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Neuquén, 29 de Octubre de 2014
Sr. Director
Departamento de Mecánica Aplicada
Ingeniero Edgardo Santarelli
S
/
D
Me dirijo a Ud. a efectos de poner a su consideración el Plan de
Trabajo a desarrollar en el marco del Proyecto Integrador Profesional.
El título del trabajo es: “Evaluación y optimización del proceso de
reparación del cigüeñal y bancadas, de un motor industrial a explosión de gran potencia”.
Se proponen como tutor y co- tutor académico a los Ingenieros
Claudio Staniscia y Germán Keil, respectivamente.
Sin otro particular, le saluda atentamente
Nicolás Tibaldi
Legajo Nº 96310
Adjunto: Plan de Trabajo Proyecto Integrador Profesional “Evaluación y
optimización del proceso de reparación del cigüeñal y bancadas, de un motor
industrial a explosión de gran potencia.”.
PLAN DE TRABAJO
PROYECTO INTEGRADOR PROFESIONAL
“Evaluación y optimización del proceso de reparación del cigüeñal y bancadas, de un
motor industrial a explosión de gran potencia”.
Universidad Nacional del Comahue
Facultad de Ingeniería
Departamento de Mecánica Aplicada
Alumno: Nicolás Tibaldi
Legajo: 96310
Tutor Académico: Ing. Claudio Staniscia
Co Tutor Académico: Ing. Germán Keil
Octubre 2014
DETALLES Y LINEAMIENTOS DEL TRABAJO
1. TÍTULO DEL PROYECTO
Evaluación y optimización del proceso de reparación del cigüeñal y bancadas, de un motor
industrial a explosión de gran potencia.
2. UBICACIÓN GEOGRÁFICA
El trabajo se desarrollará en instalaciones de la empresa MEC SRL, con asiento en parque
industrial de la ciudad de Neuquén,
e instalaciones del Departamento de Mecánica
Aplicada de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional del Comahue.
3. MARCO DE REFERENCIA
El desarrollo del trabajo que se presenta, se corresponde con la modalidad “Tecnológica”
prevista para el Proyecto Integrador Profesional.
La problemática a abordar, requiere de la integración de conocimientos vinculados con las
materias Tecnología Mecánica, Máquinas Motrices, Materiales I y II, Elementos de Máquinas
y Economía.
La empresa MEC SRL, donde se desarrollará gran parte del trabajo, tiene por actividad
principal la reparación y mantenimiento de todo tipo de máquinas rotantes vinculadas a la
industria del gas y petróleo.
Atento a lo expuesto, el desarrollo del plan de trabajo me plantea el desafío de abordar un
problema real, debiendo interactuar con profesionales y técnicos con gran experiencia en la
resolución de problemas de este tipo, y con la necesidad de recurrir
a una serie de
conocimientos adquiridos en las materias señaladas precedentemente, que forman parte del
plan de la Carrera Ingeniería Mecánica, y que deberé integrar adecuadamente.
4. OBJETIVOS
El trabajo a desarrollar está orientado a optimizar el proceso tecnológico necesario, con el
análisis y evaluación económica correspondiente, para la recuperación por metalizado en
frío (ARC SPRAY), del muñón de bancada de un cigüeñal motor Waukesha L7042GSI, y
la reparación de la bancada afectada durante una falla algo usual en este tipo de máquinas
(giro de cojinetes en su correspondiente alojamiento). Vale destacar que no es objetivo del
trabajo identificar las causas que derivaron en la falla en sí, por lo que me centraré en el
proceso de reparación de los elementos involucrados. No obstante, conocer tanto los
modos de falla de estos elementos como las condiciones operativas es de gran aporte a la
hora de establecer criterios de reparación. La calidad del proceso a desarrollar, debe
asegurar la confiabilidad operativa de los componentes a reparar.
Debe señalarse que el análisis económico a realizar resulta de gran importancia, para poder
luego desarrollar un estudio comparativo con sus alternativas técnicas, a saber:
• Rectificado del muñón dañado y del resto de los muñones de bancada haciendo uso
de cojinetes sobre medida. Esta alternativa sólo será viable siempre que las
consecuencias de la falla no sean tales que se requiera reemplazar el cigüeñal.
• Reemplazo del cigüeñal por una unidad nueva.
Durante el análisis económico se hará hincapié en reducir costos y plazos de reparación,
siempre y cuando ello no vaya en detrimento de los parámetros de confiabilidad.
5. FUNDAMENTACIÓN
La necesidad de optimizar costos, asegurando la confiabilidad ha llevado a la empresa
MEC SRL a evaluar la posibilidad de recuperar la mayoría de los elementos involucrados
en diferentes fallas, siempre que ello sea posible. Esta necesidad se fundamenta en la
innumerable cantidad de motores de similares características que día a día prestan servicios
en diversos yacimientos de la zona como así también las dificultades que nuestros clientes
deben afrontar a la hora de solicitar nuevos repuestos (altos costos y principalmente
prolongados tiempos de parada). En esta situación el desarrollo del presente trabajo está
orientado a definir claramente los procesos a llevar a cabo para la reparación de un tipo de
falla usual en motores de gran potencia que operan en campo bajo elevadas condiciones de
carga, sin la necesidad de recurrir al reemplazo de componentes, optimizando tiempos y en
consecuencia costos, y asegurando como mínimo un período de funcionamiento de la
máquina igual al original.
Más aun, el resultado de este estudio genera grandes expectativas dado que si bien en este
caso será aplicado a un modelo de motor en particular (Waukesha 7042GSI), podrá
utilizarse como punto de partida para futuros desarrollos dadas las similitudes con otros
modelos, tales como características constructivas y condiciones de operación.
6. METODOLOGÍA
Para desarrollar el plan de trabajo propuesto, se plantean las siguientes tareas:
- Elaboración del marco teórico. A) Motor a explosión: Función de los componentes,
cigüeñal y cojinetes; materiales, fabricación y modos de falla. B) Procesos tecnológicos de
metalizado, y mecanizados. Procedimientos y tecnología asociada.
- Búsqueda de antecedentes: A) Motor Waukesha L7042GSI. Especificaciones técnicas.
Manual de operación y mantenimiento. Recomendaciones del diseñador – fabricante en
relación a los elementos en estudio. Planos. B) Antecedentes en MEC y otros (a determinar),
de reparaciones y/o reemplazos de los componentes en estudio. Recursos tecnológicos y
know-how.
- Desarrollo: A) Identificación del motor a reparar y específicamente los componentes
objetos del presente trabajo. Relevamiento dimensional, ensayos no destructivos,
metalografías, composición química. Definición de pautas para rechazo o aceptación de
reparación.
B) Elaboración del procedimiento de reparación. Evaluación de alternativas. I) Recuperación
por metalizado y rectificado de desbaste y acabado a medida STD del muñón dañado. II)
Rectificado de desbaste y acabado de todos los muñones de bancada y utilización de cojinetes
sobre medida.
C) Protocolo para relevamiento dimensional, defectología admisible, terminación superficial.
Ensayos no destructivos.
D) Determinación, análisis y evaluación de costos del proceso, a nivel unitario. Análisis
comparativo con costos de reemplazo.
- Análisis y evaluación del proceso desarrollado y resultados obtenidos.
7. BIBLIOGRAFIA TENTATIVA
F. Payri – J. M. Desantes, ‘’Motores de combustión interna alternativos’’ 2ª
Edición, Editorial Reverté (2011).
M. S. Jóvai, “Motores de automóvil”, 1ª Edición, Editorial MIR (1982).
José Manuel Alonso Pérez, ‘’Técnicas del Automóvil. MOTORES”, 11ª Edición,
Editorial Parainfo (2009).
R. Martinez De Vedia, “Teoría de los Motores Térmicos”, 2ª Edición, Editorial
Alsina (1989).
Charles Fayette Taylor, “The Internal Combustion Engine in Theory and
Practice”, Editorial The Massachusetts Institute of Technology (1968).
Pascual A. Pezzano y Alberto Klein, “elementos de máquinas Construcción de los
Motores Térmicos”, 2ª Edición, Editorial El Ateneo (1964).
Pascual A. Pezzano y Alberto Klein, “elementos de máquinas BIELAMANIVELA”, 5ª Edición, Editorial El Ateneo.
Pascual
A.
Pezzano,
“TECNOLOGÍA
HERRAMIENTAS”, 9ª Edición, Editorial Alsina.
MECÁNICA-
MÁQUINAS
Donald R. Askeland – Pradeep P. Fulay – Wendelin J. Wright, “Ciencia e
ingeniería de materiales”, 6ª Edición, Editorial Cengage Learning (2011).
Pedro O. Pelorosso, “Metalografía y ensayo de metales”, 1ª Edición, Editorial
Cesarini Hnos.
Felipe F. Freyre, “Aplicaciones de TECNOLOGÍA MECÁNICA”, Editorial
Alsina (1956).
D. H. Bruins, “Manual del ingeniero técnico – Herramientas y máquinas
herramientas - TOMO I y II”, Editorial URMO (1965).
George E. Dieter, “Materials Science and Engineering”, 3ª Edición, Editorial
McGraw- Hill.
Vicente Chiaverini, “Aceros y Fundiciones de Hierro”, 1ª Edición, Editorial
ILAFA (1985).
8. CRONOGRAMA
ACTIVIDADES 2014
1 Recopilación de bibliografía
Elaboración de marco teórico.
Estudio de motores a explosión:
2
función de componentes, cigüeñal y
bancadas
Análisis de fenómenos de falla en
3 cigüeñales y cojinetes de bancada, y
procesos de reparación asociados
Recopilación de especificaciones
técnicas, manual de operación y
4
mantenimiento, y recomendaciones
del fabricante del motor en cuestión
Búsqueda de antecedentes de
reparación y/o reemplazo de
5
componentes en MEC SRL y modo
de afrontar la problemática
Identificación del motor.
Relevamiento de los componentes a
6 reparar (controles, ensayos no
destructivos, criterios de
aceptación/rechazo de reparación)
Elaboración del procedimiento de
reparación. Evaluación de
7
alternativas. I- Metalizado. IIRectificado completo
Definición de protocolo para
relevamiento dimensional,
8
defectología admisible, terminación
superficial. Ensayos no destructivos
Determinación, análisis y
evaluación de costos del proceso de
9
reparación. Análisis comparativo
frente a costos de reemplazo
10
Análisis y evaluación del proceso
desarrollado y resultados obtenidos
NOVIEMBRE DICIEMBRE ENERO FEBRERO
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4
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3