Desarrollo y aplicación de la metodología de cálculo de las fuerzas en los muñones de apoyo del cigüeñal

RESUMEN

En la Empresa de Productos Lácteos "Escambray" de Cumanayagua ocurrió una falla en los cojinetes de apoyo del cigüeñal de uno de los compresores MYCOM Modelo 6WB del bloque energético Quesos-Pasteurizadora, que afectó sensiblemente la producción. En el presente artículo se profundiza en la Teoría de las Máquinas Reciprocantes, en particular lo referente al cálculo de las fuerzas que actúan sobre los cigüeñales de los Compresores de Amoniaco MYCOM – 6WB. Se dedujeron las ecuaciones que caracterizan el comportamiento de la presión en cada pistón tomando en cuenta el comportamiento individual y el desfasaje entre los pistones de estos compresores, las ecuaciones que caracterizan el comportamiento de la fuerza del gas, la fuerza de inercia y la superposición de estas fuerzas con las de las correas para obtener las reacciones en los puntos de apoyo del cigüeñal del Compresor MYCON 6WB y se obtuvieron los gráficos de comportamiento de la presión de cada pistón y del compresor, la fuerza del gas, la fuerza de inercia y las reacciones en los puntos de apoyo A y B para las velocidades de giro máxima y mínima del compresor.

INTRODUCCIÓN

En la Empresa de Productos Lácteos "Escambray" ubicado en el municipio de Cumanayagua han ocurrido varias averías en los compresores de la Planta. Ocurrió una falla mecánica en los cojinetes de apoyo del cigüeñal en uno de los compresores MYCOM Modelo 6WB del bloque energético Quesos-Pasteurizadora, que afectó sensiblemente la producción, con las consecuentes pérdidas económicas. Se plantea que esta avería están relacionadas con una deficiencia en la lubricación, lo que merita realizar un estudio profundo para buscar las causas para tomar medidas que impidan su recurrencia. En el presente trabajo se realizará un estudio para determinar las cargas de operación de los cojinetes de apoyo del compresor MYCOM 6WB y en función de estas precisar cuál es la clarencia óptima de operación de los mismos para lograr las mejores condiciones de lubricación como primer paso para el esclarecimiento de las causas de la avería de los cojinetes y como medida para proteger la vida de los mismos.

La Situación Problémica se puede definir entonces como que no se conocen los parámetros de lubricación hidrodinámica que se genera en los cojinetes de los compresores MYCOM 6WB y sus cargas de operación, lo que impide analizar las causas de la falla de los mismos, la avería de la lubricación condujo a la destrucción total de la superficie de contacto. La Hipótesis formulada para el presente trabajo es que: La avería observada en el muñón de apoyo del compresor está vinculada a deficiencias en la lubricación de los mismos dadas las condiciones de elevada temperatura del clima de Cuba, que puede provocar que el espesor de la película se reduzca por debajo del mínimo admisible para evitar el agarramiento de los metales.

La Situación Problémica Específica es que la Metodología de Cálculo de las Fuerzas en los Cigüeñales de las Maquinas Reciprocantes aparecen descritas de forma general para el Mecanismo Manivela – Biela – Pistón de una Máquina Reciprocante Simple, pero los Compresores MYCON tienen una estructura compleja que implica que tres de las bielas con sus respectivos pistones están conectadas a cada uno de los dos codos del cigüeñal, tres por cada codo del cigüeñal. el cigüeñal posee dos codos y seis pistones en total desfasados entre si 60o. El Objetivo General del presente trabajo es por lo tanto: Realizar el estudio de las cargas de operación que cada uno de los pistones le transmiten a las bielas de acuerdo a su desfasaje y de la presión en la cámara de compresión y la fuerza total que se produce en los cojinetes de apoyo del cigüeñal del compresor MYCOM 6WB como paso previo para poder realizar un estudio de la lubricación de los cojinetes

Como Objetivos Específicos podemos formular los siguientes

1. Profundizar en la Teoría de los Compresores Reciprocantes en lo referente al cálculo de las fuerzas sobre el Mecanismo Manivela – Biela – Pistón.

2. Profundizar en las particularidades constructivas de los compresores MYCOM 6WB para desarrollar las expresiones de cálculo de las fuerzas sobre los muñones de apoyo del cigüeñal del mismo en función del ángulo de giro del cigüeñal.

La Novedad Científica del Trabajo es precisamente las expresiones de cálculo de las fuerzas obtenidas que para una estructura de ubicación de las bielas y pistones en el cigüeñal como la de los compresores MYCON no aparecen las mismas descritas en la literatura especializada.

DESARROLLO

Para el cálculo de las fuerzas sobre los muñones del Compresor MYCON se procedió como sigue: La presión del gas en el interior del cilindro pg para diferentes ángulos a de giro de la manivela del cigüeñal se obtiene el diagrama indicado. La fuerza provocada por el gas en la dirección normal a la cabeza del pistón es: