libro diagnostico del motor caterpillar
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Libro del Estudiante CCFFTT Finning
Nombre del Estudiante:
DIAGNÓSTICO DEL MOTOR
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CONTENIDO PAGINA
Descripción del curso................................................................................................. X
UNIDAD 1: Localización y solución de problemas y recursos de diagnóstico del motor Lección 1: Localización y solución de problemas y recursos de diagnóstico del motor…………………………………………………………………………………
UNIDAD 2: Sistemas de lubricación y aceite del motor
Lección 1: Introducción al aceite del motor…………………………………………
Lección 2: Sistemas de lubricación del motor…………………………………….. Lección 3: Localización y solución de problemas y pruebas del sistema de lubricación…………………………………………………………………………………
UNIDAD 3: Sistemas de admisión de aire del motor
Lección 1: Introducción a los sistemas de admisión de aire……………………
Lección 2: Pruebas del sistema de admisión de aire Caterpillar………………. Lección 3: Localización y solución de problemas del sistema de admisión de aire………………………………………………………………………………………
UNIDAD 4: Sistemas de enfriamiento del motor
Lección 1: Introducción a los sistemas de enfriamiento…………………………
Lección 2: Cálculos del sistema de enfriamiento…………………………………. Lección 3: Localización y solución de problemas del sistema de enfriamiento……………………………………………………………………………….
Lección 4: Mantenimiento del sistema de enfriamiento…………………………..
UNIDAD 5: Sistemas de combustible del motor
Lección 1: Inspección y pruebas del sistema de combustible………………….
Lección 2: Configuración del sistema de combustible……………………………
Lección 3: Sincronización del motor…………………………………………………
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GENERALIDADES Este curso es un estudio profundo de las técnicas de diagnóstico y reparación del motor. La mayor parte del tiempo lo emplearemos en actividades de diagnóstico y corrección de problemas del motor. Los participantes aprenderán procedimientos básicos de diagnóstico, la selección y el uso apropiados de las herramientas de diagnóstico Caterpillar y el uso del material de referencia de Caterpillar. Estudiaremos los cuatro sistemas principales del motor: lubricación, aire, enfriamiento y combustible. El programa del curso se desarrolló usando los materiales y las herramientas indicados en las siguientes páginas.
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I. OBJETIVOS GENERALES
1. Conocer las técnicas de diagnóstico y corrección de fallas.
2. Conocer los procedimientos básicos de diagnóstico, la selección y el uso apropiado de
las herramientas de diagnóstico y el uso del material de referencia.
3. Conocer los cuatro sistemas principales del motor: lubricación, aire, enfriamiento y
combustible.
II. OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. Desarrollar las habilidades para la selección del aceite, viscosidad y paquetes de aditivos
correctos para los motores.
2. Efectuar correctamente la medición y evaluación de las temperaturas y de las presiones en
los sistemas de aceite y de admisión de aire de un motor en funcionamiento.
3. Realizar correctamente el cálculo de la temperatura del refrigerante y la diferencia de
presión de un motor o de un radiador.
4. Realizar correctamente la evaluación de la potencia y del consumo de combustible.
5. Identificar los efectos del punto de ajuste, potencia y presión de refuerzo de un motor de
regulación mecánica, cuando se cambian la configuración, la velocidad alta en vacío y la
sincronización del sistema de combustible.
6. Realizar mediciones y ajustes del avance de sincronización dinámica de un motor regulado
mecánicamente.
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REFERENCIAS Los materiales de referencia indicados a continuación deben estar disponibles antes de iniciar el curso. HERRAMIENTAS Los ejercicios y las prácticas de taller de este curso requieren el uso de las siguientes herramientas:
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UNIDAD I: LOCALIZACIÓN Y SOLUCIÓN DE PROBLEMAS Y RECURSOS DE DIAGNÓSTICO
DEL MOTOR
Objetivos Terminales: Al término de la unidad los alumnos serán capaces de:
1. Entender las condiciones anormales del motor diesel y las causas posibles,
relacionadas con esas condiciones.
2. Identificar los recursos disponibles para diagnosticar los motores.
3. Explicar los usos y las capacidades de las herramientas de diagnóstico.
CONTENIDOS:
1. Proceso de localización y solución de problemas y recursos de diagnóstico del motor
1.1. Diagnósticos del motor
1.2. Recursos de diagnóstico
1.3. Herramientas de diagnóstico
2. Procesos de localización y solución de problemas
2.1. Aislé el problema
- Reúna la información
- Realice una inspección visual
- Verifique que el problema existe
2.2. Use los recursos disponibles
- Herramientas de diagnóstico
- Información de servicio
2.3. Haga una lista de las posibles fallas
2.4. Pruebe las fallas y determine la causa
- Prepare las pruebas
- Realice las pruebas
- Analice los resultados de las pruebas
2.5. Repare las fallas
2.6. Verifique la reparación
2.7. Documente la reparación
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3. Ejercicios en taller: Listado de:
3.1. Diagnóstico del motor
- Condición
- Causa posible
3.2. Herramientas de diagnóstico
- Nombre de herramienta
- N° de pieza
- Uso
- Instrucción especial
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Lección 1: Localización y solución de problemas
y recursos de diagnóstico del motor
Introducción
El motor consta de cinco sistemas principales: eléctrico, lubricación, aire, refrigeración y combustible.
Para diagnosticar los problemas del motor, el primer paso es identificar el sistema que tiene falla, usando
los recursos disponibles. Este curso proporciona el diagnóstico de los sistemas de lubricación, aire,
refrigeración y combustible. El sistema eléctrico del motor se estudió en los cursos de Fundamentos de los
sistemas eléctricos y sistemas electrónicos de la máquina.
Objetivos
Al terminar esta lección, el estudiante podrá:
• Entender las condiciones anormales del motor diesel y las causas posibles, relacionadas con esas
condiciones.
• Identificar los recursos disponibles para diagnosticar los motores Caterpillar.
• Explicar los usos y las capacidades de las herramientas de diagnóstico del motor Caterpillar
Materiales de referencia
Herramientas y Suministros de Diagnóstico
Cat (CD ROM)
Herramientas
Ninguna
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Fig. 1.1.1 Diagnóstico del motor
La Tabla de diagnóstico del motor (Lección 1, Hoja 1) da una lista de los problemas posibles del motor,
como punto de partida para el diagnóstico. Esta lista de problemas y causas sólo da una indicación acerca
de dónde puede haber un problema. Más allá de las recomendaciones de la tabla, pueden existir otras
causas.
Fig. 1.1.2 Recursos de diagnóstico
En cursos anteriores, se trabajó con algunos de los recursos Caterpillar disponibles. Para ayudar a obtener
conocimiento del sistema y detectar problemas del motor, se dispone de los siguientes recursos de
diagnóstico.
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Fig. 1.1.3 Herramientas de diagnóstico
En la hoja "Herramientas de diagnóstico" (Lección 1, Hoja 2) se presentan muchas de las herramientas
que se usarán a lo largo de este curso para realizar procedimientos de prueba en los sistemas del motor.
En la hoja también se mencionan el número de pieza de cada herramienta, el uso y la instrucción especial
(si existe).
El uso eficiente de estas herramientas ayudará en el proceso de diagnóstico del motor.
Fig. 1.1.4 Proceso de localización y solución de problemas
Para localizar y solucionar los problemas del motor en forma eficaz, se debe seguir un proceso lógico. En el
curso "Diagnóstico de la máquina" se explica un proceso lógico de localización y solución de problemas,
como se observa en la figura 1.1.4.
Este curso requiere que usted use las hojas de trabajo de localización y solución de problemas, al diagnosticar
problemas del motor. Los siete pasos se incluyen en las hojas de trabajo de localización y solución de
problemas que se usarán durante los ejercicios de práctica de taller.
1. Aísle el problema
-Reúna la información
-Realice una inspección visual
-Verifique que el problema existe
2. Use los recursos disponibles
-Herramientas de diagnóstico
-Información de servicio
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3. Haga una lista de las fallas posibles
4. Pruebe las fallas y determine las causas
-Prepare las pruebas
-Realice las pruebas
-Analice los resultados de las pruebas
5. Repare las fallas
6. Verifique la reparación
7. Documente la reparación
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LECCIÓN 1, HOJA 1
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UNIDAD 2: Sistemas de lubricación y aceite del
motor
Introducción
Esta unidad trata acerca del aceite del motor, el sistema de
lubricación del motor, el consumo de aceite y las pruebas y
procedimientos de localización y solución de problemas del sistema
de lubricación. Los problemas con el aceite del motor y el sistema de
lubricación pueden relacionarse con fugas de aceite, exceso de
consumo de aceite o presiones incorrectas del sistema de lubricación.
Objetivos
Al terminar esta unidad, el estudiante podrá:
• Seleccionar el tipo de aceite, la viscosidad y el paquete de
aditivos apropiados para los motores Caterpillar.
• Medir y evaluar las presiones y las temperaturas del sistema
de aceite de un motor en operación.
• Seguir los pasos apropiados para diagnosticar un problema de
consumo de aceite.
• Diagnosticar y reparar un problema relacionado con el aceite
en un motor en operación.
Materiales de referencia
Manual de Servicio Motor Diesel 3406B para camión SEBR0544
Uso del grupo de presión del motor 6V9450 SEHS8524
Herramientas
1U5470 (6V9450) Grupo de presión del motor
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Lección 1: Introducción al aceite del motor
Introducción
El mantenimiento correcto es importante para asegurar una operación
continua y sin problemas. Es crucial seleccionar el aceite de
lubricación correcto. Cuando ocurre una avería al motor, con
frecuencia está comprometido el sistema de lubricación.
En los últimos años, los motores diesel se han sofisticado más y más,
para poder cumplir con las rigurosas normas de emisión actuales y
con las demandas cada vez mayores de operación. A medida que se
presentan estos cambios, los aceites lubricantes han tenido que
ponerse a la par. Esta lección describe las características y las
propiedades del aceite.
Objetivos
Al terminar esta lección, el estudiante podrá:
• Seleccionar el tipo de aceite, la viscosidad y el paquete de
aditivos apropiados para los motores Caterpillar.
• Entender los factores que afectan el deterioro del aceite
Material de referencia
Ninguno
Herramientas
Ninguna
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Primaria
- Lubricar, enfriar, limpiar
Secundaria
- Sellar, aislar, proteger contra corrosión y
oxidación, control de espuma, etc.
Fig. 2.1.1 Funciones del aceite para motor
Las funciones primarias del aceite son lubricar, enfriar y limpiar los escombros y la suciedad de las piezas del motor.
Como función secundaria, el aceite sella, aísla, proporciona
protección contra la corrosión, inhibe la oxidación, controla la acción
espumante y otras más.
Separar superficies con una película de
material a baja temperatura que
pueda descomponerse con baja resistencia
Fig. 2.1.2 Función de la lubricación La función de los lubricantes es separar las superficies en movimiento y reducir la fricción. Si las piezas en movimiento entran en contacto
sin lubricante, ocurrirá transferencia de material. Esta acción puede
controlarse usando un lubricante, para evitar que las piezas entren en
contacto.
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1935 - Se desarrolló el primer aditivo para cárter
1958 - Clasificación de la serie 3
1970 - Sistema de clasificación revisada API
Fig. 2.1.3 Desarrollo del aceite para motor
El aceite lubricante usado en los primeros motores diesel Caterpillar, era
un aceite mineral para cárter. Sin embargo, cuando los motores
comenzaron a experimentar agarrotamiento de los anillos y rayado de las
camisas del cilindro, fue necesario encontrar un aceite más eficaz. En
1935, se desarrolló el primer aditivo para el aceite del cárter, mediante
un esfuerzo en común de diferentes compañías de los Estados Unidos y
Caterpillar.
Las normas de rendimiento de éste y de los aceites posteriores se
establecieron mediante pruebas realizadas en un motor de prueba de un
solo cilindro, diseñado y construido por Caterpillar, específicamente para
la prueba de aceites.
A medida que los ingenieros introdujeron nuevos conceptos, se
desarrollaron nuevos motores de prueba de aceites.
Este aceite de cárter inicial se llamó "Lubricante Superior para Motores
Caterpillar" y se vendió sólo a través de los distribuidores Caterpillar.
La prueba del aceite, realizada por los fabricantes de motores, requería
que el motor de prueba de un solo cilindro se desarmara, después de
operar por un tiempo específico a carga y velocidad predeterminadas.
Los pistones se inspeccionaban y se anotaba el cambio de color causado
por la formación de laca. También se medían otros factores cruciales,
tales como el desgaste y el depósito en los anillos. En 1958, Caterpillar
estableció la clasificación de la Serie 3.
No fue sino en 1970 cuando el API (American Petroleum Institute)
reconoció la necesidad de revisar su sistema de clasificación. Su nuevo
sistema se basaba en el mismo tipo de especificaciones de rendimiento
que Caterpillar y otros habían venido usando.
Caterpillar abandonó este sistema de clasificación en 1972. El nuevo
sistema API/SAE establecía designaciones de letras, como CD, CC y
otras letras SAE para la clasificación de los aceites. Estas letras estaban
relacionadas con los niveles de rendimiento en las pruebas del motor.
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Fig. 2.1.4 Sistema de clasificación de aceite API
En el sistema de clasificación se usaban letras para designar los
niveles de rendimiento del aceite. La primera letra indica si el aceite
es para usar en una aplicación de motor de gasolina (S es para
encendido por chispa) o diesel (C es para encendido por compresión).
La segunda letra indica el rendimiento y la categoría de servicio del
aceite.
Con el aumento de las demandas de rendimiento, los aceites han
tenido que reformularse, para proveer una adecuada protección. Con
el paso de los años esto se refleja en los cambios de la segunda letra
en el sistema de clasificación.
Hace unos años, el Motor 3208 requería aceites CC, mientras los
motores de servicio pesado requerían aceite CD.
En 1983, con la introducción de los motores de camión de inyección
unitaria, se recomendó el aceite tipo CE en estas aplicaciones.
En 1991, las normas de nuevas emisiones exigieron un anillo superior
más alto, lo que impulsó la utilización de aceites CF-4 en reemplazo
de los aceites CE.
Con la necesidad de usar combustibles de muy bajo azufre en
aplicaciones para camión en los EE.UU., se formuló un nuevo aceite,
clasificado como CG-4. Aunque este aceite se formuló para
combustibles de muy bajo azufre, también fue compatible con
combustibles de niveles normales de azufre.
En 1999, el aceite CH-4 reemplazó al CG-4, y se recomendó para
casi toda la producción de motores diesel. Algunas excepciones son
los motores de la Serie 3600, que requieren aceite CF, y los Motores
3054/3056, que requieren aceite CF durante la fase inicial para
asentar los anillos. Otra excepción a la regla general es que los
aceites multigrados no se recomiendan para los Motores
Marinos 3116 y 3126 MUI.
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Fig. 2.1.5 EMA Lubricating Oils Data Book (Libro de
Especificaciones de Aceites Lubricantes EMA)
Una lista de todos los nombres de marcas de aceites clasificados API
se incluye en el “Engine Manufacturers Association Lubricating Oils-
Data Book”.
Fig. 2.1.6 El aceite proporciona soporte y lubricación
Dos de las funciones del aceite son proporcionar soporte y
lubricación. El objetivo básico del lubricante es separar las
superficies en movimiento con películas o capas de aceite que
reducen la fricción.
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Fig. 2.1.7 Aceite de viscosidad monogrado
Una importante característica de un lubricante líquido es su viscosidad o
la fricción líquida interna desarrollada con el movimiento. La viscosidad
se asocia con la capacidad de fluir. La viscosidad determina qué tan bien
lubricará y protegerá un aceite las superficies en contacto. De otro lado, un
aceite demasiado viscoso tendrá resistencia excesiva para fluir a bajas
temperaturas. Puede que no permita un fácil arranque del motor o puede
no fluir lo suficientemente rápido a las piezas que necesitan lubricación.
Es importante que el aceite tenga la viscosidad correcta en el arranque y
a las temperaturas más altas y más bajas a las cuales opera el equipo.
Una presión de aceite incorrecta puede ser el resultado de un aceite de
viscosidad inadecuada.
Los primeros aceites monogrado no proporcionaban una capacidad de
protección en gamas muy grandes de temperatura ambiente. Esta
protección está limitada en unidades que experimentan gran variedad de
temperaturas ambiente, como en el mercado altamente móvil de los
camiones de carretera.
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Fig. 2.1.8 Aceites multígrado
Con la llegada de los aceites multigrado, las unidades de amplia
variación de temperatura ambiente en su operación tienen mayor
protección. Un aceite SAE 10W30 significa que reúne especificaciones
SAE tanto del aceite 10W para invierno como del aceite 30W para
verano. En algunas aplicaciones, la misma viscosidad SAE puede usarse
todo el año.
Fig. 2.1.9 Aditivos del aceite
La oxidación aumenta la viscosidad y oscurece el lubricante. El aceite
oxidado actúa como catalizador que agota otros aditivos, forma
barniz, lodo y produce ácidos y corrosión. Los inhibidores de
oxidación ayudan a controlar la oxidación y la corrosión.
Los inhibidores de oxidación detienen la reacción en cadena del
agotamiento de aditivos y de la producción de ácidos. A medida que
las moléculas inhibidoras hacen su trabajo, se agotan y la reacción en
cadena comenzará de nuevo.
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La espuma puede contaminar los lubricantes, disminuir la función de
la lubricación y aumentar la oxidación. Los aditivos antiespumantes
(generalmente, compuestos de silicona) debilitan las burbujas y
permiten que se rompan y escapen más fácilmente.
Los aditivos detergentes y dispersantes neutralizan los ácidos,
protegen las superficies metálicas y mantienen los contaminantes en
suspensión, de modo que puedan ser eliminados por filtración o en el
cambio de aceite
Fig. 2.1.10 Agotamiento de aditivos (aceite negro)
Cuando los aditivos ya no pueden hacer su trabajo, se dice que se han agotado y pueden físicamente depositarse formando residuos negros,
que se acumulan en los compartimientos y en los filtros del sistema
de lubricación.
Los lubricantes generalmente son negros y viscosos luego que se
agotan sus aditivos. Además de los residuos de aditivos, la oxidación
del aceite y la contaminación (humedad, ácidos, carbón, metales de
desgaste, etc.) son factores que vuelven el aceite viscoso y negro.
Fig. 2.1.11 Agotamiento de aditivos (piezas que fallan)
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Cuando la lubricación es deficiente, las piezas lubricadas comienzan a fallar.
Estos cojinetes fallaron sólo días después de que el lubricante agotara
sus aditivos y se volviera negro y espeso. Observe el desgaste
adhesivo causado por un control insuficiente de la fricción.
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- El ácido sulfúrico es un subproducto
del azufre y del vapor de agua - La EPA dictaminó la reducción de
azufre en el combustible
- El azufre del combustible varía desde 0,1% hasta 3% en todo el mundo
Fig. 2.1.12 Azufre en el combustible
Otro factor crucial en la determinación del rendimiento y de la vida
útil del motor se relaciona con la cantidad de azufre en el
combustible. El ácido sulfúrico es un subproducto de la combustión
del combustible diesel del motor, a medida que el azufre que no se
consume en las cámaras de combustión reacciona con el vapor de
agua.
En los Estados Unidos los combustibles que cumplen con las
especificaciones ASTM l-D y 2-D no contienen más de 0,5% de
azufre por peso. Esto no significa que todos los combustibles de los
Estados Unidos cumplan con esta especificación. En efecto, en
investigaciones de campo se han encontrado combustibles con
contenido de azufre de más de 0,5%.
En los EE.UU., el combustible diesel usado en los camiones de
carretera y en los motores marinos de embarcaciones de recreación
debe tener menos de 0,05% de azufre. A medida que la industria se
mueve a los dispositivos de tratamiento de los gases de escape, el
azufre necesita reducirse aún más.
En mayo de 2000, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) publicó
regulaciones exigentes tanto para fabricantes de motor como para
empresas refinadoras de combustible, que se deben cumplir para el
año 2007. En las regulaciones de la EPA se incluyen requisitos para
que las compañías refinadoras disminuyan los contenidos de azufre
en los combustibles diesel en 97% en los próximos siete años. Esto
significa combustibles más limpios que contengan menos de 15 partes
por millón (PPM de azufre) o una reducción de 0,05% a 0,0015% de
azufre por peso.
La cantidad de azufre encontrada regularmente en los combustibles
puede variar de 0,01% a 1% (en Malasia) a más de 3% (en
Suramérica). El único modo de suministrar combustibles que
cumplan con las normas es refinar los combustibles que tengan
niveles de azufre más altos que los permitidos.
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- Ataca las camisas del cilindro,
los anillos del pistón y las guías
de válvula de escape
- Causa consumo de aceite excesivo
y paso de gases al cárter
Fig. 2.1.13 Ácido sulfúrico (desgaste corrosivo)
El azufre en el combustible reacciona durante la combustión y se
combina con el agua para formar ácido sulfúrico.
El ácido ataca las camisas del cilindro, los anillos del pistón, las guías
de válvulas de escape y otras piezas del motor.
El desgaste corrosivo puede aumentar el consumo de aceite,
ocasionar un paso excesivo de gases al cárter, así como el riesgo de
falla prematura del motor.
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Fig. 2.1.14 Factores que afectan la formación de ácido
Además del contenido de azufre del combustible, otros factores que
afectan la formación de ácidos son la temperatura del motor, la
humedad del aire de combustión, el consumo de combustible y la
adición de aceite limpio.
La temperatura del motor es un factor importante en el proceso de
formación de ácido sulfúrico. Los óxidos de azufre deben combinarse
con agua para formar ácido sulfúrico. Un motor que opera a una
temperatura de 87° C (190° F) en la salida del agua de la camisa,
generalmente, reducirá al mínimo la formación de ácido sulfúrico, ya
que está operando por encima del "punto de niebla" de condensación
del ácido sulfúrico. El trabajar el motor por debajo de 79° C (175° F)
proveerá un clima adecuado para la condensación del ácido. Esto
significa que un motor no debe funcionar "enfriado en exceso".
Los niveles altos de humedad del aire de combustión suministran el
agua necesaria para promover la formación de ácido corrosivo. Un
operador no puede controlar el ambiente de trabajo. Sin embargo,
cuando se trabaja en humedad alta, el operador necesitará tener más
cuidado en la selección del combustible y del lubricante.
En aceites con bajo contenido de azufre, el nivel de humedad del aire
de combustión no aumenta la cantidad de hierro en el aceite. En
aceites con alto contenido de azufre, el contenido de hierro aumenta
en gran medida con el aumento de la humedad. El aumento de hierro
en el aceite lo causa el incremento del nivel de ácido sulfúrico, que
ataca las piezas metálicas.
Otro factor que determina la cantidad de ácidos formados es la
cantidad de combustible quemado durante un intervalo de cambio de
aceite. Mientras más combustible se use, más óxidos de azufre habrá
disponibles para combinarse con el agua.
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Porcentaje de azufre por peso en el combustible
Fig. 2.1.15 NBT y niveles de azufre en el combustible
Los agentes alcalinos, también llamados amortiguadores, se añaden al
aceite para contrarrestar el ácido sulfúrico. El nivel alcalino relativo
está cuantificado por el Número de Base Total (NBT) de un aceite.
Mientras mayor sea el valor NBT de un aceite, mayor será la
capacidad de neutralizar ácidos. Por tanto, mientras mayor sea el
porcentaje de azufre en el combustible, mayor será el nivel NBT
mínimo que el aceite necesita para proteger el motor de la corrosión
por ácido.
Se determinó que los intervalos de cambio estándar de aceite pueden
mantenerse cuando se usan aceites con valores apropiados de NBT.
Para combustibles con contenidos de azufre mayores que 0,5%,
Caterpillar recomienda que el NBT del aceite debe ser diez veces el
contenido de azufre del combustible para motores de inyección
directa (DI) y veinte veces el contenido de azufre del combustible en
motores con cámaras de precombustión (PC). El aceite debe
cambiarse cuando se haya agotado 50% del NBT original.
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Fig. 2.1.16 Análisis de Fluidos S•O•S
El Análisis de Fluidos S•O•S del aceite del motor puede mostrar la
presencia de partículas de desgaste metálicas, que pueden indicar
ataque por ácidos u otro desgaste anormal. Antes de tomar una
muestra de aceite, asegúrese de que el motor esté funcionando a la
temperatura de operación normal.
Use una válvula de muestreo y un adaptador para tomar la muestra de
aceite mientras el motor está funcionando.
Llene el nuevo frasco de muestra aproximadamente hasta 75% de su
capacidad.
Si toma una muestra de la corriente de drenaje de aceite, no la tome
de la primera ni de la última parte del aceite drenado. Hágalo con
precaución para evitar quemaduras o lesiones causadas por el aceite
caliente.
Complete las etiquetas de envío y de muestra correspondientes y
asegúrese de indicar el número de la serie del motor, las millas u
horas del aceite y el número de la unida
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Fig. 2.1.17 Consideraciones en la selección de aceite
La prueba ASTM D2896 puede determinar el NBT de una muestra
de aceite. Se pueden usar los resultados de la prueba para determinar
si
el aceite del motor tiene la alcalinidad adecuada al final del
intervalo de cambio. Para probar el NBT, también puede usarse la
prueba ASTM D664. Las agencias del gobierno o las universidades
pueden tener el equipo necesario para determinar la condición del
aceite lubricante usado.
El Análisis Infrarrojo (IR) compara una muestra de aceite usado con
una de aceite nuevo. Estas pruebas pueden medir la cantidad de
productos adicionales de azufre y de hollín, así como la oxidación
del aceite.
Para asegurar una vida de servicio máximo de sus motores
Caterpillar, compre el mejor combustible y lubricante
disponibles. Use los aceites API apropiados y verifique el número
de base total NBT que se ajuste al contenido de azufre del
combustible.
El seguir estas directrices en la selección del combustible y del
aceite lubricante le ayudará a asegurar un rendimiento máximo del
motor y una vida útil prolongada.
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Lección 2: Sistemas de lubricación del motor
Introducción
Para la localización y solución de problemas del sistema de
lubricación, se requiere un entendimiento de los componentes de
lubricación y de la secuencia del flujo de aceite a través de estos
componentes. Si se entienden la secuencia de flujo de aceite y las
especificaciones de las presiones del sistema de lubricación, pueden
diagnosticarse eficazmente los problemas del sistema de lubricación.
Objetivos
Al terminar esta lección, el estudiante podrá:
• Revisar la presión de aceite en un sistema de lubricación típico
Caterpillar.
• Encontrar las especificaciones del sistema de aceite en las
publicaciones del servicio.
Materiales de referencia
Manual de servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544
Uso del grupo de presión del motor 6V9450 SSHS8524
Herramientas
1U5470 (6V9450) Grupo de presión del motor
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Fig. 2.2.1 Componentes del sistema de lubricación del motor
La figura 2.2.1 muestra los componentes principales de un sistema de
lubricación típico del motor:
1. Tubo detector de aceite y campana de succión
2. Bomba de aceite
3. Válvula de alivio de presión del aceite
4. Válvula de derivación del enfriador de aceite
5. Enfriador de aceite
6. Válvula de derivación del filtro de aceite
7. Filtro de aceite
8. Suministro de aceite al turbocompresor
9. Suministro de aceite al motor
NOTA: Revise los ”Diagramas del sistema de lubricación”
(lección 2, Hoja1) antes de realizar las pruebas de presión de
aceite de la práctica de taller 2.2.1.
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DIAGRAMAS DEL SISTEMA DE LUBRICACIÓN
LECCIÓN 2 HOJA 1
El siguiente diagrama muestra un sistema de lubricación típico de Caterpillar. En el manual
de servicio correspondiente al motor se pueden encontrar los datos de temperatura de aceite,
de la presión de la bomba de aceite, de la presión diferencial de la válvula de derivación del
enfriador de aceite y la presión diferencial de la válvula de derivación del filtro de aceite.
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El siguiente diagrama ilustra el sistema de lubricación de los motores 3176, 3176B, 3196,
C10 y C12 (anteriores al modelo del año 2000):
• La presión del conducto de aceite activa la válvula de derivación de la bomba de aceite.
Esto regula la presión de aceite del conducto a 40 lb/pulg2
• La válvula de derivación del enfriador es una válvula de derivación de arranque en frío,
la cual está normalmente abierta hasta que la temperatura del aceite llega a 101° C
(215°F).
- A101° C (215° F), la válvula de derivación del enfriador de aceite se cierra y actúa
sólo como una válvula de alivio de presión.
- Si el aceite en la válvula tiene una temperatura de 126° C (260° F), la válvula
actuará como “referencia” y permanecerá cerrada en temperaturas inferiores a 101°
C (215° F). En esta condición, actuará sólo como una válvula de alivio de presión.
- Un técnico puede decirnos si el aceite del motor ha llegado o excedido la
temperatura de 126° C (260° F), quitando la válvula y midiendo su longitud.
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Lección 3: Pruebas, localización y solución de
problemas del sistema de lubricación
Introducción
Esta lección presenta los problemas comunes del sistema de
lubricación y sus causas. Los problemas comunes del sistema de
lubricación son consumo excesivo de aceite y presión o temperatura
de aceite fuera de gama.
Objetivos
Al terminar esta lección, el estudiante podrá:
• Indicar las causas posibles de cada uno de los siguientes
problemas del sistema de lubricación: presión baja de aceite,
presión alta de aceite y consumo excesivo de aceite.
• Describir las gamas normales de temperatura de operación de
aceite del motor.
• Indicar los motivos para el uso del análisis S•O•S.del aceite
• Diagnosticar y reparar los problemas relacionados con el aceite
en una máquina en operación.
Materiales de referencia
Manual de servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544
Uso de grupo de presión del motor 6V9450 SSHS8524
Herramientas
1U5470 (6V9450) Grupo de presión del motor
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Fig. 2.3.1 Problemas del sistema de lubricación
La tabla de abajo indica los problemas del sistema de lubricación resultantes de la presión baja de aceite, de la presión alta de aceite y del consumo excesivo de aceite.
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• Temperatura baja - Lodos
de aceite - Presión alta de aceite
- Ácido sulfúrico
• Temperatura alta - Descomposición del aceite
de aceite
- Falla de cojinetes
Fig. 2.3.2 Temperaturas incorrectas del aceite
Las temperaturas bajas de aceite pueden causar lodos, presión alta de aceite o formación de ácido sulfúrico.
Las temperaturas altas de aceite pueden hacer que el aceite se descomponga y fallen los cojinetes del
motor, a causa de un aumento de la viscosidad.
NOTA: La temperatura del aceite, típicamente, está entre 1° C (20° F) a 6° C (30° F) mayor que la
temperatura del refrigerante. Para un motor en la temperatura de operación, el aceite debe
permanecer en la gama de 79,4° (175° F) a 115,5° C (240° F).
Fig. 2.3.3 Refrigerante en el aceite
Si las fugas de refrigerante pasan al aceite del motor, el resultado puede ser un rendimiento deficiente de
los cojinetes, lodo o taponamiento prematuro del filtro de aceite.
La mezcla de refrigerante en el aceite puede deberse a la falla de los sellos del enfriador de aceite, de las
empaquetaduras de la culata o a una culata o bloque agrietados.
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-
Fig. 2.3.4 Análisis S•O•S
El análisis de fluido S•O•S del aceite del motor puede mostrar la presencia de partículas de desgaste
metálicas que indican ataque por ácido u otro desgaste anormal.
Las pruebas químicas y físicas S•O•S determinan si hay agua en el aceite, a través de la prueba de la
plancha caliente; si hay dilución de combustible, a través del probador Setaflash y si hay refrigerante en
el aceite, mediante una prueba química.
Un análisis infrarrojo señala la condición del aceite al medir:
- Azufre
- Oxidación
- Nitración
- Hollín
- Agotamiento de aditivos
- Presencia de contaminantes del aceite (agua y anticongelante)
NOTA: Revise las siguientes hojas de trabajo antes de realizar la práctica 2.3.1:
- "Marcado especial de la varilla de medición del aceite del motor” (Lección 3, Hoja 1)
- "Formulaciones de lubricantes sintéticos y aceites especiales” (Lección 3, Hoja 2)
- "Consumo excesivo del aceite del motor” (Lección 3, Hoja 3)
- "Datos de consumo del aceite” (Lección 3, Hoja 4)
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MARCADO ESPECIAL DE LA VARILLA DE MEDICIÓN DE ACEITE DEL MOTOR
LECCIÓN 3, HOJA 1
Algunos motores marinos se instalan y operan en posición inclinada. Si el ángulo de inclinación es de
5° o más, la cantidad de aceite necesaria para llenar el cárter del motor hasta la marca “lleno” de la
varilla de medición de aceite puede ser mayor o menor que la cantidad correcta requerida para llenar el
colector de aceite (sin dejar descubierta la campana de succión o inundando el sello del cigüeñal).
El ángulo de inclinación de seguridad máximo depende del diseño del sumidero del aceite y de la
ubicación de la varilla de medición de aceite, que no son uniformes para todos los modelos del motor.
Cuando se encuentre instalado un motor inclinado, se debe revisar y, si es necesario, volver a marcar la
varilla de medición estándar para asegurarse de que las marcas de alto y bajo correspondan con el
nivel de aceite correcto para una operación segura del motor.
La presión de aceite puede perderse si se deja descubierta la campana de succión o se inunda el sello
del cigüeñal, lo que puede llevar a una fuga excesiva. La vibración del motor puede deberse a que los
contrapesos del cigüeñal quedan inmersos en el aceite. Éstos son problemas relacionados con un nivel
de aceite incorrecto en el sumidero.
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FORMULACIONES DE LUBRICANTES SÍNTÉTICOS Y ACEITES ESPECIALES
LECCIÓN 3, HOJA 2
Los clientes de motores cada vez están más interesados en obtener una vida útil mayor o más millas de los
lubricantes del motor. Algunos fabricantes de lubricantes sintéticos afirman que sus productos tienen propiedades
que permiten extender la vida útil del aceite. Caterpillar no avala ni recomienda ningún tipo o marca de aceite de
motor de intervalo de drenaje extendido para sus motores.
El aceite de motor ha cambiado durante su uso, ya que se contamina con hollín (carbón sin quemar), productos
de desgaste, ácidos de combustible quemados parcialmente, tierra y productos de combustión. Los componentes
de los aditivos incluidos en la formulación del aceite se agotan a medida que cumplen con sus funciones
específicas de dispersar el hollín, evitar la oxidación, limitar el desgaste y la formación de espuma y neutralizar
los ácidos formados durante los procesos de combustión. Para asegurarse de que se cumplan estas funciones,
Caterpillar recomienda lubricantes para motor que cumplan con las clasificaciones del servicio del Instituto de
Petróleo Norteamericano API CH-4 o API-CF.
Tipos de aceites sintéticos
Los lubricantes sintéticos se fabrican al hacer reaccionar químicamente materiales de composición específica con
propiedades predecibles y planificadas, lo que resulta en un aceite base que puede complementarse con aditivos
para mejorar sus propiedades específicas. En dos tipos de aceite sintético usados ampliamente se utilizan bases
fabricadas con polialfaolefinas o éteres de ácidos dibásicos. Los lubricantes sintéticos pueden ser superiores a los
de base de petróleo en algunas áreas específicas. La mayoría de ellos tienen índices de viscosidad “IV” más
altos, mejor estabilidad térmica contra la oxidación y, algunas veces, menor volatilidad. Como los lubricantes
sintéticos tienen un costo mayor que los aceites de petróleo, se usan selectivamente cuando el rendimiento puede
exceder las capacidades de los aceites convencionales.
Otro tipo de aceite llamado aceite sintético parcial para motor está compuesto de aceite de base de petróleo con
algo de aceite de base sintética. Este aceite sintético parcial se mezcla para aplicaciones específicas, lo cual
resulta en un aceite de menor costo que un aceite sintético completo.
La recomendación de Caterpillar para los aceites sintéticos es, fundamentalmente, para aplicaciones en clima
frío, donde son necesarios puntos de fluidez más bajos. Para estas aplicaciones en clima frío, use aceites
sintéticos que cumplan con los requerimientos del rendimiento API-CH4 o API-CF. Para mayor información de
la operación de los motores en clima frío, consulte la publicación Caterpillar “Recomendaciones para clima frío”
(SEBU5898).
Formulaciones de aceites especiales
Caterpillar no recomienda el uso de aditivos comerciales para extender los intervalos de drenaje de aceite. Los
aditivos de aceite tales como grafito, teflón, disulfuro de molibdeno y materiales similares que forman parte del
paquete de aditivos originales, son aceptables. Estos materiales se mezclan en la formulación del aceite que ha
pasado las pruebas requeridas del motor según las exigencias de rendimiento API. Sin embargo, los aditivos
complementarios, tales como los mencionados anteriormente, no son necesarios para alcanzar la vida útil normal
y el rendimiento de los motores Caterpillar. Esta vida útil y rendimientos normales pueden obtenerse usando el
aceite de rendimiento API correcto, realizando el servicio apropiado en el intervalo de cambio de aceite,
seleccionando la viscosidad del aceite correcta para las condiciones de temperatura y realizando el
mantenimiento, como se indica en la guía de operación y mantenimiento del motor.
NOTA: No use aceites que contengan ditiofosfato de molibdeno como aditivo modificador de fricción del
aceite. Este aditivo causará una corrosión rápida de los componentes de bronce en los motores diesel
Caterpillar, particularmente los pasadores de los seguidores de los rodillos de levas.
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CONSUMO EXCESIVO DE ACEITE DEL MOTOR
LECCIÓN 3, HOJA 3
Se requiere la verificación del uso de aceite antes de cualquier reparación de garantía por consumo excesivo de
aceite. Cuando un usuario se comunica con el distribuidor para quejarse de consumo de aceite en exceso, el
distribuidor debe solicitar que el usuario demuestre el consumo de aceite o participe en una prueba de consumo
de aceite. El distribuidor o el usuario deben completar un informe de prueba de consumo de aceite, formulario
01-081227, el cual incluye un registro diario como el mostrado debajo. Estos informes se requieren para
respaldar los reclamos de garantía.
REGISTRÓ DIARIO DE CONSUMO DE ACEITE (SÓLO PARA PROPIETARIOS/OPERADORES)
Complete cada entrada para la verificación del consumo de aceite. Registre diariamente la lectura del odómetro (millas), aun si no se hacen adiciones de combustible o aceite. Se deben registrar las lecturas del odómetro y del horómetro, si existen en la unidad. Las adiciones de aceite deben hacerse sólo cuando el aceite llega al nivel de “ADICIONAR” (ADD) de la varilla de medición.
MES
FECHA
LECTURA DEL ODÓMETRO
LECTURA DEL HORÓMETRO
ADICIONES DE COMBUSTIBLE
ADICIONES DE ACEITE
1
2 3 4 5 6 7
8 9
10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28
29 30 31
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Antes de completar un informe de prueba de consumo de aceite, el distribuidor debe:
• Inspeccionar el vehículo para determinar si la queja es el resultado de algún problema externo
• Preguntar al usuario para determinar si hay algo extraño acerca de su aplicación particular que
pueda causar el consumo alto de aceite
Después de completar el informe de prueba de consumo de aceite, la relación de combustible a
aceite debe compararse con las gráficas de consumo de aceite (vea un ejemplo de está gráfica
abajo). Estas gráficas son sólo para uso del personal del distribuidor y no debe darse a los
dueños u operadores.
HORAS DEL MOTOR
En las gráficas de consumo de aceite se distinguen tres gamas. El área superior muestra la gama de
operación típica de los motores. El área inferior (porción oscura) muestra la gama de asentamiento y la
de investigación. Cada gráfica ilustra la relación de combustible a aceite en unidades inglesa (lado
izquierdo) y métrica (lado derecho). En la parte inferior de cada gráfica están las unidades de
millas/hora del motor, incluida la fórmula para convertir las millas del motor a kilómetros, en la
esquina inferior izquierda.
Una gráfica y los siguientes puntos determinarán si un motor tiene problemas de consumo de aceite
que requieran reparación.
1. Durante el asentamiento del motor, no se deben hacer reparaciones antes de las
millas/kilómetros u horas indicadas abajo:
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• En motores de gama mediana (3024/3054/3056, 3114/3116, 3126, 3208): 5.000 millas,
8.000 kilómetros o 150 horas. Si el motor se usa en aplicaciones agrícolas, el período de
asentamiento es de una estación.
• En motores para servicio pesado (3176, 3196, C-9, C-10, C-12, C-15, C-16 y las familias
3300 y 3400 ): 25.000 millas, 40.000 kilómetros o 500 horas
2. Con la gráfica, la intención de Caterpillar es que debe hacerse una investigación de defectos y
una reparación cuando una unidad falla dentro de la gama de investigación. La mayoría de las
quejas de control de aceite caen dentro de la gama de investigación.
3. Hay condiciones en las que un motor con consumo de aceite en la gama de investigación puede
tener un consumo de aceite aceptable y, por tanto, no requiere una investigación o reparación del
defecto, por ejemplo:
• Si una flota de motores tiene todos un valor bajo pero consistente, el problema puede ser el
resultado de la aplicación, de los hábitos de manejo, del mantenimiento preventivo, de los
factores de carga, etc. Una investigación o una reparación, necesariamente, no producirán
mejoras significativas.
• Otro ejemplo. Una flota de unidades con motores 3208 usados en vehículos de reparto y de
recogida en una ciudad son todos graficados dentro de la gama de investigación a
aproximadamente 35 galones de combustible por cuarto de aceite (140 litros de combustible
por litro de aceite) y todas las unidades tienen aproximadamente 20.000 millas (32.000
kilómetros). Sin embargo, otra unidad tiene 18 galones de combustible por cuarto de aceite
(72 litros de combustible por litro de aceite). Esta sola unidad debería ser la que requiera
investigación y reparación.
4. Si un motor experimenta una tasa de deterioro en algún nivel, ya sea en el área superior o
inferior de la gráfica, esto requiere una investigación del defecto y su reparación. Para
determinar el deterioro, es necesario revisar el consumo de aceite por al menos dos períodos
normales de cambios de aceite consecutivos. Usando el informe de prueba de consumo de
aceite, grafique las tasas de combustible a aceite en las gráficas apropiadas. Una vez graficada,
la tasa de combustible a aceite deberá extrapolarse (extenderse) para dar un estimado de la tasa
a un número específico de millas/kilómetros. Si la extrapolación de los dos períodos de cambio
de aceite consecutivos de la gráfica indica que el consumo de aceite finalmente alcanzará la
gama de investigación, se debe reparar el motor antes de que el consumo de aceite caiga en la
gama de investigación.
NOTA: Las gráficas no deben extrapolarse más allá de las horas/kilómetros/millas que
aparecen en las gráficas.
5. La temperatura baja de operación del motor puede contribuir al consumo excesivo del aceite.
6. El paso de gases al cárter (babeo del aceite) solo no es suficiente para justificar una reclamación
de garantía.
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7. Las reparaciones por consumo de aceite deben realizarse sólo después de que se haya confirmado
un problema de consumo de aceite en el motor. Estas reparaciones deben hacerse de acuerdo con
la información más reciente publicada sobre el consumo de aceite.
Requerimientos del historial de la reclamación por consumo de aceite
Para las reclamaciones de consumo de aceite, el historial de la reclamación debe incluir:
• La relación de consumo de aceite a combustible
• La causa del consumo de aceite
• La condición de las piezas inspeccionadas para determinar la causa del consumo de aceite
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DATOS DEL CONSUMO DE ACEITE
LECCIÓN 3, HOJA 4
Estimado del consumo de aceite
El consumo de aceite, junto con la información del consumo de combustible y del mantenimiento,
puede usarse para calcular el costo de operación total de un motor Caterpillar. Los datos de consumo de
aceite pueden también usarse para calcular la cantidad de aceite adicional requerido para acomodar los
intervalos de mantenimiento. Muchos factores pueden afectar el consumo de aceite. Algunos de estos
factores son el porcentaje de carga, la densidad del aceite, los paquetes de aditivos del aceite y las
prácticas de mantenimiento.
La tasa de consumo de aceite se llama BSOC (consumo de aceite específico al freno) y la unidad de
medida es gramos por kilovatio hora al freno (g/pkW-h) o libras por caballos de fuerza hora al freno
(lb/bhp-h).
La siguiente tabla indica el BSOC típico en los motores de vida útil mediana Caterpillar que operan a
100% del factor de carga que han tenido mantenimiento de acuerdo con las pautas de administración de
mantenimiento recomendadas por Caterpillar.
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Cálculo del BSOC del motor
El siguiente método de cálculo puede usarse para calcular el BSOC de un motor en operación. Luego,
puede hacerse una comparación entre el motor en operación y el valor típico para ese motor. Un motor
con bajas horas de operación puede tener un consumo de aceite inferior al valor típico y un motor con
altas horas de operación puede tener un consumo de aceite mayor del valor típico, pero el valor típico
proveerá un estimado para el consumo de aceite.
Cálculo del consumo de aceite promedio
La ecuación usada para calcular el BSOC del motor puede reordenarse para proporcionar un cálculo
del uso de aceite promedio en la vida útil del motor.
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Consumo de aceite como indicador general
Cuando el consumo de aceite de un motor ha aumentado hasta tres veces el consumo de aceite nominal
por razón del desgaste normal, se debe considerar el reacondicionamiento general del motor. La
situación real de cuándo realizar el reacondicionamiento general del motor la determinan la medición
del consumo de combustible, el consumo de aceite, el paso de gases al cárter y la compresión. Si el
motor está aún en niveles aceptables en todos estos parámetros, entonces, no necesitará el
reacondicionamiento general. Por tanto, para obtener costos mínimos de operación, es útil mantener
buenos registros de estos elementos indicados.
Ejercicio de práctica de taller
Objetivo: Al terminar esta práctica, el estudiante podrá diagnosticar y reparar un problema relacionado
con el aceite en una máquina en operación.
Materiales de referencia
Manual de servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544
Uso del grupo de presión para motor 6V9450 SSHS8524
Herramientas
1U5470 (6V9450) Grupo de presión del motor
Motor 3406B
Indicaciones: En esta práctica se usa un motor en operación para una simulación. El instructor
asumirá varios papeles, según se necesite. Los estudiantes son los técnicos del distribuidor Caterpillar
que deben diagnosticar y solucionar el problema correctamente.
Se deben usar las técnicas de localización y solución de problemas apropiadas, incluido el equipo de
diagnóstico apropiado, para probar que un componente está defectuoso. Use las hojas de trabajo de
localización y solución de problemas del motor Caterpillar durante el diagnóstico. Llene las hojas de
trabajo a medida que completa los pasos de localización y solución de problemas.
Queja del operador: Presión baja de aceite.
- El cliente tiene una aplicación de acarreo de carga pesada (roca desde una cantera).
- El motor había estado operando bien, hasta esta mañana. La presión de aceite fue siempre
cerca de 65 lb/pulg2.
- El manómetro mostró una presión baja de aceite, de cerca de 20 lb/pulg2 por debajo de lo
normal.
- Al cliente se le dijo que una caída en la presión de aceite podía significar cojinetes de
bancada desgastados.
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Hoja de trabajo de localización y solución de problemas
Caterpillar
AÍSLE EL
PROBLEMA
Reúna la información
Realice una
inspección visual
Mencione, al menos, tres preguntas que usted formularía a un operador como
ayuda al identificar que existe un problema:
Al hacer una localización y solución de problemas, realice primero una
inspección visual. Mencione, al menos, tres elementos típicos que se deben
examinar durante una inspección visual:
Verifique el problema
Use los recursos
disponibles
HAGA UNA LISTA
DE LAS FALLAS
POSIBLES
Verifique que el problema existe. Opere el producto para reproducir el
problema, preferiblemente en condiciones de operación semejantes.
Mencione, al menos, siete recursos disponibles utilizables como ayuda para
obtener conocimiento del sistema y detectar los problemas:
Identifique los sistemas y los componentes que podrían causar el problema,
incluidos los menos obvios. Haga una lista de al menos cuatro elementos en el
orden en que se deben verificar:
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PREPARE LAS
PRUEBAS Y
DETERMINE LA
CAUSA BÁSICA
Cree una lista de pruebas que se deban realizar, con base en las fallas posibles
identificadas. Priorice las pruebas según la secuencia en que se deban realizar.
Haga una lista de las herramientas y las publicaciones de servicio necesarias
para el diagnóstico. Identifique al menos dos pruebas por realizar.
Prueba:
Herramientas de diagnóstico:
Información de servicio:
Prueba:
Herramientas de diagnóstico:
Información de servicio:
REPARE LA FALLA
VERIFIQUE LA REPARACIÓN
Después de aislar el componente del que usted sospecha por los resultados de
la prueba, que está causando el problema, ajuste o reemplace el componente.
Haga una lista de los seis procedimientos básicos de reparación que se deben
seguir:
Después de completar la reparación, verifique siempre que el producto esté
operando correctamente. Mencione, al menos, dos cosas que usted haría para
asegurarse de que la reparación se haya efectuado correctamente.
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UNIDAD 3
Sistemas de admisión de aire del motor
Introducción
Esta unidad presenta los componentes y la operación de los sistemas
de admisión de aire de los motores Caterpillar e incluye las pruebas,
el diagnóstico y los procedimientos de localización y solución de
problemas del sistema de admisión de aire.
Objetivos
Al terminar esta unidad, el estudiante podrá:
• Identificar los diferentes tipos de sistema de admisión de aire del
motor.
• Explicar la operación de un sistema de admisión de aire típico
Caterpillar.
• Diagnosticar y reparar los problemas del sistema de admisión de
aire del motor.
Materiales de referencia
Manual de Servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544
Grupo de termómetro digital 4C6500 NEHS0554
Uso del grupo de presión del motor 6V9450 SSHS8524
Uso del indicador de paso de gases al
Cárter/flujo de aire 8T2700 SSHS8712
Uso del grupo adaptador de temperatura 6V9130 SEHS8382
Herramientas
164-3310 (123-6700) (1U8865) Termómetro infrarrojo
FT1984 Grupo de pruebas ATAAC
8T2700 Indicador de paso de gases al cárter/flujo de aire
4C6500 (8T0470) Grupo de termómetro digital
1U5470 (6V9450) Grupo de presión del motor
6V9130 Grupo adaptador de temperatura
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Lección 1: Introducción a los Sistemas de
Admisión de Aire
Introducción
Esta lección explica las operaciones básicas de varios sistemas de aire
usados comúnmente en los motores Caterpillar.
El objetivo principal de cada fabricante de motor diesel es ofrecer
mayor potencia, mayor economía de combustible, emisiones
reducidas y vida útil mejorada del motor, que implique poco o
ningún cambio en costos adicionales o problemas de
mantenimiento. Los sistemas de admisión de aire son un factor
clave para este objetivo.
Objetivo
Al terminar esta lección, el estudiante podrá identificar los
componentes y explicar la operación de los diferentes tipos de
sistemas de admisión de aire.
Materiales de referencia
Ninguno
Herramientas
Ninguna
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• Usa la energía de escape
• Comprime el aire de admisión
• Aumenta la masa del flujo de aire
• Aumenta la temperatura del aire
de admisión
Fig. 3.1.1 Turbocompresión
El combustible diesel se quema con más eficacia si hay suficiente
aire. Para incrementar la potencia (lo que requiere un aumento en la
cantidad de combustible), es necesario aire adicional. Hay dos
métodos proporcionar este aire adicional: mediante un
turbocompresor o con un supercompresor. Caterpillar no usa el
supercompresor, que simplemente, es un compresor accionado por un
motor. Caterpillar usa el turbocompresor.
En el turbocompresor se usa la energía de los gases de escape para
comprimir el aire de admisión. Normalmente, el turbocompresor
presuriza el aire a aproximadamente 10-25 lb/pulg2 por encima de la
presión atmosférica. Desafortunadamente, el turbocompresor también
aumenta la temperatura del aire de admisión hasta 162° C (325° F),
debido a la energía de compresión.
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Fig. 3.1.2 Posenfriamiento aire a aire
Se puede quemar más combustible eficazmente si la temperatura del
aire de admisión puede reducirse aún más. Para lograr esto,
Caterpillar escogió el posenfriador aire a aire. En un sistema típico
aire a aire, un intercambiador de calor o un enfriador montado en el
chasis se pone justo delante de un radiador convencional. El aire
comprimido del turbocompresor fluye a través del intercambiador de
calor, mientras el aire ambiente, enviado a través del intercambiador
de calor por el ventilador de enfriamiento del motor o forzado a
través de él por el efecto del golpeteo del aire contra el vehículo en
movimiento, enfría tanto el aire de carga como el refrigerante del
motor.
El aire ambiente se calienta a aproximadamente 149° C (300° F) en
el proceso de compresión en el turbocompresor. El aire ambiente
fluye a través del posenfriador aire a aire que, entonces, enfría el aire
de carga hasta aproximadamente 38° C (100° F) en las válvulas de
admisión.
Este tipo de sistema proporciona el mayor grado y el nivel más
consistente de reducción de la temperatura del aire de carga.
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Fig. 3.1.3 Sistemas de enfriamiento de aire de carga
En un intento por seleccionar el mejor sistema para los motores
Caterpillar del futuro, se puso como objetivo encontrar un sistema de
aire de carga de ciclo térmico bajo, de temperatura baja, que mejorará
la eficiencia de combustible, el rendimiento del motor, redujerá las
emisiones particuladas y NOx y mejorará el valor agregado para el
usuario.
Caterpillar, por su cuenta, ha evaluado algunos sistemas de
enfriamiento de aire de carga. Todas las pruebas se efectuaron a una
temperatura ambiente de 21° C (70° F).
El primer sistema que se probó fue un diseño Caterpillar de flujo bajo
que utiliza un sistema de una bomba y un radiador. El promedio de la
temperatura de aire de carga fue de 65° C a 70° C (150° F a 160° F).
Sin embargo, las temperaturas de este sistema variaron
aproximadamente (22° C) 40° F. Esta variación representa un aumento
de 66,6° C (120° F) en las temperaturas de escape, que pueden causar
averías por tensión térmica potencial en el sistema de aire del motor.
El segundo sistema probado fue el de enfriamiento de aire “Cummins
Big Cam IV”. El promedio de la temperatura de aire de carga fue de
43° C a 48° C (110° F a 120° F) y, al igual que en el diseño Caterpillar
de flujo bajo, la temperatura del aire de admisión fue muy errática
(cerca de 65° F lo que representa una variación de cerca de 195° F en
el escape).
El tercer sistema probado fue el sistema de posenfriador aire a aire.
Este sistema proporciona temperaturas de aire de carga prácticamente
constantes y muy bajas de cerca de 26° C (80° F) (con cerca de 10° F
de variación, lo que presupone variaciones en el escape de 30° F).
En condiciones ambiente muy frías, el aire suministrado al múltiple de
admisión de un motor aire a aire nunca es más frío que el suministrado
a un motor de aspiración natural. Los motores Caterpillar, ya sea de
aspiración natural o con turbocompresión, no sufren efectos adversos
en la vida útil de los componentes en temperaturas ambiente frías.
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• Hasta 7% más de economía de
combustible
• Cumple con los requisitos
actuales y esperados de emisión
• Aumenta la potencia • Mantenimiento mínimo
Fig. 3.1.4 Ventajas de los sistemas ATAAC
Las investigaciones de los sistemas de posenfriamiento aire a aire
(ATAAC) Caterpillar muestran lo siguiente:
- Economía mejorada de combustible de hasta 7% en algunas clasificaciones.
- Cumplen con los requerimientos de emisiones actuales y esperados
- Incremento en las clasificaciones de potencia - permite potencia de 425 y 460 hp en el motor 3406, y de 300 hp en el motor 3306.
- Requieren poco mantenimiento.
Fig. 3.1.5 Configuración del sistema ATAAC
En la figura vemos una configuración normal ATAAC. Caterpillar no
aconseja el uso de cubiertas o persianas de invierno en los camiones
equipados con motores CAT ATAAC, ya que los sistemas actuales no
las necesitan y las temperaturas de aire de admisión más altas
resultantes aumentarán el consumo de combustible. Si se debe usar
una cubierta de invierno, un orificio de mínimo 120 pulg2, en línea
con la maza del ventilador, debe permanecer abierto al flujo de aire
en todas las condiciones de operación de los motores, excepto en el
motor 3116. Para la operación del 3116 con cubiertas de invierno,
consulte el Manual de Operación y Mantenimiento.
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Fig. 3.1.6 Posenfriador con agua de la camisa (JWAC)
Otro tipo de posenfriador de aire es el sistema con agua de la camisa,
el cual tiene un conjunto de núcleo cargado de refrigerante. Este
sistema usa el refrigerante del motor para enfriar la carga de aire que
entra a los cilindros. El refrigerante de la bomba de agua fluye a
través del núcleo del posenfriador. El posenfriador enfría el aire
presurizado del turbocompresor antes de ingresar en el múltiple de
admisión.
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TURBOCOMPRESOR
POSENFRIADOR
BOMBA DE
AGUA AUXILIAR
CIRCUITO DE ENFRIAMIENTO DE
CIRCUITO ENFRIADOR CON AGUA DE LAS CAMISAS
BOMBA DE AGUA DE LA
CAMISAS
AGUA CON POSENFRIADOR
Fig. 3.1.7 Posenfriador de circuito separado (SCAC)
El sistema posenfriador de circuito separado es similar al posenfriador
con agua de la camisa con algunas diferencias menores. Para enfriar
el motor se usa un circuito de enfriamiento separado del agua de la
camisa del motor. El agua de la camisa cumple su función normal y
enfría la culata, el bloque de motor, el aceite de la transmisión, etc. El
sistema de posenfriador de circuito separado tiene una bomba de agua
y tuberías propias y un intercambiador de calor para el posenfriador.
Este sistema se usa generalmente en
aplicaciones en donde se requiere posenfriamiento máximo. En
muchas aplicaciones marinas se usan posenfriadores de circuito
separado, junto con un intercambiador de calor diseñado para usar el
agua de la quilla para enfriar el circuito. En muchos de los camiones
de minería grandes Caterpillar también se usa este tipo de
posenfriador.
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Lección 2: Pruebas del sistema de admisión de aire Caterpillar
Introducción Esta lección trata acerca de las pruebas y especificaciones del sistema de aire. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante podrá: • Identificar en un diagrama los puntos de pruebas del sistema de admisión de aire. • Realizar los procedimientos de las pruebas del sistema de admisión de aire. Materiales de referencia Manual de Servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544
Uso del grupo adaptador de temperatura 6V9130 SEHS8382
Grupo de termómetro digital 4C6500 NEHS0554
Uso del grupo de presión del motor 6V9450 SSHS8524
Herramientas 164-3310 (123-6700) 1U8865 Termómetro infrarrojo
FT1984 Grupo de prueba ATAAC 8T2700 Indicador de paso de gases al cárter/flujo de aire 4C6500 (8T0470) Grupo de termómetro digital 1U5470 (6V9450) Grupo de presión del motor 6V9130 Grupo de adaptador de temperatura
NOTA: Revise la hoja “Pruebas y especificaciones del sistema de aire" (Lección 2, Hoja 1) para familiarizarse con los puntos de pruebas y especificaciones del sistema de admisión de aire.
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PRUEBAS Y ESPECIFICACIONES DEL SISTEMA DE ADMISIÓN DE AIRE
LECCIÓN 2, HOJA 1
T1 T3 Filtro
de aire P5
P1
T2
P4
Posenfriador
P2 P3
Este diagrama de un sistema de admisión de aire típico con la ubicación de los puntos de pruebas del
sistema de admisión de aire. Los puntos de pruebas y las descripciones de las pruebas son:
T1: Temperatura ambiente máxima del aire de admisión
T2: Temperatura máxima del múltiple de admisión
T3: Temperatura máxima de escape
P1: Restricciones máximas del filtro de aire
P2: Presión de refuerzo
P2 menos P3: Restricciones máximas del posenfriador
P4: Presión del múltiple de admisión
P5: Restricción máxima de escape
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PRUEBAS Y ESPECIFICACIONES DEL SISTEMA DE AIRE
PUNTO DE PRUEBA
DESCRIPCIÓN DE LA PRUEBA
ESPECIFICACIÓN
T1
Temperatura ambiente máxima del aire de admisión
49° C (120° F)
P1 Restricción máxima del filtro de aire
1. Motores para camión: a. Con filtro limpio, seco = 15" H2O
b. Con filtro sucio = 25" H2O
2. Motores de la serie 3500: a. Con filtro limpio, seco = 15" H2O
b. Con filtro sucio = 25" H2O
3. Motores de la serie 3600: a. Con filtro limpio, seco = 5" H2O
b. Con filtro sucio = 15" H2O
4. Otros motores diesel = 30" H2O
P2 menos P3 Restricciones máximas del posenfriador 1. JWAC = 3" Hg 2. ATAAC = 4" Hg para la mayoría
de aplicaciones Las excepciones son: a. 3116: mayor de 215 hp y todos
los motores de camión 3126 = 5" Hg
b. 3406E/C-15: 475 hp y mayor, y todos los motores para camión C-16 = 4,5" Hg T3 Temperatura máxima de escape--medida
6“ a continuación del turbocompresor
1. Turbocompresión - 593° C (1.100° F) 2. Aspiración natural - 704° C (1.300° F)
P5
Restricción máxima de escape--medida en una sección recta de tubería, nunca en un codo
1. Turbocompresión = 27" H2O
2. Aspiración natural = 34" H2O
3. Camiones con turbo = 40" H2O
T2 Temperaturas máximas del múltiple de admisión
1. Turbocompresión = 163° C (325° F) 2. Turbocompresión/posenfriado
con el agua de las camisas = 118° C (245° F)
3. Turbocompresión/posenfriado con circuito separado. [con agua a 30° C (85° F) ] = 51,6° C (125° F)
4. Turbo/posenfr. aire-aire = 65,5° C (150° F) P4 La presión del múltiple de admisión debe estar dentro de +10% / -15% (respecto de la especificación TMI) a carga plena.
1. Aunque los términos “refuerzo” y “presión del múltiple de admisión” comúnmente se usan en forma intercambiable, técnica- mente no son lo mismo. a. Refuerzo es la presión medida
después del compresor del turbocompresor, y antes del posenfriador (P2).
b. La presión del múltiple de admisión es la presión dentro del múltiple (P4). La disminución de presión a través del posenfriador hará que esta presión sea menor que la presión de refuerzo.
2. La presión del múltiple de admisión tiene una tolerancia grande, debido a todos los factores que la afectan. Éstos incluyen la temperatura del aire de admisión, la temperatura del combustible, API del combustible y restricciones del sistema.
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3.2
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Ejercicio de práctica de taller
Objetivo: Al terminar esta práctica, el estudiante podrá realizar las pruebas de admisión de aire en el
motor.
Materiales de referencia
Manual de servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544
Uso del grupo de motor 6V9450 SSHS8524
Herramientas
1U5470 (6V9450) Grupo de presión del motor
FT1984 Grupo de pruebas ATAAC
164-3310 (123-6700) (1U8865) Termómetro infrarrojo
8T2700 Indicador de paso de gases al cárter/flujo de aire
Motor 3406B
Indicaciones
1. Registre las especificaciones del Manual de Servicio de los elementos indicados abajo.
2. Realice las siguientes pruebas y registre los resultados abajo.
3. Explique por qué se debe realizar cada prueba.
Presiones del múltiple de admisión
Especificación:
Real:
Razón de la prueba:
Paso de gases al cárter
Especificación:
Real:
Razón de la prueba:
Temperatura de escape
Especificación:
Real:
Razón de la prueba:
Fuga por el núcleo del ATAAC
Especificación:
Real:
Razón de la prueba:
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Lección 3: Localización y solución de problemas
del sistema de admisión de aire
Introducción
Esta lección explica los pasos que se deben seguir para la localización
y solución de problemas del sistema de admisión de aire del motor.
Los problemas del sistema de admisión de aire pueden ocasionar
potencia baja, humo en exceso, consumo alto de combustible, ruido
en el turbocompresor, fuga en el posenfriador o un ruido agudo
cuando se opera el motor a potencia plena. Problemas generales
(como potencia baja o respuesta baja) pueden ser difíciles de
identificar.
Objetivo
Al terminar esta lección, el estudiante podrá diagnosticar y reparar
problemas relacionados con el sistema de admisión de aire del motor
Materiales de referencia
Manual de Servicio del motor 3406B para camión SEBR0544
Uso del grupo adaptador de temperatura 6V9130 SEHS8382
Grupo de termómetro digital 4C6500 NEHS0554
Uso del grupo de presión del motor 6V9450 SSHS8524
Uso del indicador de paso de gases al cárter/flujo
de aire 8T2700 SSHS8712
Herramientas
(123-6700) (1U8865) Termómetro infrarrojo
FT1984 Grupo de pruebas ATAAC
8T2700 Indicador de paso de gases al cárter/flujo de aire
4C6500 (8T0470) Grupo de termómetro digital
1U5470 (6V9450) Grupo de presión del motor
6V9130 Grupo adaptador de temperatura
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Fig. 3.3.1 Problemas del sistema de admisión de aire
Hay tres tipos principales de problemas (o quejas) en el sistema de
admisión de aire.
• Los problemas de rendimiento del motor pueden estar en el
sistema de admisión de aire, en el sistema de combustible o en
el motor básico. Las quejas típicas de rendimiento del motor
son: potencia baja, respuesta baja, humo excesivo, consumo alto
de combustible, presión de refuerzo baja o temperaturas de
escape altas.
• Los problemas de fugas pueden ser fugas de aire en el lado
interno del sistema, fugas de gas de escape, fugas de aceite en el
turbocompresor o en el sistema de lubricación, o fugas de
lubricante desde o alrededor del posenfriador.
• Las averías mecánicas pueden causar ruido en el
turbocompresor, daños en las tuberías o en otros componentes, o
dejar material extraño en el sistema. Cuando se quita una pieza
o un componente dañado, es necesario encontrar siempre la
causa de la avería antes de reemplazar la pieza.
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• Hable con el operador
• Haga una inspección visual
• Comience en el tubo de
escape
Fig. 3.3.2 Pasos en la localización y solución de problemas del sistema de
admisión de aire
En la primera unidad vimos los pasos básicos para la localización y
solución de problemas. Estos pasos deben usarse para diagnosticar los
problemas del sistema de admisión de aire. Hable con el operador
para determinar los síntomas del problema, como ruido o humo
inusuales. Pregunte acerca de las prácticas de mantenimiento, como el
cambio de los elementos del filtro de aire.
El siguiente paso para solucionar un problema en el sistema de
admisión de aire es realizar una inspección visual. Una inspección
visual del sistema de admisión de aire no toma mucho tiempo y
puede evitar una gran cantidad de trabajo innecesario. Un buen lugar
para comenzar es revisando el tubo de escape para ver si el motor ha
forzado (soplado) algo de aceite al tubo. Esta condición puede
deberse a fugas de aceite por sellos desgastados o por tuberías de
drenaje de aceite tapadas del turbocompresor. También, puede indicar
un problema en otra área del motor, como anillos de pistón rotos o
con grietas o un respiradero del cárter tapado. Si el motor funcionó en
vacío por largo tiempo, puede encontrarse combustible diesel en el
tubo de escape (también conocido como “babeo”).
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Fig. 3.3.3 Indicador de servicio del filtro de aire
Revise el indicador de servicio del filtro de aire para ver si se muestra
el disco rojo y en qué proporción. Si está por encima de los límites
para el motor, restaure el indicador y ponga a funcionar el motor con
carga para determinar si la lectura es correcta. Si el indicador, una vez
más, muestra una lectura alta, limpie o reemplace el elemento del
filtro de aire. Mientras quita el filtro de aire, verifique que no haya
otras restricciones en la tubería de conexión. Es también una buena
idea inspeccionar el indicador de servicio en busca de grietas,
suciedad u otro daño.
Fig. 3.3.4 Caja del filtro de aire Mire alrededor de la caja del filtro de aire en busca de algún daño
(abolladuras) u orificios. Asegúrese de que la tapa esté apretada.
Busque obstrucciones del flujo de aire a la entrada de la caja del
filtro.
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Fig. 3.3.5 Revise abrazaderas de mangueras y tuberías
En motores con posenfriador de aire a aire (ATAAC), verifique todas
las abrazaderas para asegurarse de que estén instaladas correctamente
con su par de apriete y que no estén rotas. Asegúrese de que no haya
daño visible en la empaquetadura del múltiple de entrada. Si la
máquina tiene posenfriador, inspeccione la tubería y los sellos entre el
turbocompresor y el posenfriador en busca de fugas. Frecuentemente,
se pueden identificar las fugas por el rastro de hollín dejado en una
unión. También, mire alrededor de las empaquetaduras, entre la
tubería y el posenfriador, en busca de cualquier señal de fuga.
Fig. 3.3.6 Revise el posenfriador en busca de fugas Si es un motor posenfriado con agua de la camisa (JWAC), observe alrededor del posenfriador y del múltiple de entrada en busca de
cualquier señal ya sea de fugas de agua (JWAC) o de aire.
Inspeccione las tuberías de refrigerante, las mangueras y las
conexiones en busca de cualquier daño que pueda causar escapes o
restricción del flujo de refrigerante o de aire. Asegúrese de que todas
las abrazaderas, los pernos y las conexiones estén apretados
correctamente. En los motores ATAAC, revise en busca de grietas
visibles en el posenfriador.
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Fig. 3.3.7 Observe el color del humo de escape
Se deben hacer también revisiones auditivas y visuales mientras el
motor está en funcionamiento. Arranque el motor y escuche cómo
funciona sin carga en velocidad baja en vacío, en velocidad media y
en velocidad alta en vacío. Escuche el ruido del turbocompresor o
ubique las fugas de aire y determine si el motor funciona en forma
normal o irregular. Si es posible, opere la máquina para verificar si
hay problemas cuando se carga el motor.
Observe si sale demasiado humo del escape y el color del humo que
sale del tubo de escape. El humo negro es indicador de demasiado
combustible inyectado o de aire insuficiente para un rendimiento
máximo del motor. El humo azul es indicador de que el aceite se ha
quemado en la cámara de combustión. Una rápida salida de humo de
algún color que luego vuelve a la normalidad no es indicador de falla.
Un indicador de problema sería que el humo no se aclarará
rápidamente y permaneciera oscuro y denso.
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Fig. 3.3.8 Uso de un cordón de vaselina alrededor de las uniones
Hay varios métodos para encontrar una fuga de aire en la entrada o en
el lado de vacío del sistema de aire. Para encontrar un escape de aire
alrededor de los sellos anulares o de los acoplamientos de las
mangueras o tubos que se encuentran entre el filtro de aire y el
turbocompresor, ponga un cordón de vaselina o de grasa alrededor de
la unión y, luego, ponga el motor en funcionamiento. Si es posible, se
deja el motor en funcionamiento con una carga (por ejemplo, calado
de convertidor de par pisando los frenos). Si hay una fuga de aire,
ocasionará un orificio en el cordón.
Fig. 3.3.9 Uso de éter para encontrar fugas de aire Para verificar si la fuga de aire es causada por una grieta, orificio o
escape a través de una unión en el sistema de entrada antes del
turbocompresor, rocíe una pequeña cantidad de éter alrededor de la
tubería con el motor en funcionamiento. Si hay fuga de aire, el motor
funcionará un poco más rápido y, posiblemente, se escuche golpeteo.
Haga esta prueba con el motor en operación y sin carga.
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Fig. 3.3.10 Uso de agua con jabón para encontrar fugas de aire
Para encontrar una fuga en el sistema después del turbocompresor
(admisión o escape), puede usarse agua con jabón o crema de afeitar.
Rocíe las uniones con la solución jabonosa mientras el motor está en
funcionamiento. Este procedimiento es más efectivo si el motor está
en funcionamiento al menos a 1.000 rpm. Tenga cuidado ya que el
ventilador puede enviar escombros a sus ojos.
Fig. 3.3.11 Uso de vaselina en las áreas de empaquetaduras y sellos La restricción de flujo de aire al motor puede ocasionar problemas de
rendimiento. Quite el antefiltro y vea si hay suciedad o material
extraño que pueda causar la reducción del flujo de aire. Inspeccione
el sello en el elemento de filtro exterior (primario) y la
empaquetadura en el elemento de filtro interior (secundario).
Si la caja del filtro de aire está doblada o dañada, el aire y la suciedad
pueden fluir alrededor de los filtros y pasar directamente al motor.
Para probar la caja, primero ponga un poco de vaselina o un producto
similar alrededor de la empaquetadura y el sello. Luego, instale los
filtros y ponga la tapa de la caja.
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Fig. 3.3.12 Uso de tiza en polvo en el antefiltro
Arranque el motor y rocíe una pequeña cantidad de tiza en polvo
(azul o roja) en el antefiltro. Si la caja del filtro de aire no está
dañada, la acción de los filtros soplará la tiza desde el aire de entrada.
Fig. 3.3.13 La tiza deja marcas que indican una fuga Si la caja del filtro de aire está dañada o doblada en exceso, el polvo
de tiza dejará marcas o guías en el área de la fuga de aire. Aunque no
es normal adicionar material extraño al sistema de admisión de aire,
sirve para detectar una fuga de aire de este tipo que puede ocasionar
un gran daño al motor. Finalmente, es mejor una pequeña cantidad de
tiza en polvo durante la prueba, que una gran cantidad de suciedad en
el sistema.
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Si no se encuentran fugas, deje el motor en funcionamiento a velocidad media sin carga. Escuche el sonido del motor para detectar
alguna fuga de aire no descubierta anteriormente. Apague el motor. A
medida que el motor se detiene, escuche el sonido del
turbocompresor a medida que se reduce la velocidad. Escuche si hay
ruido debido al contacto de la rueda contra la caja del turbocompresor
que las piezas se rompan y produzcan ruido.
Si no se encuentra el problema mediante inspección visual, es
necesario efectuar pruebas de diagnóstico.
Fig. 3.3.15 Grupo de termómetro digital 4C6500
Un método práctico para verificar que un posenfriador está sucio o tapado es instalar sondas de temperatura en el múltiple de entrada y
en la caja del termostato y dejar el motor en funcionamiento bajo
carga. Las temperaturas del aire de entrada antes y después del
posenfriador deben estar dentro de las especificaciones encontradas
en el Manual de Servicio. Si la temperatura del aire de entrada es
muy alta, posiblemente hay bloqueo en el flujo de enfriamiento.
Fig. 3.3.14 Ponga el motor en funcionamiento y escuche por señales de fugas
(rozamiento). También, material extraño en el sistema puede hacer
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Fig. 3.3.16 Grupo de presión del motor 1U5470 y multitacómetro
Con el uso del grupo de presión y del multitacómetro, podemos medir
la presión del múltiple y las rpm del motor. La base de este análisis
de rendimiento se basa en que (1) si el motor está en buenas
condiciones (2), y si todos los ajustes son correctos y (3) están
instaladas las piezas correctas, la presión del múltiple de entrada está
en relación directa con la potencia. La presión del múltiple de entrada
es una indicación de la cantidad de aire que entra al motor.
Deje el motor en funcionamiento hasta que se obtenga la temperatura
normal de operación. Con el motor en velocidad alta en vacío, cargue
el motor, usando el dinamómetro de chasis o los frenos del vehículo.
Cargue el motor tal como funcionaría a las velocidades del motor
encontradas en la Información de Mercadotecnia TMI. Haga una
gráfica de las diferentes presiones en relación con las rpm
seleccionadas. Compare estos datos con la especificación, teniendo en
cuenta las tolerancias apropiadas.
Revise la Información de Mercadotecnia TMI para las rpm de carga
plena normal y, si es necesario, cambie el valor del punto de control
para obtener el valor correcto. Luego, registre la presión del múltiple
de entrada, la velocidad del motor, la presión de combustible, la
presión de entrada de aire y la presión del múltiple de escape con
carga. El punto de verificación primario debe ser la velocidad de
clasificación del motor. Estos valores pueden compararse con los
valores de clasificación. Recuerde tener en cuenta las tolerancias
apropiadas para estos valores.
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• Depósitos en la boquilla restrictora
del turbocompresor
• Ajuste erróneo del regulador
• Boquillas erróneas
• Temperatura alta del aire de admisión • Sincronización retardada
Fig. 3.3.17 Causas de presión alta del múltiple de admisión
Si la presión del múltiple de admisión es mayor que la
especificación, revise lo siguiente:
- Depósitos en la boquilla restrictora del turbocompresor
- Ajustes erróneos del regulador o cremallera
- Boquillas erróneas
- Temperatura alta del aire de admisión al motor
- Sincronización retardada
No ignore una presión alta del múltiple de admisión. Puede
convertirse en un problema que puede causar daños prematuros al
motor o al turbocompresor.
• Restricción en el sistema
de aire • Fuga de aire
• Suministro bajo de combustible • Problema del turbo
Fig. 3.3.18 Causas de la presión baja del múltiple
Si la presión del múltiple de entrada es más baja de lo normal, es
indicación de que no hay suficiente aire y/o flujo de combustible al
motor. Esto puede deberse a:
- Restricción en el sistema de admisión de aire, ya sea en el lado de
entrada o de salida.
- Fuga de aire en el sistema de admisión o escape
- Suministro bajo de combustible
- Problemas del turbocompresor
Las medidas de la presión pueden hacerse en cada componente para
encontrar la ubicación exacta del problema...
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• Falta de lubricante
• Lubricante contaminado
• Objetos extraños • Apagado del motor caliente
Fig. 3.3.19 Causas de averías del turbocompresor
Las causas principales de averías del turbocompresor son:
- Falta de lubricación
- Lubricante contaminado
- Objetos extraños
- Apagado del motor caliente
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Ejercicio de práctica de taller
Objetivo: Al terminar esta práctica, el estudiante podrá diagnosticar y reparar un problema del sistema
de admisión de aire del motor en una máquina en operación.
Materiales de referencia
Manual de Servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544
Uso del grupo de presión del motor 6V9450 SSHS8524
Uso del indicador de paso de gases al cárter/flujo de aire 8T2700 SSHS8712
Grupo de termómetro digital 4C6500 NEHS0554
Herramientas
1U5470 (6V9450) Grupo de presión del
motor
FT1984 Grupo de prueba ATAAC
Motor 3406B
8T2700 Indicador de paso de gases al cárter/flujo de
aire
4C6500 (8T0470) Grupo de termómetro digital
164-3310 (123-6700) 1U8865 Termómetro infrarrojo
Indicaciones: En esta lección trabajará con un motor en operación en la que se debe simular una
situación específica. El instructor asumirá diferentes roles, como sea necesario. El estudiante será el
técnico del distribuidor Caterpillar y deberá diagnosticar y solucionar el problema correctamente.
Use las técnicas apropiadas de localización y solución de problemas incluyendo el equipo de
diagnóstico apropiado para demostrar que un componente es defectuoso. Use las hojas de trabajo de
localización y solución de problemas durante el diagnóstico. Llene las hojas de trabajo a medida que
completa los pasos del procedimiento de localización y solución de problemas.
Queja del operador: Potencia baja.
- Hay una flota de camiones que va de San Luis a los Ángeles. Los técnicos de la flota están
bien capacitados para realizar el trabajo de mantenimiento, lo cual hacen rutinariamente.
Para el trabajo restante, se llevan los camiones al distribuidor Caterpillar para su reparación.
- Esta mañana, la persona encargada trajo un camión en el que el conductor se queja de
potencia baja.
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Hoja de trabajo de localización y solución de problemas
Caterpillar
AÍSLE EL PROBLEMA
Reúna la información
Realice una
inspección visual
Mencione, al menos, tres preguntas que usted formularía a un operador como
ayuda al identificar que existe un problema:
Al hacer una localización y solución de problemas, realice primero una
inspección visual. Mencione, al menos, tres elementos típicos que se deben
examinar durante una inspección visual:
Verifique el
problema
Use los recursos
disponibles
HAGA UNA LISTA
DE LAS FALLAS
POSIBLES
Verifique que el problema existe. Opere el producto para reproducir el
problema, preferiblemente en condiciones de operación semejantes.
Mencione, al menos, siete recursos disponibles utilizables como ayuda para
obtener conocimiento del sistema y detectar los problemas:
Identifique los sistemas y los componentes que podrían causar el problema,
incluidos los menos obvios. Haga una lista de al menos cuatro elementos en el
orden en que se deben verificar:
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PREPARE LAS
PRUEBAS Y
DETERMINE LA
CAUSA BÁSICA
Cree una lista de pruebas que se deban realizar, con base en las fallas posibles
identificadas. Priorice las pruebas según la secuencia en que se deban realizar.
Haga una lista de las herramientas y las publicaciones de servicio necesarias
para el diagnóstico. Identifique al menos dos pruebas por realizar.
Prueba:
Herramientas de diagnóstico:
Información de servicio:
Prueba:
Herramientas de diagnóstico:
Información de servicio:
REPARE LA FALLA
VERIFIQUE LA REPARACIÓN
Después de aislar el componente del que usted sospecha por los resultados de
la prueba que está causando el problema, ajuste o reemplace el componente.
Haga una lista de los seis procedimientos básicos de reparación que se deben
seguir:
Después de completar la reparación, verifique siempre que el producto esté
operando correctamente. Mencione, al menos, dos cosas que usted haría para
asegurarse de que la reparación se haya efectuado correctamente.
DOCUMENTE LA REPARACIÓN
Complete el informe de servicio y cualquier otra documentación requerida
después de terminar el trabajo. Haga una lista de al menos dos documentos que
pueda ser necesario completar después de la reparación.
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UNIDAD 4
Sistemas de enfriamiento del motor
Introducción
Esta unidad presenta los componentes y la operación de los sistemas
de enfriamiento del motor Caterpillar. También veremos las pruebas,
los diagnósticos, los cálculos y los procedimientos de mantenimiento
del sistema de enfriamiento del motor.
Objetivos
Al terminar esta unidad, el estudiante podrá:
• Explicar el flujo de refrigerante por los diferentes componentes de los sistemas de enfriamiento.
• Determinar los diferentes problemas de flujo o transferencia de
calor en el sistema de enfriamiento.
• Identificar el punto de estabilización de temperatura de un motor
con diferentes cargas, durante una práctica de taller.
• Diagnosticar las causas de los problemas de estabilización de
temperatura de un motor en operación, durante una práctica de taller.
• Explicar los métodos de mantenimiento apropiado del sistema de
enfriamiento de los motores Caterpillar.
Materiales de referencia
9U7400 Multitacómetro II NSHS0605
Uso del grupo multitacómetro 6V3121 SSHS7807
Uso del grupo indicador de paso de gases al
cárter/flujo de aire 8T2700 SSHS8712
Grupo de termómetro digital 4C6500 NEHS0554
Manual de Operación y Mantenimiento de los motores
C-10, C-12, 3406E, C-15 y C-16 para camión SSBU7186
Prueba de campo del sistema de enfriamiento LEKQ7235*
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Herramientas
223-9116 (172-8851) Juego de pruebas de refrigerante de vida útil
prolongada
4C6500 (8T0470) Grupo termómetro digital
4C9301 Juego de pruebas del acondicionador del refrigerante
1U7297 (5P0957) Probador de refrigerante
9U7400 o 6V3121 Grupo multitacómetro
8T2700 Grupo indicador de paso de gases al cárter/flujo de aire
8T5296 Juego de pruebas de aditivo de refrigerante suplementario
9S8140 Grupo de la bomba de presurización
1U8865 Termómetro infrarrojo
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Lección 1: Introducción a los sistemas de
enfriamiento
Introducción
Esta lección explica la operación básica de varios sistemas de
enfriamiento usados en los motores Caterpillar.
También proporciona las generalidades de los componentes del
sistema, algunos problemas típicos y los procedimientos de
mantenimiento del sistema de enfriamiento.
Objetivos
Al terminar esta lección, el estudiante podrá:
• Explicar las funciones de los componentes del sistema de
enfriamiento.
• Identificar los diferentes sistemas de enfriamiento y entender
el flujo de refrigerante en cada sistema.
Materiales de referencia
Ninguno
Herramientas
Ninguna
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Fig. 4.1.1 Energía calorífica del motor
Para producir potencia, los motores dependen de que puedan quemar
eficazmente el combustible. Sin embargo, sólo 33% de esta energía
calorífica total se convierte en potencia al volante. Aproximadamente
30% se expele a través del sistema de escape, mientras que otro 7%
se irradia de las superficies del motor directamente a la atmósfera. El
restante 30% debe disiparse a través de un diseño cuidadoso del
sistema de enfriamiento.
Los motores de camión, con posenfriamiento aire a aire, tienden a
convertir más energía calorífica en potencia al volante (42%). Cerca
de 33% se expele por el sistema de escape y aproximadamente otro
3% es irradiado directamente a la atmósfera. Esto deja cerca de 22%
de energía calorífica que debe disiparse a través del sistema de
enfriamiento.
Para enfatizar en términos diarios de cuánto calor estamos hablando,
se ha calculado que un motor diesel de 200 HP, operando a 70% de
su carga plena, produce suficiente calor para suministrar calefacción a
cinco casas con cinco habitaciones cada una, con una temperatura
exterior de 00 C.
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El calor por disipar depende de la
potencia producida
Fig. 4.1.2 Potencia y disipación de calor
La función primaria del sistema de enfriamiento es absorber este calor de combustión no usado y transferirlo a la atmósfera. Cuando
entendemos la relación entre la salida de potencia y el combustible
quemado, es obvio que la cantidad de calor transportada por el
sistema de enfriamiento está relacionada directamente con la potencia
producida por el motor.
Fig. 4.1.3 El calor se disipa en el núcleo del radiador El radiador es uno de los sistemas usados para quitar el calor excesivo producido en el motor. El núcleo del radiador disipa el calor tomado por el refrigerante desde el motor y sus accesorios. A medida que el refrigerante pasa a través de los conductos del núcleo o de los tubos, el aire pasa entre las aletas disipadoras de calor que están alrededor de los tubos, y transfiere el calor del refrigerante al aire que se mueve a través del radiador.
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Fig. 4.1.4 Tasa de transferencia de calor del radiador
Los radiadores se diseñan de modo que la tasa de transferencia de
calor en el núcleo se equilibre con el calor tomado dentro del motor a
las temperaturas de operación deseadas. Como el radiador no puede
eliminar más calor que el que el agua puede tomar y entregar en el
sistema, no hay mucho beneficio si se incrementa la capacidad del
refrigerante, excepto como precaución posible contra el
recalentamiento.
Fig. 4.1.5 Tubos del núcleo del radiador Los tubos del núcleo del radiador pueden ser rectos, como se muestra
a la izquierda, o diagonales, como se muestra a la derecha. La
mayoría de los tubos se fabrican de aluminio o de cobre.
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Fig. 4.1.6 Aletas disipadoras de calor del radiador
En gran medida, las aletas disipadoras de calor determinan la
capacidad del radiador para enfriar el agua en los tubos. Mientras más
aletas haya por pulgada, mayor será la tasa de enfriamiento. Así, el
núcleo mostrado a la derecha tendrá una tasa de enfriamiento mayor.
Sin embargo, el mismo núcleo también tiene una tasa de
taponamiento mayor, ya que las aletas están más juntas, y los
espacios más pequeños se obstruyen fácilmente.
Fig. 4.1.7 La tapa del radiador presuriza el sistema de enfriamiento Un modo de mejorar el rendimiento del sistema de enfriamiento es
presurizando el sistema. El agua presurizada hierve a una temperatura
mayor que lo el agua a presión atmosférica. Como la evaporación
ocurre en el punto de ebullición, al elevar éste se evita la pérdida de
refrigerante por evaporación. La presurización también ayuda a
eliminar la cavitación de la bomba de agua, lo cual puede causar daño
severo en la bomba y en el motor.
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• Minimiza la formación de burbujas • Las burbujas de aire no transfieren
calor tan eficazmente como el agua
Fig. 4.1.8 Ventajas de la presurización del sistema de enfriamiento
La presurización también disminuye la formación de burbujas de aire que causan picado de la camisa y disminuyen la transferencia de
calor. Una burbuja junto a una pieza caliente en el motor, como una
camisa del cilindro, puede disminuir el enfriamiento eficaz y causar
serios daños al motor. Aún más importante es que las burbujas en el
refrigerante pueden causar cavitación de la bomba, afectar la
velocidad de flujo y producir problemas de recalentamiento.
Fig. 4.1.9 El punto de ebullición de los líquidos depende de la presión y la altura
La temperatura de ebullición de un líquido depende de la presión. A
la presión atmosférica al nivel del mar el agua hierve a 1000 C (2120
F). Sin embargo, en altitudes mayores, el agua hierve a menor
temperatura. Si se aumenta la presión del sistema, aumenta el punto
de ebullición.
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Fig. 4.1.10 Resorte grande en la tapa del radiador
Para obtener un punto de ebullición de margen seguro en el sistema
de enfriamiento, el refrigerante se presuriza a medida que se calienta
y se expande. El nivel de presión máximo lo determina, en parte, el
resorte grande que carga la válvula de la tapa del radiador.
Fig. 4.1.11 Descarga del radiador La descarga ocurre cuando la presión en el radiador es igual a la
presión atmosférica local más la presión en la válvula debida a la
fuerza del resorte. Sin embargo, una tapa presurizada del radiador
está diseñada de modo que aun a gran altitud, se mantiene con
presión suficiente para permitir un adecuado margen de seguridad del
punto de ebullición del refrigerante.
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Fig. 4.1.12 Válvula de descarga de la tapa del radiador
Cuando el motor está apagado, el refrigerante se contrae. Si el aire de
la parte superior del tanque se descargó durante la operación, debe
permitirse que el aire entre ahora para evitar en el sistema de
enfriamiento una presión menor que la atmosférica. Esto se logra con
la válvula pequeña del centro de la válvula grande de disco. La
válvula pequeña se abre cuando la presión atmosférica es mayor que
la suma de la presión baja del resorte más la presión del radiador.
Fig. 4.1.13 Tres tipos básicos de sistemas de enfriamiento Los tres tipos de sistemas de enfriamiento son:
- De radiador
- Enfriamiento de quilla
- Agua de mar
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Fig. 4.1.14 Sistema de enfriamiento tipo radiador
Éste es un sistema típico de enfriamiento con radiador. Este sistema
de enfriamiento tiene una salida, controlada por termostato. El patrón
de flujo se inicia en la bomba de agua y se divide entre el enfriador
de aceite y el posenfriador del agua de la camisa (si está equipado);
luego, pasa por el bloque, la culata, la caja del termostato y el
termostato. En este punto, el termostato envía el refrigerante de
retorno a la bomba a través del tubo de derivación, al radiador, o a la
bomba y al radiador.
Fig. 4.1.15 Sistema de enfriamiento “con derivación” Éste es un sistema de enfriamiento "con derivación" de un camión.
Este sistema de enfriamiento opera del mismo modo que el sistema
típico del radiador, excepto que éste tiene un compartimiento superior
adicional y un tubo de derivación instalado entre este compartimiento
superior y la entrada de la bomba. Esto se hace para proporcionar una
presión constante de la bomba durante cambios bruscos de rpm del
motor en cambios de marcha del camión (cambios descendentes). Sin
esta tubería adicional, la bomba puede tener presión negativa durante
los cambios de descendentes y sufrir cavitación.
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Fig. 4.1.16 Sistema de enfriamiento tipo quilla
Éste es un sistema de enfriamiento de quilla para una aplicación marina.
El flujo de refrigerante en este sistema es, básicamente, el mismo
descrito antes para el sistema de enfriamiento de radiador, excepto en la
operación del termostato de la temperatura del agua.
Además, este sistema es un sistema controlado internamente.
El termostato detecta la temperatura del agua en el tanque de expansión,
no la temperatura del agua a la salida del motor. Cuando la temperatura
del agua en el tanque de expansión es menor que la de apertura del
termostato, el termostato bloquea el flujo de refrigerante desde el
enfriador de quilla hasta el tanque de expansión. Al mismo tiempo, el
termostato permite que el refrigerante fluya de la salida del motor,
directamente al tanque de expansión. El refrigerante del tanque de
expansión entra de nuevo al motor a través de la bomba de agua y
realiza un ciclo a través del motor, tomando energía calorífica adicional.
No fluye refrigerante del motor al enfriador de quilla, debido a que la
salida del enfriador de quilla se encuentra bloqueada por el termostato.
Cuando el refrigerante en el tanque de expansión está lo suficientemente
caliente para abrir el termostato, el termostato comienza a abrir el paso
de flujo desde el enfriador de quilla hasta el tanque de expansión. Al
mismo tiempo, el regulador comienza a bloquear el flujo desde la salida
del motor hasta el tanque de expansión. Parte del refrigerante de la salida
del motor fluye al enfriador de quilla, en donde transfiere parte de su
energía calorífica. Si el regulador está completamente abierto, todo el
flujo de la salida del motor fluirá al enfriador de quilla. El flujo de la
salida del motor se bloqueará y no llegará al tanque de expansión hasta
que haya pasado a través del enfriador de quilla.
El enfriador de quilla consta de una serie de tubos soldados o
suspendidos de la quilla de un bote o de una embarcación en un patrón
de serpentín. A medida que el refrigerante fluye a través del enfriador de
quilla, transfiere energía calorífica al agua en la cual la embarcación está
flotando.
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Otros tipos de enfriadores de quilla son el enfriador de revestimiento
y el enfriador de malla. Un enfriador de revestimiento consta de tubos
dentro del casco, con el casco mismo siendo la porción externa del
enfriador de revestimiento. Los enfriadores de malla son como
pequeños radiadores montados en la parte exterior del casco.
Generalmente, están al lado del casco para protegerlos de daños en
aguas poco profundas.
El sistema puede también incluir turbocompresores enfriados por
agua, múltiples de escape y trasmisiones marinas. En el sistema de
enfriamiento de quilla, el refrigerante del motor fluye a través de todo
el circuito, aun por las tuberías exterioriores del bote.
Fig. 4.1.17 Sistema de enfriamiento con intercambiador de calor
El diagrama de la figura 4.1.17 muestra un sistema de enfriamiento
de circuito separado, llamado sistema de enfriamiento con
intercambiador de calor. El flujo de refrigerante es similar al del
sistema de enfriamiento de quilla. La diferencia principal es que, en
lugar de usar tuberías de quilla, el refrigerante pasa a través de un
intercambiador de calor, o caja de agua, donde transfiere su energía
calorífica a otro líquido. En aplicaciones marinas, el otro líquido es
típicamente, el agua de mar que es bombeada a bordo.
Este tipo de sistema puede también usarse en situaciones en las cuales
un radiador está montado remotamente en un techo y el motor está en
el sótano. Para evitar presión máxima excesiva en el sistema de
enfriamiento del motor, se usa un intercambiador de calor.
La figura 4.1.17 muestra un turbocompresor enfriado por agua.
También podría haber múltiples de escape enfriados por agua y un
enfriador de aceite. Todos estos componentes deben tener ciclos de
refrigerante del motor a través de ellos para tomar el exceso de
energía calorífica. El otro líquido, como el agua del mar, debe sólo
circular a través de la caja de agua y de las tuberías relacionadas.
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Fig. 4.1.18 Sistema de enfriamiento de agua de mar
Otro sistema de enfriamiento de circuito separado es el sistema de
agua de mar. El agua de mar se usa en los intercambiadores de calor
como un medio de enfriamiento del intercambiador de calor del
motor, el posenfriador y el enfriador de aceite. Una o más de estas
unidades pueden no estar en el circuito. Los componentes pueden
disponerse en serie (como se muestra en la figura 4.1.18), en paralelo
o en serie/paralelo, dependiendo de los requerimientos de la
instalación particular.
En este sistema, el refrigerante del motor está sólo en el motor y en el
intercambiador de calor. El agua de mar circula a través de los otros
componentes. Otros metales, como bronce o cobre-níquel, deben
usarse en los componentes de los sistemas de agua de mar para
prevenir la corrosión.
Fig. 4.1.19 Sistema de agua de mar en la parte delantera del motor
Éste es un sistema de agua de mar en la parte delantera del motor. El
tapón rojo es de una varilla de zinc, instalada en la tubería del sistema
de agua sin tratar. Los motores usados en operaciones marinas tienen
varillas de zinc instaladas en el sistema de agua de mar. Estas varillas
de zinc disminuyen la corrosión en el sistema (causada por la acción
del agua de mar con las piezas de metal). La acción química (acción
galvánica) causará corrosión en las varillas de zinc, pero mantendrá a
un mínimo el daño de las piezas del sistema de agua de mar.
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Las varillas se acoplan a tapones y se colocan en las tuberías del
posenfriador y en la salida de las tuberías de la bomba de agua de
mar. El tapón se pinta de rojo para facilitar su identificación.
Fig. 4.1.20 Varilla de zinc nueva (izquierda), Varilla de zinc deteriorada (derecha)
Las varillas de zinc deben inspeccionarse regularmente. Los intervalos
de servicio normales pueden variar dependiendo de la instalación. Un
buen punto de inicio es cada 50 horas del medidor de servicio. Luego,
ajuste los intervalos de inspección de acuerdo con las condiciones.
Para inspeccionar las varillas, quite los tapones y golpéelas
ligeramente con un martillo pequeño. Si la varilla se ha deteriorado o
se desprenden escamas cuando se golpea, instale una nueva varilla de
zinc en el tapón, puesto que ya no sirve. No ponga ninguna sustancia
en las roscas del tapón (como antiagarrotante o sellante), ya que
pueden evitar el contacto eléctrico adecuado entre el tapón y la caja.
Fig. 4.1.21 Bomba de agua
La bomba de agua y el rodete de la bomba mantienen en circulación
el agua, para hacer que el calor se transfiera eficazmente entre el
motor y el refrigerante y, luego, al radiador o al intercambiador de
calor.
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Fig. 4.1.22 Caja del termostato
Para propósitos de pruebas, la caja de termostatos del agua tiene un
número de orificios para los sensores de control o para las sondas de
temperatura del agua.
Fig. 4.1.23 Caja del termostato y termostatos
La figura 4.1.23 muestra una caja de termostatos con orificios
grandes (fuera del motor), que contiene tres termostatos de manguito.
Cada uno de los termostatos está colocado en un orificio y tiene un
abocardado y sello de labio. Los termostatos múltiples se usan para
permitir mayor flujo.
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Fig. 4.1.24 Termostato y sello
La figura 4.1.24 muestra, fuera de su caja, el sello y el termostato. La
porción cilíndrica más pequeña del termostato es la pieza en contacto
con el sello. Debe tenerse cuidado de instalar correctamente el sello y
el termostato o, de lo contrario, habrá fuga de refrigerante. No toque
el labio del sello con los dedos.
Fig. 4.1.25 Varios tipos de termostatos En los motores Caterpillar, se usan varios tipos de termostatos. Éstos
pueden tener diseños diferentes o estar montados de diferente modo,
pero todos hacen el mismo trabajo: controlar la temperatura del
refrigerante. Mientras el refrigerante no tenga una temperatura
mínima, el termostato abre un paso de flujo desde la bomba de agua
hasta el radiador. Al mismo tiempo, el termostato cierra el paso de
flujo a la derivación del radiador, enviando así todo el flujo desde la
bomba de agua hasta el radiador. La temperatura máxima del
refrigerante la determinan la capacidad del refrigerante y la carga de
calor del motor, no el termostato.
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Fig. 4.1.26 Ventilador de enfriamiento del motor
El ventilador puede ser un ventilador soplador o uno de succión. El
ventilador soplador, que envía el aire alejándolo del motor, es mejor
para la máquina en aplicaciones en clima cálido o que generan mucho
polvo. Esto también evita succionar suciedad y escombros al núcleo
del radiador. El ventilador de succión, que tira el aire hacia el motor,
es más efectivo para el enfriamiento en puntos fijos o en vehículos
con alta velocidad de desplazamiento (aire de presión dinámica), o
puede proporcionar calefacción al operador en climas fríos.
Fig. 4.1.27 Ventilador reversible de enfriamiento del motor Hay un ventilador reversible disponible para aplicaciones en que es
ventajoso cambiar entre un ventilador soplador a uno de succión (o
viceversa), frecuentemente en un corto tiempo. Este ventilador es más
costoso que un ventilador ordinario, y tiene una maza grande que
reduce el área eficaz de enfriamiento del radiador.
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Fig. 4.1.28 Flujo de refrigerante por el bloque de motor
Los bloques de motor Caterpillar están diseñados para proporcionar
un flujo de velocidad más alta en las áreas más calientes de la camisa
del cilindro. Esta velocidad mayor mantiene una temperatura
diferencial más alta y permite así una transferencia de calor más
eficaz.
Fig. 4.1.29 Casquillos
Los casquillos del sistema de enfriamiento dirigen y sellan el
refrigerante a medida que este fluye desde el bloque hasta la culata, a
través de la plancha espaciadora.
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Lección 2: Cálculos relacionados con los
sistemas de enfriamiento
Introducción
Esta lección presenta los parámetros de diseño básicos de los
sistemas de enfriamiento y las definiciones y cálculos relacionados
con el sistema de enfriamiento.
Objetivo
Al terminar esta lección, el estudiante podrá calcular la radiación de
calor para ayudar a determinar los problemas del sistema de
enfriamiento.
Materiales de referencia
Ninguno
Herramientas
Ninguna
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98,9º C (210º F): Temperatura del sistema de enfriamiento presurizado
93,3º C (200º F): Temperatura del sistema de enfriamiento no presurizado
82,2º C (180º F): Comienza a abrirse termostato en vehículos diferentes de camiones
87,7º C (190º F): Comienza a abrirse termostato en camiones para servicio pesado
Fig. 4.2.1 Temperaturas de enfriamiento máximas permitidas
Normalmente, la temperatura máxima de refrigerante permitida en un
sistema presurizado es de 98,9º C (210º F), pero algunas aplicaciones
pueden tener máximos más altos.
La temperatura máxima de refrigerante permitida en un sistema no
presurizado es de 93,3º C (200º F).
En máquinas que no sean camiones, el termostato Caterpillar
estándar comienza a abrirse a 82,2º C (180º F) y debe estar
completamente abierto a 91,6º C (197º F).
En camiones para servicio pesado, el termostato comienza a abrirse a
87,7º C (190º F) y debe estar completamente abierto a 97,7º C (208º
F).
1 lb/pulg2 aumenta el punto de ebullición en 3º F
Delta () T (temperatura diferencial) - 1º F a 15º F
Delta T máximo - 25º F
Fig 4.2.2 Delta T (Temperatura diferencial)
Un aumento de 1 lb/pulg2 en la presión del sistema de enfriamiento
incrementa el punto de ebullición del refrigerante en 3º F. El delta ()
T normal de un motor es de 1º F a 15º F. El delta T máximo es de 25º
F.
El delta T es la diferencia de temperatura en el sistema de
enfriamiento, por ejemplo, entre el tanque superior y el tanque
inferior o entre las temperaturas de entrada y salida del refrigerante.
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Estabilidad: calor eliminado por el radiador = calor del motor
Condición estable: a través del motor
= a través del radiador
Fig. 4.2.3 Estabilidad del sistema de enfriamiento
La mayoría de los sistemas de enfriamiento están diseñados para
hacer que la temperatura del refrigerante del motor se estabilice a
carga plena a 37,7º C (100º F) por encima de la temperatura
ambiente.
La estabilidad significa que el calor transferido desde el radiador al
medio ambiente es igual al calor que el motor envía al radiador.
En condición estable, el delta T a través del motor será igual al delta
T a través del radiador.
La cantidad de transferencia de calor en el radiador desde el
refrigerante al aire está directamente relacionada con la diferencia de
temperaturas entre el refrigerante y el aire.
Un aumento en esta temperatura diferencial aumentará la
transferencia de calor en el sistema de enfriamiento.
Un sistema bien diseñado opera a una temperatura lo suficientemente
alta para que ocurra una buena transferencia de calor, pero lo
suficientemente baja para evitar la ebullición del refrigerante.
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Delta T alto - Problema de flujo
Delta T bajo - Problema de capacidad
Fig. 4.2.4 Problemas en caso de delta T alto y delta T bajo
Si en una condición estable se nota un delta T alto entre la entrada y la salida del radiador, probablemente hay un problema de flujo. Esto
hace que el refrigerante permanezca más tiempo en el radiador e
irradie más calor al aire ambiente.
Con un delta T alto, recuerde la sigla AF (Temperaturas muy
Alejadas = Problema de Flujo)
Si en una condición estable se observa un delta T bajo,
probablemente hay un problema de capacidad. El radiador quizá es
más pequeño de lo que debiera para el motor.
Con un delta T bajo, recuerde la sigla CC (Temperaturas muy
Cercanas = Problema de Capacidad).
Presión máxima de carga estática
en la entrada de la bomba - 25 lb/pulg2
Vacío máximo en la entrada de la bomba -
1 lb/pulg2 para camiones, 0,5 lb/pulg2 para otros
Restricción externa máxima en la salida del motor - 30 pies de H2O.
Fig. 4.2.5 Especificaciones del sistema de enfriamiento
La presión máxima de carga estática en la entrada de la bomba de
agua es de 25 lb/pulg2.
El vacío máximo en la entrada de la bomba de agua es de 1 lb/pulg2
en motores para camión y de 0,5 lb/pulg2 en otros motores diesel.
La restricción externa máxima en la salida del motor es de 30 pies de
H2O.
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Calentamiento o enfriamiento de un material
Las sustancias calientes transfieren el calor a las sustancias más frías
Fig. 4.2.6 Temperatura del sistema de enfriamiento
La temperatura es el grado de lo caliente o frío que esté un material.
Generalmente, mientras mayor energía calorífica se adiciona a un
material, su temperatura aumenta. Cuanta mayor energía calorífica se
quita a un material, su temperatura disminuye. Cuando dos sustancias
de diferentes temperaturas están en contacto, la sustancia más
caliente transfiere su energía calorífica a la más fría.
Temperatura promedio del refrigerante menos Temperatura del aire ambiente
= Potencial del sistema de enfriamiento
Fig. 4.2.7 Potencial del sistema de enfriamiento La temperatura potencial del sistema de enfriamiento es la temperatura promedio del refrigerante del radiador en operación
estable, menos la temperatura del aire ambiente.
Potencial = [(temperatura de entrada al radiador + temperatura
de salida del radiador) ÷ 2] - temperatura del aire ambiente.
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Cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura
de un objeto 1o F
Fig. 4.2.8 Capacidad calorífica del sistema de enfriamiento
Capacidad calorífica es la cantidad de calor necesaria para aumentar
la temperatura de un objeto o un cuerpo 1º F. Diferentes materiales
tienen distintas capacidades caloríficas. De igual modo, diferentes
cantidades del mismo material tienen distintas capacidades caloríficas
(se requiere más energía calorífica para elevar la temperatura de dos
libras de agua 1o F que la de una libra de agua).
1 BTU = cantidad de energía requerida para aumentar la temperatura de 1 libra de agua
1º F
1 BTU/lb °F
Fig. 4.2.9 Calor específico del agua El calor específico es la relación de la capacidad calorífica de un
material con su peso (o masa). El calor específico del agua se usa
para definir la unidad básica de energía calorífica, la Unidad Térmica
Británica (BTU).
Una BTU es igual a la cantidad de energía requerida para aumentar la
temperatura de una libra de agua 1º F, o sea
1 BTU/lb oF = Calor específico del agua
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8,1 BTU/gal o F = Calor específico del agua
Fig. 4.2.10 Calor específico (un galón de agua)
Como un galón de agua a 82,2º C (180º F) pesa aproximadamente 8,1
lb, se necesitarían 8,1 BTU para aumentar la temperatura de un galón
de agua 1º F. Este número, 8,1 BTU, es la capacidad calorífica de un
galón de agua. El número cambia con la adición de otras sustancias,
como anticongelante, pero para esta lección suponemos que estamos
trabajando con agua de la llave.
Para una mezcla de 50% de agua y anticongelante, el número es 7,3
BTU por galón. Una mezcla de 50% tiene una capacidad calorífica
menor que 0,85 BTU por lb º F, y una densidad en peso mayor que
8,6 lbs por galón, por lo tanto:
(0,85 BTU/lb º F x 8,6 lb/galón=7,3BTU/gal º F)
Como normalmente trabajamos con el volumen de refrigerante, no
con su peso, usaremos 8,1 BTU/gal ºF como el calor especifico del
agua en nuestros cálculos relacionados con los sistemas de
enfriamiento.
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CÁLCULOS RELACIONADOS CON LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO
LECCIÓN 2, HOJA 1
La fórmula para calcular la radiación de calor es:
HR = Flujo (g/min) x Delta T (º F) x calor específico (8,1 BTU/gal º F)
Problema No. 1 de ejemplo:
Dada: Tasa de flujo de agua = 90 g/min
Delta T= 7º F
Encontrar: Radiación de calor
HR= Flujo x Delta T x Calor específico
HR= 90 x 7 x 8,1
HR= 5.103 BTU/min
Problema No. 2 de ejemplo:
Dadas: Radiación de calor en el motor = 4.436 BTU/min
Tasa de flujo de agua = 41 g/min
Encontrar: Delta T
HR= Flujo x Delta T x Calor específico
Delta T = HR ÷ [(flujo) x (calor específico)]
Delta T = 4.436 ÷ (41 x 8,1)
Delta T = 13,4º F
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Problema No. 3 de ejemplo
Dadas: Radiación de calor en el motor = 30.000 BTU/min
Tasa de flujo de agua = 309 g/min
Temperatura de entrada del radiador = 210º F
Temperatura de salida del radiador = 198º F
Radiación de calor en el radiador = 750 BTU/min/pie2 a potencial de 100º F
Encontrar: Tamaño del radiador para 110º F de capacidad ambiente.
Paso 1 - Encontrar delta T del motor
Delta T = HR ÷ [(flujo) x (calor específico)]
Delta T = 30.000 ÷ [(309) x (8,1)]
Delta T = 12º F
Paso 2 - Encontrar potencial
Potencial = [(Temp. entrada del radiador + temp. salida del radiador)/2] - Temp. aire ambiente
El sistema se estabiliza cuando la temperatura de entrada del radiador (temperatura de salida
del motor) es de 100º F mayor que la temperatura ambiente.
Temp. de entrada del radiador = ambiente + 100º F
Temp. de entrada del radiador = 110º F + 100º F
Temp. de entrada del radiador = 210º F
Temp. de salida del radiador = temp. de entrada del radiador - Delta T
Temp. de salida del radiador = 210º F - 12º F
Temp. de salida del radiador = 198º F
Potencial = [(210º F + 198º F) ÷ 2] - 110º F
Potencial 94º F
Pasó 3 - Encontrar el tamaño del radiador para un potencial a 100º F:
Tamaño de radiador = Radiación de calor total ÷ transferencia/pie2
Tamaño de radiador = 30.000 BTU/min ÷750 BTU/min/pie2
Tamaño de radiador = 40 pie2 para potencial a 100º F
Pasó 4 - Encontrar el tamaño del radiador necesario para un potencial a 94º F:
Use la relación y la proporción para calcular el tamaño del radiador. Note que el tamaño del radiador es inversamente proporcional al potencial. A medida que el potencial disminuye, el tamaño del radiador debe aumentar.
Tamaño necesario 40 pie2 = Potencial a 100º F ÷ potencial a 94º F
Tamaño necesario = 40 x 100 ÷ 94
Tamaño necesario = 42,55 pie2
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Problema No. 4 de ejemplo
Usando los parámetros operativos y el tamaño de radiador calculado en el problema No. 3 de
ejemplo, calcular cuál sería la temperatura de salida del motor si el radiador se llegara a
obstruir tanto en el lado del aire como en el lado del refrigerante de tal manera que solo
pudiera transferir 500 BTU/min/pie2 a 100º F, y el flujo de agua disminuyera a 220 g/min.
Paso 1 -Encontrar el Delta T del motor:
Delta T = HR ÷ [(flujo) x (calor específico)]
Delta T = 30.000 ÷ [(220) x (8,1)]
Delta T = 16,8º F
Paso 2 - Encontrar el total de BTU/min radiado por el radiador obstruido:
(42,55 pie2) (500 BTU/min/pie2) = 21.275 BTU/min para potencial a 100º F
Paso 3 - Encontrar el nuevo potencial:
Potencial = temperatura promedio del radiador en operación estable, menos
temperatura de aire ambiente.
La operación estable significa que el radiador está radiando tantas BTU al aire
ambiente como las que el motor está enviando al radiador. Si el radiador sólo puede
transferir 21.275 BTU/min a potencial en 100º F y el motor está enviando 30.000
BTU/min al radiador, el potencial aumentará proporcionalmente hasta que el sistema
se estabilice. Por lo tanto:
Nuevo potencial ÷ 100º F = 30.000 ÷ 21.275
Nuevo potencial = 100º F x 30.000 ÷ 21.275
Nuevo potencial = 141º F
Paso 4 - Encontrar la temperatura de salida del motor:
Potencial = Temp. promedio del radiador - Temp. ambiente
Temperatura promedio del radiador = Potencial + Temp. ambiente
Temperatura promedio del radiador = 141º F + 110º F
Temperatura promedio del radiador = 251º F
Temperatura de salida del motor = Temp. promedio del radiador + 0,5 x Delta T
Temperatura de salida del motor = 251º F + 0,5(16,8º F)
Temperatura de salida del motor = 259,4º F
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Lección 3: Localización y solución de problemas
del sistema de enfriamiento
Introducción
Esta lección explica los problemas potenciales relacionados con los
sistemas de enfriamiento y los procedimientos de pruebas para la
localización y solución de problemas, y el diagnóstico del sistema de
enfriamiento del motor.
Objetivo
Al terminar esta lección, el estudiante podrá diagnosticar y reparar
los problemas relacionados con el sistema de enfriamiento del motor
durante un ejercicio de práctica de taller.
Materiales de referencia
Manual de Servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544
Uso del grupo de termómetro digital 4C6500 NEHS0544
Uso del indicador de escape de gases al cárter/flujo
de aire 8T2700 SSHS8712
Uso del grupo multitacómetro 6V3121 SSHS7807
Herramientas
8T2700 Indicador de escape de gases al cárter/flujo de aire
4C6500 (8T0470) Grupo de termómetro digital
9S8140 Bomba de presión
6V3121 Grupo del multitacómetro
164-3310 (1U8865) (123-6700) Termómetro infrarrojo
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Enfriamiento
Fig. 4.3.1 Problemas básicos del sistema de enfriamiento
Hay tres problemas básicos que se deben buscar al realizar el
procedimiento de localización y solución de problemas del sistema de
enfriamiento.
1. Recalentamiento
2. Pérdida de refrigerante
3. Enfriamiento excesivo
PROBLEMA CAUSAS POSIBLES
Recalentamiento
- Medidor de temperatura de refrigerante defectuoso - Nivel bajo de refrigerante
- Sobrecarga del motor - Otros componentes generadores de calor - Radiador taponado, refrigerante o aire lateral - Restricción del flujo de refrigerante
- Regulador de temperatura defectuoso - Poleas y correas defectuosas - Ventilador o cubierta protectora defectuosa
Pérdida de refrigerante
- Fugas del motor, internas o externas - Fugas por mangueras o conexiones
- Radiador o tapa defectuosa de mangueras
- Temperatura baja del aire ambiente - Carga lumínicas
- Reguladores de temperatura - Medidor de temperatura del refrigeranteexcesivo abiertos o en derivación defectuoso
Fig. 4.3.2. Diagnóstico del sistema de enfriamiento
Revise la información de diagnóstico del sistema de enfriamiento en la
figura 4.3.2, que muestra las causas posibles de recalentamiento, pérdida
de refrigerante y enfriamiento excesivo.
Algunas veces, puede parecer que la condición está presente, cuando
realmente no es así. Por ejemplo, un medidor de temperatura defectuoso
puede indicar recalentamiento o enfriamiento excesivo sin que haya un
problema real en el sistema de enfriamiento del motor.
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Fig. 4.3.3. Radiador dañado
Algunos problemas no son tan severos como podría parecer. Por
ejemplo, no es necesario cambiar este radiador dañado si no hay
recalentamiento del motor o problemas de fugas de refrigerante. El
daño se localiza en una pequeña área cercana a la maza del
ventilador. Como hay poco movimiento de aire en esta área, hay poco
enfriamiento.
Fig.4.3.4 Daño en la paleta del ventilador Vemos aquí un ventilador típico de cinco paletas. El espaciamiento de
las paletas no es por error. Este espaciamiento es para que haga
menos ruido. Algo golpeó este ventilador y causó daño a las paletas.
El daño podría reducir el rendimiento del sistema, por lo que se debe
reemplazar.
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Fig. 4.3.5 Revisión de la tensión de la correa
Para una operación apropiada del sistema de enfriamiento, es
importante una correcta tensión de la correa. El patinaje puede
reducir la velocidad de operación del ventilador y, en algunos casos,
de la bomba de agua. Se puede usar un medidor de tensión de correa,
aunque la tensión por contacto o un chirrido al acelerar pueden
indicar una correa floja. Las ranuras de la correa y de la polea
también se deben inspeccionar en busca de desgaste.
Fig.4.3.6 Medidor de temperatura Una queja por recalentamiento puede no ser un problema del sistema
de enfriamiento. El problema podría ser un medidor defectuoso
(flecha). Las lecturas del medidor deben compararse con las de las
herramientas de diagnóstico calibradas. La calibración es esencial,
porque un error de sólo 1º F podría ser suficiente para emitir un
diagnóstico errado de un problema del sistema de enfriamiento.
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• Fugas en el sistema de enfriamiento
• Tapa del radiador defectuosa • Termostato defectuoso
Fig 4.3.7 Otros problemas del sistema de enfriamiento
Las fugas en el sistema de enfriamiento reducen la capacidad de
enfriamiento.
Una tapa de radiador defectuosa puede producir demasiada presión
que resulta en fugas o muy poca presión que resulta en ebullición del
refrigerante, formación de vapor y posible cavitación.
Un termostato defectuoso, si está trabado en posición abierta, causará
enfriamiento excesivo en condiciones de carga baja. Un termostato
trabado en posición cerrada causará recalentamiento, y si está trabado
parcialmente en posición abierta, funcionará correctamente sólo en
condición de carga.
Fig. 4.3.8 Verificación del termostato en agua caliente
Un termostato se puede revisar poniéndolo en un vaso de precipitados
con agua caliente. La figura 4.3.8 muestra el termostato en el fondo
del vaso de precipitados. El termostato debe quedar suspendido para
que se logre una prueba apropiada. El termostato se debe poner en el
agua de tal modo que se puedan registrar las temperaturas al inicio y
completamente abierto. Las temperaturas también se deben registrar a
medida que disminuyen y el termostato se está cerrando. La prueba se
debe repetir para asegurar una operación uniforme del termostato.
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Fig. 4.3.9 Revisión de las temperaturas del sistema de enfriamiento
La figura 4.3.9 muestra los sitios apropiados para insertar las sondas
de temperatura para el diagnóstico de los problemas del sistema de
enfriamiento. En este motor, el termostato se pone en la esquina
izquierda delantera de la culata.
Se debe insertar una sonda en la caja del termostato. La sonda
mostrada en esta fotografía registra la temperatura del refrigerante a
la salida de la caja. Ésta no dará una lectura precisa de la temperatura
de salida del motor hasta que el termostato se abra. Si el termostato
está trabado en posición cerrada, podría ser un verdadero problema.
Otra conexión en la parte trasera de la caja mide la temperatura del
refrigerante que entra en la caja. En esta fotografía, un detector del
panel medidor del motor está instalado allí. Un método preferible
sería quitar el detector del panel e instalar la sonda de prueba en su
lugar. Éste es el mejor lugar para probar la temperatura de
refrigerante a la salida del motor (entrada del radiador).
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Fig. 4.3.10 Medición de la temperatura ambiente
También se debe medir la temperatura ambiente del aire. Las sondas
se deben poner en una posición que permita medir la temperatura del
aire que pasa al radiador. No se debe poner directamente sobre el
motor, porque el calor irradiado daría una lectura falsa. Tampoco
debe ponerse en el espacio muerto de aire en frente de la maza del
ventilador.
Fig. 4.3.11 Sondas en la salida del radiador y de la bomba de agua
Las sondas se deben ubicar en la salida del radiador y de la bomba de
agua, como se muestra aquí.
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NOTA: Consulte la hoja de especificaciones del motor "Prueba
de campo del sistema de enfriamiento" (LEKQ7235) y revise las
siguientes secciones antes de realizar los ejercicios de práctica de
taller.
- Sección 3.0: Instrumentación (observe las ubicaciones de las
sondas para el motor usado en clase).
- Sección 5.0: Prueba de cavitación. Esta prueba determina si
el rendimiento de la bomba de agua es
satisfactorio en toda la gama de operación
esperada de temperatura de enfriamiento.
- Sección 6.0: Prueba de marca de nivel. Esta prueba
determina la cantidad de reserva del sistema de
enfriamiento y la posición correcta de la marca
inferior en el tanque superior del radiador.
- Sección 7.0: Prueba de drenaje de aire. Esta prueba
determina la capacidad de purga/escape de gas
combustión/aire del sistema de enfriamiento.
- Sección 8.0: Prueba de cavitación. Esta prueba determina a
qué temperatura de aire ambiente se alcanzará
el límite de diseño máximo de temperatura
máxima de salida del motor.
- Sección 9.0: Prueba de llenado. Esta prueba determina si el
sistema de enfriamiento tiene una característica
de llenado falso, usando un método de cubo
o manguera. Esta prueba también mide el
volumen del sistema de enfriamiento.
- Sección 10.0: Evaluación de la confiabilidad del sistema.
Ésta es una lista de las inspecciones del
sistema de enfriamiento que se deben realizar
para evitar fallas prematuras.
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Ejercicio de práctica de taller
Objetivo: Al terminar esta práctica, el estudiante podrá realizar pruebas del sistema de enfriamiento en
una máquina en operación.
Materiales de referencia
Manual de servicio del motor diesel 3400B para camión SEBR0544
Uso del indicador de escape de gases al cárter/flujo de aire 8T2700 SSHS8712
Uso del grupo de multitacómetro 6V3121 SSHS7807
Herramientas
8T2700 Indicador escape de gases al cárter/flujo de aire
9S8140 Bomba de presión
6V3121 Grupo de multitacómetro
Motor diesel 3406B
Indicaciones
1. Registre las especificaciones dadas en el Manual de Servicio para las pruebas mencionadas a
continuación.
2. Revise el flujo de aire a través del núcleo del radiador, usando el indicador de flujo de aire /
escape de gases 8T2700.
3. Revise la velocidad del ventilador, usando el grupo de multitacómetro 6V3121.
4. Revise la tapa del radiador, usando la bomba de presión 9S8140.
5. Explique por qué se debe realizar cada prueba.
Flujo de aire:
Especificación:
Real:
Razón para la prueba:
Presión de la tapa del radiador:
Especificación:
Real:
Razón para la prueba:
Velocidad del ventilador:
Especificación:
Real:
Razón para la prueba:
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Ejercicio de práctica de taller
Objetivo: Al terminar esta práctica, el estudiante podrá realizar mediciones de la temperatura en
diversos puntos del sistema de enfriamiento del motor.
Materiales de referencia
Manual de Servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544
Termómetro digital 4C6500 NEHS0554
Herramientas
4C6500 (8T0470) Grupo de termómetro digital
164-3310 (123-06700) (1U8865) Termómetro infrarrojo
Motor diesel 3406B
Indicaciones
1. Instale las sondas de temperatura en las siguientes ubicaciones del motor, usando las
instrucciones especiales que vienen con la herramienta de diagnóstico:
T1: Entrada del motor (salida de la bomba de agua).
T2: Salida del motor (entrada a la caja del termostato - ésta también se considera como
la entrada del radiador).
T3: Salida del radiador (entrada de la bomba de agua).
T4: Aire ambiente (enróllela al protector del radiador, si existe, o ubique una posición similar).
Ubicaciones optativas
T5: Enfriador de aceite
T6: Conducto de aceite
T7: Pirómetro de escape
T8: Caja del turbocompresor (usando la pistola infrarroja)
T9: Múltiple del escape - (usando una sonda de superficie sostenida manualmente).
PRECAUCIÓN: El estudiante que utilice esta sonda debe usar un guante para
sostener la sonda y evitar quemaduras. La punta de la sonda se calentará mucho.
No deje que nada toque la sonda (especialmente las partes del cuerpo).
• La sonda se debe mantener perpendicular a la superficie que se está midiendo.
• La sonda debe sostenerse contra la superficie hasta que se estabilice la lectura
de la temperatura.
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2. Usando la hoja de trabajo "Mediciones de la temperatura del motor", tome una lectura inicial de
todos los medidores y regístrela en la hoja de trabajo antes de arrancar el motor. Si el motor
todavía no se ha puesto en funcionamiento, todas las sondas deben registrar el mismo valor de la
temperatura ambiente.
3. Opere el motor a aproximadamente 80% de la carga nominal y comience a tomar lecturas cada
tres minutos. Continúe tomando lecturas hasta que el motor se estabilice a esta carga. La
estabilidad se alcanza cuando haya tres lecturas seguidas sin cambios en alguna de las
temperaturas. Las lecturas se deben tomar y registrar cada tres minutos durante todas las
pruebas.
4. Cuando el motor se haya estabilizado, aumente la carga y deje que el motor se estabilice de
nuevo, si es posible. No deje que la temperatura de salida del motor aumente a más de 98,8º C
(210º F).
5. Después de estabilizado el motor, reduzca la carga a 80% y, de nuevo, deje que el motor se
estabilice. Esta temperatura debe ser muy similar al primer punto de estabilización.
6. Reduzca la carga aproximadamente 50% de la carga nominal y deje que el motor se estabilice.
7. Quite toda la carga y deje que el motor se enfríe, si así se requiere. Haga funcionar el motor en
vacío hasta que la T2 (temperatura de salida del motor) esté en o por debajo de 82,2º C (180º F).
El tubo de entrada de aire debe tener una temperatura en su superficie de 60º C (140º F) o
menos, según se mida con la pistola infrarroja. Apague el motor.
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Ejercicio de práctica de taller
Objetivo: Al terminar esta práctica, el estudiante podrá diagnosticar y reparar un problema del sistema
de enfriamiento del motor en una máquina en operación. Materiales de referencia
Manual de servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544
Termómetro digital 4C6500 NEHS0554
Herramientas
4C6500 (8T0470) Grupo de termómetro digital
164-3310 (123-06700) (1U8865) Termómetro infrarrojo
Motor diesel 3406B Indicaciones: En esta práctica usa un motor en operación con un problema de recalentamiento. Los
estudiantes son los técnicos del distribuidor Caterpillar que deben diagnosticar y resolver el problema
correctamente.
Para probar que un componente es defectuoso se deben usar las técnicas correctas de localización y
solución de problemas, incluidos el uso de equipo de diagnóstico apropiado. Use las hojas de trabajo de
localización y solución de problemas Caterpillar durante el diagnóstico y llene las hojas de trabajo a
medida que completa los pasos de la localización y solución de problemas.
Problema del sistema de enfriamiento: El motor tiene un problema de recalentamiento y se apaga
debido a que el sensor de temperatura detecta el recalentamiento.
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Hoja de trabajo de localización y solución de problemas
Caterpillar
AÍSLE EL PROBLEMA
Reúna la información
Realice una
inspección visual
Mencione, al menos, tres preguntas que usted formularía a un operador como
ayuda al identificar que existe un problema: Al hacer una localización y solución de problemas, realice primero una
inspección visual. Mencione, al menos, tres elementos típicos que se deben
examinar durante una inspección visual:
Verifique el
problema
Use los recursos
disponibles HAGA UNA LISTA DE
LAS FALLAS
POSIBLES
Verifique que el problema existe. Opere el producto para reproducir el
problema, preferiblemente en condiciones de operación semejantes.
Mencione, al menos, siete recursos disponibles utilizables como ayuda para
obtener conocimiento del sistema y detectar los problemas:
Identifique los sistemas y los componentes que podrían causar el problema,
incluidos los menos obvios. Haga una lista de al menos cuatro elementos en el
orden en que se deben verificar:
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PREPARE LAS
PRUEBAS Y
DETERMINE LA
CAUSA BÁSICA
Cree una lista de pruebas que se deban realizar, con base en las fallas posibles
identificadas. Priorice las pruebas según la secuencia en que se deban realizar.
Haga una lista de las herramientas y las publicaciones de servicio necesarias
para el diagnóstico. Identifique al menos dos pruebas por realizar.
Prueba:
Herramientas de diagnóstico:
Información de servicio:
Prueba:
Herramientas de diagnóstico:
Información de servicio:
REPARE LA FALLA
VERIFIQUE LA
REPARACIÓN
Después de aislar el componente del que usted sospecha por los resultados de
la prueba que está causando el problema, ajuste o reemplace el componente.
Haga una lista de los seis procedimientos básicos de reparación que se deben
seguir:
Después de completar la reparación, verifique siempre que el producto esté
operando correctamente. Mencione, al menos, dos cosas que usted haría para
asegurarse de que la reparación se haya efectuado correctamente.
DOCUMENTE LA
REPARACIÓN Complete el informe de servicio y cualquier otra documentación requerida
después de terminar el trabajo. Haga una lista de al menos dos documentos que
pueda ser necesario completar después de la reparación:
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Lección 4: Mantenimiento del sistema de
enfriamiento
Introducción
Esta lección explica algunas de las razones para realizar un
mantenimiento correcto del sistema de enfriamiento, incluido el uso
del acondicionador de refrigerante
Objetivo: Al terminar esta lección, el estudiante podrá explicar los
métodos de mantenimiento apropiados del sistema de enfriamiento de
los motores Caterpillar,
Materiales de referencia
Manual de Operación y Mantenimiento de los Motores
C-10/C-12/3406E/C-15/C-16 para camión SSBU7186
Herramientas
223-9116 (172-8851) Juego de pruebas de refrigerante de larga
duración
4C9301 Juego de pruebas del acondicionador de refrigerante
1U7297 (5P0957) Probador de refrigerante
8T5296 Juego de pruebas de aditivos del refrigerante suplementario
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Fig. 4.4.1 Ingredientes del sistema de enfriamiento
Los tres ingredientes de un sistema de enfriamiento con
mantenimiento apropiado son:
- Agua
- Anticongelante
- Acondicionador de refrigerante
Punto de ebullición del refrigerante a diferentes concentraciones de anticongelante
%
Concentración
Temperatura a la cual el refrigerante con Glicoletileno
ebullirá 1
20 103° C (217° F)
30 104° C (219° F)
40 106° C (222° F)
50 108° C (226° F)
60* 111° C (231° F)
A nivel del mar.
Caterpillar recomienda no excederse de 60% de concentración.
Fig. 4.4.2 Concentraciones de agua y anticongelante
El punto de ebullición del refrigerante depende de la altura, la presión
y el tipo y cantidad de anticongelante adicionado al agua. El punto de
ebullición es mayor con concentraciones mayores de anticongelante
del tipo glicoletileno. Sin embargo, el glicoletileno es menos efectivo
para transferir calor que el agua. Debido a estos efectos en el punto
de ebullición y en la eficiencia de la transferencia calorífica, es
esencial una concentración correcta de glicoletileno.
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Fig.4.4.3 Acondicionador de refrigerante
El acondicionador de refrigerante protege químicamente los
metales del sistema de enfriamiento y limita la formación de
incrustaciones, lo que hace que el sistema de enfriamiento
alcance la transferencia calorífica máxima. Caterpillar
recomienda mantener una concentración de 3 % a 6 % del
acondicionador en el sistema refrigerante, o su equivalente,
independientemente de la concentración de anticongelante. Este
porcentaje podría variar en aplicaciones diferentes. Verifique el
Manual de Operación y Mantenimiento apropiado para los
porcentajes correctos.
Fig. 4.4.4 Grupo acondicionador de refrigerante
Como alternativa para adicionar acondicionador al refrigerante,
también existe un grupo acondicionador de refrigerante (flecha). Este
sistema suministra automáticamente acondicionador al sistema de
enfriamiento. El grupo del elemento consta de un inhibidor de
corrosión sólido, que se disuelve a medida que fluye el refrigerante.
Esto ayuda a mantener la cantidad mínima de acondicionador
necesaria para proteger el sistema de enfriamiento.
El porcentaje de acondicionador de refrigerante en el sistema se debe
revisar antes de la instalación del sistema, para asegurarse que no se
requiere un elemento nuevo.
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Fig. 4.4.5 Burbujas formadas en el refrigerante
Durante el ciclo de combustión, la camisa del cilindro constantemente
se está expandiendo y contrayendo. En la contracción, el vacío que la
camisa trata de dejar hace que disminuya la presión del refrigerante
cerca a la camisa. Esta presión menor hace que el refrigerante hierva
y forme burbujas.
Fig. 4.4.6 Implosión de las burbujas en el refrigerante
A medida que el refrigerante se presuriza, las burbujas implosionan
muy cerca de la pared de la camisa
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Fig.4.4.7 Picadura de la camisa causada por implosión de burbujas
Las implosiones de las burbujas de aire producen picadura en las
camisas. Esta picadura es localizada y puede causar erosión en la
pared de la camisa.
Fig. 4.4.8 Picadura de la camisa Este es un ejemplo de picadura de la camisa. Observe que el picado
está en un área específica. Esto ocurre 90º respecto de la ubicación
del pasador del pistón, porque esa es la ubicación de la parte más
flexible de la camisa.
NOTA: Revise la hoja "Características de los ingredientes del
sistema de enfriamiento" (Lección 4, Hoja 1) antes de realizar la
práctica de taller 4.4.1.
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CARACTERÍSTICAS DE LOS INGREDIENTES DEL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO
LECCIÓN 4, HOJA 1
Agua
- Factor pH debe estar entre 5,5 - 9,0 - pH máximo menor que 10,5 - Cloruros máximos 40 PPM - Cloruro y sulfato combinados máximo 100 PPM - Calcio y magnesio ocasionan incrustaciones del agua - Pruebas hechas por el proveedor de agua,
LOCC Corp. o NALCO Chemical Co.
Aditivos de refrigerante (Acondicionador)
- Evita la herrumbre, dureza y depósitos minerales - Concentración de 3% a 6%
- muy poco causa cavitación de la camisa - demasiado causa-efecto de separación de
componentes y precipitación de silicatos - Disponibles diferentes elementos acondicionadores - No use aceite soluble como acondicionador
- daña las mangueras del radiador y los sellos del motor
Contenido de anticongelante
- Calor específico menor que el del agua - Evita congelación en el motor - Aumenta el punto de ebullición del refrigerante - Puede llevar a la precipitación de silicatos
- usa anticongelante de silicato bajo - Evita las picaduras y la erosión por cavitación,
herrumbre, corrosión galvánica y electrolítica, incrustaciones, formación de depósitos y aireación.
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Ejercicio de práctica de taller
Objetivo: Al terminar esta práctica, el estudiante podrá realizar pruebas al refrigerante del sistema de
enfriamiento en una máquina en operación.
Materiales de referencia
Manual de Operación y Mantenimiento de los motores
C-10/C-12/3406E/C-15/C-16 para camión SSBU7186 Herramientas
4C9301 Juego de pruebas del acondicionador de refrigerante
8T5296 Juego de pruebas del aditivo de refrigerante complementario
1U7297 (5P0957) Probador del refrigerante
223-9116 (172-8851) Juego de pruebas del refrigerante de larga duración
Motor 3406B Indicaciones
1. Revise la información "Especificaciones del sistema de enfriamiento" en la sección de
mantenimiento del Manual de Operación y Mantenimiento de los motores C-10/C-
12/3406E/C-15/C-16 para camión (SSBU7186).
2. Revise los artículos de mantenimiento del sistema de enfriamiento que aparecen en la
"Programación de intervalos de mantenimiento" del Manual de Operación y Mantenimiento
(SSBU7186).
3. Usando un juego de prueba del refrigerante, revise el refrigerante del motor.
4. Registre los resultados a continuación.
Concentración del acondicionador del refrigerante
Concentración del anticongelante
¿Qué recomendaría después la revisión del refrigerante?
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UNIDAD 5
Sistemas de combustible del motor
Introducción
Esta unidad presenta los componentes y la operación de los sistemas de
combustible de los motores Caterpillar, así como la inspección, las pruebas y el ajuste del sistema de combustible y la sincronización del motor.
Objetivos
Al terminar esta unidad, el estudiante podrá:
• Evaluar la potencia y las tasas de combustible
• Determinar los efectos en el punto de control, la potencia y el
refuerzo del motor al cambiar los ajustes del sistema
combustible, la velocidad alta en vacío y la sincronización del
motor.
Materiales de referencia
Uso del grupo de herramientas de ajuste del
regulador 6V6070 SSHS8024 Uso del Sistema Monitor de Flujo de Combustible Cat SEHS8874 o Uso del Sistema de medición de flujo de combustible y tasa de combustión Caterpillar 179-0710 NEHS0776 Uso del grupo indicador de sincronización del motor 8T5300 SEHS8580 Tabla de sincronización dinámica SEHS8140 Uso del grupo indicador de posición electrónico 8T1000 (optativo) SSHS8623 Manual de Servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544 Uso del grupo de presión del motor 6V9450 SSHS8524 Uso del grupo multitacómetro II 9U7400 NSHS0605 Referencia de rendimiento del motor LEXT1044
Herramientas
9U7400 (6V4060) (6V3121) Grupo multitacómetro II
179-0710 (1U5450) Sistema Monitor de Flujo de Combustible 6V6070 Grupo de herramientas de ajuste del regulador 8T5300 Grupo indicador de sincronización 8T1000 Grupo indicador de posición electrónico (optativo) 1U5470 (6V9450) Grupo de presión del motor
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Lección 1: Inspección y pruebas del sistema de
combustible
Introducción
Esta lección comenzará con un repaso del sistema de combustible
diesel y del nuevo sistema de combustible de bomba helicoidal ya
visto en las clases del sistema de combustible. Los ejercicios de
práctica de taller de esta lección proporcionan a los estudiantes la
oportunidad de inspeccionar y probar el sistema de combustible en
un motor 3406 con el nuevo sistema de combustible de bomba
helicoidal.
Objetivos
Al terminar esta lección, el estudiante podrá inspeccionar y probar el
sistema de combustible de presión baja. Materiales de referencia
Uso del sistema monitor de flujo de combustible
Caterpillar SEHS8874
o
Uso del sistema de medición del flujo de combustible
y tasa de combustión 179-0710 NEHS0776
Uso del grupo de presión del motor 6V9450 SSHS8524
Manual de Servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544 Herramientas
1U5450 Sistema Monitor de Flujo de Combustible Caterpillar
o
179-0710 Sistema de medición de flujo de combustible y tasa de
combustión Caterpillar
1U5470 (6V9450) Grupo de presión del motor
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OTRO FLUIDO Y MANTENIMIENTO PREVENTIVO
COMPONENTES DE REPARACIONES Y REVISIONES
TIEMPO DE PARADA Y COSTOS ASOCIADOS
PRECIO DE COMPRA Y COSTOS ASOCIADOS
COMBUSTIBLE
Fig. 5.1.1 Costos relacionados con la operación del motor
El combustible tiene más de un efecto sobre la operación del motor
que simplemente producir potencia. Constituye también el mayor
gasto de operación. Desafortunadamente, a medida que los costos del
combustible aumentan, la calidad del combustible disponible
disminuye. Es importante entender los efectos que una calidad
inferior de combustible puede tener en un motor. A menos que se
tomen medidas específicas, el uso de un combustible incorrecto
puede ocasionar un desgaste excesivo de los componentes del motor e
inclusive falla prematura.
Requisito Número 2 Bajo en azufre
No. de Cetano (PC) 35 min. 35 min.
No. de Cetano (DI) 40 min. 40 min.
Agua y sedimento 0,05% máx. 0,05%máx. API - min. 30 30
API - máx. 45 45
Azufre 0,5% 0,05%
Punto de fluidez: 10° F menor que la temperatura ambiente
Punto de enturbiamiento: No mayor que la temperatura ambiente
Fig. 5.1.2 Combustibles preferidos por Caterpillar La figura 5.1.2 muestra las especificaciones Caterpillar para los
combustibles preferidos. Se consideran dos grupos: combustible
estándar No. 2 y combustible bajo en azufre. Se debe observar en la
figura que la única variación entre estos dos grupos es la cantidad de
azufre en el combustible.
El uso de algunos aceites crudos y de combustibles mezclados es
aceptable en algunos motores Caterpillar. Estos motores requieren un
sistema de combustible especial para adecuarse a las características
de estos combustibles.
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Fig. 5.1.3 Combustibles aceptables por Caterpillar
La figura 5.1.3 muestra las especificaciones de Caterpillar para los
combustibles aceptable por Caterpillar. De nuevo, se consideran dos
grupos: los aceites crudos y los combustible mezclados. Se debe
hacer notar que en estos combustibles se aceptan mayores
concentraciones de agua y sedimento que en los combustibles
preferidos.
Como estos combustibles pueden contener mayores niveles de agua,
sedimento y trazas de metales, el propietario debe controlar y evaluar
los intervalos de cambio de aceite y usar filtración extra para eliminar
sólidos y/o instalar calentadores y centrífugas de combustible para
bombear el combustible.
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• Émbolo y tambor del inyector
• Válvulas de control de presión
de combustible
Fig. 5.1.4 Contaminación del combustible
Para mantener un motor en buenas condiciones de operación, además
de usar el combustible correcto, es importante evitar la contaminación
del combustible
La contaminación puede causar problemas en todo el sistema de
combustible, pero hay dos áreas especialmente susceptibles a
desgastarse y dañarse.
Émbolo y tambor del inyector: Los espacios libres mínimos de 2,5
micrones hacen que sea esencial mantener una película fluida entre
las piezas que se mueven muy rápidamente. Las partículas abrasivas
microscópicas producen abrasión que finalmente llevan al rayado,
contacto de metal a metal y agarrotamiento del inyector.
Válvulas de control: Encontradas a lo largo del sistema de
combustible, estas válvulas controlan la presión del combustible. Los
contaminantes pueden erosionar las piezas de las válvulas que se
acoplan, ocasionar fugas y un rendimiento menor al de las
especificaciones. El resultado es una pérdida de potencia del motor.
Siempre que se realice un diagnóstico del sistema de combustible,
asegúrese de verificar la calidad del combustible y los filtros de
combustible para evitar contaminación, antes de realizar reparaciones
largas y costosas.
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• Nivel de combustible
• Fugas de combustible/restricciones
• Filtro de combustible • Aire en el combustible
Fig. 5.1.5 Inspección del sistema de combustible
Un problema en los componentes que envían el combustible al motor
puede causar presión baja de combustible, lo que disminuye el
rendimiento del motor.
Antes de reemplazar componentes costosos, haga una inspección del
sistema de combustible, siguiendo estos pasos:
1. Verifique el nivel de combustible en el tanque de combustible.
Revise la tapa del tanque de combustible para asegurarse de
que el drenaje no esté sucio.
2. Verifique que las tuberías de combustible no tengan fugas.
Asegúrese de que la tubería de suministro de combustible no
tenga restricción o deformación.
3. Instale un filtro de combustible nuevo. Drene el filtro de
combustible primario.
4. Drene el aire que pueda haber en el sistema de combustible.
Use la bomba de cebado para mover el aire a través del
sistema de combustible de presión baja. El combustible con
aire regresará al tanque a través de la tubería de retorno del
combustible.
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Fig. 5.1.6 Componentes del nuevo sistema de combustible de bomba helicoidal
Antes de probar y diagnosticar el sistema de combustible, revisemos los
componentes del nuevo sistema de combustible de bomba helicoidal y el
flujo de combustible a través del sistema.
La bomba de transferencia (5) extrae combustible del tanque de combustible
(1), a través de la válvula de corte de suministro (3), a través del filtro de
combustible primario (4) y de la misma bomba de transferencia de
combustible.
Entonces, la bomba de transferencia presuriza el combustible y lo empuja a
través de la bomba de cebado manual (7), al filtro de combustible
secundario (6) y al múltiple de combustible (8) a presión moderada. Una
válvula de derivación dentro de la bomba de transferencia de combustible
mantiene una presión de combustible moderada.
Con presión de combustible moderada dentro del múltiple de combustible y
vacío (vacío parcial) dentro de las bombas de presión alta (14), el
combustible se carga en la cavidad de las bombas de presión alta. Las
bombas de presión alta, ahora, dosifican una pequeña cantidad de
combustible y lo envían a través de las tuberías de combustible de presión
alta (9) y a través del adaptador de mampara (10) a la tubería de
combustible interna y al inyector (11) a una presión muy alta.
Cuando la presión del combustible en las tuberías de combustible de presión
alta es mayor que la presión de apertura de la válvula del inyector (VOP), el
combustible se inyecta en la cámara de combustión. Con presión muy alta y
orificios muy pequeños en la punta del inyector, el combustible se atomiza y
permite la combustión completa en el cilindro.
Cualquier residuo de aire y la cantidad específica de combustible se envía
fuera del múltiple de combustible a través de la tubería de retorno (15) de
regreso al tanque de suministro. Este sistema de combustible normalmente
retorna 9 a 10 galones por hora. El drenaje del tanque (2) se usa para
eliminar agua, sedimento y material extraño y para drenar el tanque de
suministro. La tapa del tanque de combustible debe drenarse a la atmósfera
para evitar que se forme vacío dentro del tanque de combustible.
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Ejercicio de práctica de taller
Objetivo: Al terminar esta práctica, el estudiante podrá realizar pruebas de presión de combustible y de
flujo de combustible en una máquina en operación.
Materiales de referencia
Manual de Servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544
Uso del grupo de presión del motor 6V9450 SSHS8524
Uso del sistema monitor de flujo de combustible Caterpillar SEHS8874
o
Uso del sistema de medición de flujo de combustible y de tasa de
combustión 179-0710 Caterpillar NEHS0776
Herramientas
1U5470 (6V9450) Grupo de presión del motor
1U5450 Sistema monitor de flujo de combustible
o
179-0710 Sistema de medición de flujo de combustible y tasa de combustión
Indicaciones
1. Verifique la presión del sistema de combustible en la caja de entrada de inyección de
combustible, usando el grupo de presión del motor 6V9450, y escriba la presión abajo.
2. Verifique las temperaturas de combustible y las tasas de flujo de combustible, usando el
sistema monitor de flujo de combustible 1U5450 o el sistema de medición de flujo de
combustible y tasa de combustión 179-0710 Caterpillar, y registre los resultados abajo.
Presión de combustible
Especificación:
Real:
Flujo de Combustible
Temperatura de suministro
Temperatura de retorno
Tasa de suministro
Tasa de retorno
Tasa de combustión
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Lección 2: Ajustes del sistema de combustible
Introducción
Esta lección comenzará con una revisión de la operación del regulador del nuevo sistema de combustible de bomba helicoidal y la operación del control de la relación de aire-combustible ya vista en la clase del sistema del combustible. Es necesario entender la operación del regulador para realizar los ajustes del sistema de combustible durante las prácticas de taller.
Objetivos
Al terminar esta lección, el estudiante podrá:
• Realizar procedimientos de ajuste del sistema de combustible, usando
herramientas apropiadas relacionadas con el sistema de combustible durante una práctica de taller.
• Explicar de qué manera los ajustes al sistema de combustible afectan el
par y la potencia del motor.
Materiales de referencia
Uso del grupo de herramientas de ajuste del regulador 6V6070 SSHS8024 Uso del grupo indicador de posición electrónico 8T1000 (optativo) SSHS8623 Uso del sistema monitor de flujo de combustible Caterpillar SEHS8874 o Uso del sistema de medición de flujo de combustible y tasa de combustión 179-0710 Caterpillar NEHS0776 Manual de Servicio del Motor Diesel 3406B para camión SEBR0544 Uso del grupo multitacómetro II 9U7400 NSHS0605 Referencia del Rendimiento del Motor LEXT1044
Herramientas
9U7400 (6V4060) Grupo multitacómetro II 6V6070 Grupo de herramientas de ajuste del regulador 8T1000 Grupo indicador de posición electrónico (optativo) 1U5450 Sistema monitor del flujo de combustible o 179-0710 Sistema de medición de flujo de combustible y tasa de combustión
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3 1
2
Fig.5.2.1 Componentes del nuevo sistema de combustible de bomba helicoidal
Este corte del nuevo sistema de combustible de bomba helicoidal
muestra los componentes del regulador (1), el control de la relación
aire-combustible (2) y parte del conjunto del émbolo y tambor (3).
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Fig. 5.2.2 Cremallera en el punto de carga plena
En el punto en que el tornillo de la cremallera entra en contacto
completo con el resorte de par, la cremallera está en el punto de carga
plena (regulada). A medida que la demanda de potencia aumenta, con
la cremallera en la posición regulada, la velocidad del motor
disminuye cuando entra en sobrecarga (acelerador pleno con rpm
menores que rpm reguladas). Dependiendo de la rigidez del resorte de
par, en algún punto el resorte del regulador hace que el tornillo de la
cremallera comience a comprimir el resorte de par. A medida que esto
ocurre, la posición de la cremallera aumenta y permite inyectar más
combustible por carrera. Este aumento en la posición de la cremallera
continúa hasta que el tornillo de par hace contacto con el collar de
tope. Ésta es la posición de par máximo de la cremallera y,
generalmente, el motor alcanza su máxima potencia.
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Fig. 5.2.3 Cremallera de movimiento hacia la posición de
DESACTIVACIÓN DE COMBUSTIBLE
Los contrapesos se elevan a medida que las rpm aumentan. Esto
mueve el levantador para comprimir el resorte del regulador, y la
palanca pivotante mueve el manguito y el carrete a la dirección de
“DESACTIVACIÓN DE COMBUSTIBLE” .
Fig 5.2.4 Cremallera en movimiento hacia la posición de
ACTIVACIÓN DE COMBUSTIBLE
Si el motor disminuye su velocidad, los contrapesos bajan, lo que
hace que se mueva el levantador y se separe del resorte del regulador,
y la palanca pivotante moverá el manguito y el carrete hacia la
dirección de “ACTIVACIÓ N DE COMBUSTIBLE”.
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Fig.. 5.2.5 Control de la relación de aire-combustible
El control de relación de aire-combustible, montado en la parte
trasera de la caja del regulador, limita el humo y mejora la economía
de combustible durante la aceleración rápida. Esto lo hace
controlando el movimiento de la cremallera en la dirección de
“AUMENTO DE COMBUSTIBLE” hasta que haya suficiente aire
(presión de refuerzo) para permitir la combustión completa en los
cilindros. Cuando el control de relación de aire-combustible (FRC) se
ajusta apropiadamente, también minimiza la cantidad de hollín en el
motor.
Fig. 5.2.6 Operación del control de la relación de aire-combustible. Un vástago se extiende del control de la relación de combustible. Este
vástago se ajusta en una muesca en la palanca que hace contacto con
el extremo de la cremallera en la servoválvula. Un diafragma en el
control detecta la presión de entrada de aire (de refuerzo). El
diafragma empuja contra un resorte y un carrete. El movimiento del
carrete controla el flujo de aceite que mueve un pistón conectado al
vástago.
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Po
ten
cia
Velocidad de carga plena especificada
Punto de control
rpm de velocidad alta en vacío de
motor básico
Velocidad del motor
Fig. 5.2.7 Curva de rendimiento
Para ilustrar el rendimiento del motor en relación con los ajustes del
sistema de combustible del motor, se usa una curva de rendimiento
(que tiene forma de carpa).
Las rpm de velocidad alta en vacío de un motor no es una
especificación ajustada, sino el resultado de tres factores:
1. Las rpm del punto de control del motor (ajustado con el
tornillo de velocidad alta en vacío).
2. Las diferencias en los resortes y en los pesos del regulador.
3. Las cargas parásitas (accesorias) del motor (ventilador,
alternador, compresores de aire, bombas, BrakeSaver, etc).
Las rpm de velocidad alta en vacío se encuentran estampadas en la
placa de información del motor o en la lista de la información de
ajuste del sistema de combustible. Los datos de la placa de
información del motor se deben usar para todas las referencias, si
están disponibles.
En la medición del punto de control de un motor diesel Caterpillar,
las rpm de carga plena real se puede determinar dentro de +/- 10 rpm.
El punto de control de un motor corresponde a:
1. Las rpm de carga plena + 20 rpm.
2. El punto en que el motor deja la condición de sobrevelocidad
(regulada), pero todavía no ha alcanzado la condición de
sobrecarga (no regulada).
3. El punto en que el pasador de tope de carga o el collar de tope
de la cremallera comienza a tocar el resorte de par o la barra
de tope (hace contacto aproximadamente el 10% del tiempo).
La velocidad de carga plena es el punto en que el tornillo de la
cremallera hace contacto primero con el resorte de par y el motor
desarrolla la potencia nominal y anunciada.
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Velocidad de carga plena especificada
Punto de control
Caída
rpm alta
m
Po
ten
cia
de velocidad en vacío de motor básico
Velocidad del motor
Fig.5.2.8 Curva de rendimiento (caída)
La sobrevelocidad del regulador (caída) es la diferencia entre la
velocidad alta en vacío y la velocidad en carga plena. La
sobrevelocidad está controlada por el valor del resorte del regulador.
Los resortes de refuerzo suministran una sobrevelocidad mayor.
% de sobrevelocidad = (rpm de velocidad alta en vacío - rpm de
carga plena / rpm de carga plena) x 100%.
La sobrevelocidad normal para camiones mecánicos es 7% a 10%.
La sobrevelocidad es cualquier rpm por encima de la velocidad alta
en vacío no controlada por el regulador.
La sobrecarga ocurre en cualquier rpm por debajo de la velocidad de
carga plena con el acelerador completamente abierto. La sobrecarga
significa que el motor no puede acelerar por causa de la carga.
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Po
ten
cia
Velocidad de carga plena especificada
Punto de control
rpm de velocidad alta en vacío de
motor básico
Velocidad del motor
Fig. 5.2.9 Curva de rendimiento (la HP nominal ocurre en la velocidad de carga plena)
La potencia nominal ocurre en la velocidad de carga plena. Dependiendo del resorte de par, la potencia podría aumentar a medida
que el motor entre en sobrecarga. La potencia puede disminuir
gradualmente durante algunos centenares de rpm y después comenzar
a caer rápidamente.
La potencia se calcula, en vez de medirse directamente
HP = Par x rpm/5.252 y
HP = Tasa de flujo x Densidad de combustible/BSFC (consumo
específico de combustible al freno)
Par
Cantidad de trabajo que un motor puede hacer
Par = hp x 5.252/rpm
Fig.5.2.10 Fórmula de par
El par es la medición de la cantidad de trabajo que un motor puede
hacer. El par generalmente se mide, pero se puede calcular.
Par = hp x 5.252/rpm
El par nominal es el par a velocidad de carga plena. El par máximo es
el que generalmente se presenta en unos 2/3 de la velocidad de carga
plena. El par aumenta a medida que las rpm disminuyen. La mayor
eficiencia de combustión, debido a mayor tiempo de combustión, y
las menores cargas de fricción son las causas del aumento de par a
rpm menores. A medida que el par aumenta, el calor del motor
aumenta, debido a pérdidas en las rpm de la bomba de agua y la
bomba de aceite. La elevación de par es el porcentaje de ganancia de
par desde el par nominal hasta el par máximo.
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AP = [(PM-PR)÷PR]x100
AP = Aumento de par PM = Par máximo PR = Par regulado
Fig. 5.2.11 Fórmula de elevación de par
Ejemplo:
¿Cuál es la elevación de par de un motor clasificado en 2.100 rpm
con 1.000 pie libra de par nominal y 1.400 pies libra en el par
máximo, en 1.200 rpm?
(1.400-1.000/1.000) x 100 = 40%
¿Cuál es la potencia nominal del motor anterior?
1.000 x 2.100/5252 = 400 hp en 2.100 rpm
¿Cuál es la potencia en el par máximo?
1.400 x 1.200/5252 = 320 hp
NOTA: Revise la hoja "Problemas del sistema de combustible"
(Lección 1, Hoja 1) antes de realizar los ejercicios de práctica de
taller.
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PROBLEMA CAUSAS POSIBLES
Potencia baja
API alto del combustible Presión baja de combustible causada por:
- Drenaje del tanque taponado - Restricción en la tubería de suministro de combustible - Filtro primario taponado (si está equipado) - Filtro secundario taponado - Falla de la válvula de alivio (si está equipado con bomba de
transferencia de engranajes) - Falla en la bomba de transferencia
Agua o aire en el combustible Varillaje doblado o ajustado incorrectamente Falla del control de relación de combustible Ajuste incorrecto de entrega de combustible Punto de control incorrecto Problemas de sincronización Sobrecarga Operación inadecuada de los calentadores de combustible - aceite demasiado caliente Gran altura Alta carga debida a accesorios
Consumo alto de combustible
API alto del combustible Ajuste de entrega de combustible incorrecto Punto de control incorrecto Sincronización inadecuada Velocidad en vacío muy alta Filtro de aire sucio Operación sin termostato Técnicas de cambios incorrectas Tren de fuerza que no corresponde - funciona el motor a rpm ineficientes Manejo de camión a velocidades altas en autopista
PROBLEMAS DEL SISTEMA DE COMBUSTIBLE LECCIÓN 2, HOJA 1
Demasiado o insuficiente combustible para la combustión puede ser la causa de un problema en el
sistema de combustible. Cuando el problema se relaciona con alguna otra parte del motor, como el
sistema de aire o el sistema mecánico del motor, puede deberse directamente al sistema de
combustible. Mediante pruebas y diagnósticos, es necesario encontrar la fuente del problema.
Los problemas en el sistema de combustible pueden ser el resultado de calidad deficiente del
combustible, fallas en los componentes o ajustes/ sincronización incorrectas.
La tabla siguiente resume los problemas y las causas posibles relacionados con el sistema de
combustible cuando el motor tiene potencia baja o consumo alto de combustible.
Falta de combustible
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Ejercicio de práctica de taller
Objetivo: Al terminar esta práctica, el estudiante podrá realizar procedimientos de ajuste del sistema de
combustible en una máquina en operación.
Materiales de referencia
Manual de Servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544
Uso del grupo de multitacómetro II (6V4060) 9U7400 NSHS0605
Uso del grupo indicador de posición electrónico 8T1000 (optativo) SSHS8623
Uso del grupo de herramientas de ajuste del regulador 6V6070 SSHS8024
Herramientas
9U7400 (6V4060) Grupo Multitacómetro II
6V6070 Grupo de Herramientas de ajuste del regulador
8T1000 Grupo indicador de posición electrónico (optativo)
Indicaciones
Realice los siguientes procedimientos de ajuste del sistema de combustible y registre los resultados a
continuación
Ajuste de la cremallera
Especificación
Real
Punto de control
Especificación
Real
Velocidad alta en vacío
Especificación
Real
Velocidad de carga plena
Especificación
Real
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Ejercicio de práctica de taller
Objetivo: Al terminar esta práctica, el estudiante podrá entender los efectos sobre la potencia, el uso de
combustible y el refuerzo en un motor en operación cuando se cambian el ajuste de la cremallera de
combustible, la velocidad alta en vacío, la sincronización y el control de la relación de aire-combustible.
Materiales de referencia
Manual de Servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544
Uso del grupo de multitacómetro II (6V4060) 9U7400 NSHS0605
Uso del grupo de herramientas de ajuste del regulador 6V6070 SSHS8024
Uso del sistema monitor de flujo de combustible Caterpillar SEHS8874
o
Uso del sistema de medición de flujo de combustible y tasa de
combustión 179-0710 Caterpillar NEHS0776
Herramientas
9U7400 (6V4060) Grupo de multitacómetro II
6V6070 Grupo de herramientas de ajuste del regulador
1U5450 Sistema monitor de flujo de combustible
o
179-0710 Sistema de medición de flujo de combustible y tasa de combustión Caterpillar
Indicaciones
1. Conecte el sistema monitor de flujo de combustible 1U5450 o el sistema de medición de flujo
de combustible y tasa de combustión Caterpillar 179-0710 y otras herramientas que se desee,
para evaluar la potencia corregida de un motor.
2. Verifique todas las configuraciones del motor y registre los datos de la línea de base con el
motor cargado para el punto regulado. Estos valores se considerarán como línea base de las
pruebas.
Valores de línea base
Alta en vacío
FLS
FTS Punto
de control
Tasa de comb.
Temp. del comb.
Potencia Presión del comb.
Refuerzo Temp.
de adm. aire Presión barom.
FTS: Full Load Setting (Regulación de carga plena) FTS: Full Torque Setting (Regulación de par pleno)
3. Ajuste la velocidad alta en vacío a 50 rpm por encima del valor de línea de base. Registre los
datos en el nuevo punto regulado.
Velocidad alta en vacío de 50 rpm por encima del valor de línea base.
Alta en
vacío
FLS
FTS Punto
de control
Tasa de
comb.
Temp.
del comb.
Potencia Presión del comb.
Refuerzo Temp.
de adm. aire Presión barom.
FTS: Full Load Setting (Regulación de carga plena)
FTS: Full Torque Setting (Regulación de par pleno
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4. Ajuste la velocidad alta en vacío a unos 50 rpm por debajo del valor de línea base.
Registre los datos en el nuevo punto regulado.
Velocidad alta en vacío de 50 rpm por debajo del valor de línea base
Alta en vacío
FLS
FTS Punto
de control
Tasa de comb.
Temp. del comb.
Potencia Presión del comb.
Refuerzo Temp.
de adm. aire Presión barom.
FTS: Full Load Setting (Regulación de carga plena)
FTS: Full Torque Setting (Regulación de par pleno)
5. Ajuste la velocidad alta en vacío al valor de línea base y aumente FLS y FTS 1,0 mm por
encima del valor de línea base. Cargue el motor y registre los datos en el nuevo punto
regulado
FLS/FTS 1,0 mm por encima del valor de línea base
Alta en vacío
FLS
FTS Punto
de control
Tasa de comb.
Temp. del comb.
Potencia Presión del comb.
Refuerzo Temp.
de adm. aire Presión barom.
FTS: Full Load Setting (Regulación de carga plena)
FTS: Full Torque Setting (Regulación de par pleno)
6. Disminuya FLS y FTS 1.0 mm por debajo del valor de línea base. Cargue el motor y
registre los datos en el nuevo punto regulado
FLS/FTS 1,0 mm por debajo del valor de línea base
Alta en vacío
FLS
FTS Punto
de control
Tasa de comb.
Temp. del comb.
Potencia Presión del comb.
Refuerzo Temp.
de adm. aire Presión barom.
FTS: Full Load Setting (Regulación de carga plena) FTS: Full Torque Setting (Regulación de par pleno)
7. Ajuste el FLS y FTS al valor de línea base. Gire tres vueltas completas el tornillo de
sincronización grande. Cargue el motor y registre los datos en el nuevo punto regulado.
Tornillo de sincronización grande girado tres vueltas
Alta en vacío
FLS
FTS Punto
de control
Tasa de comb.
Temp. del comb.
Potencia Presión del comb.
Refuerzo Temp.
de adm. aire Presión barom.
FTS: Full Load Setting (Regulación de carga plena) FTS: Full Torque Setting (Regulación de par pleno)
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8. Gire siete vueltas completas el tornillo de sincronización grande. Cargue el motor y
registre los datos en el nuevo punto regulado.
Tornillo de sincronización grande girado siete vueltas
Alta en vacío
FLS
FTS Punto
de control
Tasa de comb.
Temp. del comb.
Potencia Presión del comb.
Refuerzo Temp.
de adm. aire Presión barom.
FTS: Full Load Setting (Regulación de carga plena)
FTS: Full Torque Setting (Regulación de par pleno)
9. Regrese la sincronización al valor de línea base (cuatro vueltas completas). Retire la
cubierta del control de la relación de aire-combustible (FRC) y tapone la tubería de
refuerzo. Cargue el motor y registre los datos en el nuevo punto regulado.
Línea de refuerzo con la FRC taponada
Alta en vacío
FLS
FTS Punto
de control
Tasa de comb.
Temp. del comb.
Potencia Presión del comb.
Refuerzo Temp.
de adm. aire Presión barom.
FTS: Full Load Setting (Regulación de carga plena)
FTS: Full Torque Setting (Regulación de par pleno)
10 Evalúe en el salón de clase los resultados y los efectos de los cambios hechos.
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Lección 3: Sincronización del motor
Introducción
Esta lección explicará la sincronización estática y dinámica del
motor. Los ejercicios de práctica de taller que siguen le darán al
estudiante la oportunidad de realizar procedimientos de
sincronización en el motor.
Objetivos
Al terminar esta lección, el estudiante podrá:
• Realizar procedimientos de sincronización del motor usando
equipo apropiado de sincronización del motor durante un
ejercicio de práctica de taller.
• Explicar cómo usar una curva de avance de sincronización.
Materiales de referencia
Uso del grupo indicador de sincronización del
motor 8T5300 SEHS8580
Tabla de sincronización dinámica SEHS8140
Manual de Servicio del motor diesel 3406B para camión SEBR0544
Herramientas
8T5300 Grupo indicador de sincronización
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Sincronización estática (motor APAGADO)
Sincronización dinámica (motor en funcionamiento)
Fig. 5.3.1 Sincronización del motor
La sincronización del motor consta de sincronización estática (motor
APAGADO) y sincronización dinámica (motor en funcionamiento).
La sincronización estática asegura que el suministro de combustible
al émbolo de inyección de combustible No. 1 esté sincronizado con el
cilindro No. 1. La mayoría de los motores diesel Caterpillar tienen un
orificio de pasador de sincronización estática en la caja del volante y
un orificio correspondiente en el volante. Cuando los dos orificios
están alineados, el pistón del cilindro No. 1 está en la posición de
centro muerto superior (TDC).
Fig. 5.3.2 Orificio del pasador de sincronización estática
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La sincronización estática se ajusta girando el motor en el sentido de
marcha de avance hasta que se pueda ubicar un pasador de
sincronización a través del orificio (flecha) en el lado de la caja de la
bomba de combustible, en el árbol de levas de la bomba de
combustible. Deje el pasador de sincronización en esta posición.
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SIN
CR
ON
IZA
CIÓ
N (
° B
TC
)
Fig. 5.3.3. Unidad de avance de sincronización
Afloje los pernos (4 u 8 en los modelos recientes) de la unidad de
avance de sincronización (flecha). Gire el motor en el sentido de
retroceso al menos 30º. Apriete dos de los pernos a 27 lb pulg (37•
Nm) para permitir el patinaje seguro entre la unidad de avance de
sincronización y el anillo del árbol de levas de la bomba de
combustible. El motor se gira a continuación en rotación de avance
hasta que pueda ponerse el pasador en el orificio del volante con el
cilindro No. 1 en el centro muerto superior. Ponga un par de apriete
de 41 ± 5 lb pie (55 ± 7 N•m) a los pernos que sostienen la unidad de
avance de sincronización al anillo en el árbol de levas de la bomba de
combustible. Quite los pasadores de sincronización del volante y de
la caja de la bomba de combustible.
Sincronización
dinámica
Sincronización
estática
Efecto de
orificio
0°
rpm
Fig. 5.3.4 Sincronización dinámica (efecto de orificio + sincronización estática)
El "efecto de orificio" afecta la sincronización dinámica. El efecto de
orificio es la onda de presión que se forma por el movimiento rápido
del émbolo de la bomba de inyección en el sistema de combustible.
Esta onda de presión hace que la inyección de combustible comience
antes de que el émbolo cierre el orificio de suministro de
combustible. Como resultado, el efecto de orificio es en sí mismo un
avance. La sincronización dinámica, por lo tanto, puede calcularse
sumando el efecto de orificio a la sincronización estática.
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Nuevo sistema de combustible
de bomba helicoidal
0,2° por cada 100 rpm
Otros motores 0,1° por cada 100 rpm
Fig. 5.3.5. Especificaciones del efecto de orificio
En todos los motores con el nuevo sistema de combustible de bomba
helicoidal, el efecto de orificio es de aproximadamente 0,2º por cada
100 rpm. Para todos los otros motores, el efecto de orificio es de 0,1º
por cada 100 rpm.
rpm del motor - 1.000 = 1°
Efecto de orificio (0,1° x 10)
+ Sincronización estática = 16°
Sincronización dinámica calculada = 17°
Fig. 5.3.6 Grupo indicador de sincronización del motor 8T5300
El grupo indicador de sincronización del motor 8T5300, que incluye
el grupo adaptador de sincronización diesel 8T5301, puede medir la
sincronización dinámica a cualquier velocidad o carga del motor. Si
un motor no tiene una unidad de avance de sincronización mecánica,
mida la sincronización sólo en una velocidad del motor.
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Fig. 5.3.7 Orificio del pasador de sincronización
Para verificar la sincronización dinámica se instala un transductor
magnético en el orificio del pasador de sincronización (flecha) en la
caja del volante. Cuando el transductor se conecta al indicador de
sincronización del motor 8T5250 desde el grupo indicador de
sincronización 8T5300, establece un campo magnético constante
alrededor del extremo del transductor y del volante.
A medida que el volante gira (motor en funcionamiento) y el orificio
de sincronización del volante pasa el extremo del transductor, un
cambio en el campo magnético hace que el transductor envíe la señal
TDC al indicador de sincronización del motor 8T5250.
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• Régimen constante de avance desde
velocidad de arranque hasta velocidad final
• Dos regímenes de avance
- Desde velocidad de arranque hasta velocidad intermedia - Desde velocidad intermedia hasta velocidad final
Fig.5.3.8 Unidades de avance de sincronización Caterpillar (dos tipos)
En los motores de fabricación Caterpillar se usan dos tipos de
unidades de avance de sincronización mecánica. Una unidad tiene un
régimen constante de avance desde su velocidad de arranque hasta su
velocidad final. La segunda unidad tiene dos regímenes de avance:
una ocurre desde la velocidad de arranque hasta la velocidad
intermedia y la otra ocurre desde la velocidad intermedia hasta la
velocidad final.
Cuando opera correctamente, el avance mecánico debe efectuar un
cambio suave en la sincronización dinámica del motor. Este cambio
gradual debe ocurrir durante la aceleración y la desaceleración. Por
esta razón, es necesario medir la sincronización dinámica a intervalos
de 100 rpm entre la velocidad baja en vacío y la velocidad alta en
vacío para confirmar la operación de avance.
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SIN
CR
ON
IZA
CIÓ
N (
° B
TC
)
Sincronización
dinámica
Sincronización
estática
Avance
mecánico
0°
rpm
Efecto de
orificio
Fig. 5.3.9. Sincronización dinámica en motores con avance mecánico
El efecto de orificio afecta la sincronización dinámica en los motores
con avance mecánico en la misma forma que se explicó antes para los
motores sin avance mecánico. El efecto de orificio es un avance de
sincronización, además de avance mecánico.
La sincronización dinámica en motores con avance mecánico se
puede calcular a cualquier velocidad dada del motor. Para hacer esto,
se suma el efecto de orificio, junto con el avance mecánico, a la
sincronización estática.
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1. Velocidad en vacío 650 rpm
Efecto de orificio (0,1º x 6) = 0,6º
Sincronización estática = 16,0º
Avance mecánico = 0º
Sincronización dinámica calculada = 16,6º
2. Velocidad de arranque: 1.500 rpm
Efecto de orificio (0,1º x 15) = 1,5º
Sincronización estática = 16,0º
Avance mecánico = 0º
Sincronización dinámica calculada = 17,5º
3. Velocidad final 2.800 rpm
Efecto de orificio (0,1º x 28) =2,8º
Sincronización estática =16,0º
Avance mecánico = 5,0º
Sincronización dinámica calculada = 23,8º
4. Velocidad alta en vacío: 3065 rpm
Efecto de orificio (0,1º x 31) = 3,1º
Sincronización estática = 16,0º
Avance mecánico = 5,0º
Sincronización dinámica calculada = 24,1º
SIN
CR
ON
IZA
CIÓ
N (
° B
TC
)
24,1 23,8
17,5
16,6
14
650 1.500 2.800 3.065
rpm
Fig.5.3.10 Sincronización del motor con avance de régimen único
La gráfica anterior sirve para ilustrar el ejemplo que se muestra a
continuación para un motor con un régimen de avance única.
Sincronización estática =16º
Avance = 5º
Velocidad de arranque = 1.500 rpm
Velocidad final = 2.800 rpm
Velocidad baja en vacío = 650 rpm
Velocidad alta en vacío = 3.065 rpm
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1. Velocidad baja en vacío: 650 rpm
Efectos de Orificio (0,1º x 6)
Sincronización estática
Avance mecánico
Sincronización dinámica calculada
= 0,6º
= 11,0º
= 0,0º
= 11,6º
2. Velocidad de Arranque:1.400 rpm
Efectos de Orificio (0,1º x 14) = 1,4º
Sincronización estática = 11,0º
Avance mecánico = 0.0º
Sincronización dinámica calculada = 12,4º
3. Velocidad intermedia: 1.700 rpm
Efectos de Orificio (0,1º x 17) = 1,7º
Sincronización estática = 11,0º
Avance mecánico = 6,0º
Sincronización dinámica calculada = 18,7º
SIN
CR
ON
IZA
CIÓ
N (
° B
TC
)
23,3 23,2
18,7
12,4
11,6
650 1.400 1.700
rpm
2.200 2.290
Fig. 5.3.11 Sincronización del motor con dos regímenes de avance
La grafica anterior se usa para ilustrar el ejemplo que se muestras a
continuación con dos regímenes de avance.
Sincronización estática = 11º
Avance = 6º
Velocidad de arranque = 1.400 rpm
Avance en segunda = 4º
Velocidad intermedia = 1.700 rpm
Velocidad final = 2.200 rpm
Velocidad baja en vacío = 650 rpm
Velocidad alta en vacío = 2.290 rpm
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4. Velocidad final: 2.200 rpm
Efecto de orificio (0,1º x 22) = 2,2º
Sincronización estática = 11,0º
Avance mecánico
(primero mas segundo = 10,0º
Sincronización dinámica calculada = 23,2º
5. Velocidad alta en vacío: 2.290 rpm
Efecto de orificio (0,1º x 23) = 2,3º
Sincronización estática = 11,0º
Avance mecánico = 10,0º
Sincronización dinámica calculada = 23,3º
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CIÓ
N (
° B
TC
) S
INC
RO
NIZ
AC
IÓN
(°
BT
C)
NO ACEPTABLE
Sincronización
calculada
Sincronización
medida
rpm
Fig. 5.3.12 Problema mecánico del avance de sincronización
Esta gráfica de sincronización indica un avance de la sincronización
no aceptable. El avance de la sincronización no comenzó sino hasta
varios centenares de rpm más allá de la velocidad de arranque
especificada. Luego, la sincronización repentinamente avanzó hasta
dentro de las especificaciones. Esta gráfica indica un problema
mecánico con la unidad de avance.
Fig. 5.3.13 Avance de sincronización que comienza tarde En esta gráfica, el avance de la sincronización no comenzó sino hasta varios centenares de rpm más allá de la velocidad de arranque
especificada, pero luego, avanzó uniformemente hasta la
sincronización especificada. Esta gráfica puede ser indicación de un
problema de montaje, como un resorte incorrecto en uno o en ambos
pesos, o un ajuste incorrecto del INICIO DE AVANCE.
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Fig. 5.3.14 Tabla de sincronización dinámica
Cuando se verifique la sincronización dinámica en un motor de
avance mecánico, Caterpillar recomienda que el técnico calcule y
represente gráficamente la sincronización dinámica en una hoja de
trabajo, como la del formulario SEHS8140 mostrado en la figura
5.3.14.
Después de calcular y representar gráficamente los valores de
sincronización, verifique la sincronización dinámica real, usando el
grupo indicador de sincronización del motor 8T5300. Opere el motor
desde VELOCIDAD BAJA EN VACÍO hasta VELOCIDAD ALTA
EN VACÍO y desde VELOCIDAD ALTA EN VACÍO hasta
VELOCIDAD BAJA EN VACÍO. Registre la sincronización
dinámica cada 100 rpm, a las velocidades especificadas durante la
aceleración y desaceleración, y después represente gráficamente los
resultados en la hoja de trabajo.
La sincronización de inyección de combustible dinámica real de un
motor, cuando se mide con el indicador de sincronización 8T5250 a
partir del grupo indicador de sincronización 8T5300 y se representa
gráficamente en el diagrama de sincronización, debe estar dentro de
los límites de esta tolerancia. Si no es así, quizás se necesite un ajuste
o reparación.
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N I
ND
ICA
DA
38
Ventana
de rpm de
referencia
Tolerancia
de sincronización
dinámica
Ventana de
RPM tope
8
600 2.400
RPM
Fig. 5.3.15 Tolerancia de sincronización dinámica (motor sin unidad de avance de sincronización)
En la figura 5.3.15 se muestra la tolerancia de sincronización
dinámica de un motor 3306 sin unidad de avance de sincronización.
La especificación muestra una sincronización aceptable desde 20,5
hasta 23,5 grados (mínimo y máximo) a la primera velocidad de la
prueba (ventana rpm de referencia) de 970 rpm a 1.030 rpm. Los dos
valores de sincronización se representan gráficamente en ambos
valores de la velocidad, marcando cuatro puntos de datos. Los cuatro
puntos de datos se unen para formar una ventana.
Para un motor sin unidad de avance de sincronización, se construye
una segunda ventana en la misma forma en la segunda velocidad de
la prueba (rpm de parada). Los límites extremos de las dos ventanas
se unen para formar la tolerancia de sincronización dinámica.
La pendiente del valor de línea que conecta la ventana rpm de
referencia a la ventana rpm de parada es el resultado del "efecto de
orificio de inyección de combustible", que se incluye en las
Especificaciones del Sistema de Combustible.
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ND
ICA
DA
38
Fin del avance
debe ocurrir dentro de esta ventana
Ventana de
RPM tope
Ventana de RPM de
arranque
Ventana de
RPM de referencia
Tolerancia
de sincronización
dinámica
Inicio del avance
debe ocurrir dentro
de esta ventana
8
600 2.400
RPM
Fig. 5.3.16 Tolerancia de sincronización dinámica (motor con unidad de avance de la sincronización)
La figura 5.3.16 es el ejemplo representado gráficamente de la
sincronización del con unidad de avance de sincronización. La tolerancia
de sincronización dinámica tendrá tres ventanas en vez de dos como en la
figura 5.3.15. Se ubican y se conectan cuatro puntos de datos para las rpm
de referencia, las rpm de arranque las y rpm de parada. Esto forma tres
ventanas. Los límites extremos de todas las ventanas se conectan, para
formar la tolerancia de sincronización dinámica.
La pendiente de las líneas, de la ventana rpm de referencia a la ventana
rpm de arranque, es el resultado del efecto de orificio de inyección de
combustible. La pendiente de las líneas, desde la ventana de rpm de
referencia a la ventana de rpm de parada, es el resultado del efecto de
orificio de inyección de combustible más la unidad de avance de
sincronización. La pendiente de estas líneas no se puede cambiar, a menos
que la unidad de avance de la sincronización, o sus componentes, se
cambien. Sin embargo, el punto de arranque y de parada se puede cambiar
en los nuevos sistemas de combustible de bomba helicoidal. Los puntos de
arranque y de parada no se pueden cambiar en otros sistemas de
combustible.
Hay unos pocos motores que tienen unidades de avance de sincronización
compuestas. Estos motores se identifican mediante el punto de prueba de
las rpm medias. Si hay un valor en la especificación de sincronización de
datos del sistema de combustible, se representa una cuarta ventana, de la
misma manera que en la figura 5.3.16. Cuando se conectan los extremos
de las cuatro ventanas, la pendiente de las líneas desde la ventana de las
rpm de referencia hasta la ventana de las rpm medias será diferente a la
pendiente de las líneas desde la ventana de las rpm medias hasta la
ventana de las rpm de parada. La pendiente de estas líneas se controla
mediante el efecto de orificio de inyección de combustible y los
componentes de la unidad de sincronización, y no es ajustable.
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Si la sincronización de inyección de combustible medida pasa a
través de cada ventana de tolerancia de sincronización dinámica, y no
cae fuera de la línea que une las ventanas, no se requerirá ajuste ni
reparación. Si la sincronización medida está fuera de la ventana de
las rpm de referencia, se necesitará un ajuste apropiado de la
sincronización estática para llevar la sincronización medida a los
valores de tolerancia aceptable.
Si la sincronización dinámica medida está dentro de la ventana de las
rpm de arranque, pero fuera de la ventana de las rpm de parada, se
requiere un ajuste o reparación de la unidad de avance de la
sincronización. El cambio en la pendiente de la sincronización
dinámica medida indica el avance de la sincronización de arranque,
media y de parada, y debe ocurrir dentro de la ventana apropiada. Si
no es así, se requiere un ajuste o reparación de la unidad de avance.
Consulte el Manual de Servicio apropiado para el procedimiento de
ajuste o reparación necesario con el fin de lograr la sincronización
dinámica correcta.
NOTA: Revise la hoja "Efectos de sincronización adelantada o
retardada del motor" (Lección 3, Hoja 1), antes de realizar los
ejercicios de práctica de taller.
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EFECTOS DE LA SINCRONIZACIÓN ADELANTADA O RETARDADA DEL MOTOR
LECCIÓN 3, HOJA 1
SINCRONIZACIÓN
ADELANTADA
SINCRONIZACIÓN
RETARDADA
Arranque difícil
Refuerzo bajo
Potencia baja o funcionamiento irregular
Detonación (golpeteo)
Humo negro
Temperatura de escape baja
Consumo alto de combustible
Humo blanco en el arranque
Temperaturas de escape altas - combustible quemándose en los múltiples de escape
Fuego por el tubo de escape
Refuerzo alto
Recalentamiento
Potencia baja
Consumo alto de combustible
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Ejercicio de práctica de taller
Objetivo: Al terminar esta práctica, el estudiante podrá realizar una curva de avance de sincronización
y ajustar la sincronización del motor.
Materiales de referencia
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Uso del grupo indicador de sincronización del motor 8T5300 SEHS8580
Tabla de sincronización dinámica SEHS8140
Herramientas
8T5300 Grupo indicador de sincronización del motor
Indicaciones: En esta práctica, se usa un motor en funcionamiento con un problema de sincronización.
Los estudiantes son los técnicos del distribuidor Caterpillar que deben diagnosticar y solucionar el
problema correctamente.
Se deben usar las técnicas apropiadas de localización y solución de problemas, incluido el uso del
equipo apropiado de diagnóstico.
Problema de sincronización del motor
- El motor tiene alto consumo de combustible y un refuerzo mayor de lo normal.
- El operador no está disponible, pero el punto de control, el ajuste del sistema de
combustible y de par son correctos.
Procedimiento
- Instale las herramientas apropiadas de diagnóstico
- Realice una curva de avance de la sincronización
- Realice los ajustes necesarios
- Repita la prueba hasta que esté dentro de la tolerancia
- Revise todos los resultados de las pruebas en el salón de clase.