Diseño, construcción e implementación de un banco de ensayos no destructivo para verificar fisuras de culatas de cuatro cilindros, mediante pruebas neumáticas y tintas penetrantes

Abstract

La culata es el elemento del motor que acopla al bloque de cilindros con interposición de una junta, realizando una unión hermética entre ambos, se construyen tanto de fundición como de aleación de aluminio impidiendo la fuga de los gases de la compresión o del líquido refrigerante que circula, la presión más alta del ciclo es cuando se acaba la combustión y comienza la expansión, es en este punto cuando se presenta la fuerza más alta a la que se encuentra sometido el motor y una de las posibles causas de fisuras en la culata por esfuerzo y fatiga en los materiales. Cuando una culata se fisura, la prueba neumática nos permite visualizar de mejor forma el lugar en donde se encuentra la fisura, ya que se envía una presión de aire de 10 PSI al interior de la culata, previo a realizar esta prueba, se hermetiza la culata con fibra celulosa presionada contra la superficie de la culata por medio del acrílico, el agua es el segundo factor importante en esta prueba, llenando el tanque de agua hasta donde indica la marca señalada se sumerge totalmente a la culata, se conecta el acople rápido a la tapa de acrílico hecha a la medida de la culata, montada la culata sobre el soporte se sumerge completamente en el tanque con la ayuda del mando principal, se verifican las fugas de aire en los acoples previos al manómetro, así comenzarán a salir burbujas de aire determinando el lugar de fisura en la culata, para dar un dictamen final del lugar de la fisura, utilizamos las tintas penetrantes teniendo un resultado más exacto del lugar de fisura. Los materiales principales de los que se encuentra construida la maquina se basa en acrílico, fibra celulosa, manila náutica, motor eléctrico, compresor de aire, pernos con un % de C < 0.5,finalmente el armazón estructural está constituido básicamente por hierro dulce, y los esfuerzos cortantes están soportados por medio de sueldas usando electrodo E 6011 La maquina tiene un comportamiento estructural estático en todo el soporte de su estructura, la parte más crítica de la maquina es la cuerda la cual tiene su solicitación más importante antes de la introducción de la culata dentro del tanque ya que en este momento existen fuerzas de empuje una vez que se encuentra sumergido, reduciendo un porcentaje de las solicitaciones, razón por la cual se utilizo un material resistente a fuerzas de tracción y al mismo tiempo flexible como lo es la manila náutica. En general la maquina trabaja con una esbeltez mucho mayor a la mínima necesaria en función de las solicitaciones que se generan por parte de las cargas principales que son la culata, el soporte y el mando máster. En el cálculo de diseño no se han considerado cargas de peso propio ya que cifras despreciables relacionadas con las cargas de solicitación