En este trabajo se busca validar la hipótesis, de que una eventual falla en el sistema de inyección de un motor de combustión interna cambia significativamente el comportamiento vibratorio torsional del eje cigüeñal, por lo tanto, si se registran las variaciones en la velocidad de rotación del eje y se analizan las mediciones oportunamente, se podría detectar una posible falla en este sistema.
El trabajo comienza con la elaboración de un modelo matemático que represente la interacción entre la fuerza motriz en la cabeza del pistón y las variaciones en la velocidad de giro en el eje cigüeñal. Este modelo pretende dar luces sobre si las posibles fallas en el sistema de inyección logran alterar significativamente el comportamiento dinámico del eje. Estas variaciones son identificadas observando la respuesta vibratoria del sistema simulado y cómo cambia el espectro en frecuencia, luego de aplicarle una transformada de Fourier en el caso de operación normal y en el caso de falla, utilizando como herramienta “Matlab”.
Por último, a fin de validar los resultados obtenidos en el modelo, el estudio se centra en ensayar el motor Deutz F3L912 presente en la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV). El registro de las variaciones en la velocidad de rotación del eje cigüeñal se realizan con el sistema de monitoreo de condición "Revoduino", que fue previamente desarrollado en el laboratorio de vibraciones y mecatrónica “VIMEC” de la PUCV. Este equipo permite registrar y almacenar los datos para post-procesar las señales medidas y luego sacar conclusiones, comparando los espectros en frecuencia obtenidos desde el modelo matemático con los obtenidos luego de aplicar la transformada discreta de Fourier a las señales medidas en los casos de operación normal y con falla.
Los resultados obtenidos luego de realizar este trabajo son bastante positivos, ya que el modelo dinámico creado predice el comportamiento vibratorio de una forma bastante asertiva (diferencias promedio entre el modelo y las pruebas de un 2%), pudiendo a su vez determinar un patrón vibratorio en operación normal y en casos de falla del motor, esto se fundamenta con los ensayos hechos en el motor de la escuela con el Revoduino, permitiendo determinar estas conclusiones. Con esto se
determina que las fallas en los sistemas de inyección de un motor diésel cambian el patrón vibratorio torsional del eje cigüeñal y pueden ser identificados sin dificultades e inclusive el número del pistón que se encuentra con falla por lo que resulta ser un método efectivo y novedoso. Con esto se busca utilizar nuevos métodos de control no invasivos que a su vez permitan obtener una mayor disponibilidad de trabajo del motor y disminuir los costos relacionados a su reparación, reemplazo o tiempo muerto que el motor pueda tener
Memoria
En este trabajo se busca validar la hipótesis, de que una eventual falla en el sistema de inyección de un motor de combustión interna cambia significativamente el comportamiento vibratorio torsional del eje cigüeñal, por lo tanto, si se registran las variaciones en la velocidad de rotación del eje y se analizan las mediciones oportunamente, se podría detectar una posible falla en este sistema.
El trabajo comienza con la elaboración de un modelo matemático que represente la interacción entre la fuerza motriz en la cabeza del pistón y las variaciones en la velocidad de giro en el eje cigüeñal. Este modelo pretende dar luces sobre si las posibles fallas en el sistema de inyección logran alterar significativamente el comportamiento dinámico del eje. Estas variaciones son identificadas observando la respuesta vibratoria del sistema simulado y cómo cambia el espectro en frecuencia, luego de aplicarle una transformada de Fourier en el caso de operación normal y en el caso de falla, utilizando como herramienta “Matlab”.
Por último, a fin de validar los resultados obtenidos en el modelo, el estudio se centra en ensayar el motor Deutz F3L912 presente en la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV). El registro de las variaciones en la velocidad de rotación del eje cigüeñal se realizan con el sistema de monitoreo de condición "Revoduino", que fue previamente desarrollado en el laboratorio de vibraciones y mecatrónica “VIMEC” de la PUCV. Este equipo permite registrar y almacenar los datos para post-procesar las señales medidas y luego sacar conclusiones, comparando los espectros en frecuencia obtenidos desde el modelo matemático con los obtenidos luego de aplicar la transformada discreta de Fourier a las señales medidas en los casos de operación normal y con falla.
Los resultados obtenidos luego de realizar este trabajo son bastante positivos, ya que el modelo dinámico creado predice el comportamiento vibratorio de una forma bastante asertiva (diferencias promedio entre el modelo y las pruebas de un 2%), pudiendo a su vez determinar un patrón vibratorio en operación normal y en casos de falla del motor, esto se fundamenta con los ensayos hechos en el motor de la escuela con el Revoduino, permitiendo determinar estas conclusiones. Con esto se
determina que las fallas en los sistemas de inyección de un motor diésel cambian el patrón vibratorio torsional del eje cigüeñal y pueden ser identificados sin dificultades e inclusive el número del pistón que se encuentra con falla por lo que resulta ser un método efectivo y novedoso. Con esto se busca utilizar nuevos métodos de control no invasivos que a su vez permitan obtener una mayor disponibilidad de trabajo del motor y disminuir los costos relacionados a su reparación, reemplazo o tiempo muerto que el motor pueda tener
Ingeniería Civil Mecánica
