Prueba de resistencia para motores con HBM - Midiendo la temperatura a alta velocidad.
Prueba de resistencia para motores con HBM - Midiendo la temperatura a alta velocidad.

          Resultado de imagen para Toyota Motorsport GmbH (TMG) Para los autos de carrera los rápidos cambios de velocidad y los frenados bruscos son pruebas de resistencia para el                                   motor, con el fin de optimizar los motores de carrera y mejorar su rendimiento Toyota diseñó un nuevo banco de pruebas para motores de combustión.                         Descubre cómo lo hizo.

 

A velocidades mayores de 320 km/h las rápidas aceleraciones y las frenadas bruscas se convierten en una prueba de resistencia para motores de coches de carreras. En estas competiciones, la distribución de la temperatura en el motor es un factor clave. Con el fin de optimizar los motores de carreras y elevar su rendimiento Toyota Motorsport GmbH (TMG) diseñó un nuevo banco de pruebas de motores de combustión.

Toyota Motorsport GmbH (TMG) con sede en Alemania, es una empresa líder en pruebas y desarrollo, anteriormente Toyota compitió en carreras de la Fórmula 1 pero a partir del 2009 esta empresa se convirtió en un centro de desarrollo y pruebas de alta tecnología.

TMG cuenta con numerosos métodos de pruebas para diferentes elementos de los vehículos, incluso cuenta con un túnel de viento que, por cierto, no se utiliza sólo para desarrollos internos, sino también en proyectos para otros proveedores del sector automovilístico.

Nuevo banco de pruebas de motores de combustión

Con el fin de aumentar su oferta de servicio en el 2013 el departamento de motores decidió instalar un nuevo banco de pruebas de motores de combustión, capaz de llevar a cabo mediciones de temperatura en múltiples puntos, simulando de ese modo la distribución de temperatura en los motores, estos datos ayudan a los ingenieros a optimizar el circuito de refrigeración e incrementar la eficiencia del motor. Este banco de pruebas dispone de un sistema de adquisición de datos de medición QuantumX de HBM.  

El sistema QuantumX puede adaptarse de forma flexible al número de puntos de medición que se requieran.

¿Pero por qué optaron por este sistema? “Conocemos a HBM desde hace muchos años y sabemos que son especialistas en mediciones de par de alto rendimiento. Nuestros bancos de pruebas de motores ya utilizan transductores de par de HBM”, explica Bruno Kanzenbach, Ingeniero Senior de TMG. “Un experto que trabaja en el departamento de chasis y en el laboratorio de calibración, pero a quién se confió la responsabilidad de seleccionar la tecnología de medición debido a su amplia experiencia en metrología, lo primero que hizo fue definir los requisitos: el sistema debía ser capaz de suministrar datos de al menos 100 puntos de medición, en tiempo real y de forma sincrónica, directamente al banco de pruebas. La tecnología de medición, por sí misma, debía ser capaz de detectar con exactitud variaciones mínimas de temperatura. Una evaluación práctica nos hizo decidirnos por el QuantumX de HBM, fundamentalmente por su incertidumbre de medida extremadamente baja”, relata Kanzenbach.

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Gracias a su concepto de sistema modular y distribuido, el QuantumX puede adaptarse de forma flexible al número de puntos de medición que se requieran. Además, es compatible con todas las tecnologías de transductores comúnmente utilizadas.

El QuantumX es compatible con todas las tecnologías de transductores.

HBM suministró a TMG ocho módulos tipo MX1609 (amplificador de medición de 16 canales de termopares tipo K). Gracias a su alta exactitud, las tomas de los termopares se conectan directamente a los módulos. “Cuando se utilizan mordazas para cable hay un cierto riesgo de que la medición se vea distorsionada por el calor que el motor emite al recinto, ese problema desaparece con esta solución de conexión”, explica Kanzenbach. “Y de paso, nos ahorra mucho tiempo durante la configuración.

Un banco de pruebas de motores es una estructura compleja, porque simula un vehículo completo, incluida la electrónica, el circuito de refrigeración y el escape. Por eso nos resulta muy práctico que los más de 100 puntos de medida se puedan conectar al amplificador de medición directamente con un conector, tal y como lo permite el QuantumX. Con ello se elimina la necesidad de utilizar cableado adicional, que puede ser bastante”. Igualmente, resulta más sencillo convertir el sistema con rapidez para hacer pruebas en diferentes motores.

Adquisición de datos en tiempo real

La tecnología de HBM resulta especialmente fácil de utilizar en aplicaciones prácticas. Antes de poner los termopares en servicio, se calibran con ayuda del software LabVIEW* a través de una interfaz abierta del QuantumX, después, estos transductores de temperatura se distribuyen por todo el bloque del motor, la culata y el sistema de escape, colocándose a distintas profundidades de los materiales. Durante el ensayo, el banco de pruebas trabaja en distintos puntos de operación, con el fin de simular los diferentes tipos de cargas que se producen durante la conducción. El QuantumX registra las temperaturas y transmite la información al sistema del banco de pruebas por medio de salidas escalables, en tiempo real.

El QuantumX registra las temperaturas y transmite la información al sistema del banco de pruebas por medio de salidas escalables, en tiempo real.

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“Nuestro sistema se integra con el sistema de medición del banco de pruebas a través del gateway CANbus para QuantumX. Disponemos de acceso instantáneo a todos los datos de temperatura y podemos trabajar esos datos”, comenta Kanzenbach. Se pueden registrar 300 valores de temperatura por segundo y transferirlos con un ancho de banda de hasta 15 Hz y resolución de 24 bits para cada canal, de forma totalmente inmune a las interferencias. La calibración térmica de la cadena de medición —basada en dos puntos de medición— aporta una significativa mejora a la exactitud de la medición, de este modo, resulta posible registrar incluso cambios dinámicos de temperatura muy pequeños.

Después, los datos se combinan en el banco de pruebas con otros valores del motor, como pueden ser los de velocidad y par. Para esta aplicación se utiliza el transductor de par T11F de HBM, optimizado para mediciones de inercia y diseñado para velocidades extremadamente altas (hasta 30.000 rpm). Los resultados permiten calcular la distribución de temperatura en el motor a distintos niveles de carga. “Estas mediciones de temperatura de alta exactitud ayudan a los ingenieros a refinar aún más la eficiencia de los motores”, concluye Kanzenbach.

Recuperado de: HBM, Medición de temperatura a alta velocidad, de http://www.hbm.com/es/menu/soluciones/pruebas-y-medicion/notas-de-aplicacion/toyota/