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Problemas Diagnosticables en Motores de Combustión

1. Desbalance de potencia en cilindros motrices

El desbalance es fácilmente reconocible examinando conjuntamente las curvas de presión en todos los cilindros. Las presiones de combustión para un estado aceptable de balance deben encontrarse dentro de un promedio de 5% de la presión pico promedio de combustión PFP (peak firing pressure) o menos.

Cilindros sobrecargados experimentan mayores presiones y temperaturas internas. Mayores presiones incrementan las cargas sobre el bulón del pistón y sobre los cojinetes de la biela. Mayores temperaturas reducen la efectividad del lubricante y causan expansión térmica del pistón reduciendo la tolerancia respecto a la camisa. Estos efectos combinados incrementan el contacto metal-metal de los componentes del cilindro.

Cilindros altamente cargados en un motor desbalanceado son más susceptibles a detonaciones lo cual puede conducir a una falla catastrófica.

2. Potencia y Torque
Como es conocido la potencia indicada del cilindro es proporcional al área en el interior de los diagramas PV, por tanto pueden ser usados para balancear el motor, siendo también posible comparar la carga o potencia al freno con la potencia indicada total a fin de determinar las perdidas por fricción del motor.
3. Detonación

La detonación es indicada por una alta presión máxima, bien arriba de la presión pico de combustión. Ocurre normalmente cuando el suministro de combustible en el cilindro es anormal (ej. Gotas en lugar de la neblina para el caso de un motor diesel o bajo NBN para el caso de un motor de gas natural). La detonación también puede ocurrir si el tiempo de inyección (diesel) o de encendido (chispa) se encuentra muy adelantado.

La presión máxima en el cilindro incrementará a niveles significativamente mayores que el normal mientras que el ángulo de presión máxima será bajo. El pistón también puede impactar la camisa del cilindro en el punto de máxima presión, generando un pico de vibración al mismo tiempo.

4. Fallas de encendido (o encendido débil)
Son indicadas por una baja presión máxima lo cual puede ocurrir debido a una pobre relación combustible-aire. A medida que la relación combustible-aire es disminuida, las temperaturas de combustión y de las paredes del cilindro descienden.
5. Problemas en trenes de válvulas

Para motores de 4 tiempos, problemas en los trenes valvulares tales como calibración inapropiada del juego con el balancín, levas desgastadas o actuadores colapsados pueden ser detectados mediante una cuidadosa revisión de los extremos del diagrama PV y de las curvas de vibración.

La evaluación de la vibración vs. posición del cigüeñal contribuye significativamente al entendimiento de la condición mecánica. En este caso el interés se centra en la energía Vibracional de alta frecuencia asociada con el paso de gases o impactos mecánicos.

Impactos mecánicos tales como el cierre de válvulas producen patrones de vibración fuertes. Por otro lado, fugas de gases ocurren típicamente sobre un largo periodo de tiempo y tienen una baja amplitud. Adicionalmente las fugas de gases son afectadas usualmente por la presión variable del cilindro. Rugosidad o fricción producen un tercer tipo de vibración que es caracterizado por un patrón “ruidoso” de bala amplitud.

El análisis de los patrones de vibración de un motor de combustión interna involucra la verificación de la presencia de los eventos esperados típicamente y la ausencia de otros no característicos. Los eventos esperados ocurren con amplitudes medibles y en un tiempo específico. Basados en la experiencia y en la historia de mantenimiento del motor es posible identificar los eventos anormales.

A partir de este conocimiento es posible separar regiones especificas de la grafica de vibración y definir las fallas potenciales que pueden ocurrir y como alterarán el patrón de vibraciones.

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