios como se

observa en la figura 39. (Hino motors, Ltd., 2011)

Preseleccione siempre el cambio de gama después de la preselección la

transmisión efectuará automáticamente, se realiza el cambio de gama cuando

se cambia de tercera a cuarta o se reduce de cuarta a tercera. (Hino motors,

Ltd., 2011)

54

Figura 39. Interruptor de cambio de gama

(Hino motors, Ltd., 2011)

Precaución

No se puede realizar el cambio de gama de alta “Hi” a baja “Lo” con

velocidades mayores a 30 km/h (Hino motors, Ltd., 2011)

2.11.1.4. Interruptor de cambios del divisor

El grupo del divisor se opera de forma eléctrica neumática mediante un

interruptor ubicado en el costado de la palanca de cambios como se observa

en la figura 40. (Hino motors, Ltd., 2011)

El grupo divisor bajo o alto lo selecciona el conductor empleando este

interruptor y se cambia de acuerdo con la preselección al pisar el embrague.

Es posible dividir cualquier marcha dependiente de la aplicación y de las

condiciones de carga del vehículo. (Hino motors, Ltd., 2011)

55

Figura 40. Cambio del divisor


2.11.1.5. Retardador del motor Hino

Se utiliza como freno auxiliar o como freno de motor cuando se conduce por

pendientes o altas velocidades (Hino motors, Ltd., 2011), la palanca de control

(Interruptor del freno auxiliar) puede cambiar la fuerza del frenado en tres

tiempos como se observa en la figura 41, la activación del freno auxiliar se lo

realiza dependiendo del requerimiento del conductor. (Hino motors, Ltd.,

2011)

Posición de la palanca

Primera posición, el freno auxiliar del motor se activa en fuerza 1 solo

cuando se presiona el pedal de freno auxiliar. (Hino motors, Ltd.,

2011)

Segunda posición, el freno auxiliar del motor se activa en fuerza 1 al

soltar el pedal del acelerador. (Hino motors, Ltd., 2011)

Tercera posición, el freno auxiliar del motor se activa en fuerza 2 al

soltar el pedal del acelerador. (Hino motors, Ltd., 2011)

56

Figura 41. Palanca de activación del retardador de motor


Las operaciones siguientes desactivan temporalmente al freno auxiliar. (Hino

motors, Ltd., 2011)

Al pisar el pedal del acelerador (Hino motors, Ltd., 2011)

Al pisar el pedal del embrague (Hino motors, Ltd., 2011)

Al colocar la palanca de cambios en posición neutral (Hino motors, Ltd.,

2011)

Al disminuir la velocidad del motor a menos de 1.000 Rpm (Hino

motors, Ltd., 2011)

Precaución

No utilizar el retardador de motor en tercera posición en lluvia o

carreteras resbalosas ya que puede reducir bruscamente la velocidad

del motor asta apagarlo. (Hino motors, Ltd., 2011)

No utilizar el retardador del motor en tercera posición si el vehículo no

está cargado ya que puede producir resbalamiento del vehículo. (Hino

motors, Ltd., 2011)

2.11.2. HINO 700 SS1EK 2841

57

En la figura 42 se observa el tracto camión de 3 ejes Hino SS

Figura 42. HINO SS


En la tabla 13 se encuentra las características principales del tracto camión

Hino SS en la que se muestra la capacidad de carga, tipo de motor, trasmisión

y sistema de frenos.

Tabla 13. Característica camión HINO SS

CARACTERISTICAS

CARGA


Peso chasis total aproximado 7,800 Kg


Largo total 6885 mm

MOTOR

Tipo Diésel





58

Cilindraje 12,913 CC


TRASMISIÓN

Embrague tipo Mono disco seco


Número de Velocidades 16 adelante + 2 reservas

FRENO

De servicio Frenos 100% Aire, doble circuito independiente

Sistema frenos antibloqueo N/A

De estacionamiento Neumático a las ruedas posteriores

Freno auxiliar Intarder

De escape Freno de motor a las válvulas Jacobs, con 3 tiempos de frenado

59

3. METODOLOGÍA

La metodología a utilizar es experimental por lo que mediante el desarrollo del

experimento y pruebas reales en el motor Hino antes y posterior a la

implementación del freno de escape, se establecieron variables de presión,

de admisión de aire, presión en el riel de inyección, temperatura del motor,

niveles de consumo de aceite, líquido refrigerante y combustible.

3.1. DISEÑO DE INVESTIGACIÓN

La investigación es experimental, se utilizó instrumentos de medición y

diagnóstico automotriz adecuados para la obtención de datos y parámetros

del motor Hino tipo E13C-T en su estado original, para realizar la

implementación del freno de escape tipo mariposa.

La investigación experimental tiene la misión de buscar la causa y efecto en

la vida real donde se manipula el objeto a investigar y los valores resultantes

se los compara con los que no han sido manipulados.

En el proceso de investigación se utiliza diversos métodos y técnicas de la

investigación científica, según las características del objeto de estudio como

son el análisis y la síntesis, la inducción y la deducción.

El análisis ya que se ha realizado pruebas ordenadas para la obtención de

valores de presión, temperatura, rpm, mediación de fluidos como son: aceite,

combustible, y líquido refrigerante.

60

La síntesis se aplicó en el desarrollo de pruebas en toda la investigación sin

omitir y descartar a ninguna prueba.

La aplicación del método inductivo, debido a que se partió de hechos

particulares como el tipo de freno motor para la comparación de la eficacia del

frenado con la fuerza del motor.

La observación y experimentación en el uso del freno de escape tipo mariposa

fue de gran utilidad para poder establecer conclusiones y resultados que

aporten a la investigación.

El comparativo se utilizó al analizar los valores obtenidos en la investigación

experimental y hacer una comparación con los valores obtenidos en la

investigación de campo.

3.2. INVESTIGACIÓN DE CAMPO

Mediante la investigación de campo se consideró definir la situación actual del

camión en su estado original sin ningún cambio o modificación en el sistema

de frenado por motor, observando los valores y parámetros que se presentan

en las pruebas de ruta por medio del uso de equipos de diagnóstico y

herramientas adecuadas para la obtención de datos.

La ruta establecida para las pruebas del camión en descenso se la seleccionó

por la concurrencia del camión en transitar por esta vía, por ella basándonos

en las rutas de transporte de la empresa que se encuentra en el anexo I, a la

cual el camión presta sus servicios de transporte de carga seca, se estableció

61

la ruta siguiente Quito- Guayllabamba, en la provincia de Pichincha, Ecuador,

iniciando la prueba en el sector de la Unión en Calderón y finalizando en el

puente de Guayllabamba.

Figura 43. Ruta de desenso

(Google, 2015)

Se realizó las pruebas con el camión con el peso que generalmente transporta

por esta ruta, generando una serie de tonelajes en la que se eligió los pesos

de mayor frecuencia de transporte.

3.3. INVESTIGACIÓN DE PARAMETROS DEL MOTOR

En la investigación se observó cómo es el comportamiento del motor cuando

es accionado el freno de motor tipo jacobs que tiene integrado en el motor del

camión Hino FS para realizar una base de datos reales, para lo cual el camión

desciende una pendiente observando cuan efectivo es el frenado por este

sistema, se observó el comportamiento del camión, a qué velocidad

desciende y los parámetros del motor en el control de las RPM del motor en

62

su estado original sin ninguna modificación y en la tercera posición del freno

de motor ya que esta es la regulación más fuerte que tiene el freno motor.

Para el inicio de las pruebas se recomienda empezar en una marcha de gama

baja, se eligió empezar en tercer marcha de velocidad gama baja y rango bajo

recomendado por el propietario y conductor del camión además se empieza

con la carga mínima para posteriormente aumentar el peso, se tomó datos

con las variaciones de peso restante, paulatinamente se realizaron pruebas

con las diferentes cambios de marchas de velocidad en sentido ascendente

y con las diferentes variaciones de peso buscando llegar al límite de los

sistemas de freno.

Para complementar la prueba se tomó una muestra del aceite del motor para

el análisis del desgaste que tiene en su interior y posteriormente realizar una

comparación antes y después de la aplicación del freno de escape.

Para finalizar se implementa el freno de escape y se repiten las pruebas con

el freno de escape y con los dos sistemas en conjunto para así analizar los

resultados obtenidos

63

4. ANÁLISIS Y RESULTADOS

Los equipos utilizados para el desarrollo de la práctica son un escáner marca

Gscan 2, multímetro automotriz, densímetro, vaso de precipitado, probeta.

Previo al inicio del recorrido se tomaron datos del nivel combustible, nivel de

aceite, nivel de líquido refrigerante, números de revoluciones en ralentí,

temperatura del motor, presión de admisión.

Durante el transcurso del descenso con ayuda del escáner G-scan 2 que se

muestra en la figura 44, se pudo observar valores reales del camión como

son: revoluciones por minuto del motor, presión de admisión, temperatura del

motor, velocidad de descenso del camión, presión de inyección, todos estos

valores se observaron en el transcurso del descenso mientras se utiliza el

freno motor adicionalmente se observó la utilización del freno de servicio

contabilizando la frecuencia en la que se utiliza y el tiempo que permanece

activado.

Figura 44. Foto Gscan 2

4.1. INFORMACIÓN GENERAL DEL CAMIÓN

El camión es un Hino FS de la serie 700 tipo rígido de tres ejes (6 x4) como

se muestra en la figura 45, con una caja de 12 velocidades tipo MZ12 de

64

fabricación Hino, con dos diferenciales tipo eaton de 45.000 lb cada uno,

además el camión está equipado con un motor Hino de 410 hp incorporado

con un freno motor tipo jacos a las válvulas de escape de tres posiciones y un

sistema de frenos 100% aire, proporcionado con un tanque de combustible

con capacidad de 300 lt, el camión como extra tiene un cajo mixto de madera

y tol de 9m x 4m, generando un peso total del camión en vacío de 11.540 kg.

Figura 45. Foto camión Hino FS serie 700

Mediante una inspección visual en su estado original el camión Hino FS consta

en su motor de las siguientes partes principales como se observa en las

figuras 46 y 47:

Figura 46. Motor E13C


65

1. Carter

2. Block

3. Tapa válvulas

4. Ventilador

Por la parte izquierda se puede visualizar sistema de inyección y sistema de

admisión (véase la figura 47).

Figura 47. Foto motor Hino E13C lado izquierdo

En la cual se encuentran los siguientes componentes

1. Múltiple de admisión

2. Filtros de combustible principal

3. Filtro de aceite primario

4. Filtro de aceite secundario

5. Bomba de inyección de combustible

6. Cañerías de ingreso de alta presión de combustible

66

7. Cañerías de retorno de combustible

8. Sensor de presión de combustible

9. Válvulas de control PCV

10. Sub sensor de revoluciones del motor

11. Cañerías escape de aire del radiador

12. Cañería escape de aire del motor

13. Cañería de líquido refrigerante

14. Calentador de la toma de aire

15. Sensor principal de la velocidad del motor

16. Sensor de presión de aire de admisión

17. Conector de los cables de los inyectores

18. Radiador

19. Sensor de temperatura

Además también se observa por la parte exterior del área del motor, el

depósito del radiador de refrigerante y tapa del radiador como se observa la

figura 48, depósito del líquido hidráulico en la figura 49 y el tanque de

combustible en la figuras 50.

Figura 48. Foto depósito del radiador

67

Figura 49. Foto depósito del líquido hidráulico

Figura 50. Foto tanque de combustible

Mientras por la parte derecha se puede visualizar el sistema de escape y el

turbo compresor y los conductos de admisión (véase las figuras 51 y 52).

Figura 51. Foto motor Hino E13C lado derecho

68

1. Alternador

2. Conductos de ingreso de aire

3. Conducto de aire de admisión

4. Tapa válvulas

5. Tapón de aceite

6. Manguera de refrigeración

7. Caja de velocidades MZ 12

Figura 52. Foto motor Hino E13c sección escape

1. Turbo compresor

2. Sensor de rpm del turbo compresor

3. Múltiple de escape

4. Compresor de aire

5. Tubo de escape

6. Acoples del turbo de salida de gases de escape

7. Cañería de aceite del turbo compresor

En la parte delantera del camión se puede observar el depósito de líquido

refrigerante, la bayoneta y conducto para completar el aceite en caso de

requerirlo como muestra la figura 53.

69

Figura 53. Foto parte frontal del camión

1. Reservorio del líquido refrigerante.

2. Bayoneta

3. Conducto de aceite

4.2. DESCRIPCIÓN DEL USO DEL FRENO DE MOTOR

El freno motor del camión Hino FS es de tipo jacobs de tres tiempos

usualmente el propietario del camión utiliza el freno motor de la siguiente

manera; el primer tiempo se lo utiliza en lluvia o en plano solo con el camión

vacío, el segundo tiempo se lo utiliza para descenso de pendientes o en

plano en altas velocidades para que ayude a controlar o disminuir la velocidad

del camión solo con el camión vacío en un rango de revoluciones del motor

comprendidas entre 1.200 a 1.800 rpm, el tercer y último tiempo del freno

motor es utilizado en el plano o descenso con el camión cargado en un rango

de revoluciones del motor comprendido entre 1.600 a 2.000 rpm.

La activación del freno motor es continua puede estar activado entre uno y

dos minutos sin la necesidad de desactivarlo, la potencia generada por el

motor al ser activado el freno motor se convierte en una contra potencia o

potencia negativa, debido a que la relación de compresión que existe en el

70

interior del cilindro en tiempo de compresión es liberada al adelantar la

apertura de la válvula por medio del sistema hidráulico esta energía liberada

es la que controla la velocidad del camión, por medio de la caja de velocidades

se trasmite el declive de la potencia o potencia negativa así el conjunto

diferencial para controlar o disminuir la velocidad del camión es por esto que

también la fuerza de frenado además depende de la marcha o cambio de

velocidad que se utilice.

4.3. INICIO RECOLECCIÓN DE DATOS

Se realizó las pruebas en la ruta establecida, con un peso inicial de 18

toneladas y la marcha de velocidad establecida para posteriormente ir

aumentado el peso y el cambio de velocidad en sentido ascendente hasta

llegar al límite de control sobre las revoluciones del motor aplicando el freno

motor del camión tipo jacobs, la recolección de los datos de las pruebas de

ruta en tiempo se lo realizo como se muestra en el anexo II para cada cambio

de tonelaje y cambio de marcha de velocidad.

Se realizó gráficas de las revoluciones del motor en función del tipo de

descenso del camión y tablas de contenido para un posterior análisis tomando

los valores reales del motor mediante las imágenes del escáner como se

muestra en el anexo III, el proceso es similar con todos los pesos y marcha

de velocidad de prueba.

Donde:

Ton: tonelada

Gal: galones

Rpm: revoluciones por minuto

Km/h: velocidad en kilómetros por hora

T: tiempo

Lo: rango bajo

71

Hi: rango alto

4.3.1. TERCERA MARCHA GAMA BAJA Y RANGO BAJO CON JACOBS

La tabla 14 muestra los parámetros de motor al utilizar el freno motor en el

descenso de la pendiente en la marcha de velocidad “3 Lo”, tan solo con el

uso del freno motor original del camión tipo jacobs en la tercera posición.

Tabla 14. Parámetros del motor 3Lo con jacobs

TERCERA MARCHA LO Baja

RPM 1600 1700 1800 1900 2000 2100

velocidad (Km/h) 16 17 18 19 20 21

TEMPERATURA (C°) 85 87 87 88 88 89

Presión del riel (MPa) 73 75 78 90 96 99

En esta marcha de velocidad se tiene como velocidad mínima de 16 km/h y

una velocidad máxima de 20 km/h la temperatura de traba 87 y 88 C° además

se tiene un promedio de consumo de combustible 1,35 gal con un precio de

$1,33.

Peso de carga 18 ton

En la figura 54 se observa la gráfica del comportamiento de las revoluciones

del motor usando los frenos jacobs en función del tiempo de descenso de la

ruta elegida en tercera marcha gama baja rango bajo y con un peso de carga

de 18 toneladas.

72

Figura 54. Variación de la revolución del motor en el descenso con 18 ton y

en 3 Lo, aplicando el freno Jacobs

Al descender con un peso de 18 ton en la figura 54 se puede observar que

el tiempo total de descenso es de 39 minutos y 46 segundo, en el transcurso

del descenso se pudo observar que el freno de motor con este peso si tiene

un porcentaje de frenado alto y es una gran ayuda para el descenso ya que

el conductor utilizo el freno convencional tan solo 15 veces, manteniendo

pisando el pedal del freno tan solo por 1 segundo con un máximo de 3

segundo siendo un descenso normal sin sobre revolucionar el motor ya que

el freno de motor puede controlar las revoluciones del motor por sí mismo

teniendo una variación desde 1.600 RPM hasta 2.000 RPM .

La tabla 15 muestra los valores resultantes del tiempo de descenso, la

frecuencia y el tiempo de uso del freno de servicio aplicando solo el freno

Jacobs durante el descenso de la ruta elegida en 3Lo.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42

RP

M

Tiempo (min)

RPM

73


Tiempo de descenso (min) 39,46

Frecuencia de uso del freno convencional

15

Tiempo de uso (s) 1-3





de 20 toneladas.



En el descenso con 20 toneladas el tiempo es de 38 minutos y 37 segundos,

durante el descenso se observó que el freno de motor todavía tiene un control

sobre las revoluciones del motor mediante la figura 55 se observó que el

freno motor ya no reduce las revoluciones del motor por sí mismo hasta 1.600

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

RP

M

Tiempo (min)

RPM

74

RPM con tanta frecuencia si no ya toma un nuevo valor de referencia que son

entre 1.750 RPM hasta 2.000 RPM, el uso del pedal de freno para la activación

del sistema de frenos convencional es de 16 veces con un tiempo de

activación entre 1 segundo y 3 segundos.







16






de 22 toneladas.

75



En el descenso con 22 ton el tiempo de recorrido es 38 minutos y 15

segundos, como se observa en la figura 56 utilizando el freno de máquina las

revoluciones ya no regresan hasta 1.600 RPM a hora solo llegan hasta 1.784

RPM y es más frecuente que sobrepasen las 2.000 RPM, el uso del pedal de

freno en este caso fue de 16 veces en el transcurso del descenso además el

tiempo que permanece pisado el pedal de frenos es de 1 segundo a 3

segundos.







16


0200400600800

10001200140016001800200022002400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

RP

M

tiempo (min)

RPM

76





de 24 toneladas.



En el descenso con 24 ton se obtuvo un tiempo de 38 minutos y 11 segundos,

el freno de motor sigue siendo eficaz aunque como muestra en la figura 57 las

revoluciones ya tiene un nuevo rango que es de 1.786 RPM hasta 2.065 RPM,

la frecuencia de uso del pedal de freno es de 20 veces con un tiempo de

duración entre 1 segundo y 3 segundos.




0200400600800

10001200140016001800200022002400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

RP

M

Tiempo (min)

RPM

77




20






de 25 toneladas.



En el descenso con 25 ton se obtuvo un tiempo de 38 minutos y 12 segundos,

como se observa en la figura 58 el freno motor sigue controlando las

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

RP

M

Tiempo (min)

RPM

78

revoluciones del motor sin dejar que se sobre revolucione, permitiendo que

sobrepase las 2.100 revoluciones. El régimen de revoluciones es entre 1.786

RPM y 2.070 RPM, la frecuencia con la que se utiliza el pedal de freno es de

20 veces en periodos de uso de 1 segundo hasta 3 segundos.







20


4.3.2. TERCERA GAMA BAJA Y RANGO ALTO CON JACOBS


descenso de la pendiente en la marcha de velocidad “3 Hi”, tan solo con el


Tabla 20. Parámetros del motor 3Hi con jacobs

TERCERA MARCHA LO Alta

RPM 1600 1700 1800 1900 2000 2100

velocidad (Km/h) 19 21 23 24 25 26

TEMPERATURA (C°) 85 87 87 88 88 89


79

En esta opción se mantiene la gama y nos permite ganar velocidad tan solo

al cambiar de rango obteniendo una velocidad mínima de 19km/h y una

máxima entre 25 y 26 Km/h la temperatura de trabajo es de 88 c°.

Se tiene un promedio de consumo de combustible 1,28 gal con un precio de

$1,26.

Peso de carga 18 ton.



ruta elegida en tercera marcha gama baja rango alto y con un peso de carga

de 18 toneladas.


en 3 Hi, aplicando el freno Jacobs

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

RP

M

Tiempo (min)

RPM

80

En el descenso con 18 ton se observó una reducción del tiempo de descenso

a 33 minutos y 14 segundos durante este tiempo el freno de motor se

comporta correctamente, observando la figura 59 se identificó que el freno de

motor tiene un control sobre las revoluciones del motor, reduce las

revoluciones por sí mismo hasta 1.756 rpm además no permite que las

revoluciones se sobrepasen de 2.035 rpm.

La frecuencia con que se usas el pedal de freno para la activación del sistema

es de 17 veces con periodo de tiempo de 1 segundo hasta un máximo de 3

segundos.



Jacobs durante el descenso de la ruta elegida en 3 Hi.

Tabla 21. Valores resultante en 3 Hi, aplicando el freno Jacobs con 18 ton.



17


Peso de carga 20 ton.




de 20 toneladas

81



En el descenso con 20 ton se obtuvo un tiempo de descenso de 32 minutos y

18 segundos como se observa en la figura 60 el freno de motor logra disminuir

las revoluciones del motor 1.723 RPM por sí mismo, el freno de motor controla

las revoluciones hasta un máximo de 2.028 RPM impidiendo que el motor se

sobre revolucione. La frecuencia en la cual se utiliza el pedal de freno es de

19 veces, presionando el pedal de freno durante tiempos entre 1 segundo y 4

segundos.







19


0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

RP

M

Tiempo (min)

RPM

82





de 22 toneladas



En el descenso con 22 toneladas se obtuvo un tiempo de 32 minutos y 7

segundos, como muestra la figura 61 el freno de motor logra reducir las

revoluciones hasta 1.703 RPM, y controla las revoluciones hasta 2.032 RPM

además se observa que el motor tiende a querer sobre revolucionarse, es por

eso que la frecuencia en la utilización del pedal de freno aumenta a 28 veces

presionando el pedal de frenos en tiempos entre 2 y 4 segundos.

0200400600800

1000120014001600180020002200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

RP

M

Tiempo (min)

RPM

83







28






de 24 toneladas



0

200

400600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

RP

M

Tiempo (min)

RPM

84


segundos el freno de motor empieza a trabajar ya en revoluciones altas

pasadas las 1.800 RPM como se observa en la figura 62 además ya se puede

observar que en ciertas oportunidades en que las revoluciones pasa de las

2.100 RPM, mientras tanto el uso del pedal de freno aumenta en 28 ocasiones

y el rango de tiempo que se acciona el pedal también sufre un aumento y está

entre 2 segundos a 4 segundos.



Jacobs durante el descenso de la ruta elegida en 3Hi.




28






de 25 toneladas.

85




segundos como se observa en la figura 63 el freno de motor actúa sobre las

1.800 RPM y en ocasiones deja que el motor se sobre revolucione pasando

de las 2.100 RPM la frecuencia con la que se utiliza el pedal de freno es 28

veces en lapsos de tiempo comprendidos de 2 a 4 segundos.







28


0200400600800

10001200140016001800200022002400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

RP

M

Tiempo (min)

RPM

86

4.3.3. CUARTA MARCHA GAMA ALTA Y RANGO BAJO CON JACOBS




Tabla 26. Parámetros del motor 4Lo con jacobs

CUARTA MARCHA Lo baja

RPM 1600 1700 1800 1900 2000 2100

velocidad (Km/h) 26 28 29 31 32 34

TEMPERATURA (C°) 85 87 87 88 88 89


En esta marcha de velocidad tenemos como velocidad mínima 26 km/h y un

velocidad máxima de 32 km/h la temperatura de trabajo del motor esta entre

88 °C y 89 °C.


$0,93.




ruta elegida en cuarta marcha gama baja rango bajo y con un peso de carga

de 18 toneladas.

87



En el descenso con 18 ton se obtuvo un tiempo de 24 minutos y 39 segundos

observando la figura 64 el freno motor trabaja a partir de las 1.700 RPM en

ocasiones el freno de motor puede controlar las revoluciones del motor pero

además también en ocasiones se pierda ese control permitiendo que el motor

tienda a sobre revolucionarse, la frecuencia en que se presiona el pedal de

freno es 29 veces en periodos de tiempo desde 1 segundo y entre 4 segundos.







29


0200400600800

1000120014001600180020002200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

RP

M

Tiempo (min)

RPM

88





de 20 toneladas.




segundos como se observa en la figura 65 el freno de motor empieza a dejar

que el motor se sobre revolucione el rango en que trabaja es pasado las 1.800

RPM y pasando las 2.000 RPM la frecuencia en que se presiona el pedal de

freno es de 33 ocasiones en un periodo 2 segundos y entre 5 segundos.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

RP

M

Tiempo (min)

RPM

89







33






de 22 toneladas.



0200400600800

10001200140016001800200022002400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

RP

M

Tiempo (min)

RPM

90


como se observa en la figura 66, las revoluciones del motor ya baja de las

1.800 rpm el freno de motor a perdido soporte de frenado y sede más a que

el motor tienda sobre revolucionarse sobre pasando las 2.100 rpm.

La utilización del pedal de freno se lo realizo en 37 ocasiones en periodos de

tiempo comprendido desde los 2 segundos y entre 6 segundo.



Jacobs durante el descenso de la ruta elegida en 4 Lo.




37






de 24 toneladas.

91




como de observa en la figura 67 el freno de motor trabaja desde las 1.713

RPM el motor tiende a sobre revolucionarse con más frecuencia

sobrepasando las 2.100 RPM, la frecuencia que se utiliza el pedal de freno es

45 veces en periodos comprendidos desde los 1 segundos hasta 7 segundos.

El sistema de frenos de servicio muestra perdida de su eficiencia con el parcial

endurecimiento del pedal de freno y por la presencia del olor a zapatas

quemadas.




0200400600800

10001200140016001800200022002400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

RP

M

Tiempo (min)

Título del RPM

92




45






de 25 toneladas.




como se observa en la figura 68 ya no desciende por sí mismo hasta 1.800

rpm ya trabaja desde 1.856 RPM y llega a sobre pasar la 2.100 RPM por lo

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

RPM

93

que el motor tiende a sobre revolucionarse, el freno de motor ya no controla

las revoluciones del motor, la frecuencia en la que se utiliza el pedal de freno

fue de 46 ocasiones en frecuencias de 1 segundos y entre 7 segundo.

El freno ha perdido gran parte de su eficiencia de frenado ya que presenta un

parcial endurecimiento del pedal de freno y las ruedas emiten un olor

característico a zapatas de freno quemadas.







46


4.3.4. CUARTA MARCHA GAMA ALTA Y RANGO ALTO CON JACOBS




Tabla 32. Parámetros del motor 4Hi con jacobs

CUARTA MARCHA Hi Alta

RPM 1600 1700 1800 1900 2000 2100

velocidad (Km/h) 32 35 37 40 41 43

TEMPERATURA (C°) 85 87 87 88 88 89

94


En este régimen tenemos como velocidad mínima 32 km/h y un máximo de

43 km/h el motor tiene una temperatura de trabajo entre 88 °C y 89°C debido

a que el motor trabaja en revoluciones altas, Se tiene un promedio de

consumo de combustible 0,86 gal con un precio de $0,84.




ruta elegida en cuarta marcha gama baja rango alto y con un peso de carga

de 18 toneladas.



0200400600800

10001200140016001800200022002400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

RP

M

Tiempo(min)

RPM

95


como se observa en la figura 69 el freno de motor trabaja en sobre

revoluciones pasado las 1.868 RPM y además el freno de motor ya no controla

las revoluciones permitiendo que el motor sobrepase las 2.100 RPM sobre

revolucionando el motor.

La frecuencia en que se utiliza el pedal de freno es de 47 veces en periodos

de tiempo comprendidos entre 1 segundos y 6 segundos en el cual se observó

que el sistema de freno ya no era tan eficiente en su frenado y se percibe un

olor a zapatas quemadas siendo uno de los primeros síntomas antes de que

las zapatas se cristalicen y se pierda la eficiencia de frenado.



Jacobs durante el descenso de la ruta elegida en 4Hi.




47


Con las cargas de 20, 22, 24 y 25 ton se suspende las pruebas en cuarta

marcha gama alta y rango alto por seguridad debido a que con estas cargas

como se observó la macha de velocidad anterior, el freno de motor ya no

reduce las revoluciones ni controla las revoluciones del motor dejando que

este se sobre revolucione pasando de las 2.100 RPM provocando el uso

excesivo del sistema de frenos aumente en un tiempo de uso desde los 4

segundos y entre 7 segundos por lo cual el sistema tiende a elevar su

96

temperatura por la constante fricción entre las zapatas y la pared del tambor,

empieza a perder eficiencia en el frenado y se corre el riesgo de que se

cristalicen las zapatas de freno provocando una pérdida total del sistema de

freno.

4.3.5. NIVELES DE FLUIDOS DEL MOTOR

Durante el tiempo de investigación y toma de datos el nivel de líquido

refrigerante se mantiene en su nivel estándar, para la inspección de nivel de

aceite se ha considerado el cambio que se lo realiza a los 15.000 Km de

recorrido con un cambio de filtro de aceite a los 7.500 Km en el primer cambio

de filtro de aceite se observa un consumo de 400 cc de aceite motor y al

cambio de aceite se observa un consumo de 450 cc teniendo un total de

consumo de 850 cc.

4.3.6. VALORES DE LA PRESIÓN DE ADMISIÓN

La presión de admisión es variable y oscila desde 96 Kpa hasta una presión

121 Kpa, esto se debe a la utilización del freno motor, los valores más

constantes que se puede observar esta entre 115 kpa en revoluciones altas

pasadas las 1.800 rpm, a los 2.000 y 2.100 rpm en ocasiones la presión

permanece 110 Kpa y aumenta al desactivar y activar el freno de motor hasta

121 Kpa.

Donde:

Kpa: kilo pascales

4.3.7. ANÁLISIS DE ACEITE

97

Para considerar el muestreo se tomó en cuenta el período de cambio de aceite

de motor luego se identificó que tipo de aceite es el que se utiliza,

posteriormente la muestra se obtiene cuando el vehículo realiza el

mantenimiento preventivo y su respectivo cambio de aceite.

Tipo: Aceite para motores Diésel

Nombre: Aral Turboral 15W-40

Es un aceite mineral de excelente prestación elaborado para vehículos

comerciales como camiones, autobuses, tractores y equipo agrícola como

muestra la tabla de características del aceite en el anexo IV además tiene un

TBN 9,3 mgKOH/g con un período de vida útil en Ecuador 20.000 km de uso.

(Macoi S.A)

Cabe mencionar que el propietario del camión realiza el cambio de aceite a

los 15.000 km de uso con un previo cambio de filtros de aceite a los 7.500 km

de uso del aceite.

Kilometraje del camión

Inicio 119.125 km

Final 134.178 km

Total recorrido: 15.053 km recorridos

Mediante el resultado que se encuentra en el anexo V se realiza un resumen

del análisis del aceite como se observa en la tabla 34 las partículas de

residuos de aceros, en la tabla 35 los elementos contaminantes y en la tabla

36 los elementos no metales.

98

Tabla 34. Análisis de aceite elementos

elementos base Símbolo Unidades

Hierro Fe Ppm 8

Cromo Cr Ppm 1

Molibdeno Mo Ppm 1

Aluminio Al Ppm 1

Cobre Cu Ppm 4

Plomo Pb Ppm 3

Zin Sn Ppm 1

Plata Ag Ppm 0

Níquel Ni Ppm 0

Vanadio V Ppm 0

Titanio Ti Ppm 0

Magnesio Mn Ppm 1

Cadmio Cd Ppm 0

Tabla 35. Elementos contaminantes

Elemento base Símbolo Unidades

Silicio Si Ppm 2

Sodio Na Ppm 0

Boro B Ppm 1

Tabla 36. Elementos no metálicos

Elementos base Unidades

agua %Vol 0

Solidos %Vol 1,5

Combustible %Vol < 2,0

Donde:

Ppm: partículas por millo

%Vol: porcentaje de cantidad en volumen

4.4. EVALUACIÓN INICIAL

99

Mediante la investigación de campo y la observación de las gráficas de

revoluciones y las tablas de datos se pudo observar que el camión en la

marcha de velocidad fuerte designada (3 Lo) para el inicio de las pruebas y

utilizando los frenos Jacobs, muestra un control sobre las revoluciones del

motor, esto genera que la utilización de los frenos de servicio sean en un

porcentaje mínimo y en periodo de tiempos cortos, a medida que el peso

aumenta en esta marcha de velocidad el uso del freno de servicio tiende en

aumentó, la velocidades de descenso es de 21 Km/h, al incrementar la

velocidad de descenso por medio del cambio de marcha de velocidad hasta

un límite de marcha de velocidad (4Hi) el freno de motor va perdiendo el

control de las revoluciones permitiendo que el motor se sobre revolucione y

aumenté la frecuencia de utilización de los frenos de servicio en ocasiones

llevándolas hasta el límite, generando un exceso de uso del sistema de frenos

convencional y produciendo temperatura altas en las ruedas y esto genera

una pérdida parcial en la eficiencia de frenado a este fenómeno se le conoce

como recalentamiento de frenos.

Se analiza que en el motor del camión Hino FS serie 700 no se cumple la

teoría que menciona, a que la fuerza de frenado del freno de motor es igual a

la fuerza que genera el motor en valor negativo, por lo que en el caso del

descenso debería ser la misma fuerza con la que sube una pendiente, el

camión cargado con la marcha de velocidad adecuada.

El camión sube una pendiente con un peso de 18 ton a 21 ton en cuarta

marcha gama alta y rango alto y para pesos mayores a 22 ton hasta 25 ton en

cuarta marcha gama alta y rango bajo son la marchas en las culés se genera

la mayor fuerza de ascenso, por teoría estas marchas de velocidad deberían

ser las ideales para el descenso de pendientes del camión con el uso del freno

de motor jacobs en pleno control de las revoluciones del motor.

100

4.5. IMPLEMENTACIÓN DEL FRENO DE ESCAPE TIPO

MARIPOSA

Se realizó el ensamblando observando los planos que se encuentra en el

anexo VI, el freno de escape tiene como base un cuerpo cilíndrico con un

diámetro de 4 pulg y una longitud de 8 cm de diámetro de acuerdo al tubo de

escape del camión como se observa en la figura 70.

El freno de escape está constituido por dos rectángulos que se encuentra

unido al cilindro por un proceso de soldadura para que sean las bases que

unirán el freno de escape con el tubo de escape.

Se realizó una perforación en el centro del cilindro para colocar un eje de

acero en el cual se va a sujetar la lengüeta ovalada en el interior del cilindro

que es la encargada de la obstrucción del flujo de gases de escape.

Figura 70. Freno de escape desarmado.

Posteriormente el eje también es acoplado a un cilindro neumático de simple

efecto que es el encargado de dar un movimiento de apertura o cierre a la

lengüeta dentro del cilindro como se observa en la figura 71.

101

Una vez listo el freno de escape lo comprobamos visual y manualmente que

esté bien sujeto la lengüeta y el cilindro de accionamiento.

Figura 71. Freno de escape ensamblado.

Posterior mente se procedió a instalar el freno de escape tipo mariposa en el

camión Hino FS de la serie 700, el cual es ubicado por teoría entre el turbo

compresor y el silenciador en el tubo de escape del camión para no realizar

cortes ni modificaciones en el sistema de escape se optó en remover una de

las bases de unión del escape que se encuentran de tras del turbo.

Para lo cual nos dirigimos al camión retiramos la protección lateral del motor

del lado derecho para poder trabajar con mayor comodidad posteriormente se

afloja y se retira todos los tuercas que unen a la base con el tubo de escape

y con la otra base del turbo compresor como se observa en la figura 72.

Para poder retirar la base se recorre el tubo de escape así a la parte trasera

con dirección al conjunto diferencial, una distancia de 150 mm al conjunto de

tubo de escape y silenciador.

102

Figura 72. Foto desmontaje de la base del turbo compresor.

Una vez recorrido el tubo de escape se procedió a retirar una base de acero

forjado que tiene el camión detrás del turbo para poder colocar en este lugar

al freno de escape.

En la figura 73 se puede observar el espacio que queda para poder instalar el

freno de escape.

Figura 73. Foto tubo de escape desinstalado

103

Se instala el freno de escape con las debidas juntas mecánicas resistentes a

elevadas temperaturas para evitar fugas de gases, una vez centrado todo el

conjunto se sujetó con pernos y tuercas de presión M 10.

En la figura 74 se muestra el freno de escape ya instalado de tras del turbo

compresor y correctamente sujeto.

Figura 74. Foto freno de escape instalado

4.5.1. INSTALACIÓN ELÉCTRICA

El circuito eléctrico del freno de motor original es activado por medio de la

palanca de accionamiento y puede ser desactivado por medio de los sensores

de presión que se encuentran en el acelerador y el embrague, también puede

desactivarse automáticamente por el sensor de revoluciones del motor

cuando las revoluciones del motor sean muy bajas.

Tanto la señal de activación y desactivación del freno motor son enviadas a la

computadora del motor para que la procese y luego desactive el sistema de

freno motor.

104

Por tanto para conservar el circuito original del camión y no involucrar a la

computador o causar daño en ella, se optó realizar un empalme eléctrico con

el circuito eléctrico del freno motor y freno de escape en el cable que activa y

desactiva el freno motor en tercera posición que se encuentra a la salida de

la computador y entre el módulo de control hidráulico del freno motor y así

poder activar en conjunto el freno motor y freno de escape.

En el circuito eléctrico del freno de escape se implementó un interruptor para

que energice el circuito y lo active en conjunto con el freno motor, se instaló

un segundo interruptor por seguridad para que se pueda activar y desactivar

el freno de escape independientemente al freno original.

Para la elaboración del circuito eléctrico se utilizó los siguientes materiales:

1 relé conmutador de 24 v

2 interruptores de 24 v y 10 A

3 m de cable flexible N° 14 de color amarillo de uso automotriz

3 m de cable flexible N° 14 de color blanco de uso automotriz

6 m de cable flexible N° 14 de color negro de uso automotriz

3 m de cable flexible N° 14 de color verde de uso automotriz

Taype negro

Se empezó ubicando la elaboración del circuito buscando la alimentación de

energía constante de 24 v y que se pueda controlar con switch de encendido,

esta fuente de energía se la encontró en el ingreso a la caja de relés del control

de actuadores como se observa en la figura 75.

105

Figura 75. Foto caja de fusibles y relés de actuadores del camión Hino FS

serie 700

Posteriormente se identificó la computadora principal mediante el circuito

eléctrico que se encuentra en el manual en el anexo VII, Hino tiene un sistema

electrónico de tipo denso el cual está conformado por la computadoras y un

módulo de inyección por lo que es necesario identificar bien las salidas de la

computadora para evitar futuros daños.

El cable que activa el freno de motor en tercera posición se encuentra en la

salida de la computadora principal.

En la figura 76 se observa la computadora principal del camión Hino FS y sus

conectores de entrada y de salida.

106

Figura 76. Foto computadora del camión Hino

En la figura 77 la computadora tiene distribuido cinco conectores mediante el

manual se pudo identificar el conectar B donde se encuentra el pin número 4

que activa y desactiva la electroválvula del retardador en tercera posición.

Figura 77. Contactos de entrada y salida de la computadora camión Hino FS

serie 700 (Hino Motors, Ltd., 2011).

Conector

B ECU

107

Una vez que se ha identificado los puntos claves como son la fuente de

alimentación y señal de activación se procedió a elaborar el circuito eléctrico.

En la figura 78 se encuentra el esquema del circuito eléctrico que activará el

freno de escape por medio de a electroválvula.

Figura 78. Diagrama del circuito eléctrico de activación

Una vez elaborado el circuito se procedió a instalar un fusible de seguridad un

corto circuito que pueda afectar a la computadora o a la caja de relés.

Mediante la ley de ohm se calculó el valor del fusible donde:

R

VI [1]

Ecuación formula a partir de la ley de ohm

I=?

V= voltaje de alimentación

R= Resistencia del circuito

108

AI

vI

43.9

5.2

24

El valor obtenido es la cantidad de corriente que fluye por el circuito por lo cual

se escoge un fusible de 10 A para proteger al circuito en caso de un aumento

de la corriente o un corto circuito.

4.5.2. INSTALACIÓN NEUMÁTICA

Para realizar el circuito neumático se requiere de los siguientes materiales:

4 metros de manguera neumática de 1/8”

Un conector neumático tipo T 1/8”

Una electroválvula de dos posiciones normalmente cerrada

Un cilindro neumático de simple efecto

En la figura 79 se observa el diagrama del circuito neumático que se encarga

de dar el movimiento al cilindro para que este pueda mover el eje en el cual

se encuentra la lengüeta y se encarga de obstruir el paso del flujo de gases

de escape.

Figura 79. Diagraman de circuito de activación neumática

109

Se realizó la conexión neumática que activara el freno de escape empezando

por identificar un punto en el cual siempre exista aire comprimido a una

presión por lo que se eligió una salida de aire del tanque principal de

almacenamiento y realizó un empalme en una de las cañerías por medio de

una T para posteriormente conducir este aire hasta la electro válvula la cual

permite el control de paso de flujo de aire hacia el cilindro que cierra la

lengüeta del freno de máquina, la electroválvula se activa por medio del pulso

que envía el circuito antes desarrollado.

En la figura 80 se observa el circuito neumático ya aplicado en el camión, la

presión con la que se activa el sistema es de 85 lb/plg2

Figura 80. Foto del circuito neumático de activación implementado

Una vez terminado la instalación del nuevo sistema de freno de escape se

procedió a realizar las respectivas pruebas de la siguiente manera en primer

lugar utilizando solo el freno de escape y posteriormente utilizando los dos

sistemas en conjunto durante el descenso y los pesos de carga ya

establecidos.

110

4.6. ESTADO ACTUAL DEL CAMIÓN

Previo el inicio de las pruebas, se realizó una inspección visual para poder

determinar los niveles de fluidos de aceite del motor y de líquido refrigerante,

además de observar el estado del sistema de escape, posteriormente se

realizó la recolección de datos de la situación actual del camión efectuando

las pruebas en el orden en el que se inició.

4.6.1. PRUEBA CON EL FRENO DE ESCAPE

Durante el transcurso de estas pruebas en el descenso de la ruta ya

establecida con el camión Hino serie 700, se la realizo solo con el uso del

freno de escape tipo mariposa iniciando en la misma marcha de velocidad y

con el mismo peso de carga con la que se realizó las pruebas anteriores con

el freno auxiliar tipo jacobs, en busca del límite de ayuda que brinda el freno

de escape en el descenso del camión.

4.6.2. TERCERA MARCHA GAMA BAJA RANGO BAJO CON EL FRENO

DE ESCAPE



uso del freno de escape.

Tabla 37. Parámetros del motor 3Lo con freno de escape

TERCERA MARCHA LO

RPM 1600 1700 1800 1900 2000 2100

111

Velocidad (Km/h) 16 17 18 19 20 21

Temperatura (C°) 85 86 87 88 88 89

Presión de riel (Mpa) 73 75 78 90 96 99

El consumo de combustible promedio es de 1,26 galones con un valor de

$1,24.

Peso de caga 18 ton

En la tabla 38 se encuentran los valores del tiempo en que el camión se toma

en descender la pendiente, la frecuencia con la que se utiliza los frenos de

servicio y el tiempo de uso de los frenos de servicio.

Tabla 38. Valores resultante 3Lo con el freno de escape y con 18 ton



20



del motor usando el freno de escape en función del tiempo de descenso de la


de 18 toneladas.

112


en 3 Lo, aplicando el freno de escape





Tabla 39. Valores resultantes 3Lo con el freno de escape y con 20 ton

Tiempo de descenso 37,45


27





de 20 toneladas.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

RPM

113










28





de 22 toneladas.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

RPM

114










34





de 24 toneladas.

0200400600800

10001200140016001800200022002400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

RPM

115







Tabla 42. Valores resultantes 3Lo con el freno de escape y 25 ton



34





de 25 toneladas.

0200400600800

10001200140016001800200022002400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

RPM

116



4.6.3. TERCERA MARCHA GAMA BAJA RANGO ALTO CON EL FRENO

DE ESCAPE




Tabla 43. Parámetros del motor 3Hi con el freno de escape

TERCERA MARCHA LO

RPM 1600 1700 1800 1900 2000 2100

Velocidad (Km/h) 19 21 23 24 25 26

Temperatura (C°) 85 86 87 88 88 89


El consumo de combustible promedio es de 1,26 galones con un valor de

$1,24.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40

RPM

117





Tabla 44. Valores resultantes 3Hi con el freno de escape y con 18 ton



28





de 18 toneladas.


en 3 Hi, aplicando el freno de escape

0200400600800

1000120014001600180020002200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

RPM

118





Tabla 45 Valores resultantes 3Hi con el freno de escape y con 20 ton



29





de 20 toneladas.



0200400600800

10001200140016001800200022002400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

RPM

119






Tiempo de descenso ( min) 31,57


32





de 22 toneladas.



0200400600800

10001200140016001800200022002400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

RPM

120








39





de 24 toneladas.



0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

RPM

121








41





de 25 toneladas.



0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

RPM

122

4.6.4. CUARTA MARCHA GAMA ALTA RANGO BAJO CON FRENO DE

ESCAPE




Tabla 49. Parámetros del motor 4Lo con freno de escape

CUARTA MARCHA LO

RPM 1600 1700 1800 1900 2000 2100

velocidad (Km/h) 26 28 29 31 32 34

Temperatura (C°) 85 86 87 88 88 89



$0,85








34




123


de 18 toneladas.


en 4 Lo, aplicando el freno de escape.








39


0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

RPM

124




de 20 toneladas.


en 4 Lo, aplicando el freno de escape.

Como muestran las gráficas de rpm del motor el camión al descender solo con

el freno de escape, el motor no tiende a ser controlado por completo por el

freno auxiliar ya que el freno permite que las revoluciones aumente y eso

implica mayor utilización del freno de servicio, además se observó que el freno

de escape tiene un límite de prueba y oposición menor que el freno Jacob ya

que solo actúa en el descenso del camión tan solo hasta la marcha de

velocidad cuarta gama alta rango bajo y con un peso de carga de 20 ton.

En cuanto al consumo de combustible se observa que el consumo es similar

al consumo al utilizar el freno Jacob, mientras tanto la presión en el riel de

inyección permanece constante sin sufrir ningún cambio y se observa además

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

RPM

125

que los valores de presión de admisión ya no son variables se mantiene en

110 Kpa.

4.7. APLICACIÓN DE LOS SISTEMAS AUXILIARES DE FRENO

MOTOR EN CONJUNTO EN EL CAMIÓN HINO FS

En esta ocasión se realizan las pruebas con los dos sistemas auxiliares en

conjunto de la misma forma que las anteriores pruebas.

4.7.1. TERCERA MARCHA GAMA BAJA RANGO BAJO CON LOS DOS

SISTEMAS EN CONJUNTO

La tabla 52 muestra los parámetros de motor al utilizar los dos sistemas

auxiliares de freno en conjunto durante el descenso de la pendiente en la

marcha de velocidad “3 Lo”.

Tabla 52. Parámetros del motor 3Lo con los dos sistemas en conjunto

TERCERA MARCHA LO

RPM 1600 1700 1800 1900 2000 2100

Velocidad (Km/h) 16 17 18 19 20 21

Temperatura (C°) 86 88 88 89 89 89



$1,36


126




Tabla 53. Valores resultantes en 3Lo con los dos sistemas en conjunto y con

18 ton



0

Tiempo de uso (s) 0


del motor usando los dos sistemas auxiliares de freno en conjunto en función

del tiempo de descenso de la ruta elegida en tercera marcha gama baja rango

bajo y con un peso de carga de 18 toneladas


en 3 Lo, aplicando los dos sistemas en conjunto.

Pesos de carga 20 ton

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44

RPM

127





20 ton



0

Tiempo de uso (s) 0







0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44

RPM

128






22 ton.



0

Tiempo de uso (s) 0

En la figura 95 se observa la gráfica del comportamiento de las

revoluciones del motor usando los dos sistemas auxiliares de freno en

conjunto en función del tiempo de descenso de la ruta elegida en tercera

marcha gama baja rango bajo y con un peso de carga de 22 toneladas



0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42

RPM

129






24 ton.

Tiempo de descenso (min) 40, 56


0








0200400600800

1000120014001600180020002200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44

RPM

130






25 ton.



0








0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42

RPM

131

Como se puede observar en las figuras 91, 92, 93, 94 y 95 al utilizar los dos

sistemas de freno motor en conjunto existe un control absoluto sobre la

revoluciones del motor a tal puno de no utilizar los frenos de servicio durante

el transcurso del descenso, este control de revoluciones sobre el motor genera

velocidad mínimas por instantes de hasta 11 Km/h aumentando el tiempo de

descenso.

4.7.2. TERCERA MARCHA GAMA BAJA RANGO ALTO CON LOS DOS




marcha de velocidad “3 Hi”.

Tabla 58. Parámetros del motor 3Hi con los dos sistemas en conjunto.

TERCERA MARCHA Hi

RPM 1600 1700 1800 1900 2000 2100

Velocidad (Km/h) 19 21 23 24 25 26

Temperatura (C°) 86 87 88 88 89 89



$1,35





132

Tabla 59. Valores resultantes en 3Hi con los dos sistemas en conjunto y con

18 ton.



0

Tiempo de uso (s) 0




alto y con un peso de carga de 18 toneladas


en 3 Hi, aplicando los dos sistemas en conjunto.


0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38

RPM

133





20 ton.



0

Tiempo de uso (s) 0







0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38

RPM

134






22 ton.



0

Tiempo de uso (s) 0







0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

RPM

135






24 ton.



5








0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

RPM

136






25 ton.



5








0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

RPM

137

Mediante la comparación de las figuras de revoluciones en tercera marcha de

velocidad rango alta y baja, con los valores obtenidos de referencia en el

primer muestreo se observa una gran mejora en la eficiencia del sistema de

freno motor ya que con la aplicación de los frenos auxiliares en conjunto

permiten que el camión descienda con un control total sobre las revoluciones

del motor.

En las figuras 96, 97, 98, 99 y 100 podemos observar que la velocidad mínima

de descenso es de 13 Km/h, debido a este control sobre las revolucione del

motor y la velocidad mínima obtenida el tiempo de descenso aumenta

provocando que el consumo de combustible también aumenté.

4.7.3. CUARTA MARCHA GAMA ALTA RANGO BAJO CON LOS DOS






CUARTA MARCHA LO

RPM 1600 1700 1800 1900 2000 2100

Velocidad (Km/h) 26 28 29 31 32 34

Temperatura (C°) 87 88 88 89 89 89



138





18 ton.



0

Tiempo de uso (s) 0



del tiempo de descenso de la ruta elegida en cuarta marcha gama alta rango




0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

RPM

139





Tabla 66. Valores resultantes 4Lo con los dos sistemas en conjunto.



0

Tiempo de uso (s) 0







0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

RPM

140






22 ton.

Tiempo de descenso (min) 23, 4 5


7








0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

RPM

141






24 ton.



13


En la figura106 se observa la gráfica del comportamiento de las revoluciones






0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

RPM

142






25 ton.







0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

RPM



14


143

Como se puede observar en las figuras 101 y 102 se mantiene por completo

el control sobre las revoluciones del motor a tal punto que no se utiliza el freno

de servicio ya que la eficiencia del motor llega al punto de disminuir las

revoluciones hasta 1550 rpm. Mientras en las figuras 103,104 y 105 se

observa un control hasta 1656 rpm y la utilización del freno de servicio es en

porcentaje mínimo.

4.7.4. CUARTA MARCHA GAMA ALTA RANGO ALTO CON LOS DOS




marcha de velocidad “4 Hi”.

Tabla 70. Parámetros del motor en 4Hi con los dos sistemas en conjunto y

con 18 ton.

CUARTA MARCHA Hi

RPM 1600 1700 1800 1900 2000 2100

Velocidad (Km/h) 32 35 37 40 41 43

Temperatura (C°) 86 87 88 88 89 89



$0,86


144





18 ton.



12





alto y con un peso de carga de 18 toneladas.




0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

RPM

145





20 ton.



15








0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

RPM

146






22 ton.



19








0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

RPM

147






24 ton.



26








0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

RPM

148






25 ton.

Tiempo de descenso min 20


27








0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

RPM

149

Observando las figuras 106, 107, 108, 109, 110 pese a ver aumentado la

marcha de velocidad en donde anteriormente con un solo sistema no existía

un control adecuado en las revoluciones del motor en este caso se observa

que el control sobre las revoluciones del motor continua a tal punto de

disminuir las revoluciones hasta un mínimo de 1600 rpm produciendo una

velocidad mínima de 32 km/h.

4.7.5. QUINTA MARCHA GAMA ALTA RANGO BAJO CON LOS DOS






QUINTA MARCHA Lo

RPM 1600 1700 1800 1900 2000 2100

Velocidad (Km/h) 41 44 46 50 52 54

Temperatura (C°) 87 88 88 88 89 89



$0,70.





150


18 ton.



17




del tiempo de descenso de la ruta elegida en quinta marcha gama alta rango

bajo y con un peso de carga de 18 toneladas.




0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

RPM

151





20 ton.



19








0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

RPM

152






22 ton.



26








0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

RPM

153






24 ton.



31








0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

RPM

154






25 ton.







0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

RPM



30


155

Al observar las figuras 111, 112, 113,114 y 115 se identifica que el control de

las revoluciones por el freno motor ya es parcial, ya que en ocasiónes deja

que el motor sobrepase las 2000 rpm y el uso del freno se servicio también

ha aumentado y se tiene como velocidad mínima por momentos 41 km/h .

4.7.6. QUINTA MARCHA GAMA ALTA RANGO ALTO CON LOS DOS




marcha de velocidad “5Hi”.

Tabla 82. Valores resultantes 5 Hi con los dos sistemas en conjunto

QUINTA MARCHA Hi

RPM 1600 1700 1800 1900 2000 2100

Velocidad (Km/h) 52 55 59 61 64 68

Temperatura (C°) 87 88 88 88 89 89



$0,66.





156

Tabla 83. Valores resultantes en 5 Hi con los dos sistemas en conjunto y con

18 ton.



25








Peso de cargas 20 ton

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

RPM

157





20 ton.



27









0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

RPM

158




Tabla 85. Valores resultantes en 5 Hi con los dos sistemas en conjunto y con

22 ton.



30








0

500

1000

1500

2000

2500

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

RPM

159

Se suspende las pruebas por precaución con el peso de 24 y 25 toneladas

debido a que como se observa en la figura 120 el motor con la carga de 22

toneladas ya empieza a sobre revolucionarse y el camión requiere más el

uso del freno de servicio, para no permitir que el motor se sobre revolucione,

hay que tomar en cuenta también que la velocidad de descenso aumentó

por lo que es más difícil el control del camión.

Pese a la interrupción de las pruebas se puede observar que la aplicación de

los frenos en conjunto es muy satisfactoria.

En cuanto a niveles de fluido se tiene los siguientes resultados:

El nivel de líquido refrigerante durante las pruebas se mantiene

constante en el nivel de fábrica no existe consumo alguno.

El nivel de aceite permanece en el nivel de consumo obtenido en la

recopilación de datos inicial no se observa un mayor consumo de

aceite.

4.7.7. RESULTADOS DEL ANÁLISIS DEL ACEITE

Tipo: aceite para motor

Nombre: Aral Turboral 15W-40

Kilometraje del camión

Inicio 134.178 km

Final 149.190 km

Total 15.012 km recorrido

160

Se realiza un resumen de los elementos en base al análisis que se encuentra

en el anexo VIII como se observa en la tabla 86 las partículas de residuos de

aceros, en la tabla 87 los elementos contaminantes y en la tabla 88 los

elementos no metales.

Tabla 86. Elementos de análisis de aceite 2

elementos base Símbolo unidades

Hierro Fe ppm 10

Cromo Cr ppm 1

Molibdeno Mo ppm 3

Aluminio Al ppm 1

Cobre Cu ppm 4

Plomo Pb ppm 3

Zinc Sn ppm 1

Plata Ag ppm 0

Níquel Ni ppm 0

Vanadio V ppm 0

Titanio Ti ppm 0

Magnesio Mn ppm 1

Cadmio Cd ppm 0

Tabla 87. Elementos contaminantes

elemento base Símbolo unidades

Silicio Si ppm 4

Sodio Na ppm 0

Boro B ppm 1

Tabla 88. Elementos no metálicos

elementos base Unidades

agua %Vol 0

Solidos %Vol 0,5

Combustible %Vol < 2,2

Observando los valores anteriores del análisis de aceite en las tablas 34,35,

36 en primer lugar se identifica que existe una ligera variación en la cantidad

161

de metales obtenidos en la muestra, como es la cantidad de hierro y

molibdeno que pudieren ser pertenecientes a las paredes de los cilindros o

cigüeñal.

Adema se identifica también un pequeño aumentó en los elementos externos

y elementos no metálicos, en el caso de los elementos externos tenemos un

aumento en el silicio que se traduce en un aumento de polvo en el aceite y en

caso de los elementos no metálicos tenemos un aumentó en el volumen de

combustible, este aumento pudiese ser provocado por el uso del freno de

escape o por el filtro de aire en mal estado.

Se determina mediante la ayuda de una tabla condenatoria para motores

diésel, que se encuentra en el anexo VIII tanto en la muestra inicial como la

muestra final, están dentro de la tolerancia de desgaste normal, ya que se

obtiene valores mínimo de desgaste y pese haber existido un aumento en

ciertos elementos como metales y no metales no se le considera un desgaste

anormal del motor.

4.8. EVALUACIÓN FINAL

Al realizar varias pruebas en carretera en la cual se pudo obtener datos reales

mediante estos resultados se puede evaluar el comportamiento del motor del

camión al usar los sistemas auxiliares.

Comparando las gráficas de las revoluciones de las pruebas realizadas con

frenos jacobs, frenos de escape y los dos en conjunto se observa que al

utilizar el freno de escape en conjunto con el freno tipo Jacobs dan excelentes

resultados mejorando la eficiencia de frenado por motor con un control

162

absoluto de las revoluciones en 3Lo y 3Hi, con el resto de marchas de

velocidad se observa que también tiene control en las revoluciones al punto

de disminuir la utilización de los frenos de servicio por tanto mejorando el

tiempo de descenso del camión además de ganar una marcha más en el

descenso como es 5Lo.

Mediante la aplicación y utilización en conjunto del freno de escape y freno

Jacob en el motor del camión Hino se pudo observar dos cambios en el

funcionamiento del motor en la temperatura de funcionamiento y en la

presión de admisión, primero en la temperatura de trabajo se observa que al

utilizar los dos sistemas en conjunto aumenta un grado en la temperatura

normal del funcionamiento de 88 C° a 89 C° cuando se activa los dos sistemas

se identifica que este aumento es controlado por el sistema de refrigeración

del motor pese a este pequeño aumento no se ha observado un consumo de

líquido refrigerante durante el periodo de prueba.

Al evaluar el comportamiento de la presión de admisión al accionar los dos

sistemas auxiliares en conjunto se puede identificar un cambio en los valores

ya que al inicio al utilizar los frenos jacobs el valor de la presión de admisión

varía entre 92 a 121 kpa pero al utilizar los dos sistemas en conjunto este

valor se estabiliza y se queda constante en 92 Kpa durante el tiempo que

permanecen activados los sistemas.

En cuanto a la inyección de combustible mediante la comparación de datos

en todas las pruebas realizadas se analizó que los valores de presión en el

riel de inyección no se nota cambio algúno en ningún rango de revoluciones

que pueda variar el consumo de combustible durante el descenso del camión,

al contrario se observa que al aumentar la velocidad de descenso al utilizar

una marcha de velocidad mayor disminuye el consumo de combustible por

que se acorta el tiempo de descenso.

163

La reducción y estabilidad de la presión de admisión se justifica por la teoría

del funcionamiento de los sistemas, tanto de los frenos Jacobs como el freno

de escape, ya que el freno Jacobs en su funcionamiento libera la presión en

el tiempo de compresión y el freno de escape se encarga de obstruir la salida

de la presión del tiempo de escape acumulando esta presión , por tanto al

utilizar estos dos sistemas en conjunto las dos presiones se acumulan en el

sistema generando una alta presión de resistencia, la cual genera que el turbo

compresor se limite en su giro al aumentarse la presión en la salida de los

gases por la obstrucción del freno de escape.

Evaluando las muestras de aceite no se observa un desgaste interno

considerable en el motor al hacer la comparación con la tabla condenatoria de

desgaste por fricción se puede considerar como un desgaste normal por

fricción.

En la selección de marchas de velocidad durante prueba y mediante las

gráficas obtenidas de las revoluciones del motor se tomó los mejores tiempos

de descenso con el uso de los diferentes sistemas auxiliares de freno motor,

se elige las velocidades de las pruebas con mejores resultados en la cual

existe un control sobre las revoluciones del motor.

Como se observa en la figura 121 el uso del freno de escape y el freno jacobs

utilizado en conjunto muestra un gran aumento de la velocidad de descenso

con el absoluto control del freno motor sobre las revoluciones del motor del

camión Hino FS, además se aumenta la marcha de velocidad de descenso a

“4 Hi “en todas las variaciones de carga del camión disminuyendo el uso del

freno de servicio considerablemente como es en el rango de 3 Lo a 4Lo

disminuye en un 90%.

164

Figura 121. Comparación de velocidad

En la tabla 89 se ha ordenado el número frecuencia con la que se utiliza los

frenos de servicio y con el tiempo que han permanecido activados en todas

las pruebas realizadas.

Tabla 89. Datos resultantes de las pruebas.

freno jacob freno de escape freno en conjunto

cambios 3 lo 3 hi 4 lo 4hi 3 lo 3 hi 4lo 3 lo 3 hi 4 lo 4hi 5 lo 50hi

velocidad km/h

20 25 32 43 20 25 32 20 25 32 43 54 68

peso de carga

uso del freno de servicio número de repeticiones

18 ton 15 17 29 47 20 28 34 0 0 0 12 17 25

20 ton 16 19 33 27 29 39 0 0 0 15 19 27

22 ton 16 23 37 28 32 0 0 7 19 26 30

24 ton 20 28 45 34 39 4 5 13 26 31

25 ton 20 28 46 34 41 5 5 14 27 30

tiempo 1-4 1-6 1-7 4-7 1-4 1-6 2-7 0 1-2 1-3 1-4 1-7 1-7

presión de admisión

96-121 Kpa 110 Kpa 92 kpa

20 20

43

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Freno jacobs Freno de escape frenos en conjunto

VEL

OC

IDA

D K

M/H

NUMERO DE PRUEBAS

3Hi 4Hi 3Lo

165

Como se puede observar en la tabla 89 al utilizar los sistemas auxiliares por

separado la eficiencia del freno motor es mínima y al utilizar los dos sistemas

en conjunto no solo aumentamos la velocidad de descenso, sino que además

se disminuye el uso del freno de servicio al punto de no utilizar el sistema,

esto implica una reducción en el mantenimiento del sistema de freno y

disminuye el mantenimiento en los neumáticos.

Las zonas rojas que se observa en la tabla 89 están relacionadas con la

terminación de la pruebas, debido a que el motor ya tiende a sobre

revolucionarse y el uso del freno es excesivo pudiendo sufrir un accidente en

la vía.

En la figura 122 se encuentra las gráficas de los promedios de los valores

obtenido en relación del tiempo de descenso, frecuencia de activación de los

frenos de servicio y la velocidad promedio de descenso con todas las pruebas

realizada, se observa como disminuye el tiempo de descenso y la utilización

de los frenos de servicio con la aplicación de los sistemas auxiliare de freno

motor mientras se aumenta la velocidad de descenso.

166

Figura 122. Promedio de pruebas

0

10

20

30

40

50

60

70

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

3 lo 3 hi 4 lo 4hi 3 lo 3 hi 4lo 3 lo 3 hi 4 lo 4hi 5 lo 50hi

tiempo de desenso frecuencia de acivacion velocidad km/h

167

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1. CONCLUSIONES

Mediante el análisis del comportamiento del motor del camión Hino FS

serie 700 implementando un sistema auxiliar de freno motor al escape

no se observó un comportamiento anormal de motor.

La aplicación del freno de escape tipo mariposa en el motor del camión

Hino FS serie 700, no altera los parámetros de funcionamiento del

motor.

Se determinó que al usar solo el freno auxiliar de escape en el

descenso la eficiencia del freno por motor no aumenta al contrario

disminuye.

Con el uso en conjunto de los sistemas de freno jacobs y de freno de

escape en el motor del camión Hino FS se observó durante el descenso

que aumenta considerablemente la eficiencia de frenado por motor.

Al Mejorar la eficiencia de frenado por motor del camión Hino FS se

aumentó la marcha de velocidad y disminuye el tiempo de descenso.

Se observó que el uso del freno de servicio disminuye al aumentar la

eficiencia de freno por motor.

5.2 RECOMENDACIONES

Realizar un análisis del sistema de freno de servicio para observar su

desgaste posterior a la implementación del freno de escape.

Analizar los beneficios que tiene el camión en el mantenimiento al

aumentar la eficiencia del freno motor.

168

Desarrollar un análisis de seguridad del comportamiento de los

sistemas auxiliares de freno motor en carreteras húmedas o en lluvia.

Realizar un seguimiento del comportamiento del turbo compresor.

Diseñar un nuevo sistema de mantenimiento del sistema de frenos

para el camión Hino FS serie 700 basándose en los resultados

obtenidos.

Continuar con el muestreo del aceite para descartar un desgaste

prematuro del motor.

169

NOMENCLATURA O GLOSARIO

Motor: Un motor es la parte sistemática de una máquina capaz de hacer

funcionar el sistema, transformando algún tipo de energía.

Frenos: Es un mecanismo que permite que un objeto en movimiento se

detenga.

Caja de velocidades: Es un conjunto de engranaje que permite variar una

velocidad de entra aumentándola o disminuyéndola.

Árbol de trasmisión: Es el elementó que permite trasmitir un movimiento

Presión: Es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en

dirección perpendicular por unidad de superficie.

PMS: Punto muerto superior.

PMI: Punto muerto inferior.

RPM: Revoluciones por minuto.

Intensitas: Flujo de energía que circula por un circuito por unidad de tiempo.

Voltaje: es la diferencia de potencia eléctrica por unidad de carga también se

la conoce como tención.

Resistencia: es la oposición que tiene al flujo eléctrico.

Motor: es la parte móvil de una máquina capaz de hacer funcionar al sistema.

Máquina: es un conjunto de elementos unidos entre sí para facilitar un trabajo.

Empalmar: unir dos elementos sin interrumpir su flujo.

Conexión: es establecer entre dos más cosa una unión estableciendo un

comunicación.

Potencia: capacidad para realizar una acción o trabajo.

Velocidad: Es la relación que se establece entre distancia y tiempo

170

Gama baja: sección de marchas de velocidad bajos.

Gama alta: sección de marchas de velocidad altas.

Rango bajo: cambio de divisor que proporción fuerza en una misma marcha

de velocidad.

Rango alto: cambio de divisor proporciona velocidad en una misma marcha

de velocidad.

Retardador: denominación a un freno que utiliza la energía generada por un

motor para disminuir la velocidad de un vehículo.

Hp: Houes power unidad de potencia.

PCV: Válvula de control de la bomba de suministro.

Ppm: partículas por millón

171

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175

ANEXOS

Anexo I

Hoja de rutas

176

177

178

179

180

181

Anexo II

Recolección de datos en las pruebas

182

183

Anexo III

Imágenes resultantes del escáner

184

185

186

187

Anexo IV

Especificaciones del aceite.

188

189

Anexos V

Resultados del análisis del aceite

Resultado de análisis 1

Sample ID: HINO MUESTRA 8

Lab

Number

Sample

Date

Units

543155

01/10/15

WEAR ELEMENTS Iron Fe Ppm 8 Chromium Cr Ppm 1 Molybdenum Mo Ppm 1 Aluminum Al Ppm 1 Copper Cu Ppm 4 Lead Pb Ppm 3 Tin Sn Ppm 1 Silver Ag Ppm 0 Nickel Ni ppm 0 Vanadium V ppm 0 Titanium Ti ppm 0 Manganese Mn ppm 1 Cadmium Cd ppm 0

CONTAMINANT ELEMENTS Silicon Si ppm 2 Sodium Na ppm 0 Boron B ppm 1

ADDITIVE ELEMENTS Magnesium Mg ppm 16 Calcium Ca ppm 2683 Barium Ba ppm 0 Phosphorus P ppm 964 Zinc Zn ppm 1103

NON-METALLIC CONTENT Water % vol Nil Solids % vol 1.0 Fuel % vol <2.0

LUBE DATA Viscosity @ 100'C cSt 12.7 Total Base Number mg

KOH/g

5.50 INFRARED Hydroxy 0.000 Antiwear Loss 1.073 Oxidation 15.870

(N) - Normal TRYNETICS

Oil Analysis Data

Severity:

190

Nitration 16.190 Oxidation/Sulfate 44.310

Recommended Action:

Continue sampling to track/trend data.

Data Interpretation:

Based on the results of the analyses performed on this sample the unit and lube appear satisfactory for continued usage.

Resultado de análisis 2

Sample ID: HINO MUESTRA 9

Lab

Number

Sample

Date

Units

543156

01/10/15

WEAR ELEMENTS Iron Fe ppm 10 Chromium Cr ppm 1 Molybdenum Mo ppm 3 Aluminum Al ppm 2 Copper Cu ppm 4 Lead Pb ppm 1 Tin Sn ppm 2 Silver Ag ppm 0 Nickel Ni ppm 0 Vanadium V ppm 0 Titanium Ti ppm 0 Manganese Mn ppm 1 Cadmium Cd ppm 0

CONTAMINANT ELEMENTS Silicon Si ppm 4 Sodium Na ppm 0 Boron B ppm 1

ADDITIVE ELEMENTS Magnesium Mg ppm 62 Calcium Ca ppm 2476 Barium Ba ppm 0 Phosphorus P ppm 902 Zinc Zn ppm 1033

NON-METALLIC CONTENT Water % vol Nil

(N) - Normal TRYNETICS

Oil Analysis Data

Severity:

191

Solids % vol 0.5 Fuel % vol <2.2

LUBE DATA Viscosity @ 100'C cSt 13.5 Total Base Number mg

KOH/g

6.68 INFRARED Hydroxy 0.000 Antiwear Loss 1.377 Oxidation 10.550 Nitration 11.000 Oxidation/Sulfate 37.110

Recommended Action:

Continue sampling to track/trend data.

Data Interpretation:

Based on the results of the analyses performed on this sample the unit and lube appear satisfactory for continued usage.

192

Anexo VI

Planos del freno de escape tipo mariposa

193

Anexo VII

Manual del circuito eléctrico

194

195

Anexo VIII

Tabla condenatoria de residuos en muestras de

aceite para motores diésel.

http://widman.biz/boletines/46_files/BIG46-table-2.png.png

Documents

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIALrepositorio.ute.edu.ec/bitstream/123456789/14068/1/64773...freno motor al escape de un camión HINO FS SERIE 700, y observación de la mejora en