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: