Diseño y fabricación de un freno de prony.

Abstract

El presente trabajo de graduación tiene como objetivo diseñar y construir un freno Prony, con capacidad de medir la potencia al freno de motores de combustión interna, con una capacidad de 2 a 10 HP. Esto se decidió para determinar el desempeño del motor en base a las prestaciones de salida, tales como potencia y torque. Para realizar este proyecto, inicialmente se identificaron las diferentes necesidades, y una de las más importantes es el diseño de freno de Prony, que involucro realizar un análisis de esfuerzos a todos los elementos mecánicos, para determinar la seguridad de las piezas. Otra necesidad importante que surgió fue disponer de un banco de pruebas específico para realizar las pruebas a los motores propuestos, accesorio que en la actualidad el laboratorio de operaciones unitarias de la Universidad del Valle de Guatemala no dispone. Por esta razón, se presentó la propuesta de diseñar y construir un banco de pruebas, para realizar pruebas de desempeño, torque y potencia al freno, consumo de combustible. Para realizar el diseño del banco de pruebas surgieron necesidades de análisis, como realizar un análisis de esfuerzos para determinar la seguridad del mismo. Por esta razón, fue importante determinar los esfuerzos involucrados en los diferentes elementos del banco. Para la placa principal, surgió la necesidad de determinar la deflexión máxima, por el pequeño espesor que presenta. Para determinar la flexión fue necesario utilizar el método de Navier. Para este proyecto la Universidad proporcionó dos motores de combustión interna marca Honda con las siguientes especificaciones: a. Honda GX120, 3.5 HP, monocilindrico, estacionario b. Honda GXH50 2.1HP, monocilindrico, estacionario Para las pruebas de validación del freno Prony, se escogió el motor Honda modelo GXH50, dispositivo en condiciones óptimas. Para este estudio fue necesario elaborar las gráficas de torque y potencia a diferentes revoluciones por minuto. Los resultados de las gráficas, fueron comparados con las especificaciones del motor que brinda el fabricante, para validar el correcto funcionamiento del banco de pruebas y el freno Prony. Las pruebas realizadas al motor se hicieron bajo las mismas condiciones que el fabricante las realizó, para que la comparación sea válida. Por esta razón se investigaron las condiciones del fabricante, que las detalla por medio de la norma SAE J1349. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios, corroborando el correcto funcionamiento del freno Prony. Adicionalmente se realizó otra prueba de diagnóstico del motor, para determinar la gráfica de consumo específico de combustible. La gráfica obtenida presenta un comportamiento aproximado al comportamiento teórico. No fue posible comparar la curva obtenida con la del fabricante, debido a no estar disponible. Con el fin de facilitar el uso del freno Prony se elaboró un manual de usuario. En él se detalla el correcto montaje de los motores al banco de pruebas, que posee actualmente la Universidad. Así también el desmontaje y armado del banco de pruebas, en caso de movilizarlo.