Análisis de Vibraciones en un Motor de Combustión Interna Hyundai Sonata Con Dragon Vision®

PASO 1 - PROBLEMA

Los procesos de combustión y las impurezas del combustible afectan la vida útil del motor de combustión interna, por lo que este sufre una serie de degradaciones debido a su frecuencia de uso, los largos periodos de operación, el deterioro de sus partes móviles y la falta de mantenimiento; en consecuencia, si no se llevan a cabo acciones correctivas una vez que se producen estos deterioros, el motor no podrá operar con normalidad, lo que conduce a una disminución de su rendimiento y a una menor vida útil.

Para ello, se propone aplicar mantenimiento predictivo mediante análisis de vibraciones a través de un programa innovador llamado Dragon Vision®, que basa su análisis en la grabación de un video con un teléfono celular; evitando el montaje de equipos y el personal capacitado que comúnmente se requieren para el análisis de vibraciones, lo que convierte a este proyecto en una propuesta viable y confiable como diagnóstico principal en el análisis de vibraciones.

Este software utiliza un patrón de referencia, que consiste en medir longitudinalmente cualquier elemento del motor en función de la vista del video grabado, es decir, la medición del elemento en el eje “X” o “Y” según la geometría del mismo; dicha medición interviene en el procesamiento del video, ya que asimila la profundidad y las dimensiones del motor de combustión interna.

PASO 2 - IMPLEMENTACIÓN DE LA TECNOLOGÍA

1 – Ubicación de la Probeta para la Grabación de Video

En el experimento se colocó una probeta con una malla, la cual consta de tres vistas: una vista con una parte seccionada amarilla y roja, otra vista con una parte completamente negra, dos cuadrados planos de color gris y dos de color, amarillo y rojo respectivamente; y una última vista sólida de color gris entero, ya que al realizar el análisis en el software la probeta facilita la ubicación de los puntos que corresponden a los extremos de esta malla al considerarlos como puntos de referencia, y permite ejecutar el análisis de una manera más efectiva.

2 – Secuencia de Acondicionamiento del Entorno para la Adquisición de Video

Aquí se muestra la secuencia de acondicionamiento del entorno para la adquisición de video, comenzando con la implementación del equipo de iluminación Phopik con el fin de brindar mayor luminosidad al elemento de estudio, que ofrece 3 colores de luces: cálida, blanca y fría; con la ayuda del luxómetro se determinó y verificó que el color de luz blanca ofrece una mayor cantidad de lúmenes respecto a los otros colores; al mismo tiempo, la ubicación del trípode se realizó verificando la planitud de la superficie de contacto, con el fin de atenuar las vibraciones ajenas al elemento de estudio y, finalmente, la fijación del teléfono celular configurado con la resolución y los cuadros que respaldan el experimento.

3 – Procedimiento para el Procesamiento de Datos en el Programa Dragon Vision®

I. Primero se captura una toma de video del objeto en estudio, en este caso el motor de combustión interna con encendido por chispa, y el video se transfiere del teléfono celular a la computadora portátil

II. Luego se inicia el software y se muestra la ventana principal en la que se pueden cargar los videos para análisis o los proyectos que ya se han completado

III. Cargue en el software los videos para análisis a través de la carpeta “Upload”, luego haga clic en el botón de abrir permitiendo que el video se cargue por completo en el software

IV. Una vez que el video se ha cargado por completo en el software, vaya a la sección de targets

V. Después de seleccionar el área a analizar, haga clic en el botón “Add Targets”, que generará puntos de análisis que se refieren a los puntos móviles, es decir, aquellos que estarán en movimiento cuando el motor de combustión interna esté funcionando

VI. Una vez establecidos los puntos de análisis, es necesario seleccionar en el botón “Frame Rate” los cuadros por segundo a los que se capturó el video del motor

VII. Después de seleccionar los FPS del video capturado, inicie el proceso de análisis haciendo clic en el botón “Process Vibration” y esperando mientras el software procesa la información

VIII. Una vez finalizado el procesamiento, puede visualizar un gráfico de los espectros haciendo clic en la sección “Show TWF/FFT”

IX. A continuación se muestran los gráficos correspondientes a una señal de vibración de un punto seleccionado en el video. En la parte superior izquierda están los puntos seleccionados en el video, cada uno de ellos muestra su propia señal de vibración. La señal mostrada en la parte superior corresponde a la distancia en función del tiempo y el gráfico inferior muestra el espectro de la señal de vibración, donde el eje vertical representa la distancia y los horizontales, los ciclos por segundo (CPM) o Hertz (HZ)

4 – RESULTADOS DE LAS TECNOLOGÍAS APLICADAS

Como se puede observar en la tabla, existen resultados importantes según la vista y la condición de operación en la que se encuentra el motor. En condición normal, los mejores valores de frecuencia se dieron en la vista lateral en elementos como: árbol de levas, cigüeñal y pistones en combustión; con falla en el primer inyector, los elementos que aportaron más información fueron: árbol de levas, cigüeñal, pistones en combustión y levas en la vista superior, ya que al no tener el motor un cilindro trabajando se genera un desplazamiento vertical. También se obtuvieron valores importantes con falla en las bobinas en la vista lateral, siendo: árbol de levas, cigüeñal, pistones en combustión y levas los elementos que emitieron más información, debido a que el motor, al estar trabajando sin todas las bobinas, eleva sus revoluciones generando un desplazamiento horizontal. Y en cuanto a la falla causada por la desconexión de la válvula ISC, se obtuvieron resultados óptimos en la vista frontal en elementos como: árbol de levas, cigüeñal, pistones en combustión y pistones que no están trabajando.