Fallas de cilindro de motor de generador eléctrico
Enviado por nadie33 • 13 de Julio de 2020 • Trabajos • 1.748 Palabras (7 Páginas) • 107 Visitas
"Año de la universalización de la salud”.
U N I V E R S I D A D DE P I U R A
FACULTAD DE INGENIERÍA
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Ingeniería mecánica Eléctrica.
Tema: Fallas de cilindro de motor de generador eléctrico.
Curso: Introducción a la ciencia de los materiales.
Profesora: Dra. Rosalba Guerrero.
Grupo: 5
Sección: “A”.
Fecha: 27 de junio del 2020.
INFORME FINAL
Material de la pieza:
Zona Interior:
Presenta una fundición gris laminar: Según la norma ASTM A48, se trata de una fundición de clase 40 (C. 2.6 - 3.75%, S. 0.07% max, Dureza: 183/285 HB) además presenta una matriz Pelita + Grafito (200-260 HB), esta clase de fundición es muy usada en bloques, camisas y émbolos para motores diésel, la matriz Perlita le da una alta dureza y una baja ductilidad a la pieza.
El grafito de la zona laminar según la norma ASTM A 247, presenta una similitud a la morfología del tipo A, se obtiene cuando la pieza se solidifica con una cantidad mínima de subenfriamiento, y el tipo A es la estructura deseada para optimizar las propiedades mecánicas, sin embargo, la morfología del interior del cilindro no presenta una estructura uniforme, algunos de los factores que influyen la forma del grafito son el enfriamiento de la pieza y la cantidad de azufre.
Zona Exterior:
Presenta una fundición gris esferoidal: Según la norma ASTM A536, se trata de una fundición clase 80-55-06 (C. 2-3.3%, Si 2.3-2.7%, Mn 0.40-0.8, Dureza: 187/255 HB) puede presentar una estructura Ferrito-Perlitica + Grafito, esta fundición posee una menor dureza que la laminar, pero una mayor tenacidad que esta.
El grafito de la zona laminar según la norma ASTM A395, el tipo de grafito presenta una forma similar al tipo V (forma no tan redonda). La forma de grafito que se busca es el tipo VI, dado a que la forma de los nódulos está relacionada con las propiedades mecánicas, ya que mientras más redondas son mejor serán sus propiedades.
Pieza en estudio:
Servicio:
La pieza en estudio es un cilindro de motor de generador 9MW, figura 1.a. Estuvo en servicio por 18 000 horas en seis años (de 1997 a 2003), el cual tuvo un funcionamiento entre largos intervalos de tiempo (se encendía solo cuando era necesario).
Funcionamiento:
Se sabe que motores de tal magnitud de potencia, poseen un diseño para soportar intervalos de funcionamiento tan diferidos en el tiempo. Por lo que se concluye que la falla no está en su condición de trabajo ni en su ambiente de trabajo.
Descripción de la falla:
La falla empezó a manifestarse cuando el motor tenía detenimientos bruscos, por parte del sistema de seguridad del motor. La segunda manifestación de una falla fue cuando se realizó el primer mantenimiento del motor, donde se detectó la presencia de gases de combustión en el sistema de enfriamiento, fisuras en la parte superior del cilindro, además de una fisura oblicua, la cual era la de mayor riesgo y daño en la pieza.
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Análisis de Falla:
Ahora daremos a conocer los procedimientos experimentales, usados en la investigación, que nos permitieron determinar la causa del agrietamiento de la camisa.
Se realizó una inspección visual de la pieza en cuestión, en la que se observó la presencia de algunos poros pequeños además de fisuras en la parte superior e inferior del cilindro, figura 1.b.
Para el Análisis macroscópico se extrajeron tres muestras correspondientes a las zonas de las fisuras con el fin de reconocer su origen y recorrido, figura 2. Se pudo observar la presencia de dos zonas (laminar y esferoidal) y la presencia de defectos (fisuras y poros) que se encuentran en la interfase, y en el caso de las fisuras más grandes estas la atraviesan. Lo cual es un indicio de que la falla se ha originado por la concentración de esfuerzos en estos defectos, pero para comprobarlo debemos hacer algunos ensayos:
Análisis Químico:
Se realizó un análisis químico con el fin de obtener la composición de los materiales que componen la pieza, dado que estos nos permiten según la norma verificar las propiedades de dureza y resistencia, además de verificar que el material escogido sea el correcto para este funcionamiento.
Análisis Metalográfico:
Con el objetivo de caracterizar la microestructura del material de la pieza se realizó un ensayo metalográfico. El tipo de microestructura que presente determinará las propiedades de este.
Análisis de dureza:
Como se mencionó anteriormente el ensayo de dureza nos permite corroborar los valores que establecen las normas, además de darnos una clasificación para las fundiciones según la norma ASTM A-48 para las laminares y la A-536 para las nodulares.
Resultados:
Composición Química:
El análisis químico se realizó por combustión en los dos metales obteniéndose los siguientes resultados: la zona interna presenta 3,6175% C y 0,0373% S, y en la zona externa presenta 3,079% C y 0,00967% S. Observamos que en ambos casos se presenta una composición hipoeutéctica.
Dureza:
Los valores de medios de dureza Brinell (300 kgf) obtenidos en los extremos para la superficie interna y externa de la camisa se presentan en la tabla 1. También se realizó la medida de micro dureza de las fases presentes en el material (esteadita, carburos precipitados y ferrita que rodea los nódulos) en la tabla 2.
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