UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO

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1 UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE QUERÉTARO Nombre de proyecto: PROBADOR DEL ECM DE UN GENERADOR DE ENERGÍA ELÉCTRICA CATERPILLAR PARA LAS FAMILIAS G3500C Y G3500E (DISEÑO ELÉCTRICO) Empresa: TRACSA S.A. DE C.V. Memoria que como parte de los requisitos para obtener el título de: INGENIERO EN TECNOLOGÍAS DE AUTOMATIZACIÓN Presenta: VENEGAS OLVERA AMED EMMANUEL Ing. Tania Judith Ortiz Ortiz Asesor de la UTEQ Ing. Héctor Ramírez Yáñez Asesor de la Organización Santiago de Querétaro, Qro. Mayo del

2 Resumen La tesis que se muestra a continuación llamada Probador para ECM de un Generador de Energía Eléctrica CATERPILLAR para la Familia G3500C y G3500E (Diseño eléctrico) muestra el desarrollo del diseño eléctrico para la herramienta como lo indicamos en el nombre. Esto fue desarrollado en la empresa TRACSA S.A.P.I. de C.V. ubicado en el Parque Industrial Balvanera en Corregidora, Querétaro. El proyecto tiene la finalidad de fabricar una herramienta la cual le facilitara al técnico realizar la revisión de los dispositivos ECM (Electric Control Module) el cual tiene la función de simular las señales que recibe el ECM por parte del equipo de generación eléctrica, esto es porque el generador al momento de presentar alguna falla, existe la posibilidad de que sea el ECM sea dañado, pero no existía un modo de probar que esté funcione de modo correcto. Anteriormente para poder descartar que el ECM estuviese fallando se tenía que revisar todos los factores que interactúan con él, esto llevaba un tiempo aproximado de 3 semanas ya que al ECM llegan todas las señales de los sensores, además éste mede y controla la velocidad de aceleración en el generador, también controla el flujo de combustible a las cámaras de combustión, monitorea la temperatura con la que se encuentra trabajando el equipo y a su vez también monitorea la tensión que se está generando. La fabricación de esta herramienta permite omitir realizar la revisión 2

3 de los demás elementos y solo enfocarse en el ECM, se puede realizar la evaluación de funcionalidad del ECM en un máximo de 3 horas, este tiempo se le asigna ya que primeramente se debe realizar la revisión alejado del equipo de generación, para evitar riesgos a los técnicos, ya que el generador alcanza altas temperatura y puede haber cortos circuitos internos. Al momento de concluir la revisión y analizar los resultados se podrá sacar un diagnóstico más eficiente y evitando la necesidad de desarmar el equipo para la revisión de conectividad. 3

4 Summary During my internship in I developed a project in the company TRACSA S.A.P.I. de C.V. supporting in the Energy Department. I performed various activities that brought me significant knowledge. I learned about generating equipment, the mechanical system, the electrical system and the control that needs these equipments. It was necessary to apply my knowledge and abilities in programming PLC s, mechanical maintenance and electrical design. Moreover, I developed a project that consisted in the electrical design for a tool that facilitates the maintenance of an ECM (Electrical Control Model). Besides, I designed the electrical drawings using the software electrical AUTOCAD, in order to have easily maintenance. Finally, it was a great experience because while I had to work on my project, I confronted new challenges supporting the company with other jobs and also; I learned more about automation and electricity. 4

5 ÍNDICE Página Resumen... 2 Summary....4 Índice... 5 I. INTRODUCCIÓN... 8 II. ANTECEDENTES Historia Departamento de Energía Antecedentes del Proyecto III. JUSTIFICACIÓN IV. OBJETIVOS Objetivo General Objetivos Específicos V. ALCANCE VI. ANÁLISIS DE RIESGOS VII. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA Estudio de un Equipo de Generación Sistema de Generación Generador de Energía Eléctrica G3500C Señales Electrónicas Corriente Alterna

6 7.1.5 Dispositivos de Entrada Sensores Clasificación de potencia de equipos Electrógenos Definición de Clasificaciones Potencia Auxiliar Potencia Auxiliar de Emergencia Potencia Principal Potencia Continua Electronic Control Module ECM Características Eléctricas Estructura Básica de un ECM Caterpillar Electronic Technician Cat ET Códigos de Diagnósticos AutoCAD Clemas Rail DIN VIII. PLAN DE ACTIVIDADES IX. RECURSOS MATERIALES Y HUMANOS Recursos Humanos Recursos Materiales

7 X. DESARROLLO DEL PROYECTO Reconocimiento de Equipos de Generación Selección de Modelo Análisis de Recursos Diagrama Eléctrico Compra de Material Ensamblaje del Proyecto Pruebas del Probador XI. RESULTADOS OBTENIDOS XII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES XIII. ANEXOS XIV. BIBLIOGRAFÍA 7

8 I. INTRODUCCIÓN El presente proyecto titulado Probador del ECM de un Generador de Energía Eléctrica CATERPILLAR para las Familias G3500C y G3500E (Diseño Mecánico), es desarrollado en el periodo de estadía enero-abril 2014 para la empresa TRACSA S.A.P.I. de C.V. sucursal Querétaro; como requisito para la obtención del título en Ingeniería en Tecnologías de Automatización que oferta la Universidad Tecnológica del Estado de Querétaro, bajo un modelo educativo de setenta por ciento práctica y treinta por ciento teoría. Es importante describir que un ECM Electric Control Module, por sus siglas en inglés, tiene la función principal de recibir señales eléctricas de corriente y de tensión, de los generadores de energía eléctrica, para monitorear y controlar: El paso de combustible. Velocidad de giro del motor. La comunicación con la red de electricidad proporcionada por la compañía CFE (Comisión Federal de Electricidad). La temperatura del equipo. El flujo de aire para la ventilación del equipo. 8

9 El probador desarrollado debe ser seguro para su uso en las mediciones y flexible para poder verificar señales de dos familias de generadores: G3500C y G3500E, dentro de cada una de ellas, a su vez, se tienen diferentes equipos según características de uso, como por ejemplo: uso continuo y/o generador de emergencia; tipo de combustible y cantidad del mismo; velocidad de reacción; cantidad de Kw/h (Kilo Watts-hora); tensiones de trabajo (127 V AC, 220 V AC, 330 V AC, 2300 V AC ), entre otras. Este probador del ECM mejorará los procedimientos de mantenimientos preventivos y correctivos de los generadores; dando prioridad a los mantenimientos correctivos, ya que en las revisiones de los equipos ECM se invierte tiempo de hasta una semana; por esta razón, el impacto del probador sería muy importante en la mejora y/o implementación de prácticas de mantenimiento correctivo, disminuyéndose considerablemente los eventos correctivos, mejorando la eficiencia en el servicio al cliente. El probador se diseñó con la finalidad de facilitar la revisión del ECM para poder así garantizar su correcta funcionalidad; la revisión en campo de forma directa es complicada y laboriosa, además de peligrosa para el Técnico. El probador brinda una flexible forma de poder revisar el ECM sin la necesidad de estar conectado al equipo de generación, ya que este cuenta con los sistemas mínimos para poder simular las señales que emite el generador y así poder forzar al ECM para que realice sus funciones de monitoreo y control. 9

10 Las señales monitoreadas son enviadas a la computadora mediante la interfaz Cat ET (Electronic Transmition), en formato PDF y/o PHP (lenguaje de programación para páginas web), las señales son presentadas visualmente mediante gráficos de: tensión de CFE, tensión generada por el equipo, corriente, temperatura, velocidad del motor, consumo de combustible, señales de los sensores (temperatura, flujo, velocidad, presión); magnitudes graficadas en función del tiempo; con la finalidad de tomar decisiones según los niveles de las magnitudes para el correcto funcionamiento del Generador de Energía Eléctrica. 10

11 II. ANTECEDENTES 2.1 Historia TRACSA S.A.P.I. de C.V. es una empresa fundada en 1974 en la ciudad de Guadalajara ofreciendo soluciones a los sectores de construcción, agrícola, minero, industrial y servicio de energía con la venta y renta de maquinaria nueva y seminueva de la marca Caterpillar. [1] Los valores [2] que maneja la empresa son: Satisfacción al cliente: Escuchando la voz del cliente siempre. Generando soluciones integrales con valor agregado que sean apreciadas por cliente siempre. Ofreciendo el producto o servicio correcto, al precio correcto y en el momento correcto siempre. Mejora continua: Incorporando procesos y nuevas tecnologías que nos ayuden a controlar nuestro negocio disciplinadamente. Estableciendo indicadores de desempeño y reconociendo el rendimiento extraordinario. 11

12 Fomentando la creatividad y nuevas ideas para asegurar el crecimiento del grupo. Trabajo en equipo: Conservando un ambiente de colaboración, respeto y confianza. Manteniendo una comunicación adecuada en todos los niveles. Aprovechando los conocimientos y experiencias del personal para crear sinergia. Con un liderazgo positivo e integrador que fomente un compromiso de todos por alcanzar los objetos. Solidez financiera: Haciendo transacciones comerciales rentables. Cumpliendo con nuestros compromisos con nuestros empleados, proveedores e instituciones financieras. Generando un rendimiento adecuado para nuestros clientes y accionistas. Honestidad: Actuando con total integridad con nuestros clientes, empleados, proveedores, acreedores y la sociedad. Compromiso: Adoptando prácticas y procedimientos de control ambiental. 12

13 Buscando en nuestras actividades el óptimo consumo de energía y recursos. Con la seguridad de todos nuestros empleados. Con el desarrollo de la comunidad. La misión [3] con la que se sostiene TRACSA es: Generar soluciones integrales efectivas para que nuestros clientes, en cada uno de los mercados que atendemos, hagan su negocio más rentable. Y la Visión con la que esta forjado TRACSA son: GRUPO TRACSA es reconocido por el desempeño de clase mundial en sus operaciones con clientes y proveedores. GRUPO TRACSA es el mejor lugar para trabajar: atrae, conserva y desarrolla al mejor talento. GRUPO TRACSA es líder indiscutible en cada uno de los mercados en los que participa. GRUPO TRACSA innova y crece de manera eficiente y rentable. GRUPO TRACSA es reconocido por su firme compromiso con el medio ambiente y la sociedad. 2.2 Departamento de Energía Este departamento se encarga de la venta, instalación y mantenimiento de máquinas generadoras de energía eléctrica, las cuales funcionan a base de combustibles como el Diesel, Gas LP, entre otros. [4] 13

14 Estos generadores cumplen la función de suministrar energía eléctrica a las empresas para el funcionamiento de la maquinaria, sustituyendo los servicios de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), esto lo realizan con la finalidad de que las empresas controlen su propio suministro de energía. [5] Además de mencionar que el costo de la generación de energía eléctrica es de un 50% a un 60% más barato que las cuotas establecidas por la CFE, el porcentaje varía dependiendo del combustible que se utiliza para el funcionamiento del generador. [6] 2.3 Antecedente del Proyecto Los generadores de energía eléctrica de modelos G3500C y G3500E que funcionan con Gas LP, cuentan con un equipo conocido como ECM (Electronic Control Modules) el cual está encargado del monitoreo de sensores, y del control del comportamiento del generador de energía, como por ejemplo: el suministro de combustible, las revoluciones por minuto y la tensión de salida del generador. [7] La ventaja más grande que presenta el ECM es que cuenta con un puerto de comunicación el cual permite la interacción con una computadora mediante 14

15 una herramienta especial de TRACSA llamada CAT ET; gracias a esto se puede ver el comportamiento de los sensores y del resto de la máquina. El generador de energía eléctrica depende en un 100% del equipo ECM para que su funcionamiento sea autónomo, por lo cual, cuando se tiene un problema con este es necesario sacar de funcionamiento la máquina, el ECM no cuenta con una herramienta o método de revisión, por lo que es necesario de revisar todos los demás elementos que interactúan con el ECM. Primeramente se tiene que hacer una revisión en todo el cableado de la maquinaria en búsqueda de cualquier clase de daño en el exterior que pueda provocar una tierra física y/o corto circuito, después se checa la continuidad de cada cable para garantizar su funcionamiento. Si después de la revisión anterior persiste el problema se deben revisar los sensores que todos estén funcionando correctamente, que entreguen señal en forma correcta; al ver que todos están bien se toma la decisión de conseguir otro ECM. Si se cuenta con una refacción del ECM en la ciudad se puede hacer la prueba en la brevedad, pero si no se tiene en existencia se tendrá que solicitar a otra sucursal y esto tiene un tiempo de entrega de 3 a 8 días de entrega. 15

16 Todos estos movimientos obligan a mantener apagada la máquina en un tiempo de 2 a 3 semanas, esto genera un gran impacto tanto al cliente como a TRACSA. Se ofreció el diseño y desarrollo de una herramienta, la cual se conectará en forma directa al ECM, esta herramienta será un Probador para el correcto funcionamiento del ECM que cubrirá los modelos de generadores G3500C y G3500E, los cuales son los más usados en la actualidad a nivel nacional y por consecuente son los que presentan mayor cantidad de casos de daño de ECM; utilizando el probador se simulará por medio de unos interruptores la señal de los sensores y así se forzará el funcionamiento del ECM para poder analizar y verificar su comportamiento conectándolo en la computadora. La finalidad es por lo tanto la simulación de todas las señales entrantes, con el fin de emular el funcionamiento de las señales del generador y también la generación de fallas para verificar el comportamiento del ECM. 16

17 III. JUSTIFICACIÓN El tiempo aproximado empleado para poder solucionar el problema de inspección del ECM es de 25 días, con este equipo se tiene estimado un tiempo de 12 días máximo, considerando tiempo de entrega, colocación y pruebas. Generando una ahorro de $700 USD de tiempo hombre por técnico involucrado, y una disminución del 35% en el uso de servicio de la red eléctrica proporcionado por la Comisión Federal de Electricidad (CFE), ya que el generador proporciona el resto de porcentaje para el suministro de la energía eléctrica donde son instalados. Además de otros beneficios secundarios como son: la seguridad de los técnicos, ya que al momento de realizar las pruebas del ECM conectado directamente al generador se ven expuestos a altas temperaturas. Dentro de los beneficios esperados se tiene: 1. Eficientización en tiempo de revisión del equipo ECM. 2. Mejoramiento del monitoreo de fallas. 3. Reducción de los riesgos que se pueden tener al momento de monitorear el dispositivo, en campo. 4. Se descartarán fallas de acuerdo al manual Service Manual G3500C and G3500E Generators Sets. 17

18 IV. OBJETIVOS 4.1 Objetivo Principal Diseño y desarrollo de un dispositivo probador del funcionamiento correcto de módulos ECM para generadores de energía eléctrica marca Caterpillar, modelo G3520C. 4.2 Objetivos Específicos 1. Estudiar el funcionamiento de los equipos de generación. 2. Analizar y seleccionar cuál familia y modelo a la que se le fabricará el probador. 3. Estudiar el modelo y seleccionar las señales que se ocuparán del ECM. 4. Diseñar el diagrama eléctrico para el probador para ECM. 5. Ensamblaje del sistema eléctrico para el probador para ECM. 18

19 V. ALCANCE La primera meta en el diseño y desarrollo del Probador del ECM de un generador de energía eléctrica marca Caterpillar, fue para ser utilizado en la verificación de las familias de generadores G3500C y G3500E, sin embargo, la empresa decidió que se considerará únicamente para el diseño a un modelo específico: G3520C ya éste es el más vendido a nivel nacional. También se consideró en el diseño que el dispositivo probador fuera portátil, ya que el 65% de los equipos a los que se les ofrece servicio están en otros estados como son: Aguascalientes, Michoacán, Durango, Guanajuato y San Luis Potosí. Otra consideración fue que el probador tenga la versatilidad de interactuar con sensores para poder garantizar la verificación del correcto funcionamiento del equipo en campo y poder desconectarlo del generador de energía eléctrica. Para finalizar se considera que el Probador tenga la capacidad de ser intermediario entre el ECM y la computadora por medio del equipo Cat-ET, el cual permitirá al técnico tener información más detallada del funcionamiento del ECM y de cómo está reaccionando con respecto a las señales de los sensores. 19

20 VI. ANÁLISIS DE RIESGOS A continuación se enlistan las situaciones de riesgo para la ejecución del diseño y desarrollo del presente proyecto: Definición del proyecto: El diseño inicial fue para un dispositivo que verificará el correcto funcionamiento de equipos ECM para modelos de dos familias de generadores de energía, sin embargo se decidió que el prototipo inicial de prueba fuera desarrollado para la familia de ECM más vendida. Inversión de tiempo: A consecuencia de la carga de trabajo, los tiempos planificados para la implementación del proyecto no fueron respetados, como se ha mencionado previamente; para la empresa el servicio posventa es importante, dentro de ésta, está incluido todo el soporte necesario para apoyar al cliente en el uso del producto o servicio; por lo tanto se ve obligada a dar prioridad a la atención a los llamados urgentes de servicios correctivos, además de dar prestaciones a los planificados para revisión, visitas y mantenimientos a los equipos funcionando en campo. 20

21 Presupuesto asignado: La revisión del presupuesto debe ser aprobada por el personal correspondiente de la matriz de TRACSA en Guadalajara, así como también la fabricación, y pruebas del prototipo: Probador del ECM para la familia G3520C. 21

22 VII. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA 7.1 Estudio de un Equipo de Generación Sistema de Generación [8] La electricidad es una fuente útil de energía, ya que es muy versátil; más que la energía mecánica. Se puede utilizar para una variedad de tareas, tales como iluminación, calefacción y máquinas eléctricas rotativas y que puede ser utilizado en un variedad de lugares, tales como plataformas petrolíferas en alta mar, campos de gas natural, las áreas remotas y límites urbanos. Generadores de Caterpillar convierten la energía mecánica de un motor, a energía eléctrica, es decir, generador de corriente alterna, también llamado alternador, el cual actúa como un voltaje fuente para la carga. Hay tres requisitos básicos para la generación de tensión, ellos son el magnetismo, el movimiento y conductores. Cuando una bobina se mueve en relación a un campo magnético, un voltaje es producido; sistemas de generación están basados en este concepto. Cuando cortas conductores a través de un campo magnético, una corriente se 22

23 produce en ese conductor; estos dos conceptos están estrechamente conectados, no importa si el campo magnético es estacionario y el conductor se mueve o si el conductor es estacionario y el campo magnético se mueve. El generador simple consiste de un aro de alambre que gira entre dos polos de imán permanente. Nota: En cualquier instalación de un grupo electrógeno, el marco del generador debe ser positivamente conectado a una toma de tierra. Un generador síncrono de CA es significativamente más complejo que el simple generador de un asa de alambre rotando entre dos permanentes imanes. Un generador síncrono AC consiste en cuatro principales componentes y / o sistemas: Campo (rotor). Armadura (estator). Excitatriz. Regulador de voltaje automático. En esencia, el proceso de tensión de generación va en el siguiente orden. El excitador proporciona una corriente continua a los devanados del rotor, la corriente continua a través de estos cables crea un flujo magnético, el flujo magnético genera una tensión de CA en el bobinado del estator, el regulador entonces detecta esta tensión de salida y controla al excitador actual. 23

24 En los generadores de Caterpillar, el rotor (la fuente del campo magnético) gira dentro de una armadura estacionaria llamado un estator. Una de las razones para el uso de una armadura estacionaria y una rotación de campo magnético es la dificultad de tomar corriente de 3 fases de una armadura giratoria. El rotor es girado por un motor primario. En el caso del generador Caterpillar establece, el motor primario es un motor a base de combustión interna, el cual mediante acoplamiento mecánico logra girar al motor eléctrico. El rotor contiene polos magnéticos con devanados alrededor de ellos para formar bobinas. Éstas, se denominan bobinas de campo o devanados de campo porque crean uno magnético excitado con una corriente continua. Típicamente los devanados de campo del generador contienen muchas vueltas, un campo magnético se irradia hacia fuera del rotor, tal como líneas de flujo magnético, a medida que el rotor gira, también lo hace el campo magnético, cuando este movimiento del campo magnético se encuentra con un estator devanado, se produce una tensión de CA. El campo magnético es más fuerte en el centro de los polos norte y sur donde las líneas de flujo magnético se concentran. Es importante tener en cuenta la tensión es una función de cambio de flujo por unidad de tiempo, no sólo en la proximidad al campo, el diseño simétrico del generador asegura que los polos del rotor se extienden sobre arcos iguales y 24

25 que la densidad de flujo magnético distribuida es similar en todos devanados del estator. Los polos magnéticos se refieren que el norte magnético y el sur son los puntos en los que el campo magnético es más fuerte en el rotor. Un poste se refiere al número de polos magnéticos desarrollados en el campo giratorio. Los polos magnéticos en un generador de cuatro polos están dispuestos norte-surnorte-sur en torno a la circunferencia del rotor, como se muestra en la Figura 1. Figura 1. Polos norte-sur-norte-sur. El número de polos (norte-sur-norte-sur) y la frecuencia deseada (ciclos por segundo o hercios) determina la velocidad sincrónica o sin carga en revoluciones por minuto (rpm). Ver fórmula 1. Fórmula 1, para calcular las revoluciones por minuto (rpm). Si se desea obtener 50 Hz de un generador de cuatro polos, el generador debe ser impulsado a 1500 rpm. A seis polos el generador es accionado a 1000 rpm. 25

26 La frecuencia generada de 50 Hz. es totalmente una función de velocidad. Fórmula 2, con valores asignados. La relación entre el número de polos y la velocidad síncrona se muestra en la Tabla 1. Estos cálculos son calculados tomando la frecuencia fundamental de 50 o 60 Hz y dividiéndolo por el número de pares de polos. Se multiplica entonces por 2π para obtener la velocidad de sincronismo en rad/s, que se convierte a continuación en rpm. Tabla 1. Velocidad síncrona. Independientemente del número de pares de polos, el rotor se mueve 360 grados mecánicos en una revolución. En grados eléctricos, sin embargo, cada par de polos gira 360 grados mecánicos. En otras palabras, grados eléctricos son los grados mecánicos por el número de pares de polos: en un generador de cuatro polos (dos pares de polos), cada par de polos mueve 360 grados mecánicos, por lo que el total de grados eléctricos movidos es: 26

27 360 x 2 = 720 polos: Lo siguiente lista eléctrica ilustra los grados en términos de número de 2 polos = 360 eléctricos 4 polos = 720 eléctricos 6 polos = 1080 eléctrica 8 polos = 1440 eléctrica La armadura principal, o el estator, permanece estacionaria. El estator consiste conforma el núcleo, y los propios arrollamientos del estator son llamados devanados, o devanados de inducido, los estatores bobinados se colocan en las ranuras a lo largo del interior del estator, por lo general se tiene un gran número de ranuras, los cortes de campo magnético del rotor a través de los devanados del estator, ya que gira dentro del estator. Como resultado, la tensión se produce en estos bobinados. carga. El voltaje del estator es el generador de salida que se suministra a la 27

28 7.1.2 Generador de Energía Eléctrica G3500C Este familia de generadores G3500C, la cual se caracteriza por ser de resistencia a cargas variables y versatilidad en sus aplicaciones, con esto se refiere a que cuenta con la capacidad de trabajar y resistir altas cargas de potencia en el consumo de energía; y su aplicaciones es amplia ya que estos son usados desde simples generadores de energía eléctrica de emergencia, o de uso continuo para las empresas; pero también tiene aplicación actualmente en transporte ferroviario (Ferrocarril), y en la marina como el generador para la iluminación de los Barcos turísticos. Esta familia trabaja con combustible a base de Gas LP, el cual se mezcla con aire de la atmósfera para aumentar la presencia de oxigeno y que exista una mejor explosión en los cilindros al momento de la combustión. Estos generadores cuentan con la capacidad de estar trabajando de forma constante 24 horas durante 7 días, calculándole un mantenimiento preventivo mensual: cambio de aceite y limpieza de filtros de aire; cada 6 meses cambio de filtros de aire, cambio de filtro de aceite, ajuste de bujías, limpieza de radiador y cambio de anticongelante. 28

29 Si las especificaciones anteriores se llevan a cabo se le calcula un estimado de 10 a 15 años funcionales para el equipo. Cuenta con una variedad de modelos mostrados a continuación: Modelos G3508C G3512C G3516C G3520C G3526C Características Cuenta con 8 cilindros de combustión, se usa principalmente para emergencia como seria en hospitales. Cuenta con 12 cilindros de combustión, se usa para emergencias y auxiliar a la carga. Cuenta con 16 cilindros de combustión, se usa auxiliar a la carga y de uso principal. Cuenta con 20 cilindros de combustión, es el más usado en la industria por su alta carga que resiste. Cuenta con 26 cilindros de combustión, es de uso continuo y es el más usado para la marina. Tabla 2. Modelos G3500C Señales Electrónicas [9] Los circuitos electrónicos procesan una señal. La señal puede ser tan simple como el pulso eléctrico creado por el cierre de los contactos de un interruptor, o compleja como una señal digital que evalúa el nivel de un fluido. Las señales pueden dividirse en dos grupos: Las que cambian y las que permanecen constantes (no cambian). 29

30 Una señal que no cambia, es aquella en que el flujo de corriente permanece en una misma dirección (Corriente Directa DC ); una señal que cambia, el flujo de corriente fluye en una dirección y luego cambia y fluye en la dirección contraria (Corriente Alterna AC ). Una señal DC, puede ser voltaje o corriente suministrado desde una fuente (Batería), o simplemente, un nivel DC, como la representación de algún otro parámetro, por ejemplo una termocupla es una fuente que genera un voltaje de corriente continua en proporción a su temperatura. Una fotocelda produce un voltaje en proporción a su intensidad luminosa. La característica básica del voltaje DC, es que tiene polaridad fija y el flujo de corriente es sólo en una dirección a través del circuito. Los siguientes ejemplos son usados para visualmente demostrar 4 diferentes tipos de señales de corriente directa DC. 30

31 Figura 2. Tipos de señales de corriente directa DC. Una Batería simple con polaridad de Positivo a Negativo en el caso de la figura 2A y con polaridad invertida en el caso del ejemplo 2B. La figura 2C, este ejemplo podría ser una corriente que está siendo controlada por un resistor variable. La figura 2D, este ejemplo es una señal de voltaje que es controlada por un interruptor que la activa y la desactiva. 31

32 7.1.4 Corriente Alterna [10] En la figura 3 se observa una señal o forma de onda del tipo senosoidal que corresponde a una corriente o voltaje de tipo alterno. Figura 3. Señal senosoidal. La corriente Alterna es un flujo de electrones que al ser representado gráficamente a través de una señal senosoidal, comienza en cero, se incrementa al máximo en un sentido, y entonces disminuye a cero, invierte su sentido y llega al máximo en sentido opuesto para volver nuevamente a cero. La razón de cambio de esta alternancia se llama Frecuencia y su unidad de medida es el Hertz. (1 Hertz corresponde a 1 ciclo que sucede en un segundo). Por ejemplo, en el consumo domiciliario, la corriente alterna tiene una alternancia de ciclo o frecuencia de 50 a 60 Hertz, es decir 50 a 60 ciclos se suceden en 1 segundo. 32

33 Las ondas senosoidales pueden representar una Corriente Alterna, una señal de radio, un tono de audio o una señal de vibración de alguna fuente mecánica. Las ondas senosoidales pueden ser producidas por alguna fuente electromecánica (generadores) o bien por un circuito electrónico llamado oscilador Dispositivos de Entrada [11] Los dispositivos de entrada, son usados para el monitoreo de la información asociada a los sistemas de la máquina. Los dispositivos de entrada convierten parámetros físicos como velocidad, temperatura, presión, posición, flujo o nivel en una señal electrónica. Los sistemas de control electrónico, usan esta señal electrónica (información de entrada) para el monitoreo de los componentes y para originar señales de salida apropiadas. Diferentes tipos de dispositivos de entrada proveen información de entrada a los módulos de control ECM, estos son interruptores, emisores y sensores. 33

34 Sensores [12] Los sensores a diferencia de los interruptores o switch, pueden indicar diferentes estados del parámetro sensado, por ejemplo un switch de temperatura de refrigerante de motor, se activará o desactivará de acuerdo a los niveles preestablecidos, es decir, en sólo dos situaciones, por el contrario un sensor diseñado para el mismo fin podrá entregar diferentes valores, dependiendo de la temperatura alcanzada. Los sensores para realizar esta labor, en su interior tienen circuitos electrónicos que procesan la información y la convierten en señal antes de que sea enviada hacia algún dispositivo de monitoreo o control electrónico. La señal electrónica se modula de tres formas. La modulación de frecuencia, muestra el parámetro como nivel de frecuencia, la modulación de duración de Impulso (digital), muestra el parámetro como porcentaje de ciclo de trabajo y la modulación analógica, muestra el parámetro como nivel de voltaje. Existen distintos tipos de sensores, aquí describiremos los diferentes tipos empleados por Caterpillar. FRECUENCIA DIGITAL 34