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• David Gomez Santanilla

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USO DE RESPIRADEROS CON ORIFICIOS CALIBRADOS PARA DIAGNÓSTICO DE COMPRESIÓN AL CÁRTER EN MOTORES 3516B HD DE CAMIONES 793B/C

Rodrigo Pérez - Jaime Segovia - Hugo Leiva Gerencia de Confiabilidad Mantencion Mina Minera Escondida Ltda.

INTRODUCCION • A comienzos del año 2008, un modo de falla se transformó en reiterativo en las flotas de camiones 793B/C. Se trata del paso de gases producto de la combustión hacia el sumidero de aceite. • Principalmente esto se manifestaba debido a que los anillos de compresión de los pistones se quebraban, por circunstancias desconocidas. En la mayoría de los casos no había un desgaste excesivo en las paredes interiores de las camisas involucradas. • La principal consecuencia de esta falla era la considerable baja potencia que afectaba al motor involucrado, lo que hacia que el operador llamara atención mecánica para la evaluación y reparación respectiva. • Además, visibles muestras de humo azul se observaban en el escape y, en ciertas ocasiones, aceite salía al exterior a través de los respiraderos del motor diesel. • El tiempo para diagnosticar certeramente las unidades de fuerza dañadas era demasiado prolongado, llegando incluso a las 14 horas.

OBJETIVOS • Disminuir considerablemente el tiempo involucrado en la evaluación y diagnóstico de las unidades de fuerza falladas. • Disminuir el riesgo al que se ve sometido el mantenedor, cuando aplica la prueba de inyección de nitrógeno a alta presión. • Establecer una forma de diagnóstico simple y novedosa, que captara la atención de los mantenedores. • Poder efectuar un seguimiento al desgaste progresivo del motor, tomando esta evaluación con una frecuencia determinada.

DESARROLLO • Al presentarse este tipo de fallas en terreno, los tradicionales métodos útiles para detectar las unidades de fuerza con daños son: - Inyección de Nitrógeno a Alta Presión: Es un método de evaluación muy efectivo, pero no muy eficiente. La evaluación de las 16 unidades de fuerza de este motor tarda entre 12 y 14 horas. Implica levantar tapas de inspección superiores, retirar inyectores, aplicar un baño de aceite en la pared interna de la camisa (para simular el efecto de sellado de los anillos), e inyectar nitrógeno a moderada presión (aproximadamente 600 psi). Luego se mide el tiempo de retención de la presión inyectada a la unidad. La unidad que tiene poco tiempo de retención es la que presenta daños. - Corte de Inyección utilizando Electronic Technician (ET): Al ir cortando la inyección de cada unidad de fuerza se detectaba visualmente si el excesivo humo del escape disminuía. Si el humo azul del escape se corta, implica que la unidad cortada era la que presentaba daños.

• Para ambas formas de diagnóstico, los problemas son: - El largo tiempo de evaluación (entre 12 y 14 horas). - Riesgo de incidente en el proceso de aplicación de presión de nitrógeno. - No siempre se observaba humo azul en exceso en el escape.

DESARROLLO • Ante este escenario, surgió la necesidad de explorar un método más eficiente. • El nuevo método utiliza la presión de gases producto de la combustión que pasa al cárter, para medir esa presión, registrarla y compararla con un valor de referencia. • La aplicación del método implica la participación de 2 mecánicos por un tiempo estimado de 90 minutos. • Se muestra la disposición de los respiraderos del motor diesel CAT 3516B HD:

DESARROLLO • Kit de Herramientas:

4 Tapones “Ciegos”

Set de respiraderos y manguera

1 tapón con terminal para conectar manguera

1 tapón con orificio para salida de gases

Manguera para el flujo de gases hacia el manómetro

Manómetro digital

DESARROLLO • 

Procedimiento: 1) Con el motor detenido, retirar los 6 respiraderos que componen el motor diesel. 2) Reemplazar con los respiraderos “modificados”. 3) El orificio de ¾” se ha calibrado para lograr una presión superior a 4” de agua en caso de motor con traspaso real de “compresión al cárter”. 4) Conectar, mediante la manguera que compone el kit, el respiradero que tiene el niple de 1/8” al manómetro digital. 5) Dar arranque al motor, incrementar la temperatura del refrigerante a 75°C. 6) Mantener el motor en ralentí. Esto implica aproximadamente 700 RPM. 7) Esperar que se estabilice el registro de presión indicado en manómetro digital. 8) Registrar el valor promedio medido por el manómetro, el cuál es el valor de referencia para todo el motor (con el aporte de todos los cilindros).

DESARROLLO • 

Procedimiento: 9) Conectar el ET (Electronic Technician) para efectuar la prueba “Corte de Inyección”. 10) Comenzar la prueba de corte de inyección, y registrar el valor medido en el manómetro.

Para calcular el aporte de cada cilindro se debe considerar: - Valor Referencia del motor - Valor medido al cortar el cilindro Valor Aportado por cada Cilindro = (Valor Referencia del Motor) - (Valor Medido al cortar el Cilindro) Para el ejemplo mostrado, el aporte del cilindro # 1 es de 2.1 “ H2O, bastante mayor al aporte del cilindro # 4. De este modo, y cortando los 16 inyectores, se puede establecer el peso de cada cilindro en el valor global de presión medido.

DESARROLLO • 

Procedimiento: 11) Luego de cortar (de a uno) los 16 inyectores, y registrar el valor medido por el manómetro, se debe analizar los valores registrados y definir las unidades de fuerza con potencial daño. 12) Para el ejemplo mostrado, se debe intervenir la Unidad de Fuerza # 1 y # 5, por el alto valor de compresión al cárter aportado al motor. 13) Luego de efectuar la reparación, volver a tomar el valor de referencia del motor (sin cortar inyectores). El valor registrado debería disminuir drásticamente (generalmente a valores bajo 1,5” H2O).

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Frecuencia de aplicación:

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Por condición: Sirve para diagnosticar y establecer certeramente las unidades de fuerza dañadas y que están generando falla en terreno (baja potencia, exceso de humo azul por el escape). A las primeras 250 horas: Este registro sirve como línea base del motor diesel instalado, para referencia para el resto de la vida operativa del motor. Cada 1000 horas: Ya incluida en las pautas de mantenimiento de motor diesel, este registro permanente es una ayuda al seguimiento del desgaste propio esperado en motores diesel.

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RESULTADOS Y DISCUSION La ejecución constante de esta prueba ha permitido verificar su real certeza. Hemos tenido 2 casos concretos: • Unidades puntuales generan alta compresión al carter: Motores con alto valor de compresión al cárter que, al momento de evaluar, nos indica que sólo una o algunas unidades de fuerza son las que generan el problema. • Motor con falla generalizada: En estos casos, la definición fue reemplazar el motor fallado, y solicitar análisis de falla a todas las unidades de fuerza. Al momento de evaluar, el valor referencial del motor superaba las 13” H2O. Al cortar inyectores, más de 5 unidades de fuerza estaban con falla y requerían cambio. A principios de 2008, 2 motores presentaron esta condición. Las evidencias encontradas entregaron la respuesta de que el nuevo procedimiento aplicado daba resultados acertados. Se encontraron anillos quebrados en 8 unidades de fuerza (camión TKD0203) y en 5 unidades de fuerza (camión TKD0186).

RESULTADOS Y DISCUSION Un hallazgo, producto del método de evaluación mostrado, fue lo siguiente: - Uso inadecuado de anillos de compresión: Algunas unidades de fuerza presentaban anillos de compresión quebrados. Esto a raíz del uso inadecuado de estos anillos, dado que en motores Long Stroke se tenían instalados anillos de motor Standard. Estos últimos tienen menor espesor, y el juego generado en la ranura del pistón generaba la falla por fatiga del material.

- Ingreso de sílice al interior del motor diesel: Es una causa que en teoría puede ser contribuyente a la rotura de los anillos, pero en los casos analizados no se ha visto evidencias del impacto de esta variable. - Combustión inadecuada: Esta causa probable ha ganado fuerza, luego de detectar que en los motores fallados se tenía un alza en las ppm de Hollín, además de registro de incorrectas regulaciones de válvulas.

CONCLUSIONES

• La nueva técnica de evaluación da resultados concretos, identificando motores y unidades de fuerza falladas. • Esta prueba se efectúa con motor corriendo, lo que permite considerar la dinámica operacional de los anillos. • Ahorro sustancial de tiempo para la evaluación, pasando de 14 horas a sólo 90 minutos. • Ayuda a motivar a los mantenedores en la búsqueda de nuevos métodos de evaluación y diagnóstico. • El registro con una frecuencia determinada permite llevar una tendencia del desgaste creciente del motor diesel en el tiempo, pudiendo anticipar condiciones que requieran el cambio del componente.