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Título : Monitoreo de condición en motores diesel de gran número de cilindros
Autor : Salas Fernández, Manuel Enrique
Palabras clave : Motores Diesel;Cilindros;Maquinaria Minera - Motores - Cilindros
Fecha de publicación : 2017
Editorial : Universidad de Concepción.
Resumen : Dentro de la minería a rajo abierto, los camiones de extracción son pieza clave en el normal funcionamiento del proceso productivo de extracción. Por tal motivo, es de esperar que su disponibilidad sea alta y que las detenciones por fallas no programadas sean bajas. Uno de los componentes clave en el camión es su motor diésel, de gran envergadura y con gran número de cilindros para generar potencias que le permitan transportar sobre 300 toneladas de mineral. Así, la motivación del estudio radica en la presentación de nuevas técnicas que permitan realizar un monitoreo de la correcta combustión del motor en forma efectiva, poco invasiva y económicamente viable. El objetivo principal de este trabajo, es validar un modelo numérico que representa el comportamiento dinámico en torsión de un cigüeñal de 16 cilindros utilizado en camiones de minería. El modelo a validar consiste en la implementación conjunta de un modelo que representa la dinámica del cigüeñal y sus cilindros, además de un modelo termodinámico que representa la presión interna de los cilindros durante el ciclo diésel, el resultado del modelo combinado entrega la velocidad angular instantánea (VAI) del volante del motor. El desarrollo del trabajo comienza con una investigación bibliográfica de diferentes técnicas utilizadas en el monitoreo de fallas de combustión en motores diésel. De la investigación realizada se determina que el monitoreo de la VAI en el volante del motor diésel, es una herramienta capaz de detectar en forma incipiente fallas de combustión en cilindros, poco invasiva y de bajo costo de implementación. Luego se presenta el modelo numérico a validar, resumiendo los puntos clave para su desarrollo y presentando los resultados arrojados por la simulación. Finalmente se presenta la implementación de un sistema de monitoreo de la VAI en un motor diésel de camión real, resultados y análisis de las señales reales a diferentes velocidades, incluyendo una comparación con los resultados del modelo. Los resultados obtenidos muestran que las mediciones reales en el volante del motor, así como las señales simuladas de VAI muestran una periodicidad cada dos revoluciones del cigüeñal, y además sus espectros muestran componentes separadas a 0,5 veces la velocidad media de rotación, ambas características inherentes en un motor de 4 tiempos. Además, las mediciones reales corroboran la hipótesis de que que a diferentes velocidades medias del motor, la forma de onda de la VAI tendrá un comportamiento único y determinado por los efectos dinámicos del motor. Más aún, al simular las velocidades a las que se midió el motor, el modelo entrega resultados bastante certeros en forma de onda de VAI y en su contenido espectral. Finalmente, con el análisis de las señales reales se valida el modelo numérico presentado y además se concluye que el uso de la VAI como técnica de monitoreo de combustión en motores con gran número de cilindros, es una herramienta prometedora y poco difundida. Entre sus ventajas se destaca que la VAI representa fielmente la dinámica interna del motor y no está influenciada por la dinámica de equipos cercanos (como ocurre en el monitoreo convencional de vibraciones). Asimismo, se determina que la VAI muestra síntomas inequívocos que permiten identificar diferentes parámetros de operación y/o de falla según sea el caso.
Descripción : Magister en Ciencias de la Ingeniería con Mención Ingeniería Mecánica Universidad de Concepción 2017
URI : http://repositorio.udec.cl/jspui/handle/11594/2697
Aparece en las colecciones: Ingeniería Mecánica - Tesis Magister

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