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Técnicas Básicas de Técnicas Básicas de análisis de motores & análisis de motores &
Compresores Compresores ReciprocantesReciprocantes
22
Objetivos de este cursoObjetivos de este curso
En este curso se ilustra el comportamiento de los En este curso se ilustra el comportamiento de los motores y los motores y los compresores usando datos compresores usando datos obtenidos de máquinas en funcionamiento.obtenidos de máquinas en funcionamiento.
Los datos recolectados que se muestran han sido Los datos recolectados que se muestran han sido hecho por analistas en su día a día del programa hecho por analistas en su día a día del programa de mantenimiento predictivo.de mantenimiento predictivo.
Se ilustran fallas que suceden en equipos Se ilustran fallas que suceden en equipos Reciprocantes y las técnicas para detectarlas.Reciprocantes y las técnicas para detectarlas.
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Pequeño resumen Pequeño resumen del cursodel curso
Programas de análisisProgramas de análisis Caracterización de los motores y los compresoresCaracterización de los motores y los compresores
– Tipos de datosTipos de datos– Ubicación de los puntos de prueba.Ubicación de los puntos de prueba.
Secuencia de eventosSecuencia de eventos– Motores de 2 tiemposMotores de 2 tiempos– Motores de 4 tiemposMotores de 4 tiempos– CompresoresCompresores
Análisis de las fallas en los motoresAnálisis de las fallas en los motores Análisis de las fallas en los compresores.Análisis de las fallas en los compresores.
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ObjetivosObjetivos Tipos de análisisTipos de análisis Procesos de análisisProcesos de análisis
PROGRAMAS DE ANÁLISISPROGRAMAS DE ANÁLISIS
55
Programas de análisisProgramas de análisis
Objetivos de los programas de análisisObjetivos de los programas de análisis Eliminar el mantenimiento innecesario y costosoEliminar el mantenimiento innecesario y costoso Reducir costos de mantenimientoReducir costos de mantenimiento Aumentar la disponibilidad de las máquinasAumentar la disponibilidad de las máquinas Reducir tiempo de paradaReducir tiempo de parada Mejorar el desempeño de los equipos.Mejorar el desempeño de los equipos. Reducir emisionesReducir emisiones Incrementar la seguridad de los equipos y Incrementar la seguridad de los equipos y
del personaldel personal
““No se puede mejorar lo que no se mideNo se puede mejorar lo que no se mide””
66
Programas de análisisProgramas de análisis
Tipos de análisis de las máquinasTipos de análisis de las máquinas Análisis del mantenimientoAnálisis del mantenimiento
– Identificar fallas incipientes de tal forma que se pueda Identificar fallas incipientes de tal forma que se pueda transformar el mantenimiento correctivo en mantenimiento transformar el mantenimiento correctivo en mantenimiento programado.programado.
– Ayudar a evitar las fallas en servicioAyudar a evitar las fallas en servicio– La meta es reducir los costos de mantenimientoLa meta es reducir los costos de mantenimiento
Análisis de desempeñoAnálisis de desempeño– Caracterizar el potencial operativo del motor/compresorCaracterizar el potencial operativo del motor/compresor– EficienciaEficiencia– Consumo de combustibleConsumo de combustible– PotenciaPotencia– Entrega de potencia final.Entrega de potencia final.
77
Programas de análisisProgramas de análisis
El proceso de análisisEl proceso de análisis Adquirir información de la máquinaAdquirir información de la máquina Centralizarse en la información concerniente a Centralizarse en la información concerniente a
medidas de desempeño y condición.medidas de desempeño y condición. Organizar e imprimir la informaciónOrganizar e imprimir la información Investigar y analizar la condición y desempeño.Investigar y analizar la condición y desempeño. Reportar lo encontradoReportar lo encontrado Tomar accionesTomar acciones Realizar seguimiento de las acciones.Realizar seguimiento de las acciones.
88
CARACTERIZACIÓN DE LOS CARACTERIZACIÓN DE LOS MOTORES Y LOS COMPRESORESMOTORES Y LOS COMPRESORES
Tipos de datosTipos de datos Ubicación de los puntos de pruebaUbicación de los puntos de prueba
99
Caracterización de los motores y los compresoresCaracterización de los motores y los compresores
Tipos de datos especialesTipos de datos especiales Proceso de datosProceso de datos
– Hablar sobre el procesoHablar sobre el proceso– Ejemplos: presión y temperatura de succión.Ejemplos: presión y temperatura de succión.
Dato de fase-marcadaDato de fase-marcada– Datos referenciados al volanteDatos referenciados al volante– Ejemplo: datos de presión versus tiempo.Ejemplo: datos de presión versus tiempo.
Datos No-faseDatos No-fase– La muestra es, solamente, una función del tiempoLa muestra es, solamente, una función del tiempo– Ejemplo: datos de aceleración de un rodamiento de un Ejemplo: datos de aceleración de un rodamiento de un
turbocargadorturbocargador
1010
Caracterización de los motores y los compresoresCaracterización de los motores y los compresoresMedida de la posición del volanteMedida de la posición del volante
Uno por gradoUno por grado– Encoder del ejeEncoder del eje– 360 pulsos por revolución360 pulsos por revolución– La mejor precisiónLa mejor precisión
Uno por vuelta del Uno por vuelta del volantevolante– Los picos magnéticos, Los picos magnéticos,
activos u ópticos son activos u ópticos son comunescomunes
– 1 pulso por revolución1 pulso por revolución– Usualmente permanece Usualmente permanece
montadomontado
1111
Caracterización de los motores y los compresoresCaracterización de los motores y los compresoresEjemplo de la presión de fase – marcada (PT)Ejemplo de la presión de fase – marcada (PT)
Presión en la cabeza y en el final del Presión en la cabeza y en el final del compresor trazadas en el cilindro de un compresor trazadas en el cilindro de un compresorcompresor
1212
Caracterización de los motores y los compresoresCaracterización de los motores y los compresoresMovimiento libre, datos no faseadosMovimiento libre, datos no faseados
Los datos son tomados independientemente de la posición del Los datos son tomados independientemente de la posición del cigüeñalcigüeñal
Que se obtiene:Que se obtiene:– Niveles de vibración totalesNiveles de vibración totales– El espectro muestra los componentes de la frecuenciaEl espectro muestra los componentes de la frecuencia
Aplicaciones comunesAplicaciones comunes– Vibraciones estructuralesVibraciones estructurales– Soportes, fundacionesSoportes, fundaciones– Turbo cargadoresTurbo cargadores– Bombas de aceite y de aguaBombas de aceite y de agua– Pulsaciones de presiónPulsaciones de presión
1313
Caracterización de los motores y los compresoresCaracterización de los motores y los compresoresEjemplo de datos de movimiento libre, no faseado Ejemplo de datos de movimiento libre, no faseado
espectroespectro
Espectro tomado de la Espectro tomado de la carcasa de un motor cerca carcasa de un motor cerca de los tornillos de anclaje. de los tornillos de anclaje. Mils pico – pico, final de la Mils pico – pico, final de la bomba de bomba de aceite, dirección aceite, dirección horizontal.horizontal.
Velocidad del motor 323 Velocidad del motor 323 RPMRPM
1414
Datos Del MotorDatos Del Motor
1515
Caracterización de los motores y los compresoresCaracterización de los motores y los compresoresTípico motor de 2 tiempos PT/VTTípico motor de 2 tiempos PT/VT
1616
Caracterización de los motores y los compresoresCaracterización de los motores y los compresoresTípico motor de 4 tiempos PT/VTTípico motor de 4 tiempos PT/VT
1717
Datos del CompresorDatos del Compresor
1818
Caracterización de los motores y los compresoresCaracterización de los motores y los compresoresModelo de un compresor típico HEModelo de un compresor típico HE
1919
SECUENCIA DE EVENTOSSECUENCIA DE EVENTOS
Motor de 2 tiempos, de ignición por chispaMotor de 2 tiempos, de ignición por chispa Motor de 4 tiempos, de ignición por chispaMotor de 4 tiempos, de ignición por chispa Compresores Reciprocantes de doble acciónCompresores Reciprocantes de doble acción
2020
Entendiendo las fallas en las máquinasEntendiendo las fallas en las máquinas
Para reconocer las fallas en los compresores Para reconocer las fallas en los compresores y los motores, debemos y los motores, debemos conocer como conocer como se comportan en condiciones normalesse comportan en condiciones normales– Los eventos mecánicos que usted espera ver Los eventos mecánicos que usted espera ver
suceden?suceden?– Parecen ser normales estos eventos?Parecen ser normales estos eventos?
Cuando suceden?Cuando suceden? Cuál es su magnitud relativa?Cuál es su magnitud relativa? Se ven iguales a como se veían antes?Se ven iguales a como se veían antes? Se ven similares a las de la siguiente máquina?Se ven similares a las de la siguiente máquina?
Cual es el desempeño de la máquina?Cual es el desempeño de la máquina?
2121
SECUENCIA DE EVENTOS PARA SECUENCIA DE EVENTOS PARA UN MOTOR DE 2 TIEMPOSUN MOTOR DE 2 TIEMPOS
Presión versus ángulo del cigüeñal (PT)Presión versus ángulo del cigüeñal (PT) Presión – Volumen (PV)Presión – Volumen (PV) Vibración versus ángulo del cigüeñalVibración versus ángulo del cigüeñal
2222
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPT: inicio del cicloPT: inicio del ciclo
La ignición a ocurridoLa ignición a ocurrido El viaje frontal de la llama ha empezadoEl viaje frontal de la llama ha empezado La mezcla de aire y combustible es sobrecalentadaLa mezcla de aire y combustible es sobrecalentada
2323
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPT: combustiónPT: combustión
La llama viaja a través de la cámaraLa llama viaja a través de la cámara El calor es liberado, la presión aumentaEl calor es liberado, la presión aumenta La temperatura en la llama frontal es de 3500ºFLa temperatura en la llama frontal es de 3500ºF El pico ocurre entre los 10 – 15 grados ATDCEl pico ocurre entre los 10 – 15 grados ATDC La velocidad de propagación es criticaLa velocidad de propagación es critica
– Muy rápido, detonaciónMuy rápido, detonación– Muy bajo, fuego suaveMuy bajo, fuego suave
2424
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPT: potenciaPT: potencia
La combustión se completaLa combustión se completa La presión hace que el pistón bajeLa presión hace que el pistón baje Como el volumen incrementa, la presión decreceComo el volumen incrementa, la presión decrece
2525
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPT: expansiónPT: expansión
El pistón destapa el puerto de salidaEl pistón destapa el puerto de salida La presión cae más rápidamenteLa presión cae más rápidamente En este punto la temperatura es de 800ºFEn este punto la temperatura es de 800ºF
2626
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPT: succión de airePT: succión de aire
El puerto de succión es El puerto de succión es descubiertodescubierto
Presión en el cilindro <= Presión en el cilindro <= presión de succiónpresión de succión
Aire fresco recorre la Aire fresco recorre la recámara y la enfríarecámara y la enfría
2727
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPT: BarridoPT: Barrido
El barrido continua hasta que los El barrido continua hasta que los puertos se cierranpuertos se cierran
El enfriamiento del cilindro continuaEl enfriamiento del cilindro continua
2828
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPT: Admision de combustiblePT: Admision de combustible
El barrido continua hasta que los El barrido continua hasta que los puertos se cierranpuertos se cierran
En este punto se presenta la En este punto se presenta la menor presión en el cilindromenor presión en el cilindro
El combustible es inyectado El combustible es inyectado justamente antes que el escape justamente antes que el escape se cierrese cierre
La apertura del puerto de La apertura del puerto de expulsión arrastra combustibleexpulsión arrastra combustible
El puerto se cierra antes de que El puerto se cierra antes de que algo de combustible se escapealgo de combustible se escape
2929
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPT: compresiónPT: compresión
La inyección de combustible cesa, La inyección de combustible cesa, los puertos son cerradoslos puertos son cerrados
La presión empieza a aumentarLa presión empieza a aumentar La carga de aire – combustible es La carga de aire – combustible es
turbulentaturbulenta La turbulencia mezcla la carga de La turbulencia mezcla la carga de
aire – combustibleaire – combustible La temperatura aumentaLa temperatura aumenta
3030
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPT: igniciónPT: ignición
La ignición ocurre entre los 5 – La ignición ocurre entre los 5 – 10 grados BTCD10 grados BTCD
El avance da tiempo para que El avance da tiempo para que la combustión se inicie y para la combustión se inicie y para que la llama frontal viajeque la llama frontal viaje
La carga de aire – combustible La carga de aire – combustible es sobrecalentadaes sobrecalentada
3131
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPT: final del cicloPT: final del ciclo
La llama frontal empieza a propagarse La llama frontal empieza a propagarse a lo largo de la cámaraa lo largo de la cámara
3232
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPV: inicio del ciclo (TDC)PV: inicio del ciclo (TDC)
La ignición ha ocurridoLa ignición ha ocurrido El viaje de la llama frontal a ha El viaje de la llama frontal a ha
empezadoempezado La mezcla de aire y combustible La mezcla de aire y combustible
es sobrecalentadaes sobrecalentada
3333
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPV: combustiónPV: combustión
La llama viaja a lo largo de la cámaraLa llama viaja a lo largo de la cámara El calor es liberado y la presión aumentaEl calor es liberado y la presión aumenta La temperatura en la llama frontal es cerca de La temperatura en la llama frontal es cerca de
3500ºF3500ºF El pico ocurre entre los 10 – 15 grados ATDCEl pico ocurre entre los 10 – 15 grados ATDC La velocidad de propagación es criticaLa velocidad de propagación es critica
– Muy rápido, detonaciónMuy rápido, detonación– Muy despacio, fuego suaveMuy despacio, fuego suave
3434
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPV: potenciaPV: potencia
La combustión se completaLa combustión se completa La presión hace que el pistón bajeLa presión hace que el pistón baje Como el volumen incrementa, la Como el volumen incrementa, la
presión decrecepresión decrece
3535
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPV: expansiónPV: expansión
El pistón Abre el puerto de salidaEl pistón Abre el puerto de salida La presión cae más rápidamenteLa presión cae más rápidamente En este punto la temperatura es de 800ºFEn este punto la temperatura es de 800ºF
3636
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPV: admisión de airePV: admisión de aire
El puerto de succión es descubiertoEl puerto de succión es descubierto Presión en el cilindro <= presión de succiónPresión en el cilindro <= presión de succión Aire fresco recorre la cámara y la enfríaAire fresco recorre la cámara y la enfría
3737
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPV: BarridoPV: Barrido
El barrido continua hasta que los puertos se cierranEl barrido continua hasta que los puertos se cierran El enfriamiento del cilindro continuaEl enfriamiento del cilindro continua
3838
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPV: Admisión de combustiblePV: Admisión de combustible
El barrido continua hasta que la toma se cierreEl barrido continua hasta que la toma se cierre En esta punto se presenta la menor presión en el En esta punto se presenta la menor presión en el
cilindrocilindro El combustible es inyectado justamente antes que El combustible es inyectado justamente antes que
la salida se cierrela salida se cierre La apertura del puerto de expulsión arrastra La apertura del puerto de expulsión arrastra
combustiblecombustible
3939
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPV: compresiónPV: compresión
La inyección de combustible cesa, los puertos son La inyección de combustible cesa, los puertos son cerradoscerrados
La presión empieza a aumentarLa presión empieza a aumentar La carga de aire – combustible es turbulentaLa carga de aire – combustible es turbulenta La turbulencia mezcla la carga de aire – La turbulencia mezcla la carga de aire –
combustiblecombustible La temperatura aumentaLa temperatura aumenta
4040
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPV: igniciónPV: ignición
La ignición ocurre entre los 5 – 10 grados La ignición ocurre entre los 5 – 10 grados BTCDBTCD
El avance da tiempo para que la combustión El avance da tiempo para que la combustión se inicie y para que la llama frontal viajese inicie y para que la llama frontal viaje
La carga de aire – combustible es La carga de aire – combustible es sobrecalentadasobrecalentada
4141
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposPV: final del cicloPV: final del ciclo
La llama frontal empieza a propagarse a lo largo de La llama frontal empieza a propagarse a lo largo de la cámarala cámara
4242
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposVibración en el cilindro: inicio del cicloVibración en el cilindro: inicio del ciclo
4343
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposVibración en el cilindro: combustiónVibración en el cilindro: combustión
El anillo se encuentra totalmente cargado El anillo se encuentra totalmente cargado por la presión del gaspor la presión del gas
Se pueden observar algunas vibraciones Se pueden observar algunas vibraciones como resultado de la combustióncomo resultado de la combustión
4444
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposVibración en el cilindro: potenciaVibración en el cilindro: potencia
Clip del anilloClip del anillo
4545
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposVibración en el cilindro: Salida de GasesVibración en el cilindro: Salida de Gases
EscapeEscape
4646
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposVibración en el cilindro: succión de aire y barridoVibración en el cilindro: succión de aire y barrido
4747
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposVibración en el cilindro: inyección de combustibleVibración en el cilindro: inyección de combustible
Inyección de combustibleInyección de combustible
4848
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposVibración en el cilindro: compresiónVibración en el cilindro: compresión
Cierre de las válvulas de acceso del Cierre de las válvulas de acceso del combustiblecombustible
4949
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposVibración en el cilindro: igniciónVibración en el cilindro: ignición
5050
Secuencia de eventos para un motor de 2 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 2 tiemposVibración en el cilindro: final del cicloVibración en el cilindro: final del ciclo
5151
SECUENCIA DE EVENTOS PARA UN SECUENCIA DE EVENTOS PARA UN MOTOR DE 4 TIEMPOSMOTOR DE 4 TIEMPOS
Presión y vibración (PT/VT)Presión y vibración (PT/VT) Presión – Volumen (PV)Presión – Volumen (PV)
5252
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPT/VT: punto muerto superiorPT/VT: punto muerto superior
La ignición ha ocurridoLa ignición ha ocurrido La propagación de la llama ha empezadoLa propagación de la llama ha empezado La mezcla de aire – combustible es sobrecalentadaLa mezcla de aire – combustible es sobrecalentada
5353
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPT/VT: presión pico del encendidoPT/VT: presión pico del encendido
Propagación de la llama frontal a través del cilindroPropagación de la llama frontal a través del cilindro Aumento de la presión y la temperaturaAumento de la presión y la temperatura
– Muy rápido, detonaciónMuy rápido, detonación– Muy despacio, fuego suaveMuy despacio, fuego suave
5454
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPT/VT: carrera de potenciaPT/VT: carrera de potencia
5555
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPT/VT: Salida de GasesPT/VT: Salida de Gases
Los gases de expulsión salen a través del puerto Los gases de expulsión salen a través del puerto de la válvula al múltiple de escape y de ahí al turbode la válvula al múltiple de escape y de ahí al turbo
Blow down
5656
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPT/VT: Admisión de airePT/VT: Admisión de aire
Cierre Válvulade Escape
5757
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPT/VT: Admision de combustiblePT/VT: Admision de combustible
Cierre de la válvula Cierre de la válvula de succiónde succión
Cierre Válvulade Admisión
5858
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPT/VT: compresión e igniciónPT/VT: compresión e ignición
Cierre de la válvula Gas combustibleCierre de la válvula Gas combustible
5959
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPT/VT: final del cicloPT/VT: final del ciclo
¿Qué es Esto?
6060
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposVT: interferencias (Crosstalk)VT: interferencias (Crosstalk)
Este motor tiene elevadores sólidosEste motor tiene elevadores sólidos
6161
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPV: punto muerto superiorPV: punto muerto superior
6262
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPV: succión de airePV: succión de aire
Aire fresco entra al cilindroAire fresco entra al cilindro
6363
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPV: succión de combustible y compresiónPV: succión de combustible y compresión
Comienza la succión de combustible BBDCComienza la succión de combustible BBDC La turbulencia revuelve la mezclaLa turbulencia revuelve la mezcla
6464
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPV: igniciónPV: ignición
La mezcla es comprimida y sobrecalentadaLa mezcla es comprimida y sobrecalentada La ignición ocurre entre los 10 – 20 grados La ignición ocurre entre los 10 – 20 grados
BTDCBTDC
6565
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPV: punto muerto superiorPV: punto muerto superior
La ignición ha ocurridoLa ignición ha ocurrido El viaje de la llamas frontal ha iniciadoEl viaje de la llamas frontal ha iniciado
6666
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPV: presión pico del encendidoPV: presión pico del encendido
La llama viaja a lo largo de la cámaraLa llama viaja a lo largo de la cámara El calor es liberado y la presión aumentaEl calor es liberado y la presión aumenta El pico ocurre entre los 15 – 20 grados ATDCEl pico ocurre entre los 15 – 20 grados ATDC Si la presión incrementa esSi la presión incrementa es
– Muy rápido, detonaciónMuy rápido, detonación– Muy despacio, fuego suaveMuy despacio, fuego suave
6767
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPV: Carrera de potenciaPV: Carrera de potencia
Se completa la combustiónSe completa la combustión Le presión lleva al cilindro hacia abajoLe presión lleva al cilindro hacia abajo Como el volumen aumenta la presión decreceComo el volumen aumenta la presión decrece
6868
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPV: punto muerto inferiorPV: punto muerto inferior
La válvula de escape abre justo antes del BDCLa válvula de escape abre justo antes del BDC
6969
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPV: Salida de GasesPV: Salida de Gases
La presión cae rápidamente La presión cae rápidamente Blow DownBlow Down
7070
Secuencia de eventos para un motor de 4 tiemposSecuencia de eventos para un motor de 4 tiemposPV: final del cicloPV: final del ciclo
7171
SECUENCIA DE EVENTOS PARA SECUENCIA DE EVENTOS PARA COMPRESOR RECIPROCANTE DE COMPRESOR RECIPROCANTE DE
DOBLE ACCIÓNDOBLE ACCIÓN
Ciclo de compresión (PV) del final de la cabeza (HE)Ciclo de compresión (PV) del final de la cabeza (HE) Ciclo de compresión (PV) del final del cigüeñal (CE)Ciclo de compresión (PV) del final del cigüeñal (CE) HE eventos de las válvulasHE eventos de las válvulas HE y CE presión – tiempo (PT)HE y CE presión – tiempo (PT) HE y CE vibración – tiempo (VT)HE y CE vibración – tiempo (VT)
7272
Secuencia de eventos para compresor reciprocanteSecuencia de eventos para compresor reciprocanteHE ciclo de compresiónHE ciclo de compresión
HE compresión1 – 2
HE descarga2 – 3
HE expansión3 – 4
HE succión4 – 1
7373
Secuencia de eventos para compresor reciprocanteSecuencia de eventos para compresor reciprocanteCE ciclo de compresiónCE ciclo de compresión
CE compresiónCE compresión 1 – 1 – 22
CE descargaCE descarga2 – 32 – 3
CE expansiónCE expansión 3 – 3 – 44
CE succiónCE succión 4 – 4 – 11
CE compresión1 – 2
CE descarga2 – 3
CE expansión3 – 4
CE succión4 – 1
7474
Secuencia de eventos para compresor reciprocanteSecuencia de eventos para compresor reciprocantePV: HE evento de compresiónPV: HE evento de compresión
La presión del cilindro (Pcyl) esta por encima de Ps y aumenta hasta Pd. Las válvulas de descarga abren cuando Pcyl es mayor a Pd(2).
Presión Línea de Succión
Presión Línea de Descarga
7575
Secuencia de eventos para compresor reciprocanteSecuencia de eventos para compresor reciprocantePV: HE evento de descargaPV: HE evento de descarga
Presión Línea de Succión
Presión Línea de Descarga
La presión del cilindro esta por encima y decrece hasta Pd. Las válvulas de descarga son cerradas cuando Pcyl iguala a Pd (3) en TDC
7676
Secuencia de eventos para compresor reciprocanteSecuencia de eventos para compresor reciprocantePV: HE evento de expansiónPV: HE evento de expansión
La presión del cilindro (Pcyl) esta por debajo de Pd y decrece hasta Ps. Las válvulas de succión abren cuando Pcyl es menor que Ps (4)
Presión Línea de Succión
Presión Línea de Descarga
7777
Secuencia de eventos para compresor reciprocanteSecuencia de eventos para compresor reciprocantePV: HE evento de succiónPV: HE evento de succión
La presión en el cilindro (Pcyl) esta por debajo de Ps y aumenta hasta Ps. Las válvulas de succión se cierran cuando Pcyl es igual a Ps (1) en BDC
Presión Línea de Succión
Presión Línea de Descarga
7878
Secuencia de eventos para compresor ReciprocanteSecuencia de eventos para compresor ReciprocanteEjemplo: HE y CE PVEjemplo: HE y CE PV
7979
Secuencia de eventos para compresor reciprocanteSecuencia de eventos para compresor reciprocantePT: HE y CEPT: HE y CE
8080
Secuencia de eventos para compresor reciprocanteSecuencia de eventos para compresor reciprocanteHE vibración de la válvulaHE vibración de la válvula
1. La válvula de succión se abre.1. La válvula de succión se abre.2. El gas succionado llena el cilindro.2. El gas succionado llena el cilindro.3. La válvula de succión es bajada suavemente 3. La válvula de succión es bajada suavemente hasta el sello en BDC – el cierre no siempre es hasta el sello en BDC – el cierre no siempre es visible.visible.
4. La válvula de descarga se abre.5. Gas a altas presiones es descargado dentro de la línea de descarga.6. La válvula de descarga es suavemente bajada hasta el sello en TDC. no siempre es visible.
El ruido que genera el gas al pasar por la válvula es muy fuerte pero éste va decreciendo a medida que la velocidad del gas disminuye
8181
Secuencia de eventos para compresor ReciprocanteSecuencia de eventos para compresor ReciprocanteCE vibración de la válvulaCE vibración de la válvula
8282
Secuencia de eventos para compresor ReciprocanteSecuencia de eventos para compresor ReciprocanteHE y CE Interferencia en la válvula.HE y CE Interferencia en la válvula.
8383
Secuencia de eventos para compresor ReciprocanteSecuencia de eventos para compresor ReciprocanteRepresentación típica HE PT/VTRepresentación típica HE PT/VT
8484
Rápida recapitulaciónRápida recapitulación
Ya hemos hablado del comportamiento normal Ya hemos hablado del comportamiento normal de:de:– Motor de combustión por chispa de 2 tiemposMotor de combustión por chispa de 2 tiempos– Motor de combustión por chispa de 4 tiemposMotor de combustión por chispa de 4 tiempos– Compresor Reciprocante de doble efectoCompresor Reciprocante de doble efecto
Ahora sabemos como deben verse los eventos, Ahora sabemos como deben verse los eventos, entonces podemos ver las fallasentonces podemos ver las fallas
8585
ANALIZANDO FALLAS DE MOTORANALIZANDO FALLAS DE MOTOR
CombustiónCombustión MecánicaMecánica
8686
Fallas en los motores que podemos monitorearFallas en los motores que podemos monitorear
Calidad de la combustiónCalidad de la combustión– DesbalanceoDesbalanceo– DetonaciónDetonación– Perdida del fuegoPerdida del fuego– Pre – igniciónPre – ignición– Emisiones excesivasEmisiones excesivas
EficienciaEficiencia– Potencia indicadaPotencia indicada– TorqueTorque– EficienciaEficiencia
Desarrollo económicoDesarrollo económico– Costos del combustibleCostos del combustible– Consumo de combustibleConsumo de combustible
Condiciones mecánicas Fugas en las válvulas Fugas en los anillos Tren de válvulas Desgaste, Camisa Desgastada y pistón Camisa puerto/puente Carbón en los puertos Pasador Rodamientos principales, Bujes del cigüeñal Problemas de ignición Fallas en el turbo cargador Problemas en las bombas de aceite y de agua Vibraciones en la carcasa y en la fundación
8787
CombustiónCombustión
Muchos de los problemas que Muchos de los problemas que enfrentamos con los motores son enfrentamos con los motores son debidos a la variación de la debidos a la variación de la combustióncombustión
Los motores no queman en la misma Los motores no queman en la misma manera en cada ciclomanera en cada ciclo
8888
CombustiónCombustiónEcuación química de la combustiónEcuación química de la combustión
Los motores convierten la energía Los motores convierten la energía química en calorquímica en calor
Toman gases tan sencillos como el Toman gases tan sencillos como el metano (CHmetano (CH44))
Lo combinan con oxigeno y empieza la Lo combinan con oxigeno y empieza la reacciónreacción
Se produce dióxido de carbón más vapor Se produce dióxido de carbón más vapor de agua y libera calor, cerca de de agua y libera calor, cerca de 1000 1000 BTU/ftBTU/ft33 de metano consumido. de metano consumido.
OHCOOCH 2224 22
8989
CombustiónCombustiónSi fuera así de simpleSi fuera así de simple
El aire es OEl aire es O22 (23%) y N (23%) y N22 (77%) (77%) Ambos se ven involucrados en la reacción Ambos se ven involucrados en la reacción
químicaquímica El proceso de combustión no es ni El proceso de combustión no es ni
completo ni instantáneocompleto ni instantáneo Muchos pasos intermedios ocurren Muchos pasos intermedios ocurren
durante la combustióndurante la combustión Esto nos lleva a otros subproductos de la Esto nos lleva a otros subproductos de la
combustión tales como NOx, combustión tales como NOx, HC, CO HC, CO y particulados (humos)y particulados (humos)
9090
CombustiónCombustiónPor que la combustión es tan variable?Por que la combustión es tan variable?
Mezcla incompleta en el cilindroMezcla incompleta en el cilindro Dificultad en quemar las partículas más Dificultad en quemar las partículas más
delgadas de la mezcladelgadas de la mezcla Cargas inconsistentes de Cargas inconsistentes de
aire/combustible en cada cicloaire/combustible en cada ciclo Muy baja calidad del combustibleMuy baja calidad del combustible Fallas en la igniciónFallas en la ignición Temporizado incorrecto de las válvulasTemporizado incorrecto de las válvulas Condiciones ambientales variables.Condiciones ambientales variables.
9191
CombustiónCombustiónResultados de una pobre combustiónResultados de una pobre combustión
El quemado en cada uno se vuelve El quemado en cada uno se vuelve inconsistente, altas combustiones inconsistente, altas combustiones seguidas de bajas combustionesseguidas de bajas combustiones
Esforzar el motor, térmica y Esforzar el motor, térmica y mecánicamentemecánicamente
Reducción de la vida útil de los Reducción de la vida útil de los componentes del motorcomponentes del motor
Perdidas de combustiblePerdidas de combustible Incremento en las emisionesIncremento en las emisiones Esto cuesta mucho dineroEsto cuesta mucho dinero
9292
CombustiónCombustiónFallas típicasFallas típicas
DesbalanceoDesbalanceo Cilindros muertosCilindros muertos Combustión TempranaCombustión Temprana Combustión suaveCombustión suave DetonaciónDetonación Pre – igniciónPre – ignición
9393
Balance del motorBalance del motor
Los constructores diseñaron el motor para Los constructores diseñaron el motor para manejar presiones y manejar presiones y temperaturas temperaturas especificas en los cilindrosespecificas en los cilindros
Cilindros con picos muy elevados de presión Cilindros con picos muy elevados de presión desarrollan esfuerzos mecánicos y térmicos desarrollan esfuerzos mecánicos y térmicos muy grandesmuy grandes
El balanceo del motor distribuye estos El balanceo del motor distribuye estos esfuerzos a lo largo del motor esfuerzos a lo largo del motor para para maximizar la vida útil de los componentesmaximizar la vida útil de los componentes
9494
Balance del motorBalance del motorPresiones en los cilindros (motor balanceado)Presiones en los cilindros (motor balanceado)
9595
Balance del motorBalance del motorRata de incremento de las presiones (motor Rata de incremento de las presiones (motor
balanceado)balanceado)
9696
Balance del motorBalance del motorPresiones en el cilindro (motor desbalanceado)Presiones en el cilindro (motor desbalanceado)
9797
Balance del motorBalance del motorRata de aumento de la presión (motor desbalanceado)Rata de aumento de la presión (motor desbalanceado)
Altamente Variable
9898
DetonaciónDetonación
La detonación ocurre cuando la llama frontal se propaga muy La detonación ocurre cuando la llama frontal se propaga muy rápido generando así una combustión descontroladarápido generando así una combustión descontrolada
La detonación puede llevar a fallas muy tempranas debido a los La detonación puede llevar a fallas muy tempranas debido a los altos esfuerzos térmicos y mecánicosaltos esfuerzos térmicos y mecánicos
Causas de la detonación:Causas de la detonación:– La mezcla es muy ricaLa mezcla es muy rica– Obstrucción o contaminación del aire succionadoObstrucción o contaminación del aire succionado– Barrido incomplet0Barrido incomplet0– Composición inconsistente del combustibleComposición inconsistente del combustible– Motor sobrecargadoMotor sobrecargado– El tiempo de ignición esta muy adelantadoEl tiempo de ignición esta muy adelantado– Los cilindros altamente cargados en motores desbalanceados son Los cilindros altamente cargados en motores desbalanceados son
más susceptibles a la detonaciónmás susceptibles a la detonación
9999
DetonaciónDetonaciónComparación de las gráficas de las presiones en los Comparación de las gráficas de las presiones en los
motoresmotores
100100
DetonaciónDetonaciónCiclos múltiples PT para la potencia de un cilindro (P3)Ciclos múltiples PT para la potencia de un cilindro (P3)
101101
Combustión PobreCombustión Pobre Esto sucede cuando la presión en el cilindro Esto sucede cuando la presión en el cilindro
es alcanzada demasiado tarde (también es alcanzada demasiado tarde (también conocida como ignición tardía)conocida como ignición tardía)
El PFP usualmente es bajo y tardíoEl PFP usualmente es bajo y tardío Causas de la combustión pobre:Causas de la combustión pobre:
– Barrido incompletaBarrido incompleta– La proporción de aire/combustible es muy La proporción de aire/combustible es muy
delgada causando una lenta llama frontaldelgada causando una lenta llama frontal– La proporción de aire/combustible es demasiado La proporción de aire/combustible es demasiado
rica para una apropiada combustiónrica para una apropiada combustión– Tiempo de ignición tardíoTiempo de ignición tardío– Pobre composición del combustiblePobre composición del combustible
102102
Fuegos suavesFuegos suavesComparación de las gráficas de presión en el motorComparación de las gráficas de presión en el motor
103103
Combustión PobreCombustión PobrePT: comparado con el normalPT: comparado con el normal
104104
Combustión Pobre Combustión Pobre PV: comparado con el normalPV: comparado con el normal
105105
Combustión Pobre Combustión Pobre Otro ejemplo comparando cilindros PTOtro ejemplo comparando cilindros PT
106106
Combustión TempranaCombustión Temprana
Esto ocurre cuando la presión en el Esto ocurre cuando la presión en el cilindro es alcanzada muy rápidamentecilindro es alcanzada muy rápidamente
El PFP es usualmente alto y cierra a El PFP es usualmente alto y cierra a TDCTDC
Causas de Ignición Temprana:Causas de Ignición Temprana:– La proporción aire/combustible es muy ricaLa proporción aire/combustible es muy rica– Tiempo de ignición muy tempranoTiempo de ignición muy temprano– Temperatura del aire, tibioTemperatura del aire, tibio
107107
Combustión TempranaCombustión TempranaComparación de la presión del motorComparación de la presión del motor
108108
Cilindros muertosCilindros muertos
Los cilindros muertos no tienen una Los cilindros muertos no tienen una combustión discerniblecombustión discernible
Causas de los cilindros muertos:Causas de los cilindros muertos:– Problemas de igniciónProblemas de ignición– Carga impropia de aire/combustibleCarga impropia de aire/combustible
109109
Cilindros muertosCilindros muertosComparación de los picos de presión en el cilindroComparación de los picos de presión en el cilindro
110110
Cilindros muertosCilindros muertosComparación de la presión del cilindro en forma y Comparación de la presión del cilindro en forma y
tiempotiempo
111111
Cilindros muertosCilindros muertosComparación de la proporción de aumento de la Comparación de la proporción de aumento de la
presión del cilindropresión del cilindro
112112
Cilindros muertosCilindros muertosRelación entre la presión y la proporción de aumento Relación entre la presión y la proporción de aumento
de la presiónde la presión
113113
Cilindros muertosCilindros muertosPV comparación con el normalPV comparación con el normal
114114
Pre – igniciónPre – ignición
La pre – ignición es la combustión prematura de la mezcla La pre – ignición es la combustión prematura de la mezcla de aire/combustible antes del evento normal de ignición de aire/combustible antes del evento normal de ignición (auto – combustión)(auto – combustión)
PFP puede ocurrir antes de TDC causando excesiva fuerza PFP puede ocurrir antes de TDC causando excesiva fuerza en el pistón, en el pasador, en las barras de conexión y en el pistón, en el pasador, en las barras de conexión y rodamientosrodamientos
Los esfuerzos mecánicos y térmicos resultados de la pre – Los esfuerzos mecánicos y térmicos resultados de la pre – ignición y puede generar cabezas rotas, pistones torcidos o ignición y puede generar cabezas rotas, pistones torcidos o desgastados.desgastados.
Causas de la pre – ignición:Causas de la pre – ignición:– Manchas calientes en el cilindro generadas por cenizas o Manchas calientes en el cilindro generadas por cenizas o
carbóncarbón– Manchas calientes creadas por la detonaciónManchas calientes creadas por la detonación– Tiempo de ignición muy temprano Tiempo de ignición muy temprano NONO es normalmente es normalmente
considerado pre – igniciónconsiderado pre – ignición
115115
Pre – igniciónPre – igniciónBosquejo de la pre – ignición (datos no actuales)Bosquejo de la pre – ignición (datos no actuales)
116116
Pre – ignición PV Motrando 2 Giros del Eje.Pre – ignición PV Motrando 2 Giros del Eje.
117117
CombustiónCombustiónResumen del análisisResumen del análisis
NormalNormal– Todos los cilindros PFP promedio están dentro del 10 – 15% del promedio PFP del Todos los cilindros PFP promedio están dentro del 10 – 15% del promedio PFP del
motormotor– Baja desviación ciclo a ciclo en cilindro PFPBaja desviación ciclo a ciclo en cilindro PFP– Ángulo PFP consistente y en la ubicación esperadaÁngulo PFP consistente y en la ubicación esperada– Temperaturas de salida similares entre cilindros potenciadosTemperaturas de salida similares entre cilindros potenciados
DesbalanceadoDesbalanceado– El promedio de los picos de presión de llama son desigualesEl promedio de los picos de presión de llama son desiguales– Alta desviación en PFP para el cilindroAlta desviación en PFP para el cilindro– Temperaturas de salida desigualesTemperaturas de salida desiguales– Usualmente acompañados por altas concentraciones de NOx y HCUsualmente acompañados por altas concentraciones de NOx y HC
DetonaciónDetonación– A menudo audibleA menudo audible– Alto PFP con un ángulo muy temprano de PFPAlto PFP con un ángulo muy temprano de PFP– Muy altas proporciones de incremento de presiones comparados con otros cilindrosMuy altas proporciones de incremento de presiones comparados con otros cilindros– A menudo se genera una onda de choque que se ve en PTA menudo se genera una onda de choque que se ve en PT– La combustión puede ser más ruidosa que lo normalLa combustión puede ser más ruidosa que lo normal
118118
Combustión suaveCombustión suave– Tipo de mezcalTipo de mezcal– Promedio del PFP menor de lo normalPromedio del PFP menor de lo normal– El ángulo PFP más tarde de lo normalEl ángulo PFP más tarde de lo normal– Baja rata de incremento de la presión cuando se compara con otros Baja rata de incremento de la presión cuando se compara con otros
cilindroscilindros– Puede ser seguido de una detonaciónPuede ser seguido de una detonación– Aumento de la temperatura de salidaAumento de la temperatura de salida
Combustión tempranaCombustión temprana– El ángulo PFP más temprano de lo normalEl ángulo PFP más temprano de lo normal– El promedio del PFP mayor de lo normalEl promedio del PFP mayor de lo normal– Alta rata de incremento de la presión cuando se compara con otros Alta rata de incremento de la presión cuando se compara con otros
cilindroscilindros– Bajas temperaturas de salidaBajas temperaturas de salida
CombustiónCombustiónResumen del análisis (cont.)Resumen del análisis (cont.)
119119
Cilindros muertoCilindros muerto– El promedio del PFP en el momento de la compresión – exhibe El promedio del PFP en el momento de la compresión – exhibe
ninguna variación del ciclo, desviación baja del PFPninguna variación del ciclo, desviación baja del PFP– Presión máxima = presión de compresión corriendoPresión máxima = presión de compresión corriendo– Baja rata de incremento de la presión cuando se compara con otros Baja rata de incremento de la presión cuando se compara con otros
cilindroscilindros– Consumo de potenciaConsumo de potencia– Desperdicio de combustible (USD 100-200/día/cyl)Desperdicio de combustible (USD 100-200/día/cyl)– Combustible en la salida puede representar el riesgo de devolverse Combustible en la salida puede representar el riesgo de devolverse
encendidoencendido– Baja temperatura en la salidaBaja temperatura en la salida
Pre – igniciónPre – ignición– La auto – combustión se presenta antes de la ignición normalLa auto – combustión se presenta antes de la ignición normal– El ángulo PFP puede presentarse antes del TDCEl ángulo PFP puede presentarse antes del TDC– Se generan esfuerzos mecánicos y térmicos en el pistón, los Se generan esfuerzos mecánicos y térmicos en el pistón, los
pasadores, bielas y los rodamientospasadores, bielas y los rodamientos
CombustiónCombustiónResumen del análisis (cont.)Resumen del análisis (cont.)
120120
CombustiónCombustiónPT para un cilindro muerto, fuego suave y detonaciónPT para un cilindro muerto, fuego suave y detonación
121121
CombustiónCombustiónPV para un cilindro muerto, fuego suave y detonaciónPV para un cilindro muerto, fuego suave y detonación
122122
ANALIZANDO LA CONDICION ANALIZANDO LA CONDICION MECÁNICA DE MOTORESMECÁNICA DE MOTORES
VálvulasVálvulas CamisaCamisa Barras y pasadoresBarras y pasadores AnillosAnillos Sistemas de igniciónSistemas de ignición
123123
Tren De VálvulasTren De Válvulas
124124
Tren de la válvulasTren de la válvulasProblemas comunesProblemas comunes
MecánicosMecánicos Perdidas/desgaste de balancinesPerdidas/desgaste de balancines Tolerancias no apropiadas en los levantadoresTolerancias no apropiadas en los levantadores Resortes rotosResortes rotos Tensiones incorrectas en los resortesTensiones incorrectas en los resortes Desgaste de la guía de la válvulaDesgaste de la guía de la válvula Desgaste o des-sincronización de la levaDesgaste o des-sincronización de la leva Excesivo desgaste en los engranes del eje de levasExcesivo desgaste en los engranes del eje de levas
FugasFugas Válvulas quemadasVálvulas quemadas Depósitos en el sello de la válvulaDepósitos en el sello de la válvula Sello dañadoSello dañado Daño en el vástago de la válvulaDaño en el vástago de la válvula
125125
Tren de válvulasTren de válvulasTolerancias incorrectasTolerancias incorrectas
Puede causar que la Puede causar que la válvula abra y cierre válvula abra y cierre en el momento en el momento equivocadoequivocado
El evento de apertura El evento de apertura de la válvula puede de la válvula puede ser ruidososer ruidoso
Puede causar ruido al Puede causar ruido al cerrarse la válvula cerrarse la válvula cuando esta cae en cuando esta cae en su asientosu asiento
126126
Tren de válvulasTren de válvulasLevantadores hidráulicosLevantadores hidráulicos
Estos mantienen el tiempo correcto de la válvula Estos mantienen el tiempo correcto de la válvula y minimizan el desgaste en el tren de y minimizan el desgaste en el tren de válvulas válvulas sobre un amplio rango de condiciones de sobre un amplio rango de condiciones de operaciónoperación
La presión de aceite dentro del brazo mantiene la La presión de aceite dentro del brazo mantiene la tolerancia correcta en el tren de válvulastolerancia correcta en el tren de válvulas
Si el levantador colapsa…Si el levantador colapsa… La válvula puede abrir tarde y cerrarse tempranoLa válvula puede abrir tarde y cerrarse temprano El patrón de vibraciones muestra impacto al abrir El patrón de vibraciones muestra impacto al abrir
y cerrarsey cerrarse
127127
Tren de válvulasTren de válvulasExcesiva tolerancia en las válvulas de escape Excesiva tolerancia en las válvulas de escape
(levantador sólido)(levantador sólido)
128128
Tren de válvulasTren de válvulasComparación de la vibración para una válvula de Comparación de la vibración para una válvula de
escape con fugaescape con fuga
129129
Tren de válvulasTren de válvulasPT y PV: fuga en las válvulas de EscapePT y PV: fuga en las válvulas de Escape
130130
Tren de válvulasTren de válvulasDesgaste BalancínesDesgaste Balancínes
131131
Tren de válvulasTren de válvulasDesgaste en los engranes de la levaDesgaste en los engranes de la leva
132132
Tren de válvulasTren de válvulasDesgaste en los engranes de la levaDesgaste en los engranes de la leva
133133
Tren de válvulasTren de válvulasFuga en la válvula de combustibleFuga en la válvula de combustible
134134
Tren de válvulasTren de válvulasFuga en la válvula de combustibleFuga en la válvula de combustible
135135
Tren de válvulasTren de válvulasResumen del análisisResumen del análisis
Normal.Normal.– Los eventos de apertura de la válvula son suaves o ausentesLos eventos de apertura de la válvula son suaves o ausentes– Los eventos de la válvula son similares en todo el motorLos eventos de la válvula son similares en todo el motor– Los eventos de cierre están de acuerdo con el ángulo del cigüeñal, Los eventos de cierre están de acuerdo con el ángulo del cigüeñal,
impacto sencillo o de corta duraciónimpacto sencillo o de corta duración– No hay fugas después que la válvula se cierreNo hay fugas después que la válvula se cierre
Desgaste del balancín.Desgaste del balancín.– El múltiples impactos siguiendo el normal cierre de la válvulaEl múltiples impactos siguiendo el normal cierre de la válvula– Ruido excesivo al abrir o cerrarRuido excesivo al abrir o cerrar
Excesiva tolerancia en el levantadorExcesiva tolerancia en el levantador– La válvula se abre tarde y se cierra tempranoLa válvula se abre tarde y se cierra temprano– Ruidos de impacto al cerrarse la válvulaRuidos de impacto al cerrarse la válvula– A veces se ve el impacto en la aperturaA veces se ve el impacto en la apertura– Cierre temprano de la válvula de escape puede aumentar la cola de Cierre temprano de la válvula de escape puede aumentar la cola de
PVPV
136136
Rotura de los resortes de la válvulaRotura de los resortes de la válvula– Ruidos de impacto al abrirse la válvulaRuidos de impacto al abrirse la válvula– La válvula puede cerrar tardeLa válvula puede cerrar tarde
Desgaste de la guía de la válvulaDesgaste de la guía de la válvula– La rugosidad vista en los patrones de vibración a medida que la La rugosidad vista en los patrones de vibración a medida que la
válvula se abre y cierraválvula se abre y cierra– La válvula se puede quedar en la guía y no cerrar a tiempoLa válvula se puede quedar en la guía y no cerrar a tiempo– Se pueden ver fugas de gas si la válvula no se cierra Se pueden ver fugas de gas si la válvula no se cierra
apropiadamenteapropiadamente Fallas en la transmisión de las levas.Fallas en la transmisión de las levas.
– Impacto en la vibración a medida que un diente pasa por el otroImpacto en la vibración a medida que un diente pasa por el otro– Pueda causar excesivo desgaste del lóbulo de ataque de la Pueda causar excesivo desgaste del lóbulo de ataque de la
leva, con patrón de demasiada vibraciónleva, con patrón de demasiada vibración– Cuando se presenten los problemas tenga a la mano el Cuando se presenten los problemas tenga a la mano el
transductor de vibración para hacer las mediciones transductor de vibración para hacer las mediciones correspondientescorrespondientes
Tren de válvulasTren de válvulasResumen del análisisResumen del análisis
137137
Fuga en las válvulasFuga en las válvulas
– Patrones de soplado (turbulencia) aparecen cuando la Patrones de soplado (turbulencia) aparecen cuando la presión aumenta en el cilindropresión aumenta en el cilindro
Inadecuado asentamiento de la válvulaInadecuado asentamiento de la válvula
– Múltiples impactos cuando la válvula trata de asentarseMúltiples impactos cuando la válvula trata de asentarse
– Buscar por diferencias entre válvulas a lo largo del motorBuscar por diferencias entre válvulas a lo largo del motor
– Se pueden ver patrones de soplado cuando la presión es Se pueden ver patrones de soplado cuando la presión es alta en el cilindroalta en el cilindro
– Puede ser causado por asiento fuera de parámetros, resorte Puede ser causado por asiento fuera de parámetros, resorte incorrecto/desgastado/roto, desgaste de la guía, perdida de incorrecto/desgastado/roto, desgaste de la guía, perdida de un balancín, vástago de la válvula doblado.un balancín, vástago de la válvula doblado.
Tren de válvulasTren de válvulasResumen del análisisResumen del análisis
138138
Pistones, Bujes, Anillos y Camisas Pistones, Bujes, Anillos y Camisas
139139
Golpes en el pistón (Piston Slap)Golpes en el pistón (Piston Slap)
El golpe en el pistón (Piston Slap) sucede El golpe en el pistón (Piston Slap) sucede cuando la Falda del pistón impacta en la cuando la Falda del pistón impacta en la camisa.camisa.
Tiende a ocurrir después de que se alcanza el Tiende a ocurrir después de que se alcanza el pico de presión cuando la presión es alta hay pico de presión cuando la presión es alta hay fuerzas laterales en el pistónfuerzas laterales en el pistón
Se hace más pronunciado cuando la tolerancia Se hace más pronunciado cuando la tolerancia en la parte superior incrementa debido al en la parte superior incrementa debido al desgaste del anillodesgaste del anillo
140140
Golpes en el pistónGolpes en el pistónVibraciones de baja frecuencia mostrando el golpe en Vibraciones de baja frecuencia mostrando el golpe en
el pistón (Piston Slap)el pistón (Piston Slap)
141141
Golpes en el pistónGolpes en el pistónVibraciones de baja frecuencia mostrando el golpe en Vibraciones de baja frecuencia mostrando el golpe en
el pistónel pistón
142142
Barras del pistónBarras del pistón
Excesiva tolerancia en los pasadores y los pines Excesiva tolerancia en los pasadores y los pines produce “impactos” en la carga invertida en el produce “impactos” en la carga invertida en el buje del pasador pistón buje del pasador pistón – En motores de 4 tiempos, las puntas de En motores de 4 tiempos, las puntas de
vibraciones ocurren cerca de TDCvibraciones ocurren cerca de TDC– En motores de 2 tiempos, las puntas de En motores de 2 tiempos, las puntas de
vibraciones ocurren cerca de BDCvibraciones ocurren cerca de BDC Comúnmente existe variabilidad de ciclo a ciclo Comúnmente existe variabilidad de ciclo a ciclo
en la ubicación de la en la ubicación de la vibraciónvibración
143143
Barras del pistónBarras del pistónGolpes de pistón (Wrist pin) para un motor de 2 Golpes de pistón (Wrist pin) para un motor de 2
tiempostiempos
144144
Barras del pistónBarras del pistónGolpes de pistón (Wrist pin) para un motor de 4 Golpes de pistón (Wrist pin) para un motor de 4
tiempostiempos
145145
Barras del pistónBarras del pistónExcesiva tolerancia en el pasador (4 tiempos)Excesiva tolerancia en el pasador (4 tiempos)
146146
Anillos del pistónAnillos del pistónDesgaste o cargas inapropiadas en los anillosDesgaste o cargas inapropiadas en los anillos
La presencia de gas pasando ruidosamente La presencia de gas pasando ruidosamente cuando las presiones del cilindro son altas indica cuando las presiones del cilindro son altas indica paso de gas al carter (Blowby)paso de gas al carter (Blowby)
Tenga mucho cuidado, esto puede ser fuga Tenga mucho cuidado, esto puede ser fuga alrededor del anillo o la alrededor del anillo o la válvulaválvula
Una Camisa dañada puede evitar que anillo haga Una Camisa dañada puede evitar que anillo haga sello correctamentesello correctamente
Aún un pequeño blowby puede ser suficiente Aún un pequeño blowby puede ser suficiente para causar un incremento significativo en la para causar un incremento significativo en la presión del carter.presión del carter.
Suciedad en el anillo hace que la presión se Suciedad en el anillo hace que la presión se obtenga detrás del anillo para cargar los anillos obtenga detrás del anillo para cargar los anillos inapropiada menteinapropiada mente
147147
CamisasCamisasEstropeados y rayadosEstropeados y rayados
Esto se ve a menudo como picos asimétricos de Esto se ve a menudo como picos asimétricos de vibración alrededor del vibración alrededor del TDCTDC– Para motores de 2 tiempos, los anillos del pistón Para motores de 2 tiempos, los anillos del pistón
pasan por el mismo punto dos veces en un ciclopasan por el mismo punto dos veces en un ciclo– Para motores de 4 tiempos, los anillos del pistón Para motores de 4 tiempos, los anillos del pistón
pasan por el mismo punto 4 veces en un ciclopasan por el mismo punto 4 veces en un ciclo– La carga de los anillos afectan el grado en La carga de los anillos afectan el grado en
que cada evento es vistoque cada evento es visto El desgaste usualmente es rápido en la línea El desgaste usualmente es rápido en la línea
superior debido a un alto PFPsuperior debido a un alto PFP La presión en el carter puede incrementar debido al La presión en el carter puede incrementar debido al
blowby resultante del desgaste de la camisablowby resultante del desgaste de la camisa
148148
CamisasCamisasEj. Ranura en la Camisa (P2, 10 ciclos)Ej. Ranura en la Camisa (P2, 10 ciclos)
149149
Camisas Camisas Ranura en la CamisaRanura en la Camisa
150150
Camisas Camisas Ranura en la CamisaRanura en la Camisa
151151
CamisasCamisasInterferencia (crostalk) en el evento de escape en P3Interferencia (crostalk) en el evento de escape en P3
152152
CamisasCamisasDDesgaste de Camisaesgaste de Camisa
153153
CamisasCamisasDesgaste de CamisaDesgaste de Camisa
154154
CamisasCamisasDesgaste de Camisa confirmados por un cursor Desgaste de Camisa confirmados por un cursor
simétricosimétrico
155155
CamisasCamisasDesgaste de camisasDesgaste de camisas
156156
CamisasCamisasDesgaste de LumbrerasDesgaste de Lumbreras
157157
CamisasCamisasLumbrerasLumbreras
158158
Sistemas de igniciónSistemas de ignición
Proveen la energía para iniciar la Proveen la energía para iniciar la reacción en cadena en la mezcla de reacción en cadena en la mezcla de aire/combustible y consiste de….aire/combustible y consiste de….– Suministro de energíaSuministro de energía– Circuito de tiempo (timming unit)Circuito de tiempo (timming unit)– Mecanismos de distribuciónMecanismos de distribución– TransformadorTransformador– BujíasBujías
159159
Sistema de ignición primarioSistema de ignición primario
160160
Sistemas de igniciónSistemas de igniciónPatrón de Ignicion secundariasPatrón de Ignicion secundarias
161161
Sistemas de igniciónSistemas de igniciónPatrones de la ignición secundaria típicaPatrones de la ignición secundaria típica
162162
Fallas en la igniciónFallas en la igniciónTiempo…Tiempo…
Tiempo avanzado puede causar…Tiempo avanzado puede causar…– Combustión tempranaCombustión temprana– Temprano y PFP altoTemprano y PFP alto– DetonaciónDetonación– Temperaturas de escape bajasTemperaturas de escape bajas
Tiempo retardado puede causar…Tiempo retardado puede causar…– Combustión RetardadaCombustión Retardada– Tarde y bajo PFPTarde y bajo PFP– Perdidas de combustión/combustión suavePerdidas de combustión/combustión suave– Altas temperaturas de escapeAltas temperaturas de escape
163163
Fallas en la igniciónFallas en la igniciónProblemas típicos en las bujíasProblemas típicos en las bujías
Claro de bujia excesivo – el voltaje de ionización Claro de bujia excesivo – el voltaje de ionización incrementa, chispa muy fuerteincrementa, chispa muy fuerte
Claro de bujia insuficiente – el voltaje de ionización Claro de bujia insuficiente – el voltaje de ionización disminuye, chispa debildisminuye, chispa debil
Suciedad – el crecimiento de contaminantes disminuye Suciedad – el crecimiento de contaminantes disminuye el espacio y genera una disminución en el voltaje de el espacio y genera una disminución en el voltaje de ionizaciónionización
Desgaste del contacto o escamaduras en el metal – Desgaste del contacto o escamaduras en el metal – incrementa el espacio por lo tanto incrementa el voltaje incrementa el espacio por lo tanto incrementa el voltaje de ionizaciónde ionización
164164
Fallas en la igniciónFallas en la igniciónCablesCables
El crecimiento de la corrosión El crecimiento de la corrosión reduce el voltaje de ionizaciónreduce el voltaje de ionización
Daños o cables perdidos pueden Daños o cables perdidos pueden causar conexiones a tierracausar conexiones a tierra
165165
Fallas en la igniciónFallas en la igniciónBobinasBobinas
Revisar que la polaridad sea la Revisar que la polaridad sea la correctacorrecta
Observar el anillo inferior de la Observar el anillo inferior de la bobina para poder ver las bobina para poder ver las condiciones del condiciones del arrollamiento de arrollamiento de la bobinala bobina
166166
Fallas en la igniciónFallas en la igniciónDos bobinas malas – la chispa no se alcanzaDos bobinas malas – la chispa no se alcanza
167167
Fallas en la igniciónFallas en la igniciónBobina invertidaBobina invertida
168168
ANALIZANDO LAS FALLAS ANALIZANDO LAS FALLAS EN LOS COMPRESORESEN LOS COMPRESORES
Qué fallas podemos detectar?Qué fallas podemos detectar? Caracterizando el compresor normalCaracterizando el compresor normal Identificando fallasIdentificando fallas
169169
Fallas en los compresores que podemos Fallas en los compresores que podemos detectardetectar
Condición de las válvulasCondición de las válvulas– Fugas en la válvula de succiónFugas en la válvula de succión
– Fugas en la válvula de descargaFugas en la válvula de descarga
– Cierre repentino (slamming)Cierre repentino (slamming)
– Excesivo claroExcesivo claro
– Ondulación de la válvula (flutter)Ondulación de la válvula (flutter)
– Resortes rotosResortes rotos Condición del cilindro y barrasCondición del cilindro y barras
– Fugas en anillosFugas en anillos
– Desgaste del pistón o de la camisaDesgaste del pistón o de la camisa
– Desgaste de rider ringDesgaste de rider ring
– Golpes en las crucetasGolpes en las crucetas
– Stress mecánico del cilindroStress mecánico del cilindro
– Cojinetes de bancadaCojinetes de bancada
EficienciaCapacidad
Potencia Exceso de carga en la barra y
fallas en la inversión de la barra
Equipo auxiliarVasijas y tuberías
Fundación y cimientos
170170
Caracterización de la máquinaCaracterización de la máquina
Los analistas usan todo esto:Los analistas usan todo esto:– Datos de operaciónDatos de operación– Presión y vibración versus tiempo (PT/VT)Presión y vibración versus tiempo (PT/VT)– Presión versus volumen (PV)Presión versus volumen (PV)– Log P versus Log VLog P versus Log V– Datos históricos, mantenimientoDatos históricos, mantenimiento– Comparación de la poblaciónComparación de la población– Resultados de los cálculosResultados de los cálculos– Parámetros normalizadosParámetros normalizados
171171
Caracterización del compresorCaracterización del compresorPT/VT normalPT/VT normal
172172
Caracterización del compresorCaracterización del compresorPase en la válvula de descarga HE : PT/VTPase en la válvula de descarga HE : PT/VT
173173
Caracterización del compresorCaracterización del compresorPase en la válvula de succión HE: PT/VTPase en la válvula de succión HE: PT/VT
174174
Caracterización del compresorCaracterización del compresorPase en los anillos: PT/VTPase en los anillos: PT/VT
175175
Caracterización del compresorCaracterización del compresorPV normalPV normal
176176
Caracterización del compresorCaracterización del compresorPase en la válvula de succión HE: PVPase en la válvula de succión HE: PV
177177
Caracterización del compresorCaracterización del compresorPase en la válvula de descarga HE: PVPase en la válvula de descarga HE: PV
178178
Caracterización del compresorCaracterización del compresorPase en los anillosPase en los anillos
179179
Caracterización del compresorCaracterización del compresorLogP – LogV normalLogP – LogV normal
180180
Caracterización del compresorCaracterización del compresorPase en la válvula de succión HE: LogP – LogVPase en la válvula de succión HE: LogP – LogV
181181
Caracterización del compresorCaracterización del compresorPase en la válvula de descarga HE: LogP – LogVPase en la válvula de descarga HE: LogP – LogV
182182
Caracterización del compresorCaracterización del compresorPase en los anillos: LogP – LogVPase en los anillos: LogP – LogV
183183
Caracterización del compresorCaracterización del compresorBalance de FlujoBalance de Flujo
El balance de flujo es la proporción de la capacidad de succión y El balance de flujo es la proporción de la capacidad de succión y la la capacidad de descargacapacidad de descarga
Balance de flujoBalance de flujo
Capacidad de succiónCapacidad de succión VEsVEsCapacidad de descargaCapacidad de descarga VedVed
Idealmente, la proporción debe ser 1.00Idealmente, la proporción debe ser 1.00 La fugas en las válvula y anillos pueden cambiar VEs y VEd y La fugas en las válvula y anillos pueden cambiar VEs y VEd y
causar que el balance de flujo se desvíe de 1.00causar que el balance de flujo se desvíe de 1.00 El balance de flujo es un “Parámetro Normalizado” por que es El balance de flujo es un “Parámetro Normalizado” por que es
relativamente independiente de las condiciones de operaciónrelativamente independiente de las condiciones de operación
aDesccapacidad
Succióncapacidad
arg_
_
184184
Caracterización del compresor Caracterización del compresor DDelta en la temperatura de descarga (DTD)elta en la temperatura de descarga (DTD)
DTD es la diferencia entre la temperatura de descarga DTD es la diferencia entre la temperatura de descarga teórica y la temperatura realteórica y la temperatura real
La temperatura de descarga actual es medida en la tobera La temperatura de descarga actual es medida en la tobera de descargade descarga
La temperatura teórica de descarga es calculada de las La temperatura teórica de descarga es calculada de las propiedades del gas, Ts, Pd y Pdpropiedades del gas, Ts, Pd y Pd
Un DTD alto indica que el gas descargado es más caliente Un DTD alto indica que el gas descargado es más caliente de lo esperadode lo esperado
Esto usualmente sucede por la fricción que se genera al Esto usualmente sucede por la fricción que se genera al pasar el gas a través de las restricciones tales como las pasar el gas a través de las restricciones tales como las fugas en la válvula o el anillofugas en la válvula o el anillo
DTD = TDTD = Td, reald, real – T – Td, teóricad, teórica
185185
Caracterización del compresorCaracterización del compresorTemperaturas normales en el tope de la válvulaTemperaturas normales en el tope de la válvula
186186
FALLAS EN EL COMPRESORFALLAS EN EL COMPRESOR
Fugas de presiónFugas de presión
187187
Fugas de presiónFugas de presiónFuentes de las fugas y herramientas de análisisFuentes de las fugas y herramientas de análisis
EjemplosEjemplos– Válvulas de succiónVálvulas de succión
– Válvulas de descargaVálvulas de descarga
– EmpaquetadurasEmpaquetaduras
– AnillosAnillos Herramientas de análisisHerramientas de análisis
– Gráfico PVGráfico PV
– Patrones de vibraciónPatrones de vibración
– TemperaturasTemperaturas
– balance de flujobalance de flujo
– LogP – LogVLogP – LogV
188188
Fugas de presiónFugas de presiónFuga en la válvula de succión CE: PT/VTFuga en la válvula de succión CE: PT/VT
189189
Fugas de presiónFugas de presiónFuga en la válvula de succión HE: PT/VTFuga en la válvula de succión HE: PT/VT
190190
Fugas de presiónFugas de presiónFuga en la válvula de succión HE: PVFuga en la válvula de succión HE: PV
191191
Fugas de presiónFugas de presiónFuga en la válvula de succión HE: LogP – LogVFuga en la válvula de succión HE: LogP – LogV
192192
Fugas de presiónFugas de presiónFuga en la válvula de succión HE: Temp. en tapa de Fuga en la válvula de succión HE: Temp. en tapa de
válvulasválvulas
193193
Fugas de presiónFugas de presiónFuga en la válvula de succión HE: Reporte de saludFuga en la válvula de succión HE: Reporte de salud
194194
Fugas de presiónFugas de presiónPase por anillosPase por anillos
Fugas en los anillosFugas en los anillos Fuga ligera en los anillos de un compresor de Fuga ligera en los anillos de un compresor de
hidrogenohidrogeno Oxido de hierro viajaba a lo largo de la línea de Oxido de hierro viajaba a lo largo de la línea de
conducción desgastando los anillosconducción desgastando los anillos Filtros fueron instalados a la entrada de la succión para Filtros fueron instalados a la entrada de la succión para
solucionar el problemasolucionar el problema
La protuberancia más allá de las líneas de compresión y de expansión indican una menor fuga en el anillo
195195
Fugas de PresiónFugas de PresiónPase de gas severo por anillosPase de gas severo por anillos
196196
Fugas de presiónFugas de presiónResumen de analisisResumen de analisis
Fuga en la válvula de succiónFuga en la válvula de succión Patrones de vibración del gas pasante cuando la presión diferencial a lo largo de la válvula es alta. El Patrones de vibración del gas pasante cuando la presión diferencial a lo largo de la válvula es alta. El
patrón de vibración de la fuga es más alto en la válvula que presenta fugapatrón de vibración de la fuga es más alto en la válvula que presenta fuga Balance de flujo > 1.05Balance de flujo > 1.05 Proporción n para LogP – LogV > 1.03Proporción n para LogP – LogV > 1.03 Delta elevado en la temperatura de descarga. Temperatura elevada en la parte superior de la válvulaDelta elevado en la temperatura de descarga. Temperatura elevada en la parte superior de la válvula Punta de descarga redondeada en la PVPunta de descarga redondeada en la PV La capacidad final de los cilindros caeLa capacidad final de los cilindros cae Las líneas de expansión y compresión en PT y PV están por debajo de la teóricaLas líneas de expansión y compresión en PT y PV están por debajo de la teórica Fuga en la válvula de descargaFuga en la válvula de descarga Patrones de vibración del gas pasante cuando la presión diferencial a lo largo de la válvula es alta. El Patrones de vibración del gas pasante cuando la presión diferencial a lo largo de la válvula es alta. El
patrón de vibración de la fuga es más alto en la válvula que presenta fugapatrón de vibración de la fuga es más alto en la válvula que presenta fuga Balance de flujo > 0.97Balance de flujo > 0.97 Proporción n para LogP – LogV < 0.98Proporción n para LogP – LogV < 0.98 Punta de descarga redondeada en la PVPunta de descarga redondeada en la PV La presión de succión incrementaLa presión de succión incrementa Delta anormal de la temperatura de descarga y en la parte superior de la válvula. Expansión a través de Delta anormal de la temperatura de descarga y en la parte superior de la válvula. Expansión a través de
la válvula de descarga puede disminuir la parte superior de la válvula y la temperatura de descargala válvula de descarga puede disminuir la parte superior de la válvula y la temperatura de descarga La capacidad final del cilindro disminuyeLa capacidad final del cilindro disminuye Las líneas de expansión y compresión en PT y PV están por encima de la teóricaLas líneas de expansión y compresión en PT y PV están por encima de la teórica
197197
Fuga en empaquetadurasFuga en empaquetaduras Todas las fugas en las empaquetaduras son de mínima cuantía. Fuga excesiva es muy similar a la Todas las fugas en las empaquetaduras son de mínima cuantía. Fuga excesiva es muy similar a la
fuga en la válvula de succiónfuga en la válvula de succión Patrones de fuga en las válvulas CE. Se recomienda mover el censor más cerca de la Patrones de fuga en las válvulas CE. Se recomienda mover el censor más cerca de la
empaquetadura para confirmarempaquetadura para confirmar La temperatura de las empaquetaduras aumenta.La temperatura de las empaquetaduras aumenta. Las líneas de expansión y compresión en PT y PV están por debajo de la teóricaLas líneas de expansión y compresión en PT y PV están por debajo de la teórica Los patrones de vibración del gas pasante cerca de la parte terminal del cigüeñal cuando la presión Los patrones de vibración del gas pasante cerca de la parte terminal del cigüeñal cuando la presión
en esta parte es mayor que la atmosféricaen esta parte es mayor que la atmosférica Balance de flujo > 1.05Balance de flujo > 1.05 Proporción n para LogP – LogV > 1.03Proporción n para LogP – LogV > 1.03
Fuga en el anilloFuga en el anillo Patrones de vibración del gas pasante en todas las válvulas cuando la presión diferencial a lo largo Patrones de vibración del gas pasante en todas las válvulas cuando la presión diferencial a lo largo
del anillo es altadel anillo es alta El balance de flujo generalmente aumentaEl balance de flujo generalmente aumenta La presión de succión aumenta y la presión de descarga disminuyeLa presión de succión aumenta y la presión de descarga disminuye Aumento en el delta de temperatura de descargaAumento en el delta de temperatura de descarga Las líneas de expansión y de descarga en PT y PV no se rigen por la ley general de los gases Las líneas de expansión y de descarga en PT y PV no se rigen por la ley general de los gases
ideales: PVideales: PVnn=constante=constante
Fugas de presiónFugas de presiónFugas severas en los anillosFugas severas en los anillos
198198
FALLAS EN LOS COMPRESORESFALLAS EN LOS COMPRESORES
Dinámica de las válvulasDinámica de las válvulas
199199
Dinámica de las válvulasDinámica de las válvulasAlgunas causas de las fallas en las válvulasAlgunas causas de las fallas en las válvulas
Desgaste mecánico y fatigaDesgaste mecánico y fatiga Materiales extraños en el gasMateriales extraños en el gas Accionamiento anormal de los elementos de las válvulasAccionamiento anormal de los elementos de las válvulas Excesivo levantamiento de la válvula para la aplicaciónExcesivo levantamiento de la válvula para la aplicación Apertura y cierre múltipleApertura y cierre múltiple Cierre abruptoCierre abrupto Resonancia y pulsaciones de presiónResonancia y pulsaciones de presión Gases corrosivosGases corrosivos Líquidos en el gasLíquidos en el gas Depósitos en los elementos de sellado y resortesDepósitos en los elementos de sellado y resortes
200200
Dinámica de las válvulasDinámica de las válvulasTécnicas para el análisisTécnicas para el análisis
Comparar los patrones de vibración y observar las diferenciasComparar los patrones de vibración y observar las diferencias– Revisar el historialRevisar el historial– Revisar válvulas similaresRevisar válvulas similares
El evento de apertura de la válvula es usualmente más El evento de apertura de la válvula es usualmente más demorado que el de cierredemorado que el de cierre
El cierre de la válvula es por lo general silencioso. El elemento El cierre de la válvula es por lo general silencioso. El elemento de sello es bajado en el asiento por el resorte y la velocidad del de sello es bajado en el asiento por el resorte y la velocidad del gas cae cerca de TDC y BDCgas cae cerca de TDC y BDC
Monitorear las perdidas de la válvula hasta que esta represente Monitorear las perdidas de la válvula hasta que esta represente un desperdicio de energíaun desperdicio de energía
201201
Dinámica de las válvulasDinámica de las válvulasCierre abrupto (slamming)…llevándolo a la fugaCierre abrupto (slamming)…llevándolo a la fuga
202202
Dinámica de las válvulasDinámica de las válvulasEventos múltiples de aberturaEventos múltiples de abertura
203203
Dinámica de las válvulasDinámica de las válvulasOndulación (Flutter)Ondulación (Flutter)
204204
Dinámica de las válvulasDinámica de las válvulasResumen del análisisResumen del análisis
Difícil apertura, Difícil cierre, Cierre tardío, Resortes rotosDifícil apertura, Difícil cierre, Cierre tardío, Resortes rotos Puede ser generado por restricción en el sello. La restricción se Puede ser generado por restricción en el sello. La restricción se
presenta cuando las fuerzas requeridas para iniciar el movimiento son presenta cuando las fuerzas requeridas para iniciar el movimiento son mayores que las requeridas para mantenerlomayores que las requeridas para mantenerlo
Si el cierre abrupto (slamming) se presenta en el cierre y apertura, es Si el cierre abrupto (slamming) se presenta en el cierre y apertura, es casi seguro que los resortes son demasiado livianos o que se han casi seguro que los resortes son demasiado livianos o que se han desgastado o que están rotos debido al excesivo ciclajedesgastado o que están rotos debido al excesivo ciclaje
Las válvulas muy elevadas pueden tomar más tiempo para cerrarse. Las válvulas muy elevadas pueden tomar más tiempo para cerrarse. La pulsación puede causar que la presión diferencial incremente La pulsación puede causar que la presión diferencial incremente
repentinamente generando un cierre durorepentinamente generando un cierre duroCierre tempranoCierre temprano Tensión excesiva en el resorteTensión excesiva en el resorte La pulsación puede causar que la presión diferencial decrezca La pulsación puede causar que la presión diferencial decrezca
repentinamente y esto haga que la válvula se cierre rápidamenterepentinamente y esto haga que la válvula se cierre rápidamente
205205
Ondulación (Flutter)Ondulación (Flutter) Ocurre cuando el plato de la válvula oscila ente el sello y la guarda. Esto ocurre por que el flujo Ocurre cuando el plato de la válvula oscila ente el sello y la guarda. Esto ocurre por que el flujo
de gas a través de la válvula es insuficiente para levantar el plato de la guarda. En el patrón de de gas a través de la válvula es insuficiente para levantar el plato de la guarda. En el patrón de vibración, se puede ver múltiples impactos de cierre y aperturavibración, se puede ver múltiples impactos de cierre y apertura
Oscilaciones muy duras usualmente indican que el resorte es muy rígido. Oscilaciones muy Oscilaciones muy duras usualmente indican que el resorte es muy rígido. Oscilaciones muy suaves usualmente indican que el levantamiento es muy grande. La ondulación de la válvula se suaves usualmente indican que el levantamiento es muy grande. La ondulación de la válvula se puede presentar si hay una excesiva pulsación en las líneas de succión o de descargapuede presentar si hay una excesiva pulsación en las líneas de succión o de descarga
Para corregir el problema, reduzca el levantamiento de la válvula y/o la tensión del resorte; Para corregir el problema, reduzca el levantamiento de la válvula y/o la tensión del resorte; minimice la pulsación de la presiónminimice la pulsación de la presión
Aperturas múltiplesAperturas múltiples Si el levantamiento de la válvula es muy grande la velocidad del gas no será la suficiente para Si el levantamiento de la válvula es muy grande la velocidad del gas no será la suficiente para
mantener la válvula abierta. Por lo tanto la válvula se abrirá y cerrará varias veces. Para corregir mantener la válvula abierta. Por lo tanto la válvula se abrirá y cerrará varias veces. Para corregir ese problema, reduzca el levantamiento de la válvula para incrementar la caída de presión a ese problema, reduzca el levantamiento de la válvula para incrementar la caída de presión a través de la válvulatravés de la válvula
Las pulsaciones pueden causar que la presión diferencial a lo largo del anillo aumente o Las pulsaciones pueden causar que la presión diferencial a lo largo del anillo aumente o disminuya hasta el punto en que las válvula se cierran y se reabrendisminuya hasta el punto en que las válvula se cierran y se reabren
Resortes pesados pueden causar que la válvula se cierre rápido. La presión en el cilindro puede Resortes pesados pueden causar que la válvula se cierre rápido. La presión en el cilindro puede reabrir la válvula tarde en la carrerareabrir la válvula tarde en la carrera
Dinámica de las válvulasDinámica de las válvulasResumen del análisis (cont.)Resumen del análisis (cont.)
206206
Perdidas excesivasPerdidas excesivas Las perdidas por las válvulas y los pasajes calculados del PV Las perdidas por las válvulas y los pasajes calculados del PV
no deben ser superiores a 10%no deben ser superiores a 10% Patrones de vibración del gas pasante cuado la válvula esta Patrones de vibración del gas pasante cuado la válvula esta
abierta debido a la alta velocidadabierta debido a la alta velocidad Levantamiento de la válvula o área de flujo insuficienteLevantamiento de la válvula o área de flujo insuficiente Algunos de los elementos de sellado en la válvula se pueden Algunos de los elementos de sellado en la válvula se pueden
atorar reduciendo el área efectiva de flujoatorar reduciendo el área efectiva de flujo Las curvas PT y PV aparecen redondeadas durante la fase de Las curvas PT y PV aparecen redondeadas durante la fase de
descarga o succióndescarga o succiónVibraciones mecánicasVibraciones mecánicas Las vibraciones mecánicas que se generan durante la succión Las vibraciones mecánicas que se generan durante la succión
o descarga pueden ser causadas cuando los platos se atascan o descarga pueden ser causadas cuando los platos se atascan o las guías están desgastadaso las guías están desgastadas
Dinámica de las válvulasDinámica de las válvulasResumen del análisis (cont.)Resumen del análisis (cont.)
207207
FALLAS DEL COMPRESORFALLAS DEL COMPRESOR
PerdidasPerdidas
208208
Perdidas en los compresoresPerdidas en los compresoresCálculo de la potenciaCálculo de la potencia
Se necesita hacer un Se necesita hacer un trabajotrabajo para transportar gas a lo para transportar gas a lo largo de una tuberíalargo de una tubería
Ese trabajo es el área contenida en la gráfica PVEse trabajo es el área contenida en la gráfica PV La rata de trabajo hecho es la potenciaLa rata de trabajo hecho es la potencia Si dibujamos la curva PV como presión (psi) Si dibujamos la curva PV como presión (psi) vsvs volumen volumen
(% de carrera), podemos usar:(% de carrera), podemos usar:
33000
PLANIHP
de donde:P: área contenida por la curvaL: longitud de la carreraA: área del pistónN: ciclos por minuto (RPM)
209209
Perdidas en los compresoresPerdidas en los compresoresCaída de la presiónCaída de la presión
La potencia real consumida para comprimir el gas es siempre de La potencia real consumida para comprimir el gas es siempre de alguna manera mayor que la calculada teóricamente (IHP)alguna manera mayor que la calculada teóricamente (IHP)
Las principales diferencias en la potencia se deben a las caidas de Las principales diferencias en la potencia se deben a las caidas de presión a medida que el gas fluye por la tubería de succión, las presión a medida que el gas fluye por la tubería de succión, las válvulas de succión, válvulas de descarga y tubería de descargaválvulas de succión, válvulas de descarga y tubería de descarga
Para reducir esas perdidas, la presión del cilindro debe caer por Para reducir esas perdidas, la presión del cilindro debe caer por debajo de la presión de succión durante la carrera efectiva de debajo de la presión de succión durante la carrera efectiva de succión y aumentar por encima de la presión de descarga durante succión y aumentar por encima de la presión de descarga durante la carrera efectiva de descargala carrera efectiva de descarga
210210
Perdidas en los compresoresPerdidas en los compresoresNo – perdidas de IHPNo – perdidas de IHP
211211
Perdidas en los compresoresPerdidas en los compresoresIHP totalIHP total
212212
Perdidas en los compresoresPerdidas en los compresoresMagnitud de las perdidasMagnitud de las perdidas
Los factores que afectan la magnitud de las perdidas son:Los factores que afectan la magnitud de las perdidas son: Diseño de la válvulaDiseño de la válvula Presión de succión y de descargaPresión de succión y de descarga Temperatura de succión y de descargaTemperatura de succión y de descarga Velocidad del compresorVelocidad del compresor Composición del gasComposición del gas Diseño de la tubería de succión y descargaDiseño de la tubería de succión y descarga Diseño de los pasajes del compresorDiseño de los pasajes del compresor
213213
PulsaciónPulsación
Ondas de presión causadas por la succión y la Ondas de presión causadas por la succión y la descarga en los finales del compresor.descarga en los finales del compresor.
Puede cuasar vibraciones en las tuberíasPuede cuasar vibraciones en las tuberías La vibración puede ser extrema si la pulsación La vibración puede ser extrema si la pulsación
coincide con:coincide con:– La frecuencia de la resonancia acústica en la tuberíaLa frecuencia de la resonancia acústica en la tubería– La frecuencia natural de la tuberíaLa frecuencia natural de la tubería
Afecta el desarrollo del compresorAfecta el desarrollo del compresor– Cuando las válvula abren y cierranCuando las válvula abren y cierran– Eficiencia volumétrica (capacidad)Eficiencia volumétrica (capacidad)– HP consumido moviendo el gasHP consumido moviendo el gas
214214
PulsaciónPulsaciónTrazado de la presión en la toberaTrazado de la presión en la tobera
215215
PulsaciónPulsaciónPotencia total HEPotencia total HE
216216
PulsaciónPulsaciónNo – perdidas de potencia HENo – perdidas de potencia HE
217217
PulsaciónPulsaciónPerdidas totalesPerdidas totales
218218
PulsaciónPulsaciónPerdidas en los pasajes y en la válvulaPerdidas en los pasajes y en la válvula
219219
PulsaciónPulsaciónEfecto en la HPEfecto en la HP
220220
PotenciaPotenciaCostos de las pérdidas de potenciaCostos de las pérdidas de potencia
221221
CARGA EN LAS BARRA DEL CARGA EN LAS BARRA DEL COMPRESORCOMPRESOR
¿Porque debemos tener cuidado con las ¿Porque debemos tener cuidado con las cargas en las barras?cargas en las barras?
¿Cuales son las fuerzas que actuan sobre ¿Cuales son las fuerzas que actuan sobre las barras?las barras?
222222
Barras del compresorBarras del compresor
Las barras del pistón del compresor llevan toda la fuerza Las barras del pistón del compresor llevan toda la fuerza que se aplica al gasque se aplica al gas
Los fabricantes de las barras especifican cuales son los Los fabricantes de las barras especifican cuales son los valores de las cargas permisiblesvalores de las cargas permisibles
Dependiendo del material de la barra, la barra puede Dependiendo del material de la barra, la barra puede llevar un exceso de 200000 Lbfllevar un exceso de 200000 Lbf
El pasador debe soportar esas fuerzasEl pasador debe soportar esas fuerzas Cargas inapropiadas en la barra puede causar:Cargas inapropiadas en la barra puede causar:
– Desgaste excesivo en los bujes del pin y crucetasDesgaste excesivo en los bujes del pin y crucetas– Falla en los bujes de crucetaFalla en los bujes de cruceta– Esfuerzos mecánicos en el pistón, tuerca del pistón y otras Esfuerzos mecánicos en el pistón, tuerca del pistón y otras
cargas en los componentes de los cojinetescargas en los componentes de los cojinetes
223223
Barras del compresorBarras del compresorFuerzasFuerzas
Fuerza del gas – ejercida por la presión en ambos lados del pistónFuerza del gas – ejercida por la presión en ambos lados del pistón Fuerza inicial – ejercida por la masa y la aceleración de los Fuerza inicial – ejercida por la masa y la aceleración de los
componentes reciprocantescomponentes reciprocantes Fuerza total = fuerza del gas + fuerza inercialFuerza total = fuerza del gas + fuerza inercial Las barras del compresor deben alternarse de tensión a Las barras del compresor deben alternarse de tensión a
compresión en cada ciclo. Esto es importante para la lubricación de compresión en cada ciclo. Esto es importante para la lubricación de cada uno de los componentecada uno de los componente
API 618 (junio de 1995) dice:API 618 (junio de 1995) dice:“…“…la duración de la inversión no debe ser menor a los 15 grados la duración de la inversión no debe ser menor a los 15 grados del del ángulo del cigüeñal, y la magnitud del pico de la carga ángulo del cigüeñal, y la magnitud del pico de la carga combinada de combinada de inversión debe ser por lo menos el 3% de la carga inversión debe ser por lo menos el 3% de la carga combinada real en la dirección opuesta.”combinada real en la dirección opuesta.”
224224
Barras del compresorBarras del compresorFuerzas del gasFuerzas del gas
225225
Barras del compresorBarras del compresorFuerza del gasFuerza del gas
226226
Barras del compresorBarras del compresorFuerza inercialFuerza inercial
Fuerza inercial = (masa de los componentes) * Fuerza inercial = (masa de los componentes) * (aceleración instantánea)(aceleración instantánea)
Diferentes desplazamientos del pistón (gráfica Diferentes desplazamientos del pistón (gráfica superior) con respecto al superior) con respecto al tiempo la cual tiempo la cual se deriva para obtener la velocidad (gráfica se deriva para obtener la velocidad (gráfica del medio), luego la diferenciación de la del medio), luego la diferenciación de la velocidad con respecto al tiempo nos da la velocidad con respecto al tiempo nos da la aceleración (gráfica inferior)aceleración (gráfica inferior)
La carga inercial de la barra toma la forma de La carga inercial de la barra toma la forma de la gráfica de aceleraciónla gráfica de aceleración
Las fuerzas inerciales son significativas en:Las fuerzas inerciales son significativas en:– Pistones de masas grandes Pistones de masas grandes – Compresores de alta velocidadCompresores de alta velocidad– Proporción de servicio de baja Proporción de servicio de baja
compresióncompresión
227227
Barras del compresorBarras del compresorFuerza inercialFuerza inercial
228228
Barras del compresorBarras del compresorCarga total de la barraCarga total de la barra
229229
Barras del compresorBarras del compresorSolo tensiónSolo tensión
230230
Barras del compresorBarras del compresorSolo compresiónSolo compresión
231231
Barras del compresorBarras del compresorGolpe en el pin de la crucetaGolpe en el pin de la cruceta
232232
Barras del compresorBarras del compresorCarga excesivaCarga excesiva
233233
Barras del compresorBarras del compresorGolpe de CrucetaGolpe de Cruceta
234234
Barras del compresorBarras del compresorResumen del análisisResumen del análisis
La carga en la barra esta por encima del límiteLa carga en la barra esta por encima del límite El pin de cruceta , el pistón, las uniones y la barra son esforzadas por encima El pin de cruceta , el pistón, las uniones y la barra son esforzadas por encima
del límite especificado por el constructordel límite especificado por el constructor Ajustar la carga en el compresorAjustar la carga en el compresor Cambiar las líneas de presiónCambiar las líneas de presiónInsuficiente carga de inversión el la barraInsuficiente carga de inversión el la barra API 618 (junio de 1995) dice:API 618 (junio de 1995) dice: “…“…la duración de la inversión no debe ser menor a los 15 grados del ángulo del la duración de la inversión no debe ser menor a los 15 grados del ángulo del
cigüeñal, y la magnitud del pico de la carga combinada de inversión debe ser cigüeñal, y la magnitud del pico de la carga combinada de inversión debe ser por lo menos el 3% de la carga combinada real en la dirección opuesta.”por lo menos el 3% de la carga combinada real en la dirección opuesta.”
Las válvulas de succión descargadas en el lado CE pueden llevarnos a perdida Las válvulas de succión descargadas en el lado CE pueden llevarnos a perdida del cambio de carga (rod reversal)del cambio de carga (rod reversal)
Ajustar la carga en el compresorAjustar la carga en el compresorGolpe en la inversiónGolpe en la inversión Revise las vibraciones de baja frecuencia. Busque por golpes cuando la carga Revise las vibraciones de baja frecuencia. Busque por golpes cuando la carga
de la barra cambia de tensión a compresión y viceversade la barra cambia de tensión a compresión y viceversa
235235
MOVIMIENTOS DE LA BARRA DEL MOVIMIENTOS DE LA BARRA DEL COMPRESORCOMPRESOR
Cuál e s el movimiento de la Cuál e s el movimiento de la barra?barra?
Como se mide este movimiento?Como se mide este movimiento? Herramientas de análisisHerramientas de análisis
236236
Movimiento de la barra del compresorMovimiento de la barra del compresorPor que esto es importante?Por que esto es importante?
Idealmente, las barras solo tendrán movimiento Idealmente, las barras solo tendrán movimiento traslación reciprocantetraslación reciprocante
El movimiento es más complejo debido a:El movimiento es más complejo debido a:– Alineación imperfectaAlineación imperfecta– Flexibilidad en la barraFlexibilidad en la barra
El análisis del movimiento es usualmente usado para El análisis del movimiento es usualmente usado para identificar:identificar:– Problemas de alineación en el cilindroProblemas de alineación en el cilindro– Desgaste de la banda de anillos (rider band)Desgaste de la banda de anillos (rider band)– Desgaste de los cilindrosDesgaste de los cilindros– Desgaste de los shims de la crucetaDesgaste de los shims de la cruceta
237237
Movimiento de la barra del compresorMovimiento de la barra del compresorDesgaste de la barra (rod run out) del cilindro y su Desgaste de la barra (rod run out) del cilindro y su
historia (a 240 grados)historia (a 240 grados)
238238
Movimiento de la barra del compresorMovimiento de la barra del compresorDesgaste de la barra (Rod run out)Desgaste de la barra (Rod run out)
239239
Movimiento de la barra del compresorMovimiento de la barra del compresorResumen del análisisResumen del análisis
Observación Características típicas
Tendencia del movimiento sobre la caída del tiempo
Revisar por señales en la banda y desgaste lineal Examinar las gráficas PV y LogP – LogV para ver posibles fugas en el anillo
Los sensores superiores e inferiores siguen una “W” de 0-360°
Los sensores muestra que la caída de la barra de be estar 90 y 270 grados pareciendo alcanzar TDC y BDC. El tipo más común de desgaste lineal tiene forma de barril, más en el centro que en la parte terminal
Los sensores superiores e inferiores siguen una “V” de 0-360°
La camisa es descubierto, donde el mayor desgaste ocurre en la parte terminal Revisar si existe excesivo desgaste de las empaquetaduras Revisar el alineamiento del cilindro
Los sensores superiores e inferiores forman una “V” invertida de 0-360°
La camisa está descubierto, donde el mayor desgaste ocurre en la parte terminal HE. Revisar si existe excesivo desgaste de las empaquetaduras Revisar el alineamiento del cilindroPatrones para los sensores
superiores e inferiores separadas en la grafica de desgaste de la barra. La parte superior cae y la inferior sube
La barra esta desgastada donde la separación ocurre. Si esto esta alrededor de BDC, revisar la barra por desgaste cerca de la empaquetadura
240240
FALLAS EN EL COMPRESORFALLAS EN EL COMPRESOR
Cojinetes de bancada y bielaCojinetes de bancada y biela
241241
Rodamientos principales y del cigüeñalRodamientos principales y del cigüeñalMedicionesMediciones
Es muy difícil obtener datos certeros de los cojinetes Es muy difícil obtener datos certeros de los cojinetes principales y del principales y del cigüeñal – el camino de transmisión cigüeñal – el camino de transmisión no es grandeno es grande
En algunos niveles de análisis son posibles siempre y En algunos niveles de análisis son posibles siempre y cuando la unidad se mantenga en movimiento:cuando la unidad se mantenga en movimiento:– Usar un lector de vibraciones de baja frecuencia que Usar un lector de vibraciones de baja frecuencia que
pueda detectar golpespueda detectar golpes– Medida de la carcasa donde halla un camino de Medida de la carcasa donde halla un camino de
transmisión al cojinetetransmisión al cojinete
242242
FundaciónFundaciónTendencia de la vibración de la carcasa: tornillos de Tendencia de la vibración de la carcasa: tornillos de
anclaje rotosanclaje rotos
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FALLAS EN COMPRESORESFALLAS EN COMPRESORES
Vibraciones en tuberias y carcazasVibraciones en tuberias y carcazas
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FundacionFundacionTendencia de vibracion: Pernos de anclaje rotosTendencia de vibracion: Pernos de anclaje rotos
245245
FundaciónFundaciónEspectro: Vibración Normal en una carcazaEspectro: Vibración Normal en una carcaza
246246
FundaciónFundaciónEspectro: vibración normal de la carcasaEspectro: vibración normal de la carcasa
Observación Característica típica
La lectura de la vibración (desplazamiento) indica movimiento vertical de la parte terminal externa del cilindro
Revisar los soportes del cilindro para ver si hay tuercas perdidas o la base esta rota. Dependiendo de la masa del cilindro y la velocidad del eje del cigüeñal esta desplazamiento no debe ser mayor a 5 mils
La vibración (desplazamiento) indica movimiento axial en la parte terminal externa del cilindro
La deformación normal para un cilindro es < 5mils Si el movimiento axila del cilindro es excesivo o aumenta, revisar que todas las turcas estén bien ajustadas
Excesiva vibración de la tubería Revisar los apoyos de la tubería Revisar el espectro de vibración para identificar los componentes de la frecuencia Medir el espectro de presión en la tubería para determinar si el esfuerzo predominante se genera por pulsación o desbalanceo mecánico
Vibración excesiva (desplazamiento) en la base de la carcasa
Revisar el torque de las tuercas. Buscar fallas en la base de concreto Revisar las condiciones del asiento que soporta la carcasa Eliminar el aceite residual ya que este funciona como una cuña hidráulica Revisar el alineamiento del cilindro y la velocidad del pistón pata asegurar que todos los componentes esta corriendo bien
