La mayor parte de los fallos en motores de gas tienen uno de estos cuatro inconvenientes:
a) Fallos de diseño:
Muchos motores no están suficientemente desarrollados o experimentados
cuando llegan al mercado. Así, la resistencia de algunos elementos no
ha sido suficientemente calculada, las condiciones de experimentación y
prueba no se corresponden con las condiciones reales de trabajo
(condiciones de refrigeración, calidad de gas, temperatura exterior,
etc.), o simplemente, no se han probado suficientemente y no se tiene
una idea exacta de la vida de determinadas piezas.
b) La competencia comercial entre fabricantes,
que lleva a que éstos garanticen en prestaciones, como potencia,
rendimiento, disponibilidad o flexibilidad para arranques, paradas y
cambios de carga, que no se corresponden con el desarrollo de la
técnica en ese modelo.
c) Las duras condiciones de uso de algunos equipos,
obligados a producir al 100% de su capacidad (en muchos casos,
realmente por encima de ese 100% real) durante larguísimos periodos de
tiempo, u obligados a funcionar en unos regímenes de arranques y
paradas constantes que no han sido previstos en su diseño.
d) Negligencias graves de operación.
La más habitual de todas estas negligencias suele ser tratar de
arrancar una y otra vez con alarmas presentes sin solucionar el
problema, confiando en que sea una falsa alarma proveniente de un
instrumento que da una medida errónea. Esta interpretación ‘a la
ligera’ de las alarmas que proporciona el sistema, incluso la
eliminación de la seguridad que evita el arranque en condiciones de
riesgo para la máquina, causa en algunos casos la destrucción completa
del motor.
El gripado es sin duda la avería más grave que
puede tener un motor de gas, y significa en muchos casos la destrucción
total del motor. Los dos tipos de gripaje que suelen darse en un motor
alternativo de gas son los siguientes: el que ese produce entre el
pistón y la camisa y el que se produce entre la biela y sus casquillos
o cojinetes.
1. GRIPAJE PISTÓN-CAMISA
El gripado
pistón-camisa aparece normalmente por cuatro causas: un fallo en la
lubricación, un fallo en la refrigeración, desequilibrio de la biela
que produce un desgaste diferencial en el cilindro y defectos en uno de
los segmentos, el llamado aro de comprensión o aro de fuego. El gripado
suele producirse en la parte alta del cilindro, donde las condiciones
son más extremas.
Por su alto coste y por la gravedad de esta avería, los motores
están equipados con una serie de instrumentos capaces de detectar con
antelación un problema que pueda conducir al gripado del motor. Aún
así, resulta curioso que el gripado del motor sea una avería rara e
infrecuente. En un buen número de ocasiones detrás de un gripado hay
una negligencia grave de operación o de mantenimiento del motor:
arranques sucesivos en condiciones de fallo, desconexión de los
sistemas de protección, alarmas repetidas a las que no se hace caso,
etc.
Veamos cada una de las 4 causas más habituales que pueden terminar originando el gripado.
a) Fallo en la lubricación
El gripado se produce por deficiencia en
la lubricación cuando el aceite no llega con el caudal suficiente y a
la presión necesaria para lubricar el espacio entre camisa y pistón, o
aún llegando, éste ha perdido sus cualidades lubricantes (en general
más relacionado con la aparición de partículas extrañas y a la
degradación de determinados aditivos que a la pérdida de capacidad
lubricante del propio aceite). Se produce una gran cantidad de calor en
el roce que finalmente agarrota ambas piezas, quedando unidas en el
peor de los casos o, lo que es más habitual, con su movimiento muy
dificultado, lo que provoca un rayado en la camisa y en el pistón.
El estado de los segmentos y del bruñido
de la camisa (irregularidad en la camisa que tiene como misión retener
el aceite y conducirlo de forma apropiada) juegan un papel
importantísimo en la adecuada distribución del aceite, de forma que
aunque la presión, el caudal y la calidad del aceite sean las
adecuadas, una distribución incorrecta puede causar un roce exagerado
entre partes metálicas, que acabe por provocar la avería.
b) Fallo en la refrigeración
Suele estar relacionado con la falta de
presión o de caudal del fluido refrigerante, generalmente agua. No
obstante, incluso no existiendo problemas de presión o de caudal de
agua, puede existir un defecto de refrigeración cuando el fluido
refrigerante no es capaz de evacuar todo el calor generado en la
camisa, por suciedad del circuito (que puede afectar tanto a camisas
como a intercambiadores) o por problemas en el equipo que finalmente
evacua este calor a la atmósfera. La torre de refrigeración, el
aerocondensador o el intercambiador pueden no estar funcionando
correctamente, lo que provocará que el fluido refrigerante entre en el
motor a una temperatura superior a la especificada, que hará que el
motor trabaje fuera de su temperatura óptima. En el mejor de los casos
provocará una pérdida de rendimiento, pero en el peor, provocará un
gripado.
c) Desequilibrio de biela
Si el cigüeñal no está perfectamente
equilibrado, puede ocurrir que el cilindro desgaste excesivamente uno
de los lados del pistón, provocando un roce mayor que el esperado, y
por tanto un calentamiento anormal en esa zona.
d) Ruptura de capa de aceite por fallo de comprensión
El gripado también puede ocurrir cuando
se produce un paso de llama entre pistón y camisa, generalmente por el
mal estado del segmento de comprensión. El aumento de la temperatura
interrumpe la capa de lubricante entre los metales que rozan entre si
(camisa, pistón, segmentos) y provoca el fallo.
2. CONSECUENCIAS DEL GRIPADO
La
consecuencia del gripado de un cilindro puede llegar a ser muy grave si
el pistón se agarrota firmemente. En ese caso, el motor no se para,
sino que la biela llega a romperse, se desprende del pistón se comporta
de forma impredecible, como un metal que se mueve sin control a gran
velocidad. En su movimiento caótico puede llegar a perforar el bloque
del motor. Si esto sucede, el motor queda inutilizado, por el alto
coste de la reparación a efectuar en el bloque, incluso, pueden
provocarse daños personales graves.
En los casos menos graves, provoca un rayado de la camisa en la parte
alta del cilindro, que inutiliza esta. Su reparación suele suponer
sustituir la camisa dañada, los aros o segmentos del pistón, la
comprobación del estado del pistón, biela, casquillos de biela y de
cigüeñal y la sustitución de alguno de estos elementos si se encuentra
con daños.
Para evitar esta grave avería los motores suelen estar suficientemente
protegidos, y la instrumentación colocada por el fabricante es capaz de
detectar a tiempo un problema de refrigeración o de lubricación e
impedir el funcionamiento del motor en esas condiciones.
La instrumentación con la que suele venir equipado el motor para protegerse de esta avería es la siguiente:
- Medición de temperatura en la cámara de combustión.
- Medición de temperatura, presión y caudal de aceite.
- Medición de temperatura, presión y caudal en el fluido de refrigeración.
- Detección de ruidos (el utilizado en el sistema anti-detonación)
- Detección de sobrepresión en el cárter.
- Detección de niebla en el cárter.
Todas estas mediciones tienen niveles de alarma, que permiten mantener
el motor en marcha pero indican que algo anormal está ocurriendo, y de
disparo, que impiden el funcionamiento del motor.
Como se ha dicho, no respetar las alarmas que se presentan relacionadas
con este problema y la desconexión de seguridades o simulación de
parámetros para poder arrancar el motor o continuar su marcha suele
estar detrás de la mayor parte de las averías de este tipo.
4. GRIPADO DEL CIGÜEÑAL
El gripado del
cigüeñal consiste en el bloqueo de uno de los cojinetes del cigüeñal, y
que impide o dificulta su movimiento. El cigüeñal tiene dos tipos de
cojinetes: los que unen éste al bloque motor y los que lo unen con cada
una de las bielas. Cualquiera de ellos es susceptible de sufrir un
gripado.
En este caso, las causas suelen estar relacionadas con un problema en
la lubricación, un defecto de montaje o un defectuoso diseño. En caso
de que el problema sea de lubricación, puede producirse por una falta
de lubricante (presión o caudal de éste) producido a su vez por una
falta de nivel de aceite, por un fallo en la bomba, etc., o por una
pérdida de las cualidades lubricantes, sobre todo por contener
partículas extrañas.
Cuando se llevan a cabo los mantenimientos programados que incluyen el
cambio de los casquillos o cojinetes de cigüeñal, éstos deben ser
realizados por personal suficientemente entrenado y que conozca las
singularidades de este trabajo y sobre todo los valores de tolerancia y
apriete.
La vigilancia de la calidad del aceite y la vigilancia de los
parámetros de operación (nivel, presión, caudal y temperatura del
aceite) son la mejor prevención que puede efectuarse. Es importante,
igual que en el caso anterior (gripado de pistón-camisa) comprobar los
cojinetes del cigüeñal, desmontando incluso los elementos necesarios,
en caso de que el motor pare automáticamente por alta temperatura de
estos cojinetes. Es muy habitual re-arrancar el motor múltiples
veces confiando en que se trate de falsa señal o que el problema se
corrija solo. Muchos gripados están relacionados con estos re-arranques
sin comprobar la causa del problema.
