Guia Diagnostico FP

Guía de diagnóstico técnico

FPPM0917810

GUÍA DE DIAGNÓSTICO TÉCNICO Página

Índice Introducción

A

1.- Daños en domo de pistón.

Por sobre dosificación de combustible Marcas sobre corona de pistón y/o fundición del material de la corona.

01

Fractura en corona de pistón.

02

Por impacto y/o incrustación de material Incrustacion de material sobre la corona de pistón por fractura del 1er. anillo de fuego.

03

Huellas de impacto y/o fractura en corona de pistón por impacto de válvula.

04

2.- Daños en falda y domo de pistón. Embarramiento de pistón y daños por abrasión Gripado en corona (embarramiento) del pistón.

y

falda

05

Desgaste por erosión sobre el domo de pistón, faldas y ranuras para anillos.

06

3.- Daños en camisa de cilindros. Formación de escamas de sales minerales, oxidación y presencia de cavitación en camisa de cilindro. (picaduras).

07

Lubricación inadecuada a ligas de camisa de cilindro.

08

Desgaste por erosión sobre el diámetro interior de la camisa de cilindro

08

Fractura de “ceja” o brida de ajuste en camisa de cilindro.

09

4.- Daños en bujes de árbol de levas. Inadecuado ajuste entre buje de árbol de levas y alojamiento en block.

11

Diámetro de alojamiento para bujes de árbol de levas en block. (con bujes instalados).

12

5.- Daños en árbol de levas. Inadecuado procedimiento de montaje de engrane de árbol de levas.

13

Desprendimiento prematuro de material en levas de árbol de levas y demás componentes.

15

6.- Verificaciones Dimensionales Motor Cummins 855 C.I.D.

16

7.- Medidas de las Camisas de Cilindro para el motor Cummins Serie 855

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INTRODUCCIÓN ¿Qué es un análisis de fallas? Análisis de fallas es una actividad destinada a descubrir y eliminar la causa raíz de la misma. Es una tarea compleja que requiere varias etapas, agentes y metodologías.

¿Por qué son hechos los análisis de fallas? La gran mayoría de las fallas en elementos de maquinas y equipos son repetitivas y dependientes de mecanismos bien conocidos. La identificación de los mecanismos presentes y la cuantificación de los parámetros que los gobiernan son ítems principales en un análisis de fallas. Una vez conocidos los mecanismos de daño y como actúan, es posible: Eliminar completamente las fallas futuras. Minimizarlas. Conocer la velocidad de evolución que permita programar un mantenimiento preventivo.

¿Cómo se hace, y cómo no se debe hacer análisis de fallas? El procedimiento correcto para analizar fallas debe contener un cuestionamiento de todas las etapas de trabajo del equipo, máquina o sistema que falló. Operación y Mantenimiento. Nada puede ser dejado de lado sin que el investigador lo conozca. Estamos hablando de hechos. Nada de conclusiones.

¿Cuándo debe ser hecho un análisis de falla? El análisis de falla tiene que comenzar inmediatamente después de detectada. Es de vital importancia examinar enseguida las circunstancias de la falla y las evidencias que en muchos casos forman parte de la escena del siniestro, el que se pretende restablecer o normalizar prontamente.

A

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Daños en domo de pistón Por sobre dosificación de combustible MARCAS SOBRE CORONA DE PISTÓN Y/O FUNDICIÓN DEL MATERIAL DE LA CORONA. Causas: Toberas de inyección erróneas o con fugas; agujas de inyectores pegadas. Fractura de la tobera del inyector Cantidad errónea de inyección; así como momento inapropiado de inyección. No son ajustados de acuerdo con los datos del fabricante del motor. Compresión insuficiente. Encendido retardado. Diesel negado a encenderse (Índice demasiado bajo de cetanos); esto es por combustible contaminado. Problemas de calibración y mantenimiento en bomba de inyección.

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Daños en domo de pistón Por sobre dosificación de combustible FRACTURA EN CORONA DE PISTÓN. Causas: Sobre dosificación de combustible. Sobre fatiga del material del pistón. Las sobre fatigas son provocadas por combustiones detonantes, fuertes sacudidas del pistón; por ejemplo: Por choques de la cabeza del pistón contra la cabeza de cilindros o alcance valvular. Exceso de tensiones térmicas en las coronas de los pistones; esto por problemas de combustión; especialmente por combustión repentina causada por en encendido retardado. Empleo excesivo o inapropiado de medios auxiliares al arrancar en frío (Arrancador-éter). Penetración de agua, carburante o aceite en el cilindro con el motor parado (impacto de líquido). Empleo de pistones incorrectos, no aplicables a los datos básicos del motor Sobre revolucionar el motor en pendientes descendentes.

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Daños en domo de pistón Por impacto y/o incrustación de material INCRUSTACION DE MATERIAL SOBRE LA CORONA DE PISTÓN POR FRACTURA DEL 1ER. ANILLO DE FUEGO. Causas: Derrame de combustible sobre las paredes de la cámara de combustión. Penetración de cuerpos extraños en la cámara de combustión que provoquen desgaste axial excesivo sobre las ranuras para anillos. Reutilización de pistones con desgaste excesivo en ranuras para anillos. Montaje incorrecto de anillos o por uso de herramienta de montaje inadecuada. Empleo de juego de anillos que no corresponden a la aplicación de el motor.

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Daños en domo de pistón Por impacto y/o incrustación de material HUELLAS DE IMPACTO Y/O FRACTURA EN CORONA DE PISTÓN POR IMPACTO DE VÁLVULA. Causas: Aplicación incorrecta de pistón. Altura de cabeza de cilindros fuera de especificaciones. Altura de la cabeza de válvula sobre el plano de la cabeza de cilindros fuera de especificaciones. Junta de cabeza de espesor incorrecto. Válvulas con retardo al cierre por juego reducido entre válvula y guía ó por resorte con fatiga. Fractura de la válvula por fatiga o excesiva carga térmica. Sobre revolucionar el motor en pendientes descendentes. Colocación incorrecta de asientos de válvula. Desprendimiento y fractura de asientos de válvula.

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Daños en falda y domo de pistón Embarramiento de pistón y daños por abrasión GRIPADO EN CORONA Y FALDA (EMBARRAMIENTO) DEL PISTÓN. Causas: Problemas de combustión; este factor produce gripado por falta del juego o lubricación en la cabeza y la falda del pistón. Deformación del diámetro interno de la camisa de cilindros por efecto de las ligas de estanqueidad. Cuando el gripado esta concentrado en mayor proporción sobre la corona de pistón, importante revisar rociador de pistón; pues este se puede encontrar obstruido, presentar fractura o desalineación de los mismos. Utilización de pistones inadecuados a los que corresponden a la aplicación. Dilución del aceite lubricante. Aceite lubricante empleado fuera de especificación. Cuando el gripado se encuentra concentrado sobre las faldas del pistón. Importante revisar las características que guardan las ligas de estanqueidad. Bajo nivel de aceite lubricante. Baja presión de aceite en el motor. Sobre calentamiento de motor por averías en sistema de enfriamiento. Ligas de camisa que se encuentran “torcidas ó deformadas” al momento de montar la camisa. Bomba de inyección mal calibrada, inyectores que no atomizan adecuadamente y restricción de aire en la admisión.

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Daños en falda y domo de pistón Embarramiento de pistón y daños por abrasión DESGASTE POR EROSIÓN SOBRE EL DOMO DE PISTÓN, FALDAS Y RANURAS PARA ANILLOS. Causas: Partículas abrasivas de suciedad por filtración deficiente. Partículas de suciedad que no fueron limpiadas a fondo al reacondicionar el motor (virutas, material de limpieza por chorro; partículas de oxido). Partículas abrasivas desprendidas durante el rodaje del motor. Inadecuado mantenimiento preventivo al admisión de motor.

sistema de

Montaje de filtros de aire reacondicionados por efecto de limpieza con ayuda de presión de aire. (filtros de aire “sopleteados”).

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Daños en camisa de cilindros FORMACIÓN DE ESCAMAS POR SALES MINERALES, OXIDACIÓN Y PRESENCIA DE CAVITACIÓN EN CAMISA DE CILINDRO. (PICADURAS) Causas: Inadecuado mantenimiento preventivo al sistema de enfriamiento del motor, generan la formación de “escamas” de oxido y de sales minerales sobre superficie exterior de la camisa de cilindros por la concentración inadecuada de agua y anticongelante. La película de óxido sobre superficie genera inadecuada transferencia de calor. Diferentes coloraciones sobre la superficie exterior de la camisa denotan temperatura elevada en el cilindro.La presencia de “Cavitación” sobre superficie exterior de la camisa, se debe a la vibración excesiva de la camisa de cilindros, provocado por un inadecuado sistema de purga en el sistema de enfriamiento, daño en tapón de radiador, la no utilización de anticongelante y aditivos en el líquido refrigerante. Tierras físicas falsas o inadecuado “aterrizaje” del motor, conexiones en falso de las bobinas del freno de motor, todo lo anterior provoca la presencia de “Electrolisis”, que es una de las formas de acelerar la cavitación. En general, los factores que intervienen para la presencia de cavitación, son: Presión del sistema. Calibración de inyección. Utilización de agua dura o residuales en el sistema de enfriamiento. Temperatura de operación del motor. Corrientes eléctricas residuales. Ajuste incorrecto de pistón y camisa de cilindro

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Daños en camisa de cilindros LUBRICACIÓN INADECUADA A LIGAS DE CAMISA DE CILINDRO. Causas: El uso de grasas y aceites de origen mineral, deforman la estructura de las ligas tipo Oring y la liga de sección trapezoidal. Entre los elementos que se emplean y dañan a las ligas de estanqueidad, pueden ser: Silicón, Grasa de origen mineral, schelack, pegamento de contacto, Lubriplate, Aceite de motor, Aceite hidráulico, etc. El uso de este tipo de lubricantes o selladores en las ligas genera la deformación de la camisa provocando “embarramientos” lineales de pistón. En ocasiones se puede llegar hasta fractura de la camisa en su parte media.

DESGASTE POR EROSIÓN SOBRE EL DIÁMETRO INTERIOR DE LA CAMISA DE CILINDRO Causas: Partículas abrasivas de suciedad por filtración deficiente. Partículas de suciedad que no fueron eliminadas a fondo al reacondicionar el motor (virutas, material de limpieza, partículas de oxido). Partículas abrasivas desprendidas durante el rodaje del motor. Inadecuado mantenimiento preventivo al admisión de motor.

sistema de

Montaje de filtros de aire reacondicionados por efecto de limpieza con ayuda de presión de aire. (filtros de aire “sopleteados”. Inadecuado proceso de “asentamiento” del motor después de haberse reacondicionado el motor.

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Daños en camisa de cilindros FRACTURA DE “CEJA” O BRIDA DE AJUSTE EN CAMISA DE CILINDRO. Causas: Pares de apriete y ángulos de giro diferentes (tornillos de cabeza) a los marcados en el manual del fabricante del motor. Limpieza deficiente del asiento de la camisa en el block de cilindros. Falta de regularidad y/o planicidad del asiento de la camisa en el block de cilindros. Inadecuado proceso de reacondicionamiento del asiento de camisa en el block de cilindros; esto por el llamado “encasquillamiento del block”; dicho trabajo puede presentar deficiencias bajo las siguientes opciones: No existe paralelismo entre asiento de la camisa y parte plana superior del block; ver figura 1

A

// A Figura 1. Existen asientos de camisa en el block que no guardan éste nivel de paralelismo entre superficies, lo cual al momento de montar la cabeza de cilindros y realizar el par de apriete correspondiente se genera este tipo de fractura; ver la figura 2.

Figura 2.

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Daños en camisa de cilindros FRACTURA DE “CEJA” O BRIDA DE AJUSTE EN CAMISA DE CILINDRO continuación

Causas: Incorrecto maquinado del radio y/o ángulo de asiento de la camisa en el block; esto para evitar la concentración de esfuerzos que al momento del apriete de la cabeza de cilindros se genere el “degollamiento” y/o fractura de ceja de la camisa de cilindro. Ver figura 3.

1x 45º

Figura 3. Si la camisa no sobresale en la superficie del block de acuerdo a las especificaciones del fabricante del motor (“altura” de la camisa); entonces la camisa no presionara con suficiente fuerza el asiento cuando sea montada; entonces, el movimiento pendular del pistón hará que la camisa bascule durante la marcha y la acción de las fuerzas constantes que actúan sobre la ceja de la camisa terminarán fracturándola. Ver figura 4.

Figura 4.

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Daños en bujes de árbol de levas INADECUADO AJUSTE ENTRE BUJE DE ÁRBOL DE LEVAS Y ALOJAMIENTO EN BLOCK. (motor cummins 855 c.i.d) Causas: Alojamientos para los bujes en el block fuera de especificaciones. Este es uno de los problemas más recurrentes en motores cuyos alojamientos de bujes no son inspeccionados y dimensionados antes de montar los nuevos bujes de árbol de levas. Alineación inadecuada de los orificios para lubricación del buje con los orificios de las venas de lubricación de los alojamientos en el block, lo cual limita el flujo del aceite lubricante, dando como resultado una lubricación deficiente A continuación se ilustran las acciones dimensionales a realizarse en el proceso de montaje de bujes para los motores Cummins 855 C.I.D. incluyendo el motor N14; cualquier acción que no se realice a como lo solicita el fabricante original del motor genera trabajos inadecuados y probables daños a los componentes. Las especificaciones que marca E.O. son:

Diámetro de alojamiento para bujes de árbol de levas en block. (Sin bujes instalados).

Block Pared Gruesa NT/NTC 855 Pared Delgada NT/NTC 855 N14/N14 Celect Plus

11

mm. 68.237 68.262 66.662 66.688 68.237 68.275

MIN MAX MIN MAX MIN MAX

Pulg. 2.6865 2.6875 2.6245 2.6255 2.6865 2.6880

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Daños en bujes de árbol de levas INADECUADO AJUSTE ENTRE BUJE DE ÁRBOL DE LEVAS Y ALOJAMIENTO EN BLOCK. continuación Diámetro de alojamiento para bujes de árbol de levas en block. (Con los bujes instalados).

Block Pared Gruesa NT/NTC 855 y N14/N14 Celect Plus

mm. 63.457

MIN

Pulg. 2.4983

63.558

MAX

2.5023

12

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Daños en árbol de levas INADECUADO PROCEDIMIENTO DE MONTAJE DE ENGRANE DE ÁRBOL DE LEVAS. Causas: Daño sobre el árbol de levas por arrastre de material, por utilizar un procedimiento incorrecto durante la instalación del engrane (Prensa hidráulica). Lo anterior además de dañar al engrane también llega a producir deformación en el árbol de levas por flexión. Diámetro interior del engrane de árbol de levas fuera de especificaciones, deformación del diámetro interno por calentamiento inadecuado del engrane al momento de la instalación, etc. Ver el siguiente esquema que detalla la dimensión por revisar.

Árbol de levas Embridado NT/NTC 855 SIn brida NT/NTC 855 N14/N14 Celect Plus

13

mm. 44.455 44.475 45.662 45.682 45.662 45.682

MIN MAX MIN MAX MIN MAX

Pulg. 1.7502 1.7510 1.7977 1.7985 1.7977 1.7985

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Daños en árbol de levas INADECUADO PROCEDIMIENTO DE MONTAJE DE ENGRANE DE ÁRBOL DE LEVAS continuación. Instalación de engrane de árbol de levas. Causas: La forma recomendada por equipo original, indica que el engrane se debe calentar en un horno por 1 hora a una temperatura promedio de 500° F ó 260° C, con esto se permite tener la dilatación suficiente para permitir el libre flujo de éste sobre la superficie de alojamiento en el árbol de levas. Para evitar deformaciones y arrastre de arandelas y del engrane sobre placa de distribución es importante que el engrane no se introduzca hasta el tope del primer punto de apoyo del árbol de levas (hombro), debe de existir un claro de 0.13 mm. (0.005”) como máximo. Ver el siguiente esquema.

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Daños en árbol de levas DESPRENDIMIENTO PREMATURO DE MATERIAL EN LEVAS DE ÁRBOL DE LEVAS Y DEMÁS COMPONENTES. Causas: El reutilizar en un cambio de árbol de levas componentes como: Carretillas, pernos y seguros, ocasiona daño al árbol de levas por desprendimiento de material. La recomendación de E.O. es el cambio o reposición de dichos componentes cuando se sustituya un árbol de levas; pues la pared de contacto de estos componentes se “deforma” y “endurece” generando desprendimiento de material. Componentes dañados en los demás componentes del sistema de distribución; cams, varillas, tornillos de ajuste, balancines, resortes, etc. Con desgaste excesivo o deformación, generan calibraciones erróneas e incrementos de carga por recalibración que finalmente repercuten en el incremento de carga sobre todos los componentes y en especial, entre pared de carretilla y pared de leva; con lo anterior se genera un incremento de temperatura y fricción entre componentes, dañando seriamente y en forma prematura a el árbol de levas. Los incrementos de carga son visibles en el elemento que no sufre desprendimiento de material pero que si soporta el excedente de dicha carga: el perno de las carretillas. Por el exceso de fatiga por cargas constantes se aprecia sobre su superficie una marca de hendidura por las elevadas cargas a las que se ve sujeto. Por contaminación del lubricante, por bajo nivel de aceite, obstrucción de venas de lubricación o elevadas temperaturas. Son características que contribuyen al daño de componentes del sistema de distribución.

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Verificaciones Dimensionales Motor Cummins 855 C.I.D. No. Serie________________ CPL________

Diámetro en Bielas (N14 93.731 / 93.769 mm (BC 83.122 / 83.134 mm

1 2 3 4 5 6

A___________ A___________ A___________ A___________ A___________ A___________

3.6902” / 3.6917”) 3.2725” / 3.273”)

B____________ B____________ B____________ B____________ B____________ B____________

Dimensiones Muñón de Bancada (114.236 / 114.300 mm

1 2 3 4 5 6 7

A___________ A___________ A___________ A___________ A___________ A___________ A___________

4.4975” / 4.500”)

B____________ B____________ B____________ B____________ B____________ B____________ B____________

16

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Verificaciones Dimensionales Motor Cummins 855 C.I.D.

Dimensiones Muñón de Biela (N14 88.824 / 88.887 mm 3.4970” / 3.4995”) (BC 79.337 / 80.30 mm 3.122” / 3.1235”)

1 2 3 4 5 6

A___________ A___________ A___________ A___________ A___________ A___________

B____________ B____________ B____________ B____________ B____________ B____________

Diámetro interior P/Perno de pistón (N14 63.525 / 63.581 mm (BC 50.856 / 50.838 mm

1 2 3 4 5 6

17

A___________ A___________ A___________ A___________ A___________ A___________

2.5010” / 2.5032”) 2.002” / 2.0015”)

B____________ B____________ B____________ B____________ B____________ B____________

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Verificaciones Dimensionales Motor Cummins 855 C.I.D.

Dimensiones de Diámetros de Bancada (120.599 / 120.637 mm

1 2 3 4 5 6 7

B

A

A___________ A___________ A___________ A___________ A___________ A___________ A___________

4.7480” / 4.7495”)

B____________ B____________ B____________ B____________ B____________ B____________ B____________

Dimensiones Alojamiento Superior de camisa en Bloque (A = 166.78 / 166.88 mm 6.564” / 6.570”) (B = 8.89 / 8.94 mm 0.350” / 0.352”)

A1___________ A2____________A3__________ B1___________ B2____________B3__________

18

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Medidas de las Camisas de Cilindro para el motor Cummins Serie 855 Tipo de Camisa de Cilindro FP3055099 FP3046325 FP3065405

1

Area de presión superior Min. Max. 6.564” 6.566” 6.584” 6.586” 6.584” 6.586”

2

Area de presión inferior Min. Max. 6.294” 6.299” 6.294” 6.299” 6.336” 6.338”

3 Espesor de la ceja de camisa Min. Max. 0.355” 0.356” 0.365” 0.366” 0.375” 0.376”

3 1

1

1

2

3 2

2 19

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