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Energía Mecánica Innovación y Futuro, IV Edición 2015, No.7 (13)
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Artículo Cientíco / Scientic Paper)
ENERGÍA Y MECÁNICA INNOVACIÓN Y FUTURO
No. 4 Vol. 1 / 2015 (13) ISSN 1390 - 7395 (7/13)
RESUMEN
Se presenta el análisis para optimizar el diseño de
fabricación de la base del motor para la camioneta
Mazda BT-50, para contrarrestar la vibración
que causa el motor hacia todo el vehículo,
para contra restar desajustes generales y falla
en los componentes del mismo. Se analiza los
materiales que componen la familia de polímeros
amorfos (elastómeros) que tienen la facultad
de soportar grandes deformaciones elásticas sin
ruptura teniendo la capacidad de absorber energía
vibracional (amortiguamiento) y para reducir el
nivel del ruido. Se establece la obtención de la
materia prima, costos, procesamiento y análisis de
esfuerzos a los que se encuentra sometida la base
del motor, método de moldeo por inyección para la
manufactura de las bases del motor. Se desarrolla
el estudio de factibilidad para la producción en el
producción e implementar el producto ecuatoriano
en la industria automotriz.
DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DE LA BASE DE MOTOR PARA CAMIONETAS
DESIGN AND OPTIMIZATION OF ENGINE MOUNT FOR PICKUP
1Marco Vinicio Noroña Merchán , 2Edwin Giovanny Puente Moromenacho
1-2 Universidad Internacional del Ecuador, Facultad de Ingeniería en Mecánica Automotriz, extensión Guayaquil
E-mail: 1manoroname@internacional.edu.ec , 2epuente@internacional.edu.ec
Palabras Clave: Base de motor, elastómeros, hule
natural, hule sintético, siliconas, poliuretano
ABSTRACT
The analysis is presented to optimize the design
manufacturing base engine for the Mazda BT-50
pickup, to counteract the vibration that causes the
engine to the entire vehicle, for against mismatches
and subtract general failure in components. The
materials that make up the family of amorphous
polymers (elastomers) having the ability to
withstand large elastic deformations without
breaking having the ability to absorb vibrational
energy (damping) and to reduce the noise level is
analyzed. Obtaining raw material costs, processing
and analysis efforts that are under the engine base,
injection molding method for manufacturing bases
set engine. The feasibility study for the production
in the country with the aim of reducing production
costs and implement the Ecuadorian product in the
automotive industry develops.
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Keywords: Engine mount, elastomers, natural
rubber, synthetic rubber, silicone, polyurethane.
1. INTRODUCCIÓN
Los elastómeros, denominados cauchos, son
materiales poliméricos muy utilizados en la vida
cotidiana y la industria en general. Mediante esta
investigación se establece la obtención del caucho
natural hasta llegar a los diversos derivados
sintéticos, destacando sus características,
componentes, sus propiedades y sus aplicaciones.
[2] .
Para obtener los mejores resultados, desde el
punto de vista técnico es importante que la sección
elástica sea igual en todos los soportes. Ello se
consigue colocando los elementos anti vibración
de forma adecuada, escogiendo cada elemento
elástico en proporción a la carga que debe
1.1 Elastómeros
Son polímeros capaces de sufrir grandes
deformaciones elásticas cuando se aplica esfuerzos
relativamente bajos, soportan extensiones de hasta
el 500% o más, pero retornan a su forma original.
El ejemplo más popular del elastómero es el
derivado de ciertas plantas y 2) polímeros sintéticos
producidos por procesos de polimerización,
similares a los que se utilizan en los termoplásticos
1.1.1 Características de los elastómeros
Los elastómeros son moléculas de cadena larga
que se encadenan transversalmente (como los
se deben a la combinación de dos características:
se encuentran estrechamente retorcida y 2) el grado
de encadenamiento transversal es sustancialmente
muestra una molécula retorcida y encadenada
transversalmente cuando no está bajo esfuerzos.
Sus efectos son:
• Presenta un cambio de propiedades asociado al
cese virtual de movimiento molecular a escala
local.
• Si la temperatura de reblandecimiento es
mayor que la temperatura de transición vítrea,
el polímero es suave.
• La temperatura de reblandecimiento es menor
que la temperatura de transición vítrea, el
material puede ser duro, quebradizo y amorfo.
Los elastómeros termoestables están constituidos
entrecruzadas. Por lo general son más resistentes
aunque más frágiles que los termoplásticos.
-
miento transversal: (a), sin estirar y (b) bajo esfuerzo a la tensión.
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2. MATERIALES Y MÉTODOS
dimensiones para la elaboración del elemento de
anti vibración de hule con chapa metálica, utilizado
en la industria automotriz como base del motor, se
costos de inversión en herramientas y maquinaria
para obtener un valor de venta competitivo.
2.1 Necesidad del mercado
Incrementar el producto ecuatoriano en la industria
automotriz, cubrir la demanda de soportes de
bases motor mediante un modelo general que
posea pocas variaciones con respecto a la original,
reduciendo costos y tiempos de obtención de la
misma, además el mismo puede ser un elemento
de repuesto cuando el soporte haya cumplido su
vida útil.
2.2. Función del producto
Es un elemento de antivibración de goma (hule),
y la carrocería, elimina las vibraciones producidas
por el motor que se transmiten de forma dañina,
ruidosa y destructiva al resto del vehículo. Los
elementos antivibración pueden actuar por
compresión, corte y torsión.
2.3 Características técnicas de la base motor
• La conexión goma-metal puede soportar la
misma fuerza de tracción que el cuerpo de
goma.
• La mezcla especial en NBR con SBR garantiza
un largo ciclo de histéresis.
• El control de la vulcanización impide la
formación de burbujas de aire dentro del
cuerpo de goma.
• Todas las inserciones son de acero de calidad
(inoxidable si se solicita).
• La unión entre partes metálicas es fuerte y
2.4 Alternativas de diseño
de diseño expuestas para el análisis: (a) representa
una base de motor con chapa metálica superior
en forma de C y la placa inferior de forma plana
con el material elastómero PVMQ. (b) representa
una base de motor con chapa metálica superior e
inferior de forma plana con el material elastómero
PVMQ.
Figura 2. Elementos de la base motor Figura 3. Modelos considerados para el diseño de una base motor.
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2.5 Evaluación y selección de la mejor alternativa
Para la selección de alternativas se usa el método
ordinal de criterios ponderados, se toma en
consideración criterios de forma, costo, montaje,
recubrimiento, seguridad e innovación. Esta
EVITAR
ACCIDENTES
Soporte
chapa
metálica
superior
tipo C
Soporte chapa
metálica
superior plana
PONDE-
RACIÓN
Soporte chapa
metálica supe-
rior tipo C
0.66
Soporte chapa
metálica supe-
rior plana
0
SUMA
PRECIO
Soporte
chapa metá-
lica superior
tipo C
Soporte chapa
metálica supe-
rior plana
PONDE-
RACIÓN
Soporte
chapa metá-
lica superior
tipo C
2
Soporte
chapa metá-
lica superior
plana
0.5
SUMA
SEGURI-
DAD
Soporte
chapa metá-
lica superior
tipo C
Soporte chapa
metálica supe-
rior plana
PONDE-
RACIÓN
Soporte
chapa metá-
lica superior
tipo C
2 0,57
Soporte
chapa metá-
lica superior
plana
0.5
SUMA
CONCLU-
SIÓN FORMA PRECIO MONTAJE RECUBRI-
MIENTO
Soporte
chapa metá-
lica superior
tipo C
0,095 0,095 0,095
Soporte
chapa metá-
lica superior
plana
SEGURIDAD INNOVACIÓN PRIORIDAD
0,095 0,6
2
La solución de la base de motor con chapa metálica
mediante la selección de alternativas por el método
ordinal de criterios ponderados, y considerando
especialmente el factor seguridad ya que su diseño
proporciona mejor absorción de vibraciones y es
más resistente a esfuerzos transversales (corte).
Tabla 2.
Tabla 3.
Tabla 4.1. Conclusiones para la selección del diseño
Tabla 4.2. Conclusiones para la selección del diseño
Tabla 1.
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2.6 Diseño de la base motor
2.6.1 Denominación y características de la base
Cuando se aprueba el diseño preliminar se puede
construir un prototipo para análisis. En el diseño
preliminar se toma en cuenta aspectos tales
como costo, calidad y rendimiento del producto,
el resultado debe ser un producto que resulte
competitivo y atractivo para el mercado. En la tabla
5 se representa en forma técnica la denominación
y características de la base de diseño los materiales
utilizados, dimensiones.
Tabla 5. Propiedades de los materiales utilizados en el ensayo de diseño
2.6.2 Fuerzas resultantes
obtenidos al aplicar las fuerzas que se muestran en
las tablas 6-7.
Figura 5.
Figura 6.-
Figura 4.
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requerido, se compara las deformaciones del
material elastómero que permite soportar
esfuerzos de compresión superiores a los ejercidos
por el motor de la camioneta Mazda BT-50,
y las respectivas vibraciones expuestas en su
desplazamiento, esto se consigue por medio de la
2.7 Proceso de producción
Los elastómeros sintéticos se utilizan porque se
Tabla 8. Fórmula del elastómero utilizado
desempeñan mejor que el caucho vulcanizado y
por su bajo precio.
aquí que los cauchos crudos son esencialmente
polímeros nocross -ligado y que son el componente
básico para la fabricación de todos los productos
elastoméricos.
El primer paso de la composición de goma por
lo general es para ablandar la goma de crudo en
trabajo mecánico. Esto se hace en mezcladores
internos. En esta condición suave de la goma
se mezclan fácilmente con una variedad de
ingredientes compuestos que normalmente se dan
crudo (PHR). La fórmula de goma generalizada se
2.7.1 Proceso de vulcanización
El proceso de vulcanización consiste esencialmente
en dos o más placas que se pueden juntar y
separar por presión hidráulica. Las placas suelen
ser calentadas por el vapor o la electricidad. Los
artículos de caucho vulcanizado están en varios
moldes entre las placas calientes bajo presión. En
su forma más simple, un molde formado por dos
placas de metal con cavidades adapta a la forma
Las piezas moldeadas se encogen cuando se
enfrían a temperatura ambiente después de la
Figura 7.
Tabla 6. Fuerzas de reacción
Tabla 7. Resultado del análisis
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extracción del molde de un tamaño menor que
las cavidades. Esta contracción del molde se
debe a la contracción térmica de los elastómeros,
que es considerablemente más alto que de los
un compuesto de caucho depende en gran medida
del tipo y la cantidad de cargas incorporados en
el caucho crudo en general, la adición de cargas
de estos, los moldes de prueba se utilizan para
compuesto.[5]
Muchos de los compuestos de goma se realizan
a contracción en un molde similar y cuando
se moldea en el mismo molde de las piezas
terminadas, estas tendrán las mismas dimensiones
en otros compuestos, especialmente los a base de
(Q), estos se contraen más y cuando se moldea en
moldes estándar de las piezas terminadas serán
menores que las de los compuestos estándar.
El proceso utilizado para la vulcanización de la
base será por medio del método de moldeo por
compresión. [6]
2.7.2. Moldeo por compresión
Consiste en colocar un espacio en blanco con la
forma adecuada, de las acciones sin vulcanizar en
cada cavidad del molde. Los moldes se cierran y
se colocan en una prensa hidráulica bajo la presión
completamente la cavidad del molde. El ligero
exceso es el conocido como rebabas de prensado.
[7]
El molde se mantiene cerrado bajo presión durante
el tiempo prescrito en la temperatura de moldeo,
el molde se remueve de la prensa y se abre para
retirar la pieza moldeada. Un molde simple de este
Demasiada acción o la colocación incorrecta de
la pieza en la cavidad pueden causar defectos
cubrir. El uso excesivo de material no sólo es
costoso, sino que se hace rápidamente pesado el
cual es más difícil de eliminar.Las operaciones
de acabado de estos elastómeros requieren que
las mismas sean después de la vulcanización, el
método más utilizado es por desbarbado, el cual
supone la exposición de las piezas de caucho de
baja temperatura (con nitrógeno líquido o dióxido
de carbón).
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
El análisis de la base de motor se realiza debido
a la alta demanda que se analiza en el sector
automotriz de camionetas Mazda.
Maresa, encargada de la marca Mazda en Ecuador
Generando un porcentaje de utilidad en las ventas
realizado en un solo concesionario de los más de 20
concesionarios que existen y se analiza las ventas
de esta base. En el concesionario se analizó las
analiza las ventas, los clientes que más necesitan
Figura 8. Métodos de la vulcanización de prensa
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las bases son los talleres y empresas (Petroleras,
camino malo en el oriente ecuatoriano), en segundo
lugar están los particulares (clientes dueños de
sus vehículos), luego las aseguradoras (las bases
cuando el automóvil sufrió un siniestro demasiado
grave en la parte frontal y se ve afectado parte del
motor en el cual las bases se destruyen debido a la
carga del choque en ese momento). En el análisis
de valor de ventas se ve que el concesionario
este tipo de producto.
En base a lo explicado y viendo la gran utilidad
que generan las bases (soportes) por la gran
utilización de los propietarios de camionetas,
esta investigación pretende reducir el costo
en la fabricación de un producto alterno que
pueda satisfacer las demandas del consumidor
ecuatoriano.
4. CONCLUSIONES
Finalizado el desarrollo del presente artículo
de investigación, se pone en consideración las
siguientes conclusiones con el propósito de que se
constituyan en un referente y fuente de consulta
por parte de profesionales relacionados al área.
La predicción de la fatiga y la evaluación de
material de goma son muy importantes en el diseño
de procedimientos para asegurar la seguridad
automóvil.
La metodología de predicción de la fatiga de la
vida caucho vulcanizado natural fue propuesta por
determinados daños por fatiga de ensayo de fatiga.
Los ensayos de fatiga se realizaron mediante
diferentes, desplazamiento de amplitud y período
de calor en edad.
La resistencia a la fatiga estuvo representado
y la tensión normalizada.
El procedimiento de estimación de la vida de fatiga
empleados en este estudio podría ser utilizado
aproximadamente para el diseño de la fatiga de los
componentes de goma en la etapa inicial de diseño.
REFERENCIAS
sobre los enfoques para el análisis de fatiga de
goma. Revista Internacional de la fatiga, 2002,
elastómeros. Goma de Química y Tecnología,
proceso de fatiga de los vulcanizados de
[5].Yamaguchi H, N Nakagawa, técnica de ensayo
de fatiga de los materiales de goma aislante
de vibración, el INT. polímero de Ciencia y
Tabla 9. Ventas por cliente caucho soporte motor BT-50
Tabla 10. Ventas totales caucho soporte motor BT-50
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[6].Oh, HL, un modelo de la fatiga de la vida de un
buje de goma, caucho y Tecnología Química,
que trata sobre el estudio de los elastómeros, su
composición, estructura química, fabricación,
procesos de producción.)
BIOGRAFÍA
1 Marco V Noroña M,
Ingeniero Automotriz,
Egresado Maestrante en la
Escuela Politécnica Nacional
en el programa de Sistemas
Automotrices. Docente tiempo completo en la
Universidad Internacional del Ecuador UIDE en
la ciudad de Guayaquil
2 Edwin G Puente M, nació
en Quito, Ecuador, Ingeniero
Automotriz, Posgrado en
Autotrónica , Gerencia y
Liderazgo Educativo. Docente
de la Universidad Internacional
del Ecuador y Director de la
Facultad de Ingeniería en Mecánica Automotriz de
la UIDE extensión Guayaquil.
Registro de publicación:
Fecha de recepción 10 de septiembre 2015
Fecha aceptación 28 noviembre 2015
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