ANÁLISIS DE VIBRACIONES EN MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
Enviado por atgz • 15 de Junio de 2021 • Informes • 3.659 Palabras (15 Páginas) • 451 Visitas
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
ANÁLISIS DE VIBRACIONES EN MOTORES DE COMBUSTION INTERNA.
Universidad Politécnica Salesiana
Albarado Ronald y Jiménez Edisson
Abstract- In an internal combustion engine there is a practical interest in determining two types of vibrations, namely: those that occur in the engine anchors and the torsional vibrations to which the crankshaft is subjected. The first must be known in order to design foundations where the engine will be housed or in case of applications for transport, to quantify the vibrations that will be transmitted to the structure of the vehicle in order to limit them.
In the case of torsional vibrations of the crankshaft, these are determined by component design considerations.
The analysis of the main mechanism of the internal combustion engine (piston-crankshaft-crankshaft) is the starting point for these studies.
Keywords – Engine, vibrations, functions, failures, efficiency, maintenance.
- INTRODUCCIÓN
E
n este documento realizaremos un análisis del fenómeno de vibración en motores de combustión interna alternativos ya que es un problema que muchas veces resulta difícil solucionar para el ingeniero y/o diseñador. Estos problemas suceden tanto en la fase de proyecto como en la fase de uso normal.
En la fase de proyecto, el diseñador y/o ingeniero debe tener en cuenta de cómo se podrá reducir o eliminar este fenómeno. En cambio, en la fase de uso normal de una máquina, el problema de las vibraciones podrá aparecer por muchos motivos por ejemplo calibración no adecuada de las zapatas de freno del grupo motor, etc.
En un motor de combustión interna se tiene interés practico en determinar dos tipos de vibraciones principalmente: las que se producen en los anclajes del motor y las vibraciones torsionales a las cuales se somete el cigüeñal. Las primeras deben conocerse a fin de diseñar cimentaciones en donde se alojará el motor o en caso de aplicaciones para transporte, cuantificar las vibraciones que se transmitirán a la estructura del vehículo a fin de limitarlas.
En el caso de las vibraciones torsionales del cigüeñal, estas se deben determinan por consideraciones de diseño del componente.
El análisis del mecanismo principal del motor de combustión interna (pistón-biela-cigüeñal) es el punto de partida para estos estudios.
Además, mecanismos como el de distribución (´árbol de levas, válvulas), fenómenos provenientes de irregularidades en el proceso de combustión (detonación) afectan el comportamiento vibratorio del motor. Lo anterior hace que la técnica de análisis de vibraciones como herramienta de diagnóstico tenga dificultades en su aplicación para este tipo de máquinas.
Los requerimientos actuales de eficiencia, rendimiento y confort exigen controlar el fenómeno vibratorio del motor.
El tema de las vibraciones de los motores de combustión interna de uso automotriz es un parámetro importante dentro del desarrollo y avance de los vehículos modernos. Lo anterior debe controlarse a fin de lograr niveles de ruido y vibración tolerables. [1]
- DESARROLLO.
- Vibración.
Se trata del proceso y la consecuencia de vibrar: hacer que algo se mueva, oscile, tiemble o se conmueva, se produce cuando se propagan ondas elásticas que causan tensión y deformación en un medio continuo. Puede decirse que las vibraciones suponen movimientos que se repiten en torno a una posición de equilibrio (que es la posición resultante cuando la fuerza es nula). [2]
- Tipos de señales en análisis de vibraciones.
Para conocer el tratamiento de la señal vibroacústica en un sistema, debemos partir del estudio del tipo de datos que se generan y sus características principales de cada uno de ellos, en la figura 1.
Se ha considerado una descripción breve del tipo de señales que podemos encontrar en el análisis de vibraciones.
[pic 1]
Figura 1. Datos y señales en vibraciones. Fuente: www.olerdola.org
- Fundamentos para el análisis de vibraciones
Los problemas prácticos de las vibraciones, requiere del modelado físico de sistemas matemáticos como un sistema vibratorio / matemático, entendiéndose por sistema vibratorio todo aquel que posee un movimiento oscilatorio que puede o no ser armónico y que tiene la capacidad de almacenar y transformar energía cinética y potencial. Para el modelo se hacen las suposiciones apropiadas se utilizan las ciencias básicas de la ingeniería y las matemáticas. [3]
- ANÁLISIS DE VIBRACIONES: UNA TECNOLOGÍA CLAVE DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO
El análisis de vibraciones, permite diagnosticar el estado de las máquinas y sus componentes mientras funcionan normalmente dentro de una planta de producción, es una de las tecnologías más utilizadas en el mantenimiento predictivo de las máquinas rotativas.
El mantenimiento predictivo aplica técnicas no destructivas en las máquinas para predecir cuándo requieren operaciones de reparación o cambio de piezas.
Una de ellas, y quizás la más utilizada es el análisis de vibraciones, que sirve para determinar el estado de cada uno de los componentes de los equipos con el fin de programar las actividades de mantenimiento respectivas, sin afectar al desarrollo normal de la planta de producción.
Con el desarrollo de esta tecnología, se consiguen equipos analizadores de vibración y paquetes informáticos que agilizan y facilitan el análisis de vibraciones, porque entregan al usuario las gráficas de las señales de las vibraciones ya sea en el dominio del tiempo o en la frecuencia para que se pueda realizar su interpretación y emitir un diagnóstico acertado. [4]
Las fallas que se pueden detectar en las máquinas por medio de sus vibraciones son las siguientes:
- Desbalanceo
- Desalineamiento
- Defecto de rodamientos
- Ejes torcidos
- Desajuste mecánico
- Defecto de transmisiones por correa
- Defectos de engranajes
- Problemas eléctricos
[pic 2]
Figura 2. Señales en el dominio del tiempo y en el dominio de la frecuencia(espectro). Fuente: www.energiza.org
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