Diseño de sistema inteligente para aislar una Fuel Cell de vibraciones en una retroexcavadora

Abstract

El objetivo principal de este trabajo de tesis fue desarrollar un sistema de aislamiento de vibraciones e impactos para una celda de hidrógeno que se instalará en una retroexcavadora como parte de un proyecto de modernización de la maquinaria. El motor diésel de 71 kW de la retroexcavadora será reemplazado por una celda de hidrógeno de 80 kW para reducir las emisiones y mejorar la eficiencia energética del motor eléctrico de la máquina.

Para lograr el objetivo, se evaluaron tres sistemas de aislamiento: soportes antivibratorios de caucho, amortiguadores pasivos y amortiguadores magnetorreológicos (MR). Para analizar su desempeño en la reducción de vibraciones e impactos se implementaron modelos validados para simular las respuestas dinámicas de la celda de hidrógeno. Posteriormente, se modelaron las cargas operativas a las que la celda estaría expuesta, simulando tanto la respuesta dinámica del sistema de suspensión como la respuesta vibratoria en distintos escenarios de frecuencia. Estos modelos se configuraron para representar situaciones de operación típicas y condiciones extremas, tales como impactos en el chasis debido al uso del aguilón y el balde, y terrenos de alta irregularidad.

El análisis de resultados permitió concluir que todos los sistemas evaluados cumplían con los criterios de diseño establecidos; sin embargo, los soportes antivibratorios de caucho fueron seleccionados como la solución óptima. Este sistema demostró ser efectivo para mantener la celda dentro de los límites seguros de operación, y también destacó por su costo accesible, facilidad de implementación y una efectividad probada en aplicaciones industriales similares. Además, las mediciones de vibraciones realizadas en el chasis de la retroexcavadora mientras aún estaba equipado con el motor confirmaron que los soportes de caucho minimizan eficazmente las vibraciones.