Experimento para estadistica.

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Para comenzar con el diseño de experimentos, primero se investigó más a detalle las etapas de funcionamiento de los sistemas catalizadores para entender la importancia de su función.

La primera etapa del convertidor catalítico es el catalizador de reducción, el cual utiliza elementos químicos como el platino y rodio para disminuir las emisiones de NOx. (Óxido de nitrógeno) funcionando de tal forma que cuando una molécula de monóxido o dióxido de nitrógeno entra en contacto con el catalizador, éste atrapa el átomo de nitrógeno liberando el átomo de oxígeno y luego posteriormente el átomo de nitrógeno se une con otro átomo de nitrógeno y se libera, es decir, este catalizador descompone los óxidos de nitrógeno en oxígeno y nitrógeno que son los componentes del aire y por lo tanto no son contaminantes.

En la segunda etapa del convertidor catalítico, que es la etapa del catalizador de oxidación, este catalizador utiliza elementos químicos como el platino y paladio, los cuales toman los hidrocarburos (HC) y el monóxido de carbono (CO) que salen por el múltiple de escape del motor y los hace reaccionar con el oxígeno que también viene del motor generando dióxido de carbono (CO2).

Existe una tercera etapa encargada del control de emisiones, esta cuenta con un sensor de oxigeno que está ubicado antes del convertidor catalítico, el cual monitorea los gases de escape provenientes del motor y utiliza esta información para controlar el sistema de inyección de combustible del motor. Este sensor informa a la ECM (Modulo de Control Electrónico) sobre la cantidad de oxígeno existente en el múltiple de escape, con esta información la computadora puede aumentar o disminuir la cantidad de oxígeno en el escape ajustando la mezcla de aire-combustible. El sistema de control le permite a la computadora asegurarse que el motor está funcionando con una relación muy cercana a la estequiometria y además le permite mantener suficiente oxígeno en el escape para oxidar los hidrocarburos y el monóxido de carbono.

También podemos encontrar en muchos de los vehículos modernos, un sensor de oxigeno ubicado después del convertidor catalítico, este es colocado con el fin de informarle a la ECM sobre el correcto funcionamiento del convertidor catalítico y así asegurar una total reducción de los gases contaminantes producidos por la combustión del motor.

Se nos mencionó que dentro del proceso de fabricación de los catalizadores la mayoría de las operaciones son automatizadas, sin embargo, aquella en la que nos centraremos en este proyecto integrador de aprendizaje, la de soldadura, se lleva a cabo manualmente por trabajadores.

Dentro de la soldadura intervienen los tres factores antes mencionados (amperaje, voltaje y velocidad del cable) los cuáles pueden ser libremente cambiados por el operador encargado de soldar dependiendo del set-up de la maquinaria.

La problemática con este proceso son los “poros” que pueden surgir al momento de llevarse a cabo, es decir, los agujeros que se forman dentro de la soldadura y que afectan la hermeticidad del convertidor catalítico, como se presenta en la siguiente imagen:

[pic 5]

KATCON desea minimizar la cantidad de poros encontrados por línea de soldadura, quisieran comprender mejor las fuentes que están causando esta variabilidad para la reducción de éstos poros. La persona encargada de éste proceso tiene el control de 3 variables durante el proceso de soldadura que son las siguientes: voltaje de la operación, amperaje de la operación, rapidez del cable. Para poder llevar a cabo este experimento, se eligen 2 niveles para cada uno de estos factores, es decir, uno bajo y otro alto. Para el voltaje se seleccionó un nivel bajo de 25 volts y un nivel alto de 30 volts; para el amperaje un nivel bajo de 260 amperes y un nivel alto de 300; y por último los niveles para la rapidez del cable son de 370 y 420 bajo y alto respectivamente.

RESULTADOS

Se decide hacer 10 réplicas de un diseño factorial con estos 3 factores. La variable de respuesta que se observa es la calidad en soldadura en términos de porosidad que como ya se ha mencionado, se refleja en la cantidad de poros que aparecen durante el proceso de soldadura con arco. El ingeniero Emmanuel García nos mencionó que para que un agujero sea considerado como “poro” debe tener más de 3 mm de longitud. Los datos recopilados se organizaron en la siguiente tabla:

Amperaje de la operación (Amperes)

260

300

Rapidez del cable (pulg/min)

Rapidez del cable(pulg/min)

Voltaje de la operación

370

420

370

420

25

1

1

3

0

1

1

2

2

1

1

0

1

1

0

1

1

1

2

1

3

1

2

3

2

3

0

3

2

1

0

0

2

2

3

1

3