Analisis de Falla 12. valvulas

1. GESTION Y
ANALISIS DE
FALLAS

2. UNIDAD VIII
VÁLVULAS

3. INTRODUCCION
• En esta unidad estudiaremos las válvulas así
como los conceptos básicos sobre los asientos,
las guías, resortes, rotadores y retenedores;
analizaremos también la función y la estructura
de estos componentes.
• El contenido de esta unidad incluirá también los
temas de cómo encajan estos componentes,
cual es su índice normal de desgaste y cuales
son las posibles causas, seguiremos utilizando
el método de los ocho pasos del análisis de
falla.

4. OBJETIVOS
• Identificar la función de las válvulas,
asientos, guías, resortes, rotadores y
retenedores.
• Identificar el modo en que estos
componentes encajan.
• Identificar el desgaste normal de cada
unos de estos componentes así como las
causas principales de fallas.

5. VÁLVULAS

6. EN ESTA UNIDAD
• FUNCIÓN.
• NOMENCLATURA.
• FABRICACION
• OPERACIÓN.
• CARGAS Y ESFUERZO.
• FALLAS.
VALVULAS Y
COMPONENTES

7. VALVULAS
FUNCIONES

8. FUNCIONES
• CONTROLA EL FLUJO DE GASES DE
ADMISION Y ESCAPE.
• SELLAN LAS ALTAS PRESIONES DE
COMBUSTION.
• TOLERAN ALTAS TEMPERATURAS.
• TOLERAN ACIDOS.
• TOLERAN CARGAS CICLICAS.
• SUMINISTRAN SUPERFICIES DE
DESGASTE.

9. VALVULAS
NOMENCLATURA

10. NOMENCLATURA
RANURA PARA
RETENES
SOLDADURA
INERCIAL
RADIO DE FILETE
CARA
ENDURECIDA
VÁSTAGO
CABEZA

11. NOMENCLATURA
VÁLVULA DE DOS PIEZAS
CABEZA Y VASTAGO
UNIDAS POR SOLDADURA

12. VALVULAS
FABRICACIÓN

13. FABRICACIÓN - VÁSTAGO
ENDURECIMIENTO
POR INDUCCION
FLUJO DEL
GRANO
VASTAGO
DUREZA 30-40 RC

14. FABRICACIÓN - VÁSTAGO
AUMENTO DE
VIDA DE LA ZONA
DE RETENDORES
ENDURECIMIENTO
POR INDUCCION
DUREZA 48-58 RC

15. FABRICACIÓN – CABEZA DE
VÁLVULA
DUREZA 24-42 RC
FLUJO DEL
GRANO

16. FABRICACIÓN – CABEZA DE
VÁLVULA
CAPA DE
ENDURECIMIENTO
Cromo, Níquel y Molibdeno
(Estelita 1/16”)

17. FABRICACIÓN – CABEZA DE
VÁLVULA
CAPA DE
ENDURECIMIENTO

18. FABRICACIÓN – SOLDADURA
VÁSTAGO Y CABEZA
SOLDADURA
INERCIAL
VASTAGO CABEZA

19. FABRICACIÓN – SOLDADURA
VÁSTAGO Y CABEZA
SOLDADURA
INERCIAL
VASTAGO
CABEZA

20. FABRICACIÓN – SOLDADURA
VÁSTAGO Y CABEZA
CABEZA

21. FABRICACIÓN - CASQUILLOS
Acero/Cromo - Admisión
Acero,Cromo,tungsteno y níquel - Escape

22. FABRICACIÓN – GUIAS DE
VALVULA
HIERRO FUNDIDO GRIS.
PROPORCIONA
AUTOLUBRICACIÓN
MAYOR RESISTENCIA AL
DESGASTE
ESTRÍAS O
RANURAS PARA
AUMENTAR
LUBRICACIÓN

23. FABRICACIÓN – RESORTES DE
VALVULA
ACERO DE MAS BAJO
CARBONO.
MAYOR RESISTENCIA
A LAS GRIETAS.
MAQUINADO FINAL EN
LOS EXTREMOS.
LINEA DE CENTRO

24. FABRICACIÓN – RETENEDORES
Y ROTADORES
ACERO DULCE DE
BAJO CARBONO.
TRATAMIENTO
TERMICO
MEJORA RESISTENCIA
Y VIDA ÚTIL.

25. VALVULAS
OPERACIÓN

26. OPERACIÓN INSTALACION
ROTADOR
RESORTE
ARANDELA
GUÍA
GUÍA DE
VÁLVULA
ASIENTO
DE
VÁLVULAS
SEGUROS

27. VALVULAS
CARGAS Y ESFUERZOS

28. CARGAS Y ESFUERZOS
CARGAS NORMALES EN
LAS VÁLVULAS:
• FUERZA DEL RESORTE.
• CIERRE DE LA VÁLVULA.
• PRESION DE LOS GASES
DE COMBUSTIÓN.

29. CARGAS Y ESFUERZOS
FUERZA DEL RESORTE
CERRADO ABIERTO

30. CARGAS Y ESFUERZOS
CIERRE DE LA
VÁLVULA
ALTA
CONCENTRACIÓN
DE ESFUERZO

31. CARGAS Y ESFUERZOS
PRESIÓN DE LA
COMBUSTION
ALTA
CONCENTRACIÓN
DE ESFUERZO

32. VALVULAS
FALLAS

33. Análisis de Falla
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
•PENSAR.
•HECHOS
•SEÑALES DE CAMINO
•CAUSA RAÍZ
8 PASOS A SEGUIR :

34. FALLAS
AMBIENTE HOSTIL
• ALTAS TEMPERATURAS + DE 1200°F.
• DESALINEAMIENTOS.
• DESAJUSTES.
• LUBRICACIÓN INADECUADA.
• DAÑO POR IMPACTO.
• CORROSIÓN.

35. FALLAS
SEGUIR LA SEÑAL DE CAMINO
HECHOS
FRACTURA
DESGASTE
CAUSA
RAIZ

36. FALLAS – ALTA TEMPERATURA
HECHOS
DESGASTE
CAUSA
RAIZ
ALTA TEMPERATURA
• GRIETAS TÉRMICAS EN EL RADIO
DEL FILETE.
• DEFORMACIÓN DEL METAL.
• OXIDACIÓN EXCESIVA Y
ACUMULACIÓN DE ESCAMAS
• VARIAS VÁLVULAS CON DAÑOS
SIMILARES.
• OTRAS CAUSAS.

37. • GRIETAS TÉRMICAS EN EL RADIO
DEL FILETE.
FALLAS – ALTA TEMPERATURA

38. • GRIETAS TÉRMICAS
FALLAS – ALTA TEMPERATURA

39. • FRACTURA DÚCTIL
FALLAS – ALTA TEMPERATURA

40. • ROTURA EN EL EXTREMO
DE LA CARA
FALLAS – ALTA TEMPERATURA

41. • FRACTURA DE FLEXION
POR FATIGA
MARCAS DE PLAYA
FALLAS – ALTA TEMPERATURA

42. • FRACTURA DE FLEXION
POR FATIGA
MARCAS DE PLAYA
FALLAS – ALTA TEMPERATURA

43. FRACTURA
CORDAL
CIRCULO
•Altas temperaturas.
•Cargas en los bordes.
•Presiones muy altas.
•Concentradores de
esfuerzo.
•Materiales defectuosos.
FALLAS – ALTA TEMPERATURA

44. FALLAS - DESALINEAMIENTO
HECHOS
DESGASTE
CAUSA
RAIZ
• DESGASTE IRREGULAR.
• VALVULAS DOBLADAS
• FRACTURA CORDAL EN LA CABEZA.
• FRACTURA POR FATIGA Y FLEXION.
• PERDIDA Y ACANALIEMIENTO EN LA
CARA DE LA VALVULA.
• SOLO UNA VALVULA DAÑADA.

45. GRIETA CORDAL
FALLAS - DESALINEAMIENTO

46. FRACTURA CORDAL
POR ALTA
TEMPERATURA
CARGAS CICLICAS
EN UN PUNTO.
FALLAS - DESALINEAMIENTO

47. FRACTURA
SECUNDARIA
DUCTIL, ASPERA
Y PLANA
FALLAS - DESALINEAMIENTO

48. INDENTACIONES
Asiento desalineado
Guías gastadas
Asientos torcidos.
Fatigas alrededor
del vástago.
Se unieron y se
partió
FALLAS - DESALINEAMIENTO

49. DESALINEAMIENTO
MARCAS DE
PLAYA
INICIO
FIN DE
FRACTURA
FALLAS - DESALINEAMIENTO

50. FALLAS - DESAJUSTE
HECHOS
DESGASTE
CAUSA
RAIZ
• CARGA DE COMPRESIÓN CICLICA.
• CARGA DE TRACCION CICLICA
SONRE EL VASTAGO DE LA VALVULA.
• CARGA CICLICA POR FUERZA
CORTANTE EN LA ZONA DE LOS
RETENEDORES.
CAUSAS :

51. FALLAS - DESAJUSTE
HECHOS
DESGASTE
CAUSA
RAIZ
Cargas cíclicas
elevadas genera
Grietas
FRACTURA POR
DESAJUSTE
PRODUJO CAIDA
DE LA VALVULA

52. FALLAS - DESAJUSTE
HECHOS
DESGASTE
CAUSA
RAIZ
APARIENCIA
ASPERA Y
LEÑOSA –
CARGA CICLICA

53. FALLAS – MALA LUBRICACION
HECHOS
DESGASTE
• GUIA MUY SUELTA.
• GUIA MUY AJUSTADA
• ACEITE INADECUADO.
• VALVULA MUY CALIENTA.
• VALVULA MUY FRÍA.
• DEMASIADO ACEITE
• POCO ACEITE.
• ETC.
CAUSAS :

54. FALLAS – ALTO IMPACTO
HECHOS
DESGASTE
CAUSA
RAIZ
•Apertura de sincronizada
•Válvulas atascadas
•Impactos
•Frecuentemente vástagos
doblados

55. FALLAS – ALTO IMPACTO
•Acumulación NORMAL de
carbón y sedimentos,
FRACTURAS
QUE OCASIONÓ LA
FALLA?

56. FALLAS – ALTO IMPACTO
•Superficie Brillante y Cristalina. FIN
INICIO

57. FALLAS – ALTO IMPACTO
FRACTURA
CAUSA O
RESULTADO

58. FALLAS – ALTO IMPACTO
FRACTURA
RESULTADO
ES ASPERA
Y LEÑOSA
INDICIOS DE
IMPACTOS VISIBLES
EN LOS BORDES

59. FALLAS – ALTO IMPACTO
MARCAS DE
IMPACTO EN
LA PARTE
INFERIOR

60. FALLAS – ALTO IMPACTO
BALANCIN MUY APRETADO O
MUY FLOJO

61. FALLAS – ALTO IMPACTO
LEVANTA VALVULAS
BUZO MECANICO
FRACTURADO POR
EXCESO DE CARGA

62. FALLAS – ALTO IMPACTO
RETENEDORES O
SEGUROS DAÑADOS
POR IMPACTO
DEFORMACION

63. FALLAS – CORROSIÓN
•Acanalado.
•Acidez, TBN del aceite.
•Corrosión en toda la
válvula.
•Alto contenido
de azufre.

64. FALLAS – CORROSIÓN
Materiales extraños
pueden meterse
entre la cara y el
asiento.

65. FALLAS – CORROSIÓN
Desgaste corrosivo
en las guías y
vástagos

66. FALLAS – CORROSIÓN
Desgaste
acelerado, óxido y
burbujas en
ranuras estriadas.

67. FALLAS – FABRICACIÓN
• SOLDADURA INERCIAL FALLA.
• MANIPULACION INADECUADA.
• RESISTENCIA DEL METAL SE HA
REDUCIDO POR :
– INPERFECCIONES.
– TRATAMIENTO TERMICO INADECUADO.
– ERRORES DE PROCESAMIENTO.

68. FALLAS – FABRICACIÓN
Espiral, problema de unión
de soldadura.

69. FALLAS – FABRICACIÓN
Fractura por
manipuleo
Se rajó.

70. FALLAS – FABRICACIÓN
CONCENTRADOR
DE ESFUERZO

71. FALLAS – FABRICACIÓN
Variación de diámetro
de vástago, daño por
manejo.

72. FALLAS – FABRICACIÓN
PROBLEMAS DE ESFUERZO DE
MATERIAL:
•INCLUSIONES,
•TRATAMIENTO TERMICO
•CALIDAD DEL METAL
•DISEÑO.

73. FALLAS – FABRICACIÓN
Esfuerzos de corte,tracción y torcional

74. FALLAS – FABRICACIÓN
ROTADORES CON PROBLEMAS
DE TRATAMIENTO TERMICO

75. FALLAS – FABRICACIÓN
SOBRECARGA PRODUCE
ELEVADAS CARGAS DE TENSION.

76. FALLAS – FABRICACIÓN
ROTADOR ROTO POR
SOBRECARGA.

77. FALLAS – FABRICACIÓN
ROTADOR ROTO POR
SOBRECARGA.
ROTADOR ROTO POR
RESISTENCIA DEL
MATERIAL

78. Enlaces
• http://www.fii.org/CTM/area1.htm
• http://www.swri.org/4org/d18/mechflu/planteng/gtspan/failure.htm
• http://www.directindustry.es/prod/verimation-technology/unidad-de-
inspeccion-pnd-para-rotores-ciguenales-34509-215091.html

79. PREGUNTAS DE REPASO
1. Funciones de las válvulas.
A. Toleran cargas de torsión
B. Sellan las altas presiones de combustión.
C. Suministran superficies de desgastes. .
2. La soldadura inercial suelda los 2 componentes de la válvula que son del
mismo material..
A. Verdadero
B. Falso
3. Cuando las válvulas están cerradas se crean grandes cargas cíclicas.
A. Verdadero
B. Falso
4. Las fallas por alta temperatura originan grietas térmicas y deformación
del metal
A. Verdadero
B. Falso