50320215963 diagnostico de recesion en valvulas de escape cat-3616 - ponencia peru

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.


2

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


3

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.


4

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.


5

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.


6

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


7

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.


8

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


9

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


10

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.


11

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


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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.


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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.


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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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