Investigación de daños en cojinetes y cigüeñal de un motor de gas
- Ubicación y añoPanamá · 2021
- Planta de gas de vertederoMotor de gas
- Trabajo realizadoAnálisis de causa raíz
Causa raíz identificada
No había una causa única: un defecto de fabricación del cigüeñal coexistía con detonaciones causadas por depósitos de siloxanos y por gas fuera de especificación, que una antorcha averiada no permitía rechazar.
El problema
Un motor de gas utilizado para generar electricidad a partir de gas de vertedero sufrió una avería grave que provocó su parada y posterior indisponibilidad.
El motor había registrado episodios de detonación, anomalías de funcionamiento y dificultades de arranque. Durante su desmontaje se detectaron daños severos en varios cojinetes de biela, especialmente en dos de ellos, que habían perdido prácticamente toda su capa antifricción. También se identificó una fisura importante en uno de los muñones del cigüeñal, acompañada de daños superficiales por fatiga y desgaste.
La presencia simultánea de estos defectos planteaba dudas sobre su origen: podían estar relacionados con problemas de lubricación, una combustión anormal, defectos de fabricación o una combinación de diferentes causas.
RENOVETEC recibió el encargo de investigar las averías, determinar sus causas y proponer medidas correctivas y preventivas.
La investigación
La investigación se centró en establecer los mecanismos responsables del deterioro de los cojinetes y de la aparición de la fisura en el cigüeñal.
Se analizaron tres hipótesis: un problema de lubricación, daños provocados por detonaciones y la coexistencia de diferentes fenómenos independientes.
Durante el estudio se identificaron depósitos en culatas y pistones compatibles con la presencia de siloxanos procedentes del combustible. También se comprobó que la composición del gas presentaba variaciones importantes y que el sistema de antorcha destinado a evacuar gas fuera de especificación no funcionaba correctamente.
Estos hallazgos resultaron fundamentales para explicar las detonaciones y el desgaste acelerado de los componentes internos.
Metodología empleada
La investigación siguió una metodología de análisis de causa raíz basada en la recopilación de evidencias y la contrastación de hipótesis. Los principales trabajos realizados fueron:
- Análisis de fotografías técnicas del desmontaje y de los componentes dañados.
- Evaluación de los patrones de desgaste de cojinetes de biela y casquillos de bulón.
- Estudio de la fisura del cigüeñal y revisión de sus mediciones de profundidad.
- Análisis de los daños superficiales por macropitting y spalling.
- Revisión de registros históricos de operación, alarmas y detonaciones.
- Análisis de la composición del gas combustible y de los depósitos presentes en las cámaras de combustión.
- Revisión de análisis de aceite y de las condiciones de lubricación.
- Entrevistas técnicas con los responsables de operación y mantenimiento.
- Evaluación de tres hipótesis causales y comprobación de su compatibilidad con los daños observados.
La investigación se realizó mediante documentación, fotografías y reuniones técnicas a distancia, sin inspección presencial del perito debido a las restricciones existentes en aquel momento.
Conclusiones de la investigación
La investigación de RENOVETEC concluyó que los daños eran consecuencia de varios fenómenos que coexistían y actuaban sobre el motor.
En primer lugar, se identificó un defecto de fabricación del cigüeñal, considerado un vicio oculto en el dictamen pericial, que habría originado una fisura en uno de sus muñones. Esta fisura provocaba un aumento de la fricción y aceleraba el desgaste de los cojinetes correspondientes.
En segundo lugar, las detonaciones asociadas a los depósitos compatibles con siloxanos y a las variaciones de composición del gas generaban esfuerzos anormales durante la carrera de compresión de los pistones. Estas fuerzas favorecían el desplazamiento de la película lubricante y la degradación acelerada del material antifricción de los cojinetes.
El funcionamiento incorrecto de la antorcha de venteo agravaba el problema al dificultar la eliminación del gas combustible cuando su composición se encontraba fuera de los límites adecuados.
Adicionalmente, se detectó un problema independiente relacionado con el cierre defectuoso de las válvulas de uno de los cilindros.
El análisis permitió descartar que la calidad del aceite lubricante fuera responsable de las averías.
La conclusión fundamental fue que el fallo no tenía una causa única: un defecto previo del cigüeñal coexistía con problemas de combustión que aceleraban el deterioro mecánico del motor.
Recomendaciones
RENOVETEC recomendó implantar un conjunto de actuaciones correctivas y preventivas:
- Inspeccionar los muñones de los cigüeñales de los motores similares para detectar posibles fisuras.
- Revisar el estado de los cojinetes y adaptar sus intervalos de inspección o sustitución.
- Establecer limpiezas periódicas de las cámaras de combustión para eliminar depósitos.
- Reforzar el seguimiento mediante boroscopias, registros de detonación y control de los avances de encendido.
- Reparar el sistema de antorcha para permitir el rechazo del combustible fuera de especificación.
- Evaluar el rectificado del muñón afectado y controlar la evolución de la fisura.
- Reclamar al fabricante la sustitución del cigüeñal por el defecto de origen identificado en el dictamen.
La investigación permitió diferenciar daños provocados por defectos de fabricación, daños asociados a condiciones de combustión y anomalías independientes, estableciendo una estrategia de intervención específica para cada mecanismo de fallo.
Caso publicado de forma anonimizada: se omiten los datos que permitirían identificar al cliente y la instalación.
Dirección técnica
Santiago García Garrido · Director Técnico
Dirigió esta investigación. Coordina en RENOVETEC los análisis de causa raíz de averías y los peritajes industriales: recopilación de evidencias, contraste de hipótesis y dictamen técnico.
Más investigaciones
Otros casos de ingeniería forense
Barnices en una turbina de vapor de biomasa
Turbogenerador de vapor
Causa raíz: Una fuga de aceite sobre la cubierta del acoplamiento, recalentada por una holgura insuficiente, degradaba térmicamente el lubricante y distribuía precursores de barniz por todo el circuito.
Leer el caso
Incendio en una turbina de gas de cogeneración
Turbina de gas industrial
Causa raíz: Un arco eléctrico en un motor de los ventiladores de extracción inició un fuego fuera del volumen protegido, que dos horas y media después cayó sobre la turbina cuando el agente extintor ya se había descargado.
Leer el caso
Fallo explosivo en un tanque de sales de una termosolar
Soporte de tubería en tanque de sales calientes
Causa raíz: Agua atrapada en las patas tubulares del soporte, sin orificios de venteo y con soldaduras de penetración insuficiente, se vaporizó durante el precalentamiento del tanque hasta reventar las uniones.
Leer el caso
Vida útil de una central termosolar
Campo solar, turbina-generador y equipos eléctricos
Conclusión: La central podía superar los 40 años de vida útil: no se halló corrosión generalizada ni pérdida significativa de prestaciones, y las inversiones de reacondicionamiento previstas quedaban muy por debajo del umbral económico del estudio.
Leer el caso