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DIAGNÓSTICO DE FALLAS EN MOTORES DIESEL

2015

Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel

TABLA DE CONTENIDOS

INTRODUCCION ......................................................................................................... 3 1. LOS MOTORES DIESEL ............................................................................................... 5 2. TECNICAS DE DIAGNOSTICO ................................................................................... 22 3. AFINAMIENTO MENOR DE MOTORES DIESEL ......................................................... 31 4. CUADRO DE FALLAS Y POSIBLES SOLUCIONES ........................................................ 39 5. DIAGNOSTICO DE MOTORES ELECTRONICOS ......................................................... 47

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INTRODUCCION

Siendo el petróleo el combustible con alto poder calorífico, se puede decir que los motores de combustión interna empleados en los equipos pesados pueden trabajar eficientemente en las operaciones mineras de tajo abierto y subterráneo.

Si cumplimos plenamente con las actividades de mantenimiento preventivo del motor este nos brindara un trabajo eficiente libre de fallas en su vida útil, si la descuidamos estaremos expuestos a que sus elementos fallen generándonos perdidas económicas por producción, tiempo de parada y reparación, estos tres elementos suman mucho dinero.

Antes de llevar el motor al taller de reparación es necesario hacer un diagnóstico para determinar la(s) posible(s) causas de la falla que está ocurriendo en su interior. Para esto analizaremos los métodos de diagnóstico que nos permitan determinar las causas de las fallas presentadas.

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LOS MOTORES DIESEL

1. COMPONENTES Los motores diesel tiene una diversidad de componentes, cada uno de ellos cumple una función específica en el buen funcionamiento, entonces la descripción de cada una de ellas las indicaremos dependiendo su ubicación (los que pertenecen a la culata y el bloque de motor). 1.1 CULATA DEL MOTOR Componente del motor ubicado en su parte superior, cuya función es la de soportar las altas presiones y temperaturas producto de la combustión en el interior del motor, este está cubierto por una tapa de balancines. En la culata se aloja los componentes siguientes -

Múltiple de admisión y escape Válvulas de admisión y escape Pre calentadores Inyectores Eje de balancines Cámara de combustión (para motores de inyección indirecta) Termostato Galerías de lubricación y refrigeración Turbocompresor

A continuación todos los estudiantes estarán en capacidad de hacer un repaso de conocimiento de cada uno de estos elementos, su ubicación, función, como estos influyen en el buen funcionamiento del motor. Entonces la tarea específica será preparar a través de grupos la exposición de cada elemento utilizando diapositivas, papelotes y muestras de estos elementos para que así todos podamos entender el funcionamiento.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel 1.2 BLOQUE Componente del motor cuya función es la de alojar al conjunto móvil del motor que mediante un sistema de sincronización generan la combustión en 4 tiempos, estos componentes son:

-

Cigüeñal Pistón Galerías de lubricación y refrigeración Biela Camisas Árbol de levas Engranajes de distribución Bomba de aceite

En la parte inferior se ubica el cárter que es el depósito de aceite de motor

1.3 SISTEMAS DEL MOTOR El funcionamiento del motor depende de cada uno de sus sistemas alternos que forman parte del proceso de combustión, cada uno de ellos cumplirá una función específica, entre ellos tenemos: 1.4 SISTEMA DE ALIMENTACION DE COMBUSTIBLE Haremos un recuento de lo que fue la evolución del sistema de combustible en los motores diesel. SISTEMA DE COMBUSTIBLE CONVENCIONAL Un sistema de combustible en un motor convencional será aquella que lleva dentro de sus partes una bomba de inyección; pudiendo ser: bomba de inyección lineal, o bomba de inyección rotativa. Entre los elementos comunes tendremos: -

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Tanque o deposito Filtros de combustible Separador de agua Bomba de alimentación Inyectores Cañerías de baja y alta presión Cañerías de retorno

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Diagrama del Sistema de Combustible convencional

COMPONENTES 1. TANQUE DE COMBUSTIBLE Deposito donde se almacena el combustible para el trabajo del motor, en el interior tiene un indicador de nivel de combustible por donde el operador puede observar en el tablero de control el nivel de combustible con la que cuenta el motor para su respectivo relleno si así lo requiere. Requiere de un mantenimiento periódico para evitar la formación de óxidos y que las paredes se corroan. En tanque sucede el fenómeno de la evaporación del agua que contiene el aire atmosférico que se encuentra a su alrededor, es por ese motivo que el sistema debe contar con un separador de agua

2. BOMBA DE ALIMENTACION Debido a que la ubicación del tanque con respecto a los demás elementos de este sistema está alejada, es necesario el empleo de una bomba de alimentación de combustible que traslade el fluido desde el tanque a la bomba de inyección. Si se emplea una bomba de inyección rotativa, la bomba de alimentación es parte de la bomba de inyección; en bombas de inyección lineal, la bomba de alimentación pudiera ser parte de la bomba de inyección o ubicarse fuera de la misma, esto obedece al diseño del fabricante. 3. FILTRO DE COMBUSTIBLE Función: Filtran el agua y las impurezas del petróleo para evitar el desgaste de inyectores, válvulas, etc. Filtrante: El 98% de los filtros de petróleo están fabricados con filtrante de celulosa. El 2% restante, están fabricados con filtrante de fieltro

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4. BOMBA DE INYECCION El corazón del sistema de alimentación de combustible lo constituye la bomba de inyección, que basa su principio de funcionamiento en el desplazamiento de un pistón dentro de un cilindro. Actualmente debemos distinguir dos tipos de bien diferenciados: La bomba de elementos en línea (bomba lineal) La bomba rotativa. Consideraciones de funcionamiento:  El combustible debe ser inyectada a una presión muy elevada (entre 130 a 250 bar) pero en una cantidad muy pequeña y precisa, e igual en cada cilindro.

Bomba lineal

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel La bomba de inyección cualquiera sea el tipo tiene por misión  Mandar el combustible suficiente en el momento apropiado, a la presión necesaria y en el orden establecido a cada inyector para que pueda ser introducido en el interior de la cámara de combustión en las mejores condiciones de combustión y por tanto de optimización del rendimiento térmico del motor.

Bomba rotativa 5. VALVULA DE DERIVACION El combustible en los pasajes de la bomba de inyección debe estar presurizada, de tal modo que a la salida de esta se ubica una válvula de derivación tarada a una presión determinada, si la presión es mayor, el combustible retorna al tanque.

6. INYECTORES La misión de los inyectores es de realizar la pulverización de la pequeña cantidad de combustible alimentada por la bomba de inyección, y de dirigir el chorro de tal modo que el fluido sea esparcido homogéneamente por toda la cámara de combustión. Trabajan a presiones muy elevadas de 200 bares a más, con frecuencia de accionamiento de hasta 2000 aperturas por minuto y a unas temperaturas de entre 500 y 600º C Existen gran variedad de inyectores, dependiendo estos del sistema de inyección y del tipo de cámara de combustión que utilice cada motor, aunque todos tienen similar principio de funcionamiento. Fundamentalmente existen dos tipos:

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Inyectores de orificios; generalmente utilizados en motores de inyección directa

Inyectores de espiga (pueden ser cilíndricos o cónicos), para motores de inyección indirecta

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 Inyector Bomba Es una bomba de alta presión asociada a un inyector que forma un solo conjunto. En los sistemas de inyección diesel por medio de inyector bomba existe un elemento por cada uno de los cilindros del motor. Su ubicación es montado sobre la culata, accionado por el eje de Balancines específico solidario al eje de levas. Con este montaje se elimina así la bomba tradicional y los ductos de presión hasta los inyectores consiguiendo las siguientes ventajas: Genera la alta presión de inyección Inyecta la cantidad precisa de combustible en cada momento.

7. LINEA DE RETORNO El combustible que envía la bomba de alimentación al sistema no necesariamente se consume en su totalidad es por este motivo que el sistema debe contar con una línea de retorno a tanque, tanto de la bomba de inyección como de los inyectores.

SISTEMA DE COMBUSTIBLE EUI Un sistema donde la electrónica participa en el control de la inyección, a diferencia del sistema convencional, este no lleva bomba de inyección, además la bomba de alimentación de combustible es más conocida como bomba de transferencia. Como parte del sistema tendremos los componentes electrónicos como sensores y actuadores, lo cual hace de la combustión más eficiente, económico y menos contaminante.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel SISTEMA DE COMBUSTIBLE HEUI Sistema electrónico también, cuya diferencia con el EUI, es que este genera la inyección a través del sistema de lubricación del motor, es decir, en el sistema de lubricación hay una derivación de flujo de aceite que es aprovechada por una bomba de alta presión, es ella quien lleva el aceite al inyector para hacer actuar al inyector, Es por eso que el sistema se llama; sistema de inyección actuado hidráulicamente y controlado electrónicamente

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel SISTEMA DE COMBUSTIBLE COMMON RAIL Sistema mucho más moderna que ya se viene aplicando en los motores diesel, la finalidad de este sistema es lograr alta presión en el atomizado del petróleo para que este se queme por completo, de esa manera se logra mayor potencia, menos contaminación, mas economía en el consumo de combustible.

Este sistema se diferencia de los demás, por poseer una bomba de alta presión que lleva el flujo de petróleo a un riel común, donde lo almacena y en función a la necesidad de cada inyector suministra el petróleo para la combustión

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SISTEMA DE LUBRICACION

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel El sistema de lubricación cumple importantes funciones en el motor, estas pueden ser:        

Permite fácil arranque Lubrica las partes del motor y previene el desgaste Reduce la fricción Protege contra la corrosión Mantiene las partes del motor limpias Reduce los depósitos en la cámara de combustión Enfría las partes del motor Ayuda al sellado de la combustión No produce espuma

TEORIA DE LA PELICULA DE ACEITE Con el movimiento de rotación del árbol arrastra consigo el aceite en el sentido de rotación. Con ello se forma debajo del árbol una cuña de aceite que eleva el árbol. En el sitio más estrecho entre el cojinete y el muñón reina la máxima presión. Si en este sitio, se interrumpe la película de aceite, se hundiría el árbol sobre el soporte y daría ocasión a un gran desgaste. ES IMPORTANTE ENTONCES DESDE ESTE PUNTO DE VISTA VERIFICAR LA PRESIÓN DE ACEITE EN EL MOTOR

SELECCIÓN DEL ACEITE PARA UN MOTOR DIESEL

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel Quizás ninguna otra de las propiedades de los aceites lubricantes para motor causa tanta confusión como los sistemas de clasificación promulgados por el Instituto Americano de Petróleo (American Petroleum Institute – API-) y algunas agencias europeas. Para evitar esa confusión, usted sólo necesita consultar las recomendaciones del fabricante del motor y estar consciente de que sólo unas pocas de estas clasificaciones aplicarán para un motor en particular. El sistema API de clasificación de aceites los divide en dos grandes clases: los aceites de uso en motores gasolineros (Clase API SA ……SJ ), y los aceites para motores diesel (Clase API CA ………CI-4). Para los efectos de esta discusión se asume que se toman en consideración sólo los motores diesel, y por consiguiente los aceites usados en motores de gasolina no aplicarán. Clasificaciones API Descripción CD-II Trabajo Pesado para servicio de motores diesel de 2 tiempos, controla desgaste y depósitos. CE Servicio para motores diesel turbo cargados de trabajo pesado. Puede remplazar a los anteriores aceites de clase CD. CF Mejorados por encima del tipo CD de API para combustibles de alto contenido de azufre. Remplaza el CD de API. CF-II Actualización superior al API CD-II para motores diesel de dos tiempos. Reemplaza al API CD-II CF-4 Servicio de motores diesel 1990 de cuatro tiempos de alta velocidad. Excede los requisitos de la categoría API CE. CG-4 Servicio de motores diesel 1995 para desgaste del motor y problemas de depósitos ligados a especificaciones del combustible y de diseño del motor, requeridas para cumplir con las regulaciones de 1994 de la EPA para combustibles con bajo contenido de azufre (0.05%). CH-4 , CI-4 aceites con mejores aditivos de gran calidad empleados en los motores modernos actualmente. Es importante anotar que cualquier fabricante puede describir sus productos de acuerdo con estas clasificaciones, pero sólo las compañías autorizadas pueden usar el símbolo API en sus empaques. A dichas compañías autorizadas les es exigido certificar que sus productos cumplen los estándares de desempeño técnico de cada categoría de servicio API. La Selección del Aceite del Motor – Viscosidad La viscosidad es la propiedad que resiste el flujo del aceite. Es la propiedad del aceite que le proporciona la habilidad de formar una película con capacidad de carga entre partes móviles adyacentes. Mientras más viscoso sea el aceite, mayor será la fortaleza de la película y por ende la habilidad de soportar una carga de presión. Desgraciadamente, esa misma viscosidad más alta impedirá el flujo del aceite dentro de los conductos y pasos de aceite, de manera que la viscosidad debe ser escogida teniendo presentes estas dos necesidades contrapuestas.

Esta selección ese complica aún más por el hecho de que para la mayoría de los aceites la viscosidad cambia con la temperatura, y el funcionamiento en climas más calurosos requerirá de mayor viscosidad.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel Afortunadamente, los fabricantes de motores normalmente son muy diligentes en sus recomendaciones acerca de la viscosidad de los aceites lubricantes, y normalmente le ofrecerán una recomendación para cumplir con cualquier condición.

1.6 SISTEMA DE DISTRIBUCION El sistema de distribución representa la correcta sincronización entre: el eje de levas, la bomba de inyección y el cigüeñal, para que al momento de la inyección del combustible el pistón del cilindro correspondiente se encuentre en el PMS, y las válvulas se encuentren totalmente cerradas, si cualquiera de los antes indicado no está en las condiciones indicadas, no se podrá iniciar el encendido del combustible, por ende no arrancara el motor.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel 1.7 SISTEMA DE REFRIGERACION Durante el funcionamiento de un motor de explosión se alcanza en el interior de la cámara de explosión, en el momento de la explosión y los primeros momentos de la expansión, temperaturas del orden de los 2000 °C. Si no existiría el sistema de refrigeración en el motor los componentes como: el aceite de lubricación, pistón, cilindros se estropearían, entonces se requiere del sistema de refrigeración para que nuestro motor trabaja a una temperatura constante de entre 85 a 90ºc de ese modo todos los sistemas del motor trabajan eficientemente. Son dos los sistemas más empleados para la refrigeración de motores; los refrigerados por agua y los refrigerados por aire.

Refrigerados por agua En todo motor refrigerado por agua, la temperatura es controlado por un elemento térmico llamado termostato, quien se encarga de mantener la temperatura normal de funcionamiento gracias a ello los elementos aledaños a la cámara de combustión trabaja normalmente, evitando las fallas por dilatación.

El sistema de enfriamiento de un motor diesel deben ser capaz de remover de manera continua aproximadamente el 30% del calor generado por la combustión de su combustible sin calentarse. Asumiendo que se cuenta con un sistema de enfriamiento razonablemente limpio, esto normalmente no es un problema.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel El refrigerante El refrigerante de motores por lo general es una mezcla de etileno o de anticongelante con base de glicol propileno y agua. El punto de congelación de la mezcla dependerá de la cantidad relativa de glicol usada. Es importante usar la mejor agua disponible mezclada con no más de un 60% de anticongelante con base de glicol etileno, o no más de un 50% de anticongelante con base de glicol propileno. Es igualmente importante nunca usar exclusivamente agua como refrigerante del motor. (El agua es corrosiva a las temperaturas de operación del motor). La calidad del agua es importante Aditivos e Inhibidores Recomendados Los fabricantes de motores normalmente le proporcionarán guías detalladas acerca de los aditivos necesarios para prevenir la corrosión o proporcionar lubricación suplementaria a los componentes del sistema de enfriamiento. Es muy importante no exceder las concentraciones recomendadas de éstos aditivos. Las altas concentraciones pueden causar precipitación de sólidos, y pueden ocasionar el daño de sellados y otras partes internas. Por otro lado, la baja concentración de aditivos refrigerantes puede causar perforaciones en la cavitación del revestimiento de los cilindros que está en contacto con el agua. En ocasiones, los fabricantes del motor le proporcionarán filtros especiales que distribuyen aditivos en el refrigerante (filtros de descarga controlada). Si un motor está equipado con estos filtros, entonces es muy importante NO agregar aditivos adicionales por separado al refrigerante. Por el contrario, si la química es controlada por aditivos específicos entonces NO se deben usarse filtros de descarga controlada. Integridad del Sistema de Enfriamiento Ninguna revisión del sistema de enfriamiento estará completa a menos que sea bastante claro que el sistema está sellado y libre de aire. La inducción de aire en un sistema de enfriamiento por cualquier motivo es una cuestión seria, dado que puede causar cavitación interna y manchas de corrosión en las chaquetas de agua, sobre todo en las partes de más altas temperaturas, como las fundas de los cilindros. Debe prestarse particular cuidado a los motores que tienen mangueras con el motor. Sólo deben usarse abrazaderas de resorte de tensión constante para sujetar estas mangueras y su integridad debe ser verificada rutinariamente Si tiene alguna duda sobre la integridad del sistema debe consultar al fabricante del motor, y deben realizarse pruebas adicionales hasta que tal duda sea resuelta. Nivel del Refrigerante El nivel del refrigerante es crítico para el funcionamiento apropiado de un sistema de enfriamiento. Si el nivel del refrigerante cae hasta un punto dónde el aire es arrastrado hacia las chaquetas de enfriamiento, la capacidad de enfriamiento se reducirá, resultando en daños mecánicos serios, incluyendo la corrosión y la cavitación. Revise siempre el nivel del refrigerante.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel 1.8 SISTEMA DE ALIMENTACION DE AIRE Y ESCAPE Como se sabe, una buena combustión es aquella cuando los tres elementos necesarios están presentes, esto quiere decir buena compresión, aire y combustible. El sistema de aire en los motores diesel ha evolucionado notablemente, inicialmente el aire ingresaba a la cámara por aspiración (recorrido del pistón del PMS al PMI tiempo de admisión) con el volumen de este aire se calcula la cantidad de combustible para que la combustión sea la necesaria. Luego se introdujo un componente muy importante en el sistema, este lleva el nombre de TURBOCOMPRESOR, cuya función principal es la de incrementar más el ingreso de aire, desde luego si ingreso mas aire necesitara más combustible, por consiguiente el motor incrementara su potencia. Entonces decimos que el turbocompresor incrementa el ingreso de aire y también incrementa la potencia. Pero hay que tener en cuenta que un motor que trabaja en altura (por ejemplo 4000 msnm) pierde potencia debido que en altura el flujo de aire es menor, debido a la presión atmosférica. Es entonces que el turbo compresor trabajara como un compensador de altura, esto significa que el aire que requería el motor de aspiración natural es compensada con el turbo. Luego más adelante los ingenieros se dan cuenta que el aire que ingresa al múltiple de admisión procedente del turbo era sumamente caliente, por lo que requerían enfriarla para que de esta manera su densidad se incremente y se gane con el mismo volumen mayor peso de aire, esto se consigue cuando entre el turbo y el múltiple de admisión se ubica un enfriador de aire (también llamado intercooler o post enfriador) el modo de enfriar el aire puede ser a través del sistema de refrigeración o a través de un flujo de aire, entonces podemos decir, que el post enfriador puede ser aire aire o agua aire.

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TIPO DE SISTEMA DE AIRE

A 0 MSNM

A 3500 MSNM

ASPIRACION NATURAL

100%

70%

TURBOCOMPRESOR

120%

100%

TURBO INTERCOOLER

130%

110%

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TÉCNICAS DE DIAGNOSTICO

INFORMACION SOBRE SEGURIDAD La mayoría de los accidentes que tiene lugar en la operación, el mantenimiento y la reparación del producto son ocasionados por no respetar las reglas o precauciones de seguridad básicas. Los accidentes pueden evitarse frecuentemente reconociendo las situaciones de peligro antes de que se produzca el accidente. Los peligros se identifican por medio del “símbolo de alerta de seguridad” que va seguido por una palabra indicativa tal como “Peligro’, “advertencia”, o “Cuidado” que a continuación se muestra:

ADVERTENCIA

¡Atención su seguridad está en juego

TÉCNICAS DE DIAGNOSTICO

1.1. DIAGNOSTICO SENSITIVO Debemos considerar inicialmente la versión del operador del equipo, quien nos informara el estado del equipo en términos de: “el motor está consumiendo mucho combustible” o “el motor ha perdido potencia”, una vez conversado con el operador podemos iniciar nuestro trabajo de diagnóstico. Tras unas pocas observaciones y pruebas de localización, los buenos mecánicos se ponen inmediatamente manos a la obra. Empléese la varilla de sonda de aceite y su manómetro para juzgar el interior del motor. La contaminación del combustible se puede oler y en algunos casos graves, este se sale por el colector. El agua en el aceite se convierte en vapor si se aguanta la varilla de la sonda en contacto con el colector de escape estando este caliente. La presión del aceite debe subir rápidamente y si los cojinetes del cigüeñal están bien se ha de mantener uniforme en carga.

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1.2. EMISIONES DE HUMOS Producto de la combustión todo motor debe eliminar emisiones de humos, que si el motor esta correctamente afinado la emisión de humos es incoloro. HUMO DE COLOR AZUL

En la combustión del diesel se está mezclando el aceite de motor en la cámara y este se quema ocasionándose el humo negro (gris), ya sea por las guías de válvula o por cilindros, para determinar el lugar por donde está ingresando el aceite es necesario hacer una prueba de compresión que más adelante se indicara el proceso de diagnóstico. La consecuencia del humo azul es la perdida de potencia y consumo de aceite excesivo. HUMO DE COLOR NEGRO Esto es como consecuencia que el petróleo que ingresa por los inyectores a la cámara de combustión no se están quemando en su totalidad, por diferentes razones, como por ejemplo; suciedad en el filtro de aire, inyectores que están goteando o no pulverizan correctamente, o porque la bomba de inyección está fallando. Es necesario hacer un afinamiento periódico Saber, Saber hacer, Saber ser

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel HUMO DE COLOR BLANCO Ocasionado por el refrigerante que está ingresando a la cámara de combustión, debido a que el refrigerante ha dañado la empaquetadura, o caso contrario esta rajado el bloque del motor o la culata. El humo de color blanco es normal al momento de arrancar el motor por las mañanas, debido a que todos los mecanismos del motor están fríos. Otra causa también es la calidad del combustible. RUIDOS ANORMALES Los ruidos anormales en el interior del motor son característicos debido a la falta de lubricación de los elemento en movimiento, el modo de verificar es a través del empleo de un estetoscopio para mecánico (idéntico al que emplean los médicos) tiene la particularidad de que el elemento sensible al oído es largo pudiendo colocarlo en cualquier parte del motor en funcionamiento evitando en lo posible el contacto de nuestro cuerpo con las partes calientes del motor. Entre los ruidos característicos tenemos a los producidos por los balancines, bielas, engranajes de distribución, pistones. 1.3. PRUEBA DE COMPRESION

La prueba de compresión en un motor diesel nos determina el estado de desgaste de los cilindros, asiento de válvulas, sellos de empaques, válvulas; todo elemento que tenga que ver con la compresión del aire en la cámara de combustión. Previo a la prueba de compresión es necesario calibrar las válvulas de cada uno de los cilindros, para ello es necesario recordar el orden de inyección del motor para un correcto reglaje, si esta operación previa no se realiza correctamente, la prueba de compresión nos arrojara datos erróneos. La prueba de compresión del cilindro se realiza teniendo en cuenta que para los motores Diesel la relación de compresión es igual o mayor a 15:1. El procedimiento para realizar es el siguiente:

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel           

Se deben quitar las bujías de incandescencia. Cortar el suministro de combustible para evitar el posible arranque del cilindro. Instalar el compresimetro al cilindro de prueba Hacer el arranque de motor unas seis carreras de compresión Lecturar la presión del manómetro. Realizar el mismo procedimiento con los demás cilindros Comparar las lecturas con las especificaciones del fabricante. Si existe una variación mayor a 20% será evidente que existe una ralladura en el cilindro, rotura de anillos o probablemente desgaste en los asientos de válvula. Para descartar el desgaste por anillos o por asiento de válvula se realiza una prueba de compresión en húmedo , esto se realiza de la siguiente manera : Se agrega a la cámara de combustión un volumen de 5 a 10 cm3 de aceite de motor, para que selle las partes internas de la cámara, luego se procede a verificar la compresión como inicialmente se indicó. Si existe una variación en el resultado de las dos mediciones, entonces probablemente los anillos o los cilindros están defectuosos, si no hubiera dicha variación en la lecturacion entonces el problema está en los asientos de válvulas.

1.4. DIAGNOSTICO A TRAVES DEL ANALISIS DE ACEITE Los motores que representan una inversión significativa y que realizan funciones críticas deben ser sometidos a un programa regular de pruebas del aceite. Los resultados de las pruebas le Confirmarán el estado de la carga de aceite de lubricación y también le proporcionarán información importante también sobre las condiciones internas del motor. El análisis del aceite puede descubrir contaminantes como el combustible diesel, hollín, refrigerante, sal, arena, suciedad o polvo, y, metales indicadores de desgaste de componentes internos. Nosotros recomendamos el análisis de aceite como parte de todo programa de Mantenimiento Preventivo para motores diesel. Las pruebas del aceite deben incluir los siguientes análisis: 1. Pruebas química y físicas para determinar la presencia de contaminantes (agua, combustible, anticongelante, etc.) Saber, Saber hacer, Saber ser

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel 2. Análisis de desgaste para identificar los componentes desgastados en el aceite. 3. Análisis de la condición del aceite para cuantificar los productos de hollín, azufre, nitración, y oxidación en el aceite. 4. Número Base Total El Número Base Total es un índice de la capacidad de neutralización de productos derivados del azufre por parte del aceite del motor. Dado que virtualmente todos los combustibles diesel contienen un poco de azufre, y dado que los aceites de motor contienen aditivos diseñados para neutralizar los compuestos de azufre producidos por la combustión, este índice constituye una manera apropiada para juzgar hasta qué punto se ha agotado dicha capacidad de neutralización. 5. Contenido de Sulfato de Ceniza en las Cenizas Virtualmente todos los aceites dejarán un residuo no combustible si son quemados. Ese residuo no combustible, si es excesivo, puede acumularse en algunas áreas de altas temperaturas dentro del motor, y pueden causar molestias. Nuevamente, el fabricante del motor normalmente le ofrecerá buenos consejos respecto al nivel máximo de ceniza en los aceites de motor, y debe seguir sus recomendaciones. ¡El Estado del Aceite es Importante.... Si Tiene alguna Duda, Cambie el Aceite y el Filtro! Como se indicó inicialmente, la primera impresión de falla de un motor la menciona el operador de equipo, una vez realizada el proceso de diagnóstico determinaremos si este se debe reparar o posiblemente requiera un afinamiento, esto significa realizar lo siguiente:    

Cambio de filtros de aire y combustible Cambio de aceite y filtro del sistema de lubricación del motor Calibración de válvulas Calibración de inyectores

1.5. PRUEBA DE LA OPACIDAD La prueba de la opacidad tiene que ver bastante con la combustión del diesel. La práctica de esta prueba es reglamentada en minería debido a que las mineras asumen un compromiso de cuidado del medio ambiente, por lo tanto sus equipos deben estar muy bien afinados para reducir la emisión de humos contaminantes. Desde el punto de vista de diagnóstico, la prueba de opacidad nos determina el estado de los sistemas de aire y alimentación de combustible, en términos de mezcla rica o mezcla pobre. MEZCLA RICA; significa que la combustión se realiza con un mayor porcentaje de combustible en la cámara, superior a la relación aire combustible ideal.

MEZCLA POBRE; en función al parámetro anterior será todo lo contrario, menor porcentaje de combustible y mayos de aire.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel Los motores con inyección electrónica buscan que en todo momento de su funcionamiento la relación aire combustible sea el ideal de ese modo se reducirá la emisión de humos contaminantes LA COMBUSTION DEL DIESEL CADA VEZ DEBE SER MAS PERFECTA, DE TAL MODO QUE SEA: • MAS ECONOMICO • MAS ECOLOGICO • EFICIENTE

EXISTEN NORMAS INTERNACIONALES QUE ESTABLECEN LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE LOS GASES DE LA COMBUSTION A TRAVES DE LA EMISION DE HUMOS. • • •

EURO (I, II, III): Conjunto de normas que definen las emisiones y protocolos de pruebas para vehículos automotores. Utilizadas en Europa y otros países. TIER (0, 1, 2,3): Conjunto de normas que definen las emisiones y protocolos de vehículos automotores. Utilizadas en USA y otros países.

pruebas para

QUE ES LA OPACIDAD Viene a ser el Grado de interferencia en el paso de un rayo de luz a través de las emisiones provenientes del escape de un vehículo. Se expresa en unidades absolutas como coeficiente de absorción o en porcentaje (grado de opacidad del humo). Coeficiente de Absorción (k): La medida para cuantificar la capacidad de emisiones de escape para interferir la transmisión de la luz, expresada en unidades de metros a la menos uno (m-1).

El Opacímetro: es un equipo para medir el grado de opacidad de los gases o humos vehículo propulsado por un motor diesel.

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del escape de un

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES

AÑO DE FABRICACION

OPACIDAD k(m-1)

ANTES DE 95

3.4

1996 EN ADELANTE

2.8

2003 EN ADELANTE

2.5

Para las mediciones en función a la altitud, por cada 1000 msnm se aceptara una corrección de 0.25 k ACTIVIDADES PREVIAS A LA PRUEBA El aceite del motor del vehículo se encuentre a temperatura normal de operación (70-80ºC) y que esté en su nivel normal de acuerdo a la varilla o bayoneta de control de nivel de aceite.

DESARROLLO DE LA PRUEBA PRUEBA EN MARCHA DE CRUCERO A REVOLUCIONES ELEVADAS Se deberá conectar el tacómetro del equipo de medición al sistema de ignición del motor del vehículo y efectuar una aceleración a 2,500 ± 250 revoluciones por minuto, manteniendo ésta durante un mínimo de 30 segundos. Si se observa emisión de humo negro (exceso de combustible no quemado) o azul (presencia de aceite en el sistema de combustión) y éste se presenta de manera constante por más de 10 segundos, no se debe continuar con el procedimiento de medición y se deberán dar por rebasados los Límites Máximos Permisibles De no observarse emisión de humo negro o azul, se procederá a insertar la sonda del equipo al tubo de escape y bajo estas condiciones de operación, se procederá a determinar las lecturas e imprimir las valores obtenidos, para luego proceder a su registro.

PRUEBA EN RALENTÍ A REVOLUCIONES MÍNIMAS Se procede a desacelerar el motor del vehículo a las revoluciones mínimas especificadas por su fabricante (no mayor a 1000 revoluciones por minuto), manteniendo éstas durante un mínimo de 30 segundos. Una vez estabilizada la lectura, se procederá a imprimir los valores obtenidos, para luego proceder a su registro.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel DIAGNOSTICO COMPUTARIZADO

Los motores modernos aplicado en minería en su totalidad están equipadas por un sistema electrónico de control de combustión, los llamados motores de INYECCION ELECTRONICA, si el principio de funcionamiento sigue siendo el mismo, entonces la aplicación electrónica tiene que ver directamente en el suministro del combustible en la cámara de combustión, en el tiempo y cantidad necesaria en función a las necesidades que el equipo en ese momento lo requiere. Entonces el diagnostico de fallas desde este punto de vista mecánico seguirá siendo el mismo, humos, sonidos, aceite, refrigerante, aire, etc. Entonces el diagnostico electrónico de un motor será exclusivo del fabricante, a través de un programa insertado en la computadora del motor ECM, que a través de señales de luz que es interpretada a través de unos códigos se determina las posibles fallas de los elementos de un determinado sistema; por ejemplo a través del parpadeo de una señal en el tablero del equipo se indica la falla de sensor de temperatura del motor, nosotros tenemos que interpretar que sucede con el sistema de refrigeración previamente antes de atacar al sensor y su respectivo cableado o la ECM. Ya que lo que indica el sensor a través de una señal eléctrica un exceso de temperatura o mínima temperatura.

Más adelante se detalla el diagnostico de fallas de los motores Detroit, y Cat

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AFINAMIENTO MENOR DE MOTORES DIESEL

Para prevenir las fallas de los motores diesel es necesario elaborar, ejecutar y controlar un programa de mantenimiento solicitado por el fabricante, el objetivo principal de ello será de alargar la vida útil del motor y por ende la del equipo. A continuación indicamos las actividades que se requiere en un afinamiento menor del motor, estos son    

Calibración de válvulas Cambio de aceite y su respectivo filtro Cambio de filtros de aire y combustible Calibración de inyectores (motores convencionales)

3.1. CAMBIO DE ACEITE Intervalos entre cambios de aceite

  

Los plazos para cambios de aceite dependen del servicio que presta el motor y de la calidad del aceite lubricante. Si los plazos para el cambio de aceite no se llegaran a alcanzar en el lapso de un año, por lo menos se debe efectuar un cambio de aceite una vez al año. La tabla está basada en las siguientes condiciones: – Contenido máx. de azufre en el combustible diesel 0,5% en peso. – Temperatura ambiente permanente superior a –10°C (+14°F).



Los intervalos de cambio han de reducirse a la mitad en los siguientes casos: – Temperatura ambiente permanente < -10°C (< +14°F) o – Contenido en azufre del combustible > 0,5% hasta un 1%

Los cambios de aceite deben hacerse con el motor detenido y calentado por el funcionamiento (temperatura de aceite lubricante, aprox. 80°C).  Si los cambios de aceite en los motores de automoción se efectúan según horas de funcionamiento, son aplicables los intervalos indicados en la Tabla 6.1.1.1. Se recomienda que por cada cambio de aceite también se cambie el filtro de aceite.

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3.2. CAMBIO DEL FILTRO DE COMBUSTIBLE  Cerrar el grifo de cierre para el combustible.  Aflojar y destornillar el cartucho del filtro de combustible con herramientas convencionales.  Recoger el combustible que haya podido derramarse.  Limpiar la superficie obturadora del portafiltro 1 si fuera necesario.  Engrasar ligeramente la junta de goma del nuevo cartucho del filtro de combustible original o humedecerla con combustible diesel.  Enroscar el cartucho con la mano hasta que quede ajustado a la junta.  Apretar el cartucho del filtro de combustible una media vuelta más.  Abrir el grifo de cierre de combustible.  Purga del sistema de combustible Además, aflojar el tornillo de purga de aire 4 hasta que salga combustible sin burbujas.  Apretar el tornillo de purga de aire 4.  Comprobar la estanqueidad.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel Purgar el aire:

        

Antes de la primera puesta en marcha, o en caso de que el receptor de combustible haya sido completamente vaciado, habrá que purgar el aire del sistema de combustible. Colocar el regulador del motor en posición de parada. Colocar el receptor de combustible debajo del filtro 5/ válvula de mantenimiento de presión 9. Abrir el grifo de cierre, el tornillo para purgar el aire 8 y la válvula de mantenimiento de presión 9. Arranque el motor (20 segundos como máximo) hasta que salga combustible sin burbujas de la válvula de mantenimiento de presión 9 y del tornillo para purgar el aire 8 Apretar el tornillo para purgar el aire 8 y la válvula de mantenimiento de presión 9 (par de apriete 15 Nm) Colocar el regulador del motor en posición de arranque y ponerlo en marcha. Tras la puesta en marcha del motor, comprobar la estanqueidad.

Filtro de aire en seco Válvula evacuadora de polvo Cartucho filtrante  Vaciar la válvula evacuadora de polvo (1), oprimiendo la ranura de descarga como indican las flechas.  Limpiar de vez en cuando la ranura de descarga.  Quitar eventuales pegaduras de polvo, oprimiendo la parte superior de la válvula.  Abrir los estribos de sujeción (1).  Quitar la caperuza (2) del filtro y extraer el cartucho filtrante (3).  Limpiar el cartucho filtrante (3), cambiarlo lo más tarde después de un año.  Limpieza del cartucho filtrante (3): – Soplarlo desde adentro hacia afuera con aire comprimido seco (máx. 5 bar), o bien – golpearlo (sólo en caso de emergencia), cuidando de no dañar el cartucho, o bien – lavarlo completamente según prescripción del fabricante. ¡En ningún caso, se lava el cartucho filtrante con gasolina ni tampoco con líquidos calientes!  Verificar el cartucho por si el papel filtrante está dañado (mirándolo a trasluz), e igualmente las juntas. Cambiar, si es necesario.  Después de cinco operaciones de mantenimiento del filtro, lo más tarde después de dos años, es preciso cambiar el cartucho de seguridad (4) (¡no limpiarlo nunca!). Para ello: – Aflojar la tuerca hexagonal (5) y retirar el cartucho (4). – Introducir el cartucho nuevo, volver a colocar la tuerca hexagonal y apretarla. Saber, Saber hacer, Saber ser

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Introducir el cartucho filtrante (3), colocar la caperuza (2) y enganchar los estribos de sujeción (1).

3.3. CALIBRACION DE VALVULAS Para compensar los cambios de temperatura por el funcionamiento del motor tienen que existir unas holguras en el sistema de accionamiento de las válvulas. El correcto reglaje de esta holgura (h) es lo que se conoce como calibración de válvulas. Esta operación es de suma importancia para el buen funcionamiento del motor. Si la holgura es excesiva la válvula tarda más en abrirse y se cierra antes de lo previsto, por lo que el motor se dice que: “respira mal” lo que provoca una pérdida de potencia. Cuando la holgura es insuficiente la válvula puede permanecer abierta siempre, en cuyo caso existirán fugas de compresión lo que provoca también una disminución de la potencia del motor y explosiones en los colectores.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel La calibración de válvulas se hace normalmente con motor frió (caso contrario el fabricante indicara) El hecho de que la holgura sea mayor para la válvula de escape con respecto a la de admisión es debido a que al estar sometida al calor de los gases de escape, se dilata más que la de admisión. Existe técnica para calibrar las válvulas dependiendo del número de cilindros y del orden de inyección, estos son

MÉTODOS DE CALIBRACION Es necesario que para la calibración por cualquiera de los métodos poner el cilindro N° 1 en el tiempo de compresión.

METODO POR EL ORDEN DE INYECCION Para motores en línea o en V número de cilindros determina el ángulo de giro del cigüeñal, por ejemplo si es de 4 cilindros el ángulo de giro del cigüeñal para calibrar válvulas será: 720/4 = 180° esto quiere decir que por cada 180° de giro del cigüeñal se debe calibrar las válvulas de ADM y ESC del cilindro correspondiente al orden de inyección

ANGULO

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VALVULAS 0°

ADM 1, ESC 1

180°

ADM 3, ESC 3

360°

ADM 4, ESC 4

540°

ADM2, ESC 2

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel METODO EN DOS VUELTAS Empleado por todos los fabricantes, en los manuales nos indican que válvulas se calibran cuando el pistón del cilindro N° 1 está en compresión, luego se gira 360° (una vuelta) y se calibra el resto de válvulas.

METODO DEL GOTEO DE INYECCION Este método se adopta a motores convencionales, ya que hay que aflojar y retirar el racor de la cañería que va al inyector; luego hacer girar el cigüeñal, cada vez que gotee la cañería de un inyector, es en ese momento que se procede a calibrar las válvulas de admisión y escape del referido cilindro. De esta manera se debe completar todo los cilindros En función a la experiencia del mecánico se puede emplear cualquiera de los dos métodos. Las holguras de calibración la determina el fabricante, no se puede tomar como estándar las holguras que por casualidad dos marcas de motores podrían coincidir. 3.4. CALIBRACION DE INYECTORES, Los inyectores como elementos del sistema de alimentación de combustible, por lo general ocasionan fallas que se evidencian por el consumo de combustible y por el color de humo negro que emiten al ambiente, por lo que es necesario realizar tres pruebas básicas para determinar su estado, corregirlas o cambiarlas. Es necesario para esta prueba contar con un probador de inyectores con adaptadores para diferentes marca y modelos. PRUEBA DE PRESION; esta prueba se realiza para determinar la presión a la que debe apertura la válvula aguja, por lo general los inyectores tiene un sistema que permite regular las presiones de trabajo indicadas por el fabricante.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel PRUEBA DE ESTANQUIDAD, se requiere que al realizar el proceso de inyección, el inyector por ningún motivo de debe gotear, esto se logra cuando en la prueba de estanquidad a una determinada presión permanece el combustible estanco por un tiempo estimado de 30 seg. PRUEBA DE PULVERIZACION, una buena combustión se obtiene cuando el petróleo ingresa a la cámara bien pulverizado y uniformemente distribuido, por lo general la forma de pulverizado de todo inyector debe ser en abanico.

Configuración de dispersión: la forma correcta de probar es darle movimientos cortos y rápidos a la palanca del probador de inyectores. La formas de dispersión se muestran en la figura:

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CUADRO DE FALLAS Y POSIBLES SOLUCIONES

A continuación se muestra un cuadro de fallas de los motores diesel DEUTZ, asi como sus posibles causas y soluciones.

FALLAS DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR (motor deutz) Problema El motor no gira

Causa probable Problemas eléctricos Problemas con el arranque Problemas internos del motor

El motor gira pero no arranca

No hay combustible

Filtro del combustible sucio Combustible de calidad inferior

Tubos del combustible rotos o tapados Problema eléctrico

El motor produce explosiones intermitentes o funciona irregularmente

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Aire en el sistema de combustible Sistema del combustible desajustado Presión del combustible demasiado baja Inyector o inyectores o bomba defectuosos Juego de válvula incorrecto Varilla de empuje doblada o rota Tubos de combustible rotos o con fugas entre la bomba y la válvula

Solución Consulte la tabla de localización de averías eléctricas. consulte el manual de servicio del fabricante del motor. Lene el tanque del combustible y purgue el sistema de combustible. Instale un filtro nuevo. Purgue el sistema y cambie el filtro del combustible. Llene el tanque con combustible de buena calidad. Limpie, repare o reemplace. Consulte la tabla de localización de averías eléctricas. Busque la fuga y repárela consulte el manual de servicio del fabricante del motor.

Instale un tubo nuevo.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel de inyección

El motor se para a bajas rpm

Baja presión del combustible Rpm en ralentí demasiado bajas Inyector o inyectores defectuosos Bomba de combustible o de inyección defectuosas

consulte el manual de servicio del fabricante del motor. Cambie. Repare o cambie.

Problema Baja potencia

Causa probable Aire en el sistema del combustible Varillaje del regulador agarrotada

Solución Busque la fuga y corríjala. Limpie bien. Repare los componentes defectuosos. Repare o cambie.

Resortes defectuosos o mal instalados Aire en el sistema del combustible Combustible de mala calidad

Baja presión de combustible Filtro(s) de combustible bloqueado(s) o tapado(s) El vehículo no está ajustado para la aplicación adecuada Fugas en el sistema de admisión de aire Filtro de aire taponado Problema eléctrico Incorrect valve clearance Juego de válvula incorrecto

Enganche del acelerador atascado La palanca de marcha y parada en la bomba de inyección no está en posición “FULL” (Deutz)

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Busque la fuga y corríjala. Vacíe el sistema y reemplace el filtro de combustible. Llene el sistema con combustible de buena calidad. consulte el manual de servicio del fabricante. Cambie el(los) filtro(s). consulte el manual de servicio del fabricante. Compruebe la presión en el distribuidor de admisión de aire. Repare o cambie. Cambie. Consulte la tabla de localización de averías eléctricas. consulte el manual de servicio del fabricante. Revise el enganche. Coloque la posición “FULL”

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel Problema Demasiada vibración

Causa probable Perno o tuerca flojos en la polea o el amortiguador Polea o amortiguador defectuoso Paleta del ventilador desequilibrada Montaje del motor flojos

El motor necesita ajuste

Denotaciones en la combustión

Ruidos secos en la válvulas

Aceite en el sistema de enfriamiento Golpeteo mecánico

Problema Consumo de combustible muy alto

Combustible de mala calidad

Inyector o inyectores o bomba defectuosos Sistema de combustible desajustado Resortes de válvulas defectuosos Nivel de aceite bajo o lubricación deficiente Juego de válvula incorrecto Válvulas dañadas Enfriador de aceite defectuosos Junta de culata defectuosa Fallo de la biela

Causa probable Fuga en el sistema de combustible

Inyectores defectuosos, funcionamiento irregular Desajuste de la temporización en la inyección de combustible Ruido Resortes de válvula defectuosos extraordinariamente Árbol de levas dañado fuerte en la válvula y en Levantadores de válvulas dañados la impulsión de la Válvula dañadas Saber, Saber hacer, Saber ser

Solución Apriete el perno o la tuerca. Cambie.

Apriete todos los montajes. Cambie los componentes defectuosos. Consulte la parte referente al funcionamiento irregular del motor en la página anterior. Vacíe el sistema y reemplace el filtro de combustible. Llene el sistema con combustible de buena calidad. consulte el manual de servicio del fabricante.

Cambie. Llene con el aceite adecuado hasta el nivel adecuado. consulte el manual de servicio del fabricante. Instale un nuevo haz tubular en el enfriador del aceite. Cambie. consulte el manual de servicio del fabricante.

Solución Busque fugas y repárelas si fuera necesario. consulte el manual de servicio del fabricante.

Póngase en contacto con el distribuidor autorizado de Atlas Copco o consulte el manual de servicio del fabricante.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel misma Problemas de holgura en la leva de escape y la válvula

Aceite en el escape Refrigerante en el aceite del motor

Excesivo humo negro o gris

Demasiado juego Lubricación insuficiente Leva de escape gastada Vástago de válvula gastado Varillas de empuje gastadas Levantadores de válvula dañados Árbol de levas gastado Guías de válvulas gastadas Aros de pistones gastados Haz tubular del enfriador del aceite dañado Junta de culata dañada Culata de cilindro agrietada o defectuosa Filtro de aire taponado Válvula o válvulas de inyección defectuosas Desajuste de la temporización de la inyección de combustible Control de la razón de combustible defectuosa Combustible de mal calidad

Tubería de escape restringida

Problema Excesivo humo blanco o azul

Baja presión del aceite

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Causa probable Demasiado aceite lubricante en el motor Explosiones intermitentes o funcionamiento irregular Desajuste de la temporización de la inyección de combustible Guías válvula gastadas Aros de pistón gastados Sello de aceite del tubo alimentador gastado Medidor de presión defectuoso Válvula de seguridad de la bomba de aceite defectuosa Tubo de succión de la bomba de aceite defectuoso Bomba de aceite defectuosa Rodamiento o árbol de levas

Cambie

consulte el manual de servicio del fabricante.

Drene el sistema, cambie el filtro de combustible y vuelva a llenarlo con un combustible de buena calidad. Límpiela o cámbiela.

Solución Vacíe el sistema y llene hasta el nivel adecuado. Consulte la parte referente al funcionamiento irregular del motor en la página anterior. consulte el manual de servicio del fabricante.

Cambie

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel gastados Rodamientos o cigüeñal gastados Enfriador o filtro del aceite sucio Problema eléctrico

Consumo excesivo de aceite

Combustible en el aceite lubricante Ajuste inadecuado de la leva de escape Fugas de aceite Temperatura del aceite muy alta

Consulte la tabla de localización de averías eléctricas.

Encuentre la fuga y repárela. Controle la operación y repare el enfriador del aceite si fuera necesario.

Guías de válvula gastadas Aros de pistones y camisas de cilindros gastados Anillos de sello en el turboalimentador gastados

Problema Temperatura alta del refrigerante del motor

Causa probable Radiador obturado Nivel del refrigerante bajo Tapa de presión defectuosa Termostato defectuoso Indicador defectuoso Fallos en la bomba de agua Se deslizan las correas del ventilador Desajuste de la temporalización de la inyección de combustible Problemas de apriete en la transmisión / convertidor Problema eléctrico

Fuga de gas de escape al sistema de enfriamiento

Temperatura del refrigerantes del motor por debajo de lo normal

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Termostato defectuoso Calentador instalado inadecuadamente

Solución Limpie y/o repare. Agregue refrigerante hasta el nivel correcto. Cambie

Ajuste Consulte la localización de averías de la transmisión. Consulte la tabla de localización de averías eléctricas. Póngase en contacto con el distribuidor autorizado de Atlas Copco o consulte el manual de servicio del fabricante. Cámbielo. Instale adecuadamente.

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DIAGNOSTICO A MOTORES ELECTRÓNICOS

Los motores Diesel Detroit, empleados en equipos de minería subterránea de las series 40, 50 y 60 emplean un sistema de inyección electrónica DDEC que con el pasar del tiempo se viene mejorando a través de sus versiones I, II, III, IV y V . Presentamos a continuación las series de motores que Detroit, fabrica y distribuye: NU M ER O D E C IC LO S

2 T i em p o s

4 T i em p o s

S E R IE D E MOTOR 53 71 92 149 V .M . 40 E 50 60 2000 4000

N U M E R O D E C IL IN D R O S E N L IN E A 2 ,3 y 4 3 ,4 y 6

EN “ V” 6 ,8 ,1 2 ,1 6 y 2 4 6 ,8 ,1 2 y 1 6 8 ,1 2 ,1 6 y 2 0

2 ,3 ,4 y 6 6 4 6

S IS T E M A D E IN Y E C C IO N

MUI , EUI B o m b a In y e c c . HEUI EUI

8 ,1 2 y 1 6 8 ,1 2 y 1 6

EUP R ie l c o m ú n

Desde el punto de vista de su sistema de inyección hacemos en breve recuento Detroit Diesel Electronic Controls BREVE HISTORIA • DDEC I Introducido en 1985 Series 92 • Serie 60 Introducido en 1987 Como el Primer Motor Diseñado Exclusivamente para Controles Electrónicos • DDEC II Introducido en 1987 • DDEC III Introducido Abril, 1993 • DDEC III Plena Produccion enero, 1994 • DDEC IV Lanzado, Agosto, 1997 • DDEC IV Plena producción enero, 1998 Que es el DDEC Un avanzado sistema de inyección electrónica de combustible que puede integrarse en muchas aplicaciones DDEC Consiste en: • Sensores e interruptores • Conductores y conexiones • ECM (computadora) – Hardware – Software • Inyectores

Ventajas del DDEC • Protección del motor Saber, Saber hacer, Saber ser

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel • • • • • • •

Diagnóstico del motor Reducción en el Mantenimiento Control del motor mejorado Economía y optimización del combustible Arranque en frio mejorado Control de humos Niveles reducidos de emisiones

Ubicación de los sensores en el motor

A continuación daremos un enfoque de lo que es el diagnostico de fallas de estos motores Se pueden obtener los códigos de diagnóstico del motor en el indicador “CHECK ENGINE” (COMPROBAR EL MOTOR) situado en la cabina, provocando un cortocircuito entre las clavijas A y M de la pieza de conexión de DIAGNÓSTICO. Para interpretar los códigos, es necesario tener la tarjeta CODIGOS DE DIAGNOSTICO. Los dos indicadores para DDEC están situados en la cabina, con los nombres “CHECK ENGINE” (COMPROBAR EL MOTOR) y “STOP ENGINE” (PARAR EL MOTOR). Si se enciende la luz de comprobar el motor, indica que un parámetro del motor ha excedido su tolerancia y hay que examinarlo a la primera oportunidad, pero el motor no corre peligro inmediato. Si se enciende la luz de parar el motor, indica que ha ocurrido un problema que puede dañar el motor si no se detiene inmediatamente. Cuando se enciende este indicador de parar el motor, el programa del motor iniciará una parada progresiva o una parada total dictada por la naturaleza del problema.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel Los motores Detroit se encuentran en equipos como scooptram ST 15Z, ST 8B utilizan un motor Detroit serie 60, Payload EJC 417 utiliza un motor Detroit serie 40E.

DIAGNOSTICO EN LO MOTORES DETROIT SERIE 50/60 El diagnostico en lo motores Detroit serie 50/60 se realiza a través del DDR. Este diagnóstico se realiza mediante señales de salida en el panel del operador tales como se muestra en la figura:

En los motores Detroit serie 50/60 se realiza el diagnostico mediante El DDR (lector de diagnóstico DDEC) y una impresora, que se muestra en la figura Saber, Saber hacer, Saber ser

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel

Los códigos emitidos por el DDR están estandarizados y clasificados de acuerdo al SAE: PID: parámetro identificador (se puede medir FMI: identificador de modo de falla) EJEMPLO PID 100 

PRESIÓN DE ACEITE

FMI 0 1 3 4

PARÁMETRO ALTO PARÁMETRO BAJO ALTO VOLTAJE BAJO VOLTAJE

Los motores Detroit Diesel hacen uso de la conexión de diagnostico tal como se ve en la figura:

Este enlace de diagnóstico tiene un software para su configuración En los DDR se cuenta con su respectivo conector tal es así como se muestra.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel

El ECM del motor Detroit también se reprograma por ello se cuenta con una estación de reprogramación tal como se muestra. A esto le acompaña el software necesario para la reprogramación del ECM:

CODIGOS DE FALLA Flash 13 14 15 16 17 18 21 22 23 24 Saber, Saber hacer, Saber ser

Description Coolant level circuit low Intercooler, coolant or oil temp, high Intercooler, coolant or oil temp, low Coolant level circuit high Bypass positon circuit high Bypass positon circuit low TPS circuit high TPS circuit low Fuel temp. circuit high Fuel temp. circuit low

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel 25 26 27 28 31 32 33 34 35 36 37 38 41 42 43 44 45 46 47 48 52 53 55 56 57 58 61 62 63 64 67 68 71 72 75 76 81 82 83 84 85 86 87 88

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No codes Aux shutdown # lor # 2 active Air temp. Circuit high Air temp. Circuit low Aux output short or open circuit (high side) SEL short or open circuit Boost pressure circuit high Boost pressure circuit low Oil pressure circuit high Oil pressure circuit low Fuel pressure circuit high Fuel pressure circuit low Too many SRS (missing TRS) Too few SRS (missing SRS) Coolant level low Intercooler, coolant or oil temp. high Oil pressure low Battery voltage low Fuel pressure high Fuel pressure low A/D conversión fail EEPROM write or nonvolatile fail J1939 data link fault J1587 data link fault J1922 data link fault Torque overload Injector response time long Digital output open or short to battery PWM open or short to battery Turbo speed circuit failed Coolant pressure circuit high or low IVS switch fault, open or grounded circuit Injector response time short Vehicle overspeed Battery voltage high Engine overspeed with engine brake Oil level or crankcase pressure circuit high Oil lever or crankcase pressure circuit low Oil lever or crankcase pressure high Oil lever or crankcase pressure low Engine overspeed Water pump or baro. Pressure circuit high Water pump or baro. Pressure circuit low Coolant pressure low

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel VOLTAJE DE TRABAJO PARA TODOS LOS SENSORES DE DC

Luego del diagnóstico a través del DDR o señales de luz del SEL o CEL, verificamos los códigos de falla, para hacer la inspección del sistema al cual pertenece el sensor; luego de hacer esa operación y no se logra dar solución se puede pensar en la falla de los sensores, cableado de estos o ECM, entonces es necesario conocer los tipos de sensores, su funcionamiento y sus fallas. Tipos de Sensores  Sensores piezo resistivos  Sensores tipo termistores  Sensores de posición  Sensores generadores de señal SERVICIO DE DIAGNOSTICO MOTOR CATERPILLAR El servicio de diagnóstico en el motor caterpillar series 3176C EUI en los modelos Elphistone R1600, R1800,.. Tal como se muestra en la figura:

     

CAT 3406E ATAAC EUI Engine @ 269 KW (360 HP) CAT 825C Torque Converter Cat 843B / 988F Powershift Transmission Heavy Duty 988F Differentials Heavy Duty 769C / CEPL Final drives Fully Enclosed Oil Immersed Multi Disc Brakes

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel DIAGNOSTICO BÁSICO EUI FUEL SYSTEM El proceso de diagnóstico en estos tipos de motores diesel consiste en una serie de procesos para identificar los problemas en los sistemas del motor, estos procesos del diagnóstico básico del motor EUI cuenta con un avance tecnológico esto nos obliga a conocer cómo funciona este sistema. Entender cómo funciona este sistema es básico para determinar las fallas en el sistema de inyección electrónico, este módulo es una introducción a como el técnico de mantenimiento de equipo pesado realizara su trabajo de diagnosticar eficientemente el motor diesel.

El técnico de mantenimiento ha de desarrollar cinco habilidades básicas que comprende los siguientes ítems:

    

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Comprender como operan los sistemas. Hacer el uso correcto del manual de servicio. Realizar los exámenes mecánicos básicos. Realizar los exámenes del sistema electrónico. Interpretar el resultado de los exámenes para encontrar la raíz de la causa de los problemas.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel COMPRENDER COMO OPERAN LOS SISTEMAS

Un buen entendimiento de cómo funcionan los sistemas es importante y vital, conocer las características técnicas del motor como la serie, rangos de operación, potencia y otros parámetros de funcionamiento de los componentes así como también si se requiere en algún momento la renovación o modificación del software del ECM. En caso de detectarse un componente averiado o malogrado se debe repara o simplemente remplazarlo. HACER EL USO CORRECTO DEL MANUAL DE SERVICIO El manual de servicio Caterpillar está constituido por tres secciones principales:  Motor.  Diagnóstico.  Mantenimiento.

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel Motor Contiene especificaciones técnicas como: 1. Torque recomendados y sus respectivos valores. 2. secuencia de torque. 3. rangos de presiones de trabajo. 4. datos numéricos sobre ajustes y tolerancias.

Operación de sistemas exámenes y ajustes. 1. tratado sobre cómo opera el sistema mecánico. 2. procedimiento para realizar el examen a los componentes mecánicos. 3. procedimientos para realizar el ajuste a los componentes mecánicos. Montaje y desmontaje del conjunto 1. procedimiento para realizar el montaje y desmontaje de los componentes principales (EUI inyector). 2. ensamblaje y desmontaje de componentes dar servicio a los componentes (bomba de agua). 3. procedimientos básicos para el desensamblaje del motor. Diagnostico Compuesto por dos partes principales: Esquemas eléctricos y procedimientos para realizar el diagnostico. Esquemas eléctricos: contiene información acerca del cableado (normas de transmisión de datos y código de colores), conectores y componentes eléctricos como (switch, relays, etc...) El procedimiento para realizar el diagnóstico: programación de parámetros, diagnostico con la ayuda de los códigos de diagnóstico. Mantenimiento y operación: en este apartado se contempla las especificaciones, operación del motor recomendaciones para el mantenimiento. LLEVAR ACABO LA PRUEBA DEL DIAGNOSTICO ELECTRÓNICO

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Diagnóstico de Fallas en Motores Diésel Realizar el diagnostico electrónico consiste en identificar, comprender y corregir:  Fallas activas  Registro de fallas  Registro de eventos  Leer y cambiar parámetros programables  Mostrar categorías en pantalla  Poner a prueba el solenoide del inyector  Poner a prueba el funcionamiento de cada cilindro  Interpretar los resultados del TEST para encontrar la raíz de 1 causa de los problemas. En este paso se debe evaluar:  Sensores  Actuadores  Inyectores  El cableado Comprender como:  Componentes y sistemas interactúan  Trabajan correctamente los componentes  La reacción del sistema cuando un componente falla. Los motores electrónicamente controlables pueden:  Indicar fallas activas, registrar fallas y registrar eventos.  Identificar el principal componente malogrado/averiado  Identificar el sensor y el circuito del actuador abierto o cruzado. Así mismo no pueden:  Analizarse así mismos  Identificar el margen del rendimiento del componente.  Identificar las lecturas inexactas de los sensores. Finalmente los motores electrónicamente controlables: No pueden pensar por sí mismos. Su habilidad para comprender como los componentes del motor y sistemas trabajan juntos le permitirá mejorar su rendimiento al diagnosticar con eficiencia el motor. Un test electrónico podrá realizar:  Pruebas al solenoide del inyector  Pruebas a cada cilindro  Identificar fallas activas, registrar fallas y eventos.  Mostrar la configuración del motor  Cambiar parámetros programables del cliente  Programar un nuevo software (FLASH)

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