Casos de Estudio + Historias  

Diagnóstico de Condición de Desgaste en Cojinetes de Biela en Motores de Combustión Interna (MCI) Mediante el Análisis de Vibraciones.

Odlanier José Mendoza Mayorga
Odlanier Mendoza | Ingeniero mecánico, OMIA DE COLOMBIA SAS

El análisis de vibraciones además de ser una de las técnicas más importantes del mantenimiento predictivo, por la versatilidad que brinda para detectar condiciones de fallas en una gran diversidad de equipos, es una de las variables fundamentales en el monitoreo de condiciones de Motores de Combustión Interna (MCI), para el resguardo de la integridad del cigüeñal como elemento más importante y costoso en un MCI. En el presente caso de éxito se presenta la aplicación de esta técnica en sus modalidades vibración FFT y vibración sincronizada o fasada con el TDC, lo cual permitió detectar oportunamente, en la fase de falla potencial de la curva P-F, condición de desgaste en cojinete de biela del motor asociado a una unidad Motogeneradora, logrando con ello el resguardo de la integridad del equipo, la continuidad operacional y generación de energía asociada.

Análisis Técnico

Como parte de la estrategia de Mantenimiento basado en condición, se realiza el monitoreo de condiciones rutinario del equipo, donde se realiza la colección de la data en los puntos de interés previamente definidos. Los registros de vibración obtenidos son los siguientes:

 

 

 

En las formas de onda de vibración fasada en baja y media frecuencia se puede apreciar eventos de vibración de mayor amplitud en la bancada 2, estos eventos de vibración se encuentran espaciados simétricamente o equidistantes con una frecuencia aproximada de 2 veces por vuelta del cigüeñal, es decir, se presentan 4 veces en los 720° de giro del cigüeñal, es decir, la frecuencia del evento sería de 2X @rpm del motor. En la bancada 1 se presenta un comportamiento similar, sin embargo, de menor amplitud; de esta manera se puede localizar el foco de la vibración entre la bancada 2 y la bancada 1, donde está presentes los conjuntos de fuerza 1 y 9 del motor.

En los registros de los espectros de vibración FFT en alta frecuencia (Aceleración) en la bancada 2 se obtiene el siguiente resultado:

 

 

En el espectro de vibración en aceleración se evidencia levantamiento espectral en alta frecuencia que denota incremento de energía (Fuerza) en la bancada 2 Fig. 3 como se puede notar en la tendencia de los registros de vibración en aceleración para esta bancada Fig. 4

 

 

En forma de onda de vibración FFT en aceleración Fig. 5 se evidencian eventos periódicos de vibración a la frecuencia 2X @rpm lo cual evidencia el mismo comportamiento en vibración sincronizada. Desde el punto de vista de las frecuencias asociadas al funcionamiento de los componentes del motor, esta frecuencia está asociada al funcionamiento de las bielas y el origen de la vibración se inclina hacia una condición asociada a estas.

Recomendaciones de CBM

Basado en el análisis de vibraciones y las frecuencias predominantes, se decide recomendar la verificación de cojinetes de biela 9. Esto debido a que las bielas adyacentes a la bancada 2 son la biela 9 y la biela 2, sin embargo, el foco de vibración está ubicada entre la bancada 1 y bancada 2, es por ello que se descarta la biela 2. Ver esquema de identificación de bancadas y conjuntos de fuerza del motor Fig. 6. Para el monitoreo se utiliza la el esquema de identificación establecido por el manual del fabricante para evitar confusión con el personal de mantenimiento.

 

Hallazgos y Acciones Correctivas

En la inspección del cojinete de biela 9 se evidencia desgaste abrasivo (rayaduras) en el cojinete de biela y rayaduras superficiales en el muñón del cigüeñal; las cuales pudieron ser removida mediante procedimiento de pulido fino, se realizó NDT con tintas penetrantes y metrología para garantizar la integridad del muñón del cigueñal.

 

 

Verificación de Condiciones de Vibración Posterior a la Intervención

Se realizó monitoreo de vibraciones posterior al remplazo de los componentes antes mencionados, obteniendo los siguientes resultados:

 

 

Reducción de la amplitud de vibración FFT en aceleración de 1,3 a 0,6 g´s pk Fig 9, lo cual representa una mejora significativa de las condiciones de vibración 46,2%. La mejoría también se puede apreciar en vibración sincronizada Fig. 10 en pro del resguardo de la integridad del componente más importante y costoso del motor (el cigüeñal).

 

Beneficios del Diagnostico

Con la detección y diagnostico oportuno de la condición de desgaste en el cojinete de biela 9, se logró resguardar la integridad del cigüeñal y se evitaron una serie de gastos mayores asociados a un mantenimiento correctivo por una falla en el muñón del cigüeñal, constituyendo esto un ahorro de 83.576,16 USD; lo cual constituye un impacto financiero importante para la gestión del departamento de Mantenimiento. Si nos ubicamos en la curva P-F se logró la detección de la condición en la fase potencial antes de materializarse y convertirse en falla funcional.

 

 

 

 

Conclusiones

  • Se demuestra la efectividad del análisis de vibraciones para determinar condiciones anormales en cojinetes de MCI.
  • Se demuestra la relación costo beneficio que representa la detección oportuna de fallas en fase potencial antes de llegar a la fase de falla funcional.
  • Se demuestra la importancia del mantenimiento CBM para el resguardo de la integridad de los equipos.
subscríbase
Notificar
guest

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

14 Comments
Más viejo
Más nuevo Más votado
Inline Feedbacks
View all comments
Jose Franco
Jose Franco
8 meses hace

Excelente diagnóstico, muy buenos detalles. Me gustaría conocer más sobre análisis de vibraciones en MCI. Ya que estos presentan tantos espectros

Odlanier José Mendoza Mayorga
Odlanier José Mendoza
8 meses hace
Reply to  Jose Franco

Buenas tardes estimado José. Se viene un Webinar donde compartiré fundamentos asociados con este tema. Atento a las publicaciones de CBM Connet o si gustas seguirme en Linkedin, donde publicaré la fecha del evento en lo que defina la fecha, este es mi perfil https://www.linkedin.com/in/odlanier-jos%C3%A9-mendoza-mayorga-73a22423/

Jose Franco
Jose Franco
8 meses hace

Así lo haré, yo utilizo un Vibxpert para las rutas de vibraciones, pero no había trabajado nunca con MCI, solo equipos rotativos (bombas,ventiladores). Estoy investigando al respecto para hacer un mejor diagnostico cada día.

ssteven silva
ssteven silva
8 meses hace

buenas tardes estimado muy interesante el reporte técnico y o diagnostico.mi nombre es steven silva especialista en motores de combustión interna. no se que tipo de analizador utilice para la obtención de datos.quisiera saber que tipo de análisis previo al de vibraciones realizo para determinar la utilización de este ya que los valores y gráficas de esta vibración en cuestión tienen sus origen propio y particulares en cada cilindro.(cabeza de cilindro cilindro y conjunto biela pistón. ya que en lo personal no cuento con un analizador de vibraciones le agradeceré me facilite la información a cuantos grados se registra la… Leer más»

Odlanier José Mendoza Mayorga
Odlanier José Mendoza
8 meses hace
Reply to  ssteven silva

Buenas tardes estimado Ssteven. La data fue colectada con equipo analizador Windrock 6400 PA es el equipo portátil para el monitoreo de equipos reciprocantes más completo que hasta ahora yo conozca. Primeramente debes definir en la ruta los puntos de monitoreo en cada bancada del motor, puedes investigar sobre el equipo y te darás cuenta de sus bondades, sin embargo, así como es bueno, es bastante costoso. Las zonas del diagrama V-T (vibración – tiempo) de mayor enfoque para la evaluación y análisis de vibración sincronizada son los puntos de cambio de dirección del pistón y en ocasiones los eventos… Leer más»

Juan Urquiola
Juan Urquiola
8 meses hace

Excelente trabajo y documentación del paper Ing Mendoza. Muy ilustrativo y completo. Felicidades

Odlanier José Mendoza Mayorga
Odlanier José Mendoza
8 meses hace
Reply to  Juan Urquiola

Estimado Ingeniero Urquiola, viniendo de usted, para mi es un cumplido su opinión, gracias.

Alexander Diaz
Alexander Diaz
8 meses hace

Excelente publicación Ing. Mendoza. Muy detallado y explícito la detección de la falla así como la corrección de la misma. Éxitos. Estaré pendiente para el Webinar. Saludos

Deivyd G. Parra Riaño
Deivyd G. Parra Riaño
8 meses hace

Excelente aplicación de técnicas predictivas, ya que mediante la detección de fallas localizadas se optimiza el uso de los recursos y se previenen las fallas súbitas. Aún más visible en equipos reciprocantes críticos. Felicitaciones!

Carlos Arturo Marta Aragon
Carlos Arturo Marta Aragon
8 meses hace

Ing. Jose excelente documental y caso historico. Realmente la naturaleza de los niveles de vibracion mostrada en las formas de onda es una herramienta vital para el diagnostico y seguimiento de posibles fallas presentadas en los componentes.
Yo he analizado MCI practicamente en condiciones absolutas tomados los niveles de vibracion en la carcaza de los equipos, en esta investigacion que haces observo que vas a fondo y nos muestras condiciones dinamicas mas relativas que se relacionan a los elementos del MCI. Gracias por compartir estas importantes experiencias y espero que sigas compartiendo. Felicidades y gracias.

Odlanier José Mendoza Mayorga
Odlanier José Mendoza
8 meses hace

Gracias por tus comentarios estimado Carlos. En mi experiencia he podido darme cuenta que los valores absolutos referenciados bajo los estándares de vibración establecidos en las normas para equipos reciprocantes, dejan un gran margen de incertidumbre; ya que en la mayoría de los casos los niveles aceptables son muy superiores a los niveles históricos bajo los cuales vienen operando los equipos, solo para algunas marcas la referencia presenta una relación aceptable.

joel narvaez
joel narvaez
8 meses hace

Excelente análisis, que demuestra a su vez lo valioso de la aplicación del mantenimiento predictivo a través del uso de herramientas tecnológicas y de un adecuado método científico. Como Ing. de Operaciones y Mantenimiento de Centrales Eléctricas, reconozco la excelente labor que profesionales como usted aportan a la continuidad operativa de los sistemas de generación y así mismo en el área industrial donde se aplican no solo para combustión interna sino también para motores eléctricos de diversas utilidades. El dominio del conocimiento y la capacidad de plasmarlo de forma tan clara que el lector pueda comprender no solo el contenido… Leer más»

Oscar Bejarano
Oscar Bejarano
8 meses hace

Ingeniero lo felicito por tan excelente diagnóstico esto nos demuestra una ves más la importancia de el grupo de CBM y MANTENIMIENTO para el buen desarrollo de motores de combustión interna (MCI)

José Luis Castro
José Luis Castro
5 meses hace

Estimados, excelente Webinar. Estamos empezando a medir vibraciones en MCI y tenemos algunas dudas sobre la configuración para realizar la medición, específicamente con la definición de punto. Entiendo que se deben medir 3 puntos de manera horizontal a motor (Pata, cigüeñal y parte superior), ¿Eso se debe realizar a la altura de cada soporte de bancada?, ¿Si realizo las mediciones por derecha no es necesario medir los mismos puntos por izquierda?
Les agradecería mucho si nos pudieran orientar!
Saludos!

SOBRE EL AUTOR

Odlanier José Mendoza Mayorga
Odlanier Mendoza Ingeniero mecánico, OMIA DE COLOMBIA SAS

Ingeniero Mecánico con 12 años de experiencia en el sector Oil & Gas, específicamente en plantas compresoras de gas tierra firme / costa afuera (Offshore), con sólidos conocimientos para el monitoreo, diagnóstico y análisis de fallas de Motores de Combustión Interna, Compresores Reciprocantes, Motores eléctricos y generadores. Además del manejo de la filosofía del mantenimiento basado en condición como herramienta para la elaboración de planes de mantenimiento de estos equipos, optimizando la vida útil de componentes y los tiempos de intervención para el mantenimiento de manera confiable.

Lea la biografía completa