Rediseño de un filtro para aire de sello radial para mejorar su performance en motores de combustión interna de vehículos scoop caterpillar

Abstract

En esta tesis de investigación, el objetivo general es rediseñar el filtro para aire de sello radial para mejorar su performance, instalado en un porta-filtro de aire para motores de combustión interna Caterpillar de vehículos SCOOP, conocidos como vehículos cargueros de bajo perfil para minería subterránea. La tesis corresponde a un tipo de investigación tecnológica de nivel aplicado con un diseño cuasi-experimental, empleándose el método de investigación sistémico para analizar 5 muestras de medios filtrantes seleccionadas por criterio de investigación, de una población de 183, para simulación de su performance en un banco de ensayo, de los cuales resultó favorable la primera muestra con un flujo nominal de 4 m3/min, mayor restricción de flujo de 0.47 KPa y menor caída de presión final de 5.50 KPa al ser dosificado con 980 gr de polvo contaminante (ISO 12103-1, grado A2 fino), lo que se traduce como mayor resistencia al colapso del filtro para aire. Con respecto a la durabilidad, la primera muestra del medio filtrante obtuvo una vida útil simulada de 5.3 horas para una resistencia final teórica de 30 pulg H2O, mediante una extrapolación lineal en Microsoft Excel de los datos cuantitativos recogidos de los ensayos de eficiencia y capacidad de retención por método del filtro absoluto, según norma ISO 5011:2014. Después de un mes, se confirmó vía correo electrónico que el filtro rediseñado, enviado al cliente contratista para prueba de campo, logró 86 horas reales de vida útil. En consecuencia, se logró mejorar la performance del filtro para aire en términos de su vida útil en un 43.3%, con una eficiencia de filtración del 99.13% y capacidad de retención de 819.5 g/m2 para un nivel de 40 micras. Finalmente, en un simulador de costos se logró obtener el ahorro del costo directo por material en -14.86% y del costo total por fabricación del producto rediseñado en -8.01%; por lo tanto, resulta factible su producción en lotes