PONENCIA
Diagnstico de Recesin en Vlvulas
de Escape en Motores Caterpillar
3616
Con Colector de Vibraciones.
PONENTE:
TSU JOSE LUIS RATTIA
ANALISTA DE EQUIPOS DINAMICOS
LIMA PERU 2011
11vo CONGRESO DE INGENIERIA DE MANTENIMIENTO
11vo CONGRESO DE INGENIERIA DE MANTENIMIENTO PERU
1
Agradecimiento
Al ilustre Consejo Directivo de IPEMAN por permitirme compartir Experiencias fructferas en
el rea del Mantenimiento para la Comunidad Latinoamericana.
11vo CONGRESO DE INGENIERIA DE MANTENIMIENTO PERU
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INDICE
Introduccin
Antecedentes 4
Fundamentos tecnolgicos 5
Disposicin de los Motores Caterpillar 3616 6
Sistemas requeridos para su funcionamiento 6
Trenes de Vlvulas 8
Recesin en Vlvulas de Escape 9
Elementos de las Vlvulas de Escape 8
Perfil de Temperaturas en las Vlvulas de Escape 10
Modo de Fallas Comunes en Vlvulas de Escape en Motores Caterpillar 3616 11
Diagnstico de Recesin en Vlvulas de Escape. 12
Caractersticas del Colector de Vibraciones. 13
Caso de Estudio Planta Compresora Zapato Unidad K2 76101 14
Control al Desgaste en Vlvulas de Escape 17
Conclusiones y Recomendaciones 18
Referencias Bibliogrficas 19
11vo CONGRESO DE INGENIERIA DE MANTENIMIENTO PERU
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DIAGNOSTICO DE RECESION EN VALVULAS DE ESCAPE CAT-3616 MEDIANTE
ANALIZADOR DE VIBRACIONES CASO DE APLICACIN
INTRODUCCION
La empresa COMPRESION GAS ORIENTE, filial de PDVSA GAS S, A. se encuentra
ubicada geogrficamente, en el oriente de Venezuela. Con un amplio espectro
operacional, que va desde la Compresin de Gas, con propsitos de transmisin hasta
centros de procesamiento, que permiten incrementar la cadena de valor, mediante la
obtencin de productos derivados, hasta, el servir como soporte a las actividades de
produccin de crudo, mediante la presin suministrada a pozos, por mtodos de
levantamiento a Gas Lift atraves de las estaciones de compresin ubicadas en los
Estados; Monagas, Anzotegui, y Delta Amacuro.
Es la Compresin de Gas, un proceso que requiere,
operaciones de modo continuo, mediante el empleo de
diversas tecnologas que permiten incrementar la
energa cintica del gas; logrando as transportar
volmenes importantes en millones de pies cbicos por
da, hasta centros de procesamientos, con el fin de
obtener subproductos, y darle valor agregado en su
cadena de aprovechamiento . Ha de ser el contexto
operacional, junto a las variables, flujo volumtrico, y
presin, las que determinan la aplicacin. Para alcanzar,
las metas establecidas, en un periodo de tiempo especfico, se requiere, el
funcionamiento de equipos bajo condiciones de operacin y mantenimiento confiables,
que permitan adaptarse a los requerimientos que la produccin establezca, sin afectar su
integridad mecnica, y la seguridad del recurso humano asignado para su operacin y
mantenimiento.
El crecimiento de la demanda interna, del gas natural se fundamenta en los
requerimientos provenientes de la pequea y mediana empresa, industria metalrgica, y
de generacin, as como la implementacin de proyectos de gasificacin de
comunidades.
En la actualidad, el volumen de compresin manejado por equipos Moto-Compresores,
alcanza un 40% del volumen total manejado, en rea Anaco. Para alcanzar manejar, el
volumen mencionado, se emplean Motores de Combustin Interna, como medios
motrices, para proporcionar el accionamiento a los Compresores reciprocantes, los
cuales incrementan la energa en el volumen de gas manejado, a travs del aumento de
presin desde un nivel de suministro, hasta niveles definidos por el cliente.
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1.0 ANTECEDENTES
El caso objeto de estudio, refiere; la identificacin de condiciones de recesin en
Vlvulas de Escape en Motores Caterpillar serie 3600. La recesin, se define como el
desgaste progresivo que presenta el perfil de la cara de la vlvula durante su vida til.
Este desgaste ocurre en ambas vlvulas; admisin y escape. Sin embargo, las
condiciones de funcionamiento bajo las cuales operan las vlvulas de escape, indican
condiciones crticas, para su ciclo de vida, entre las que pueden citarse; temperaturas
elevadas, impactos durante el cierre de la vlvula, esfuerzos de compresin, entre otras.
Siendo estas condiciones las que han de ser consideradas, en la seleccin, y diseo de
las vlvulas de escape, y su vida til en la Cmara de Fuerza.
La unidad evaluada fue; el Moto-Compresor K2 de Planta Compresora ZAPATOS,
ubicada a 8 kms de la poblacin de Campo Mata, Municipio Freites del Estado
Anzotegui. Esta unidad se encuentra operando desde el ao 2001, con facilidades
anexas para el tratamiento del gas combustible, tales como; planta deshidratadora, y una
planta separadora de lquidos, basada en el efecto Joule-Thompson. Esto con el
propsito de garantizar la capacidad calorfica requerida (BTU), por la parte motriz.
Esta unidad se encuentra integrada por un Motor Caterpillar 3616 de 4400 hp, el cual
provee accionamiento a un Compresor reciprocante White Superior modelo Wh 66, con
capacidad de manejo de 40 millones de pies cbicos/da, los cuales han de incrementar
la energa cintica del gas, para mover a travs de gasoductos, el volumen requerido
hasta el Complejo de Extraccin San Joaqun, para su procesamiento y aprovechamiento
final.
Los programas de mantenimientos preventivos aplicados, consideran una serie de
actividades tales como; calibraciones, mediciones y registros de condiciones de
desgaste, reemplazo de accesorios de limpieza y filtrado de; aire, lubricantes. Tomando
como referencia, las especificaciones establecidas por los fabricantes, la cual expresan
de modo cronolgico, un conjunto de acciones atendiendo a las horas de servicio
acumuladas para la unidad en referencia.
El programa de monitoreo de condiciones, a equipos reciprocantes, aplicado desde el
ao 2005, ha permitido identificar fallas potenciales en la unidad motoriz, siendo las
cmara de fuerza, una de las partes que ms ha requerido atencin, durante las rutinas
de inspeccin predictivas. La hoja de ruta especificada, para la inspeccin, considera el
monitoreo de; impactos, solturas, detonaciones, descalibraciones, huelgos excesivos,
recesiones en vlvulas, ralladuras de camisa (ocasionados por la falda del pistn),
desgaste en levas. Para ello se emplean sensores de vibracin y ultrasonido, con
seleccin previa de sus rangos de funcionamiento, afin de poder captar lo que de modo
real est ocurriendo dentro de la mquina.
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2.0 Fundamentos Tecnolgicos
2.1 Funcionamiento de los Motores de Combustin Interna de Cuatro Tiempos:
De modo general el Motor de Combustin Interna, requiere para la de entrega de
potencia al elemento accionado, efectuar cuatro ciclos, denominados; admisin,
compresin, fuerza, y escape, estos ciclos lo podemos observar en la figura 1 mostrada;
Fig. 1 Los Cuatro ciclos del Motor de Combustin Interna
En el ciclo de admisin, la mezcla de aire-gas entra al cilindro a medida que el pistn se
mueve hacia abajo creando un vaco en el espacio delimitado por las paredes del cilindro
y la superficie superior denominada cmara de combustin. A continuacin, el pistn
inicia un movimiento ascendente, efectuando un trabajo de compresin sobre la mezcla
aire-gas admitido en el ciclo anterior. La compresin de la mezcla , se encuentra definida
por el parmetro denominado; ratio de compresin, este mide la relacin existente,
entre el volumen de mezcla que entra al cilindro y el volumen inherente al espacio que
queda, luego del pistn alcanzar la mxima longitud de su recorrido, y estar situado en el
punto muerto superior.
En este movimiento del pistn hacia el punto muerto superior, en la carrera de
compresin ocurren cosas interesantes. Se produce, luego de la mezcla aire-gas
alcanzar unas presiones y temperaturas definidas, la ignicin de esta mezcla,
generndose a continuacin, la liberacin de la energa qumica presente en el gas,
comnmente para aplicacin de motores a gas se emplea; el metano, con poderes
calorficos entre 900 a 1000 BTU. Estos valores limitan, el nivel de energa liberado
durante la conversin de energa qumica, en energa mecnica.
La energa qumica genera una explosin controlada, la cual le comunica movimiento al
pistn y se efecta la carrera de fuerza o potencia. En este ciclo se le comunica
movimiento al equipo accionado. La carrera que ejecuta el pistn es en movimiento
descendente. El parmetro que define este movimiento es la presin media efectiva, la
cual se produce en la carrera de fuerza, cuando el pistn convierte la energa qumica en
energa mecnica de movimiento.
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Los residuos de la combustin, convertidos en gases que han de ser liberados a la
atmosfera salen atraves de las vlvulas de escape, durante el movimiento ascendente
que efecta el pistn, en el ltimo ciclo de los cuatro requeridos para efectuar trabajo, el
ciclo de escape. El parmetro que mide la eficiencia del proceso de combustin, se
refiere a l % de oxgeno, como indicativo, de que la mezcla aire-gas, se encuentre en las
proporciones adecuadas. Un % de oxgeno, no adecuado, ser signo de emisiones
contaminantes liberadas en una mayor proporcin a la atmosfera, con respecto a las
normales.
3.0 Disposicin de los Motores Caterpillar 3616
Comnmente la disposicin de los motores Caterpillar a gas de la serie; 3616, se define
por un arreglo de cilindros de fuerza dispuestos en V, con el propsito de obtener la
mayor potencia en el menor espacio disponible, conformado al mismo tiempo por una
serie de dispositivos y accesorios bsicos para su funcionamiento. Estos dispositivos se
pueden brevemente identificar en forma de sistemas perfectamente integrados, los cuales
cada uno cumple una funcin especfica orientada a obtener el mejor rendimiento durante
su operacin. La disposicin de estos motores se aprecia en la fig. 2, mostrada a
continuacin;
Fig. 2 Motor Caterpillar Serie 3600/Modelo 3616
3.1 Sistemas requeridos para su funcionamiento
Para alcanzar un ptimo rendimiento este motor posee; sistema de enfriamiento,
encargado de; extraer el calor generado en los cilindros de fuerza a causa de la
combustin, disminuir el incremento de la temperatura en el aceite lubricante debido al
roce en partes y componentes, de igual modo enfriar el aire procedente del
turbocompresor, permitiendo disponer un volumen de aire a una densidad y temperatura
especfica para efectuar el trabajo requerido en los cilindros de potencia.
El sistema de lubricacin, integrado por la bomba de engranaje; mostrada en la figura 3,
permite suministrar el fluido lubricante a una presin de 65 a 70 psi, con el propsito de
disminuir la friccin entre partes y componentes, para ello se requiere mantener una
temperatura promedio de trabajo, en el lubricante con el propsito de afectar en menor
11vo CONGRESO DE INGENIERIA DE MANTENIMIENTO PERU
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grado las propiedades fundamentales como, la viscosidad, y otras brindadas por sus
aditivos, como resistencia anti-desgaste, a la oxidacin, nitracin.
Esto se obtiene, interponiendo un intercambiador de calor de tubo-coraza, que permitir
mantener una temperatura adecuada de operacin en el aceite. Disponiendo filtros de
aceite, que eliminaran partculas y suciedades de la corriente del fluido lubricante; estos
requieren ser reemplazados peridicamente, aplicando mantenimientos preventivos.
Fig. 3 Bomba de Engranaje Fig. 4 Vlvula de Gas Combustible
El Sistema de Gas Combustible, proveer la presin y flujo requerido, por medio de
reguladores de presin o Big Joe, que permiten en dos etapas de; 150 psi a 75 psi, y
luego en una segunda etapa una vlvula del tipo Fisher 99, mostrada en figura 4; regula
de 75 psi hasta la presin de suministro al motor, de 45-50 psi. Con el propsito de
mantener el gas combustible libre de impurezas, se interpone en la lnea de gas
combustible, filtros de malla textil, que permiten remover las partculas y residuos
presentes en la lnea de flujo del gas combustible. Estos ameritan reemplazo
peridicamente.
La combustin de la mezcla requiere una
sincronizacin del suministro de la chispa, para la
ignicin. Esto se obtiene mediante el CPU 95
Altronic, el cual suministra la chispa en el momento
adecuado. Enmarcado ello bajo una filosofa de
control de ltima generacin denominada ADEM III,
mostrado en la figura 5, que permite un adecuado
control de aire y combustible, para cada
requerimiento de potencia.
Fig. 5 Sistema ADEM III.
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4.0 Trenes de Vlvulas
Los trenes de vlvulas, son mecanismos que permiten por medio de una adecuada
sincronizacin, la admisin de la mezcla aire-gas a los cilindros de fuerza. Se encuentran
conformados de modo general por los componentes mostrados en la figura 6.
Leyenda de Elementos:
1. Balancn, Bocinas Guas.
2. Vlvulas de Admisin
3. Varillas de empuje admisin
4. Balancn de Gas Combustible
5. Vlvula de Gas Combustible
6. Varilla de empuje Gas Combustible
7. Varilla de Accionamiento de Gas Combustible Fig. 6 Trenes de Vlvulas
4.1 Las Vlvulas de Escape
Estas poseen la funcin especfica de permitir la salida de los gases de escape, como
residuos finales de la combustin. Es por ello, se encuentran sometidas a temperaturas
en ocasiones extremas, las cuales determinan la vida til en su funcionamiento.
4.2 Elementos de la Vlvula de Escape
La vlvula de escape es diseada, bajo
el tipo de vlvulas poppet, las cuales
poseen resortes para controlar el
accionamiento de la vlvula, y
retornarlas a su posicin de origen, luego
de ser activadas por medio del rbol de
leva. En un extremo posee un vstago
sobre el cual se aloja el resorte de
accionamiento. Al otro lado posee un
disco denominado cabeza de la vlvula,
la cual tiene perfiles mecanizados a; 30,
y en algunos casos a 45, estos trabajan
en los asientos de la vlvula.
Fig. 7 Elementos de la Vlvula de Escape
Punta de La Vlvula Punta de La Vlvula Punta de La Vlvula Punta de La Vlvula
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5.0 Recesin en Vlvulas de Escape.
Se define como el desgaste que sufre el lado de la cara de la vlvula, contra el asiento,
luego de sucesivos ciclos de trabajo, debido a; desgaste abrasivo. As tambin debido al
fenmeno llamado fretting, el cual se refiere al desgaste debido al contacto de dos
piezas, las cuales se encuentran de modo repetido en continuo deslizamiento entre s.
Existen evidencias comprobadas, de la incidencia de la presin media efectiva, como
resultado de la combustin como elemento que conlleva a incrementar el deslizamiento
de las superficies en contacto acelerando en consecuencia la recesin de la vlvula en su
asiento (1), veamos como lo muestra la figura 8;
Fig. 8 Comparacin entre Vlvulas de Escape
Diramos, que la presin media efectiva, es un parmetro normal de operacin, cuando
se comporta alrededor de un valor promedio entre todos los cilindros. Sin embargo,
valores atpicos, producto de misfiring, o mal encendido, asi como pre-igniciones
presentes, generan presiones no normales que aceleran el desgaste en el perfil de la
vlvula. Otro elemento de consideracin, segn Lane y Smith (2), el cual afecta la
recesin en la vlvula de escape es, la fuerza incidente sobre el asiento descrito de la
siguiente forma; en la figura 9, mostrada;
La fuerza PSen, no debe exceder el esfuerzo de corte
del material del inserto, si ello ocurre, se producira
deformacin plstica sobre la superficie del material del
inserto, induciendo grietas en el material, con posterior
desprendimiento del mismo. La fuerza P, se refiere a la
presin media efectiva, generada en cada ciclo de
potencia del motor. La disminucin de la superficie de
trabajo, reduce la transferencia de calor por
conduccin entre el perfil y el asiento de las
vlvulas, acelerando el desgaste.
Fig.9 Fuerzas en Asiento
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6.0 Perfil de Temperaturas en la Vlvula de Escape.
En la figura 10, se muestra el perfil de temperaturas tpico de una vlvula de escape, la
temperatura se muestra en C, veamos;
La distribucin de temperatura muestra el
comportamiento de un perfil tpico de
temperatura en una vlvula de escape de un
motor de combustin interna. Se puede
observar que la zona considerada critica; es la
unin en la zona O, entre el vstago de la
vlvula, y la cabeza de la vlvula. Es por ello
que los fabricantes de vlvulas, ponen especial
nfasis en esta zona, considerada un modo
tpico de fallas en vlvulas de escape (3).
Las vlvulas de escape, debido a sus
regmenes de altas temperaturas de trabajo, y
esfuerzos trmicos a los cuales se encuentran
expuestas, as como los gases corrosivos
generados de la combustin, se fabrican de
aceros austeniticos, con base en hierro y
nquel.
Las corrosiones generadas, debido a alta
temperatura crean condiciones de creep,
trmino referido a la deformacin permanente
que sufre un material, cuando es sometido a
esfuerzos continuos inferiores a su resistencia
ultima, con exposicin a relativas altas
temperaturas.
Fig.10 Distribucin de Temperaturas
a) Vstago b) Cabeza de la Vlvula
Un mecanismo, que permite controlar, el efecto de la exposicin a altas temperaturas, es
ajustar la combustin dentro de los lmites especificados, para las condiciones de carga a
las cuales se someten los materiales de la vlvula y sus accesorios.
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7.0 Modos de Fallas Comunes en Vlvulas de Escapes en Motores Caterpillar 3616
Atendiendo a la definicin expuesta por John Moubray, en su obra; Mantenimiento
Centrado en Confiabilidad, la cual expresa; Un modo de falla es cualquier suceso, que
cause una falla funcional (4). Se pueden categorizar las siguientes fallas funcionales,
bajo las cuales los trenes de vlvulas, y en especial las vlvulas de escape, pueden
ocasionar una prdida de la funcin de las cmaras de fuerza;
MODO DE FALLA FALLA FUNCIONAL CAUSA Ejemplo de Fallas
Vlvula Sobrecalentada Perdida de Propiedades de
los Materiales de la Vlvula.
Alta
Temperatura
>1200 F
Vstago de Vlvula Doblado Descalibracion recurrente
Defecto de
ensamblaje
Detonaciones
Gua
Desgastada
Alta Recesin en Vlvulas de
Escape
Perdida de Compresin en
Cilindros
Falla de
Lubricacin
Detonaciones
Incorrecta
Calibracin
Rotura de perfil de vlvula de
Escape Perdida de Compresin
Alta
Temperatura
>1200 F
Perfil de Vlvula Corrodo
Perdida de Tolerancia a
causa de perdida de
material en Vlvula.
Operacin en
Ambientes
Corrosivos
Fig. 11 Modos de Fallas Comunes en Valvulas de Motores Caterpillar 3616 a Gas.
Los modos de Fallas mostrados ameritan el empleo de tcnicas predictiva para su
identificacin.
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8.0 Diagnstico de Recesin en Vlvulas de Escape mediante el Uso de Colectores
de Vibracin Windrock Modelo: 6310 - PA
El empleo de colectores de vibracin, permiten detectar condiciones de funcionamiento
que son muestras del desgaste presente en componentes. El avance de las tecnologas
ha permitido incorporar las ventajas que ella implica, a los programas de mantenimiento
bajo estrategias novedosas, como lo es el monitoreo de condiciones basado en
anlisis de vibraciones. El caso mostrado, nos indica la deteccin de condiciones de
recesin en vlvulas de escape en un Motor Caterpillar Modelo: 3616 a gas natural,
empleado para comprimir 40 millones de pies cbicos por da. Esta unidad se encuentra
ubicada en la Planta Compresora Zapatos, geogrficamente situada en el rea de
AMO Campo Mata, perteneciente al municipio Freites del Estado Anzotegui.
Este volumen de gas es comprimido para transmisin, y posterior procesamiento en el
Complejo Criognico San Joaqun Edo Anzotegui. Obteniendo a partir de este
subproductos tales como: gas metano, y liquido del gas natural.
8.1 Criterio Empleado
Del perfil de una leva en su diagrama de recorrido se obtiene ;
Fig. 12 Diagrama de Recorrido de una Leva Fig. 13 Tren de Valvulas
Criterio :
A medida que la recesion o desgaste del perfil de la valvula se incrementa, la distancia
S, recorrida por el levanta-valvulas ver fig 12, se hace menor, en consecuencia el
tiempo empleado para el cierre de la valvula contra el asiento disminuye . Esta condicion,
podra observarse con claridad al mostrar la data de vibraciones registrada, mediante el
colector de datos.
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8.2 Caractersticas del equipo utilizado
Equipo: Analizador de Vibraciones para Equipos Reciprocantes Windrock
Modelo: 6310 PA / Cuatro Canales Conexin inalmbrica.
Sensor de Ultrasonido: Tecnologa Heterodyne / Alcance: 35 kHz 45 kHz
Fig. 14 Sensor de Ultrasonido y Accesorios Fig. 15 Analizador Windrock 6310 PA
Fuente: Curso de anlisis de Motores y Compresores Windrock, pg. 46.
Unidades de Vibraciones: Ges (1 Ges = 32.1 pie/seg^2-rms = 9.81 m/seg^2-rms).
Caractersticas del Sensor de Ultrasonido: convierte seales de alta frecuencia
(35Khz 45Khz), no detectadas por el odo humano en seales elctricas, de baja
frecuencia las cuales pueden ser visualizadas en la pantalla del analizador.
Encoder:
Permite acoplarse al compresor y sensar las rev/min a la cual gira el cigeal.
Previamente debe ser sincronizado mediante marca, el TDC (punto muerto-lado head)
del compresor, con el propsito de reproducir la posicin de cualquier componente del
compresor en el display del analizador.
Lmpara de Tiempo:
Para la sincronizacin de eventos de referencia que ocurren en el Motor, los cuales
deben sincronizarse para ser visualizados en el Analizador. Permite adelantar o atrasar
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un evento en funcin de la sincronizacin necesaria antes de iniciar la coleccin de la
data.
8.3 Caso de Estudio: Deteccin de Recesin en vlvulas de escape en Motores
Caterpillar Modelo: 3616 - Planta Compresora Zapatos.
El siguiente caso mostrado a continuacin, nos presenta la identificacin de condiciones
de recesin en vlvulas de escape. Estas condiciones de recesin pueden ser generadas
por factores como: ciclos de apertura y cierre de la vlvula, presin media efectiva de
combustin inadecuada, como observamos en la figura 14; esta presin empuja la cara
de la vlvula contra su asiento, as como las altas temperaturas de trabajo a las que son
sometidas las vlvulas de escape, pueden generar condiciones de creep, ocasionando
fallas debido a exposicin prolongada a altas temperaturas, con esfuerzos inferiores a la
resistencia ultima del material.
Fig.16 Condiciones incidentes en la recesin de la vlvula de Escape
En atencin, a condiciones operacionales presentes en Unidad K2 - 76101 de Planta
Compresora Zapato, debido a continuas detonaciones en cilindros de fuerza. Se
procede a efectuar Inspeccion mediante anlisis de vibraciones con analizador
Windrock- Modelo: 6310 PA. Las datas tomadas, se colectaron en un lapso de tiempo
aproximado de un mes, con el proposito de evaluar el comportamiento de los cilindros de
fuerza, y las desviaciones en su comportamiento.
Como herramientas para el diagnostico, se aplico; eventos colocados en fase (phasing),
as como desfase (unphasing), con el proposito de descartar reflejos (cross-talk), de otros
cilindros de fuerza, los cuales podran conducir a diagnsticos errados.
El anlisis que se muestra a continuacin , se basa en condiciones de recesin las cuales
generan eventos tempranos en el cierre de la vlvula de escape , esto se considera
11vo CONGRESO DE INGENIERIA DE MANTENIMIENTO PERU
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como un evento que ocurre bajo altos niveles de desgaste , y su magnitud en amplitud
depender del nivel de recesin alcanzado en la operacin de la vlvula .
8.4 Informacin Obtenida con Analizador de Vibraciones Windrock - 6310 PA
Data Colectada: 11-06-2010 - Modo: Ultrasonido Eventos faseados (Phasing)
Fig.17 Vlvulas de Escape n 6, muestran leve impacto al cierre
Fig.18 Eventos desfasados (unphased), muestran Cross Talk en cilindro 8.
CILINDROS DE FUERZA: 6, y 8
Indican leve impacto Al cierre en vlvula de escape
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El evento mostrado para la vlvula de escape en el cilindro de fuerza n 6, indica un
crosstalk generado en el evento de cierre de la vlvula de admisin, en el cilindro de
fuerza n 8, lo cual indica , el nivel de impacto presente , debido a recesin elevada en
vlvulas de escape en cilindro de fuerza n 6.
Data tomada el:16/08/10 - Posterior al reemplazo de la Cmara n 6 :
Fig. 19 Eventos alineados al cierre en Vlvulas de Escape.
La grafica nos indica, comportamiento de vlvula de escape al cierre de modo normal.
Esta data fue tomada, posterior al reemplazo de la cmara n 6, la cual fue detectada,
mediante anlisis predictivo con analizador de equipos reciprocantes Windrock-Modelo
6310 P/A, utilizando para ello registros de ultrasonido de la operacin de apertura y cierre
de vlvulas de; admisin, y escape.
Cmara n 6 Re-emplazada :
La vlvula indicada denota alta recesin
en asiento. Esta condicin se presenta
debido al alto nivel de desgaste generado
por los ciclos en los cuales la cabeza de la
vlvula cierra contra el asiento. Las
condiciones de desgaste se hacen
presentes en ambas partes. Es necesario
precisar, el nivel de desgaste se evidencia
en forma notoria en la vlvula de escape
debido al rgimen de alta temperatura a
las cuales se encuentran sometidas.
11vo CONGRESO DE INGENIERIA DE MANTENIMIENTO PERU
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8.5 Control al Desgaste en Vlvulas de Escape.
Luego de verificar condiciones de recesin en la vlvula de escape segn los registros de
ultrasonido colectados mediante analizador de vibraciones, es necesario plantearse
acciones correctivas que restituyan la funcin del activo a niveles confiables.
Las opciones a seguir, suponen dos estrategias, dadas las condiciones identificadas,
luego de la toma de data efectuada. Una en primer lugar, tiene que ver con la accin
proactiva, la cual considera estrategias en la seleccin, almacenamiento, y aplicacin del
lubricante a emplear, asi como el ajuste del tiempo de ignicin, en correspondencia con el
nivel del poder calorfico o BTU; del combustible empleado, el cual ha de estar en
correspondencia con el sugerido por el fabricante de la parte motriz. Esto permitir un
aprovechamiento del nivel de energa ajustado a los requerimientos.
La segunda estrategia a seguir; considera aquellas acciones de carcter preventivo, que
se fundamentan en acciones peridicas de; medicin esttica y dinmica de la recesin
del perfil de la vlvula de escape, as como calibraciones y ajuste de los puentes de
vlvulas, accin que permitir un desgaste uniforme en la interface asiento-perfil de la
vlvula de escape. Se hace necesario monitorear el aceite lubricante, con el propsito de
verificar metales de desgaste presentes en las muestras colectadas. Un registro de
tendencia facilitara, tomar acciones, en presencia de valores que exceden los lmites
permisibles de desgaste.
A partir de la informacin obtenida, se requiere establecer tendencias de; recesiones,
metales de desgastes con sus valores lmites permisibles, que permitan ser validadas,
mediante la coleccin de data con analizador de vibraciones. Enmarcada estas
estrategias de control al desgaste, dentro de una adecuada sinergia entre las acciones
de carcter proactivo, y preventivo lo cual implicara una disminucin significativa en los
mantenimientos de tipos correctivos
La aplicacin del ciclo predictivo, el cual implica; captura del dato, anlisis de
informacin, emisin de reporte, cerrando el ciclo con la retroalimentacin de las
actividades efectuadas, permite; aplicado bajo condiciones peridicas, identificar el nivel
de afectacin en trenes de vlvulas de cmaras de fuerza
9.0 Beneficios Obtenidos:
El diagnstico de recesin de vlvulas de escape, mediante colectores de datos, permiti
obtener una serie de beneficios entre los cuales podemos mencionar:
i. Identificacin de condiciones de recesin crticas en vlvulas de escapes, en etapas
anteriores a la falla.
ii. Mejora la confiabilidad operacional del equipo, bajo un ambiente de integracin; del
equipo; el mantenedor, los procedimientos y practicas operacionales, con las
normativas de seguridad, calidad y medio ambiente.
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10.0 Conclusiones y Recomendaciones
Las condiciones de recesin en vlvulas de escape, representan modos de falla
inherentes al ciclo de vida de los trenes de vlvulas, en servicio. Sin embargo, lograr el
tiempo de funcionamiento se corresponda con un mximo ciclo de vida til, nos permite
afirmar, que el activo, ha logrado cumplir eficientemente la funcin, para la cual fue
diseado e instalado en el equipo..
De all se hace necesario plantear las siguientes recomendaciones:
i.Integrar equipos de trabajo en el rea de mantenimiento, que permitan;
inspeccionar, tomar registros de informacin, evaluacin y diagnstico, planificar e
implementar acciones de control en niveles de desgaste en trenes de vlvulas,
atendiendo las especificaciones del fabricante.
ii. Crear la cultura de medir, verificar, registrar, y comparar como base para
determinar las condiciones de desgaste presentes, en trenes de vlvulas. Se mide el
componente, se verificar la medida obtenida (unidades, tolerancias de medida),
se registra con el propsito de servir como informacin para establecer
tendencias, base de datos, etc. Se compara con las especificaciones lmites
establecidas por el fabricante, y se establecen las acciones a seguir.
iii. Implementar programas de entrenamiento, que aseguren el manejo de la
informacin tcnica por parte del personal de mecnica e instrumentacin, afn a las
prcticas de mantenimiento, de acuerdo a especificaciones del fabricante, as como
un claro entendimiento del personal supervisorio de esta tecnologa, y las
responsabilidades inherentes al control y seguimiento de las actividades, puestas en
prcticas.
iv. Planificar programas de inspeccin, bajo un enfoque sinrgico de monitoreo
basado en condiciones de; anlisis de aceite, anlisis de vibraciones de carcter;
peridico, que permitan validar la integridad mecnica, de las partes y componentes,
identificando condiciones de desgastes, que conlleven a fallas inminentes en las
cmaras de fuerza.
v. Establecer una base de informacin, en la cual confluyan los resultados de las
actividades efectuadas; mantenimientos realizados, independientemente de su
naturaleza; preventiva, correctiva, o predictiva. Pudiendo a partir de esta, generar
lneas de tendencia, que muestren el comportamiento en el tiempo, de las partes y
componentes, sirviendo esta informacin como base para la construccin de los
indicadores de gestin, y la toma de decisiones.
vi. Implementar procedimientos de mejoras continuas, en las prcticas de
mantenimiento aplicadas, con la participacin de los equipos de trabajo involucrados.
11vo CONGRESO DE INGENIERIA DE MANTENIMIENTO PERU
19
Referencias Bibliogrficas
(1) Van Dissel , Rbarber,G.C Larson, Narasimhan;(1989)
Engine Valve Seat and insert Wear, SAE Paper 892146.
(2) Lane M.S , Smith P, (1982)
Development in sintered valve seat inserts, SAE Paper 820233.
(3) R Lewis, RS Dwyer-Joyce ; Automotive Engine Valve Recession
Paginas; 12-17. Professional Engineering Publishing, UK
(4) Mantenimiento Centrado en Confiabilidad; John Moubray
Industrial Press Inc, Segunda Edicin, 1989, pg. 54.
(5) Curso Anlisis de Motores y Compresores Windrock
Pgina 46.
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CORREO : [email protected]
TELEFONOS: 58-426-4128707 VENEZUELA
DIRECCION SKYPE: EN CASO DE ASESORIAS Y COMENTARIOS.
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