PROPUESTA DE MEJORA EN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DE COMPONENTES ELECTRÓNICOS DE CONTROL Y POTENCIA EN CAMIONES TOLVA KOMATSU MODELO 930E-4.

Abstract

El camión tolva Komatsu 930E-4 es un vehículo para uso exclusivo en minería con mando eléctrico AC. El peso del vehículo vacío es de 210 [ton], posee una capacidad de carga útil de 291.8 [ton],el peso bruto del vehículo es de 501.673 [kg] (502 [ton]). Posee un motor Diesel marca CUMMINS modelo QSK60 con capacidad nominal de 2700 [hp]. Su finalidad es mover el alternador principal para generar la energía eléctrica y suministrar energía mecánica para los distintos dispositivos hidráulicos. La energía eléctrica generada por el alternador principal (entre 600 [volts] y 1600[volts]), sufre una serie de cambios en el interior del gabinete de control, específicamente en los inversores. Esta energía eléctrica, es fundamental para el proceso de la propulsión. El proceso de la propulsión, se lleva a cabo en los motores de tracción eléctricos ubicados en las ruedas traseras. Los dos motores de tracción convierten la energía eléctrica en energía mecánica a través de los trenes de engranaje incorporados dentro de la estructura. Existe un sistema de control llamado INVERTEX, el cual controla todas las operaciones de propulsión y retardo dinámico, es lo que se podría llamar como el cerebro del camión. El INVERTEX está compuesto por una variedad de componentes electrónicos, dentro de los que se puede destacar el panel de control integrado (ICP), compuesto por tarjetas electrónicas análogas y digitales, que dan control a las diferentes operaciones. El sistema de retardo dinámico se usa para reducir la velocidad del camión eléctricamente durante la operación normal. Este sistema utiliza un paquete de rejillas resistivas para disipar la energía de los motores de tracción eléctricos, cuando operan como generadores (generalmente en pendientes), la energía total de retardo producida es controlada por un inversor por cada motor (ubicado en el gabinete de control y potencia).El aire de enfriado para refrigerar el grupo de control/potencia (invertex) y motores de tracción, así como también el alternador principal mismo, es proporcionado por un soplador dual ubicado en el eje del alternador. Este sistema de refrigeración posee ventajas y desventajas, el sistema posee una toma de aire llamada “scoob”, por el cual ingresa un gran flujo de aire (12.000 [cfm]). Lamentablemente, junto con este flujo de aire, ingresan al sistema partículas no deseadas(contaminación), las cuales afectan directamente a los diversos componentes electrónicos del grupo de control y potencia. Existen dos tipos principales de contaminación que afectan a los componentes electrónicos, las cuales abarcan un tercio del total delas fallas. El primer tipo es el polvo, el cual se presenta en mayor cantidad en la época de verano, dentro de las fallas más reiterativas están el aumento de las temperaturas de operación normal de componentes como por ejemplo las tarjetas electrónicas, y el error de comunicación que provoca entre las fibras ópticas que comandan los módulos de disparo de los inversores. El segundo tipo de contaminación es el agua, que se presenta en los meses de invierno, la cual luego de sufrir una serie de cambios de estado de la materia, llega hasta los componentes electrónicos, causando fallas a tierra o cortocircuitos. Estas fallas generan diferentes tipos de pérdidas para la empresa, pérdidas tanto monetarias como de imagen. Dentro de las perdidas monetarias se encuentra el alto costo de los componentes electrónicos involucrados, los cuales fluctúan desde los 446,96 [US] (220.833 [pesos]) hasta los 101.315,52 [US] (50.057.972 [pesos]). Respecto a las pérdidas de imagen, se entra directamente al negocio, este punto es vital ya que de él depende la permanencia del contrato con la empresa mandante (Los Pelambres).Como efecto de la post-implementación a la propuesta de mejora para el sistema de refrigeración, se obtendrán dos tipos de resultados, uno para cada tipo de contaminación. Para el polvo se propone un filtro en la toma de aire y para eliminar el problema del agua se proponen unos extractores de aire. Gracias a la implementación de este nuevo sistema en la admisión de aire del “scoob” para el camión tolva Komatsu modelo 930 E4, se reducirá el ingreso de polvo hacia el gabinete de control y potencia, evitando así los diferentes daños que sufren los componentes electrónicos a causa de las partículas contaminantes en suspensión (el polvo).Con la implementación de los extractores de aire en el gabinete de control y potencia, se evitarán las fallas producidas por el agua que ingresa al gabinete y que perjudica directamente a los componentes electrónicos, ocasionando cortocircuitos que dañan el componente en su totalidad. Los extractores proporcionarán una mayor vida útil de los componentes electrónicos, expulsando hacia el exterior el aire del interior del gabinete, junto con el cual saldrá el vapor de agua, que es el factor que genera el mayor problema.