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Anál Anális isis is de Fa Fa.l .lla lass
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Turbocompresor
111
Indice
Página
Turbosobrealimentando ..
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Turbosobrecompresor
2
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Esquemadeltur Esquemadelturbocomp bocompresor resor
3
......................... .................................... ...........
4
Antesdeempezar.............................................. Fallas del turbocompresor
. . .. .. . . . . ., ., . . . . .,. . . . .. .. . . . . . . . . .. . . . .
Problemasenelfuncionamiento
6
..""""""""""""""""
Fugasdeaceite
,.....
Fallas mecánicas
,.......
Instalación del turbocompresor turbocompresor
5
7 12
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . 17
TURBOSOBREALlMENT
ANDO
TURBOSOBREALlMENT
ANDO
Como resultado de las modernas condiciones de operación y requerimientos que se están haciendo cada día más severas, los turbocompresores se aplican en un gran porcentaje de motores diese/. Las principales ventajas de usar el turbocompresor son:
.
. . .
MEJOR
MENOR
RENDIMIENTO DENSIDAD
ECONOMIA
EN EL HUMO DEL ESCAPE
MEJORADA,EN
COMPENSACION
EL FUNCIONAMIENTO
EN LA ALTURA
El turbocompresor aprovecha la energía de los gases del escape del motor para impulsar un compresor centrifugo conectado al sistema de admisión, que abastece de aire bajo presión a los cilindros del motor. El aire a presión suministrado a los cilindros aumenta en peso durante la carrera de admisión y mejora el proceso de la combustión al compararlo con el motor de aspiración natural, disminuyendo asi los efectos de la altura en el funcionamiento del motor.
EL TURBOCOMPRESOR
Los turbocompresores aportan beneficios; no hay que olvidar que son conjuntos adicionales del motor que requieren también mantenimiento y servicio. Los turbocompresores operan a temperaturas arriba de 538°C (1,OOO°F)ya velocidades de rotación de casi 100,000 RPM. Lo anterior deberá ser considerado en la reparación del turbocompresor, y el técnico deberá trabajar no con menos delicadeza que conocimientos. RECUERDE: Determinar y corregir la causa de la falla es más importante que efectuar la reparación misma del turbocargador. Fallar al determinar la causa, dará por resultado repetición de fallas y esfuerzos inútiles.
2
TERMINas
1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.-
Cojinete Tornillo abrazadera Alojamiento del compresor Alojamiento de la turbina Abrazadera en "V" Porta-coj inete Inserto cojinete Rondana de seguridad Placa de identificación Tuerca auto-blocante Anillo "O" de la turbina Placa sello aceite Turbina y flecha Manguito Rondana de empuje
16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.-
Tornillo placa de identificac Sello Anillo sello Placa Conexión vaciado aceite Tubo salida escape Abrazadera Conexión entrada aceite Tubo entrada aceite Junta Tuerca Turbina del compresor Empaque Anillo "O" Empaque
ANTES DE EMPEZAR
Un estudio sistemático es importante al anal izar una falla. Unos cuantos minutos que se tomen en el anál isis pueden ahorrar una gran cantidad de tiempo en todo el trabajo. Siga este procedimiento al analizar las fallas:
Asegúrese de que entiende la queja Obtenga todos los detalles involucrados y asegúrese que usted y la persona que se queja están usando la misma terminolog(a.
Cerciórese de la queja ¿La apariencia y/o el funcionamiento original?
del turbocompresor
confirman
la queja
Asegúrese que el problema es del turbocompresor A veces las reparaciones se efectúan en los turbocompresores cuando el problema no se debe al turbo, pero puede deberse a otro mal funcionamiento tal como tubos de ventilación tapados, tuber(as de aceite deterioradas o fugas de aceite que aparecen en otros puntos.
ASEGURESE DE QUE LA CAUSA DE LA FALLA ESTE CORREGIDA ANTES DE
VOLVER A INSTALAR
EL TURBOCOMPRESOR.
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FALLAS DEL TURBOCOMPRESOF
Cualquier falla del turbocompresor se encontrará en uno
o Problemas de funcionamiento
o
Fugas
o
Fallas mecánicas
El daño progresivo de cualquiera de las fallas arriba a áreas, pero la falla inicial, por lo usual, se puede circunscribir arriba anotados. Cada uno de éstos son tratados en detalle en s Cada grupo de fallas puede ser desglosado como sigue:
. Manode Obra Sellos mellados, conexiones flojas, tuerca de seguridad del rotor demasiado apretada, tornillos de la abrazadera en "V" con apriete excesivo
.
Material Porosidad, anillo "O" deteriorado, picadura debido al carbón.
.
Mantenimiento
PROBLEMAS
EN EL FUNCIONAMIENTO
Cuando se recibe una queja de alta temperatura del escape, humo excesivo o baja potencia en relación con una falla del turbocompresor, una o más de las irregularidades que a continuación se indican pueden ser causa del mal funcionamiento y/o fallas subsecuentes. Las deficiencias por estas causas deberán corregirse antes de volver a instalar o reemplazar el turbocompresor. A. Restricción excesiva del aire A-l. Los elementos, cartuchos y mallas tapadas son responsables de un pobre mantenimiento del purificador del aire. A-2. Tubeda del tamaño inadecuado o restricciones tales como dobleces excesivos de la tubeda que conecta el purificador del aire dentro del sistema de'." admisión del mismo. 8. Fugas de aire 8-1. Fugas en las conexiones de las mangueras o en la tuber(a soldada entre el compresor y el motor. 8-2. Fugas de aire por cuarteaduras en el alojamiento del compresor. C. Fugas del escape
C-l. Fugas por cuarteaduras en el alojamiento de la turbina debido a un esfuerzo térmico o temperaturas extremas. C-2. Fugas en áreas entre el motor y el alojam lento de la turbina, tales como en el múltiple, junta del múltiple de salida o cuarteaduras en la brida del alojamiento. D. Excesiva tolerancia Como resultado del desgaste por el funcionamiento (daños cia entre las aspas de la turbina V su alojamiento, puede especificado. La tolerancia radial en el área del compresor según se describe en el Manual de Taller del Turbocompresor
o erosión) la toleranaumentar más de lo se deberá comprobar T-50.
FUGAS DE ACEITE
En todos los casos reportados de fugas de aceite, se deberá determ inar si la fuga es externa o
FUGAS DE ACEITE
En todos los casos reportados de fugas de aceite, se deberá determ inar si la fuga es externa o interna en relación con el turbocompresor. Una interpretación errónea de la fuga externa resulta muchas veces en quitar y reconstruir totalmente el turbocompresor innecesariamente. No hay ninguna razón para desarmar el turbo si el problema se puede corregir limpiando el exterior del mismo y corrigiendo la fuga.
DE SER POSIBLE, PONGA A FUNCIONAR El MOTOR ANTES DE QUITAR El TURBOCOMPRESOR y COMPRUEBESI NO HAY FUGAS EXTERNAS ~.~
FUGAS EXTERNAS DE ACEITE
A. Aparición de aceite en el área de la abrazadera.
El aceite en el área de la abrazadera en "V" a menudo da la impresión de fugas internas del turbocompresor, pero puede resultar de fugas externas entre la conexión de entrada del portacojinete y/o la conexión de la manguera de entrada. 'Deberán seguirse cuidadosamente las recomendaciones del fabricante de la manguera y de la conexión. El mantenimiento correcto eliminará las fugas. Fuga de aceite.
B. Aceite en el exterior del alojamiento 4
del turbocompresor
B-1. la transminación del aceite de una manguera de entrada, también se podrá detectar desde el exterior del turbocompresor.
Manguera deteriorada.
7
B-2. Las fugas de aceite de las áreas cerca del turbocompresor tales como el enfriador del aceite, junta de cabeza y sellos delanteros pueden ser proyectadas sobre el turbocompresor por la circulación del aire.
Fugas externas
f
de aceite.
C. (Abajo) Aceite acumulado en el área de la abrazadera en "V".
Las fugas por las conexiones de drenaje flojas aparecen en el área de la abrazadera en "V" y el aceite acumulado se escurrirá por la manguera de drenaje y goteará en el bastidor. Algunas aplicaciones usan varias conexiones en la tubería de drenaje y éstas también pueden ser la causa de las fugas externas. Señales de aceite en el alojamiento.
( LAS CONEXIONES DE DRENAJE DE BRONCE SELLADAS CON CINTA TEFLON y APRETADAS A LAS ESPECIFICACIONES CORRECTAS DEBERAN USARSE EN TODAS LAS APLICACIONES.
tl ... (~.. Fugas por la manguera de drenaje,
8
FUGA INTERNA
DE ACEITE
Esta trasminación ~s mayor a las máximas RPM del motor sin carga y a las velocidades de holgar bajas; en talescqhdfoi1}nes se forma un ligero vado justo detrás de la turbina. La trasminah ción al funcionar es noEmal V,no se deberá considerar como una fuga del sello que requiere reparación.' .~
Las fugas totales se Qerciben por los depósitos de aceite húmedo y fresco en el espiral del compresor y en el tub0-tranwer,sal del aire. La presencia de una película húmeda en estos lugares no es un indicio de fuga'perju&cial del sello. A. Además de la trasminación interna normal, eventualmente el turbocompresor
tendrá evidencias
de fugas internas que realmente pueden ser causadas por problemas externos. Por ejemplo, el aceite que se puede arrastrar del purificador del aire del tipo de baño de aceite a veces penetra en el turbo por la toma de aire, notándose depósitos aceitosos en el alojamiento del compresor y en las conexiones transversales. Puesto que el origen de tales depósitos proviene del purificador, se pueden observar costras en las aspas de la turbina del compresor. La fugq permitidg por un
sello
dañado
no a'p~rece en las ~spas de la turbina del compresor.
B. Los purificadores del aire con restricciónes también pueden causar que un buen sello tenga fugas debido al alto vado creado por la restricción.
Aceite arrastrado desde el purificador de aire.
C. La causa mas común de la fuga de aceite del sello de la turbina se origina debido a que el portacojinete se anega, Lo anterior es causado por la presión del cárter, tubeda del aceite restringida o por la mala colo'cación de la tubeda de drenaje. La tubeda de drenaje nunca deberá ser de más de 30° de la posición vertical. La función del anillo en el extremo de la turbina de la flecha es evitar el paso del gas de escape hacia el turbo en lugar de prevenir el escurrimiento del aceite. Alojamiento anegado y manguera dañada.
9 ",
D. Las fugas del sello del compresor re-, sultan por:
D-1. Deterioración del anillo "O" interno, que puede deberse a los paros del motor muy cal¡ente o quemado qu ímicamente por los contaminantes del aceite lubricante. D-2.
El endurecimiento del anillo "O", bajo estas condiciones causa que la cara del sello de carbón se pegue, lo cual impide un sellado eficaz entre la misma y la arandela de empuje. Corte del sello mostrando el anillo "O"
D-3. El carcomido de la cara del sello de
carbón debido a la humedad en el aceite lubricante, causará la trasminación del aceite.
Sello carcomido.
D-4.
Propiciará una fuga interna también la cara maltratada del sello de carbón al armarse.
EI aceite que se fuga por este sello aparece en la parte posterior de las aspas del compresor y se proyecta en el alojamiento y luego pasa al multiple del motor.
Sello con cara maltratada.
10
.~
'"
E. La fuga por el anillo "O" de la cubierta del sello del aceite resulta de: E-l. Deterioración
del anillo
al paro del motor
"0"
debido
muy caliente
o a
la reacción qu ímica por los contaminantes del aceite lubricante. E-2. La mutilación
del anillo
"0"
duran-
te el armado.
,'~ Placa sello de aceite con anillo "O" dañado.
F. Trasminación desde el alojamiento del compresor hacia afuera del portacojinete debido al daño del anillo "O" exterior durante el armado o durante la rotación del alojamiento del compresor. NOTA:
Para evitar
dañar el anillo
"0",
el alojamiento del compresor deberá quitarse para colocarlo en lugar de rotarlo en el portacojinete.
Anillo "O" exterior del porta-cojinete. G. Las fugas por el sello del extremo de la turbina resultan de: G-l.
Excesiva contra-presión del cárter, revise si los tubos de respiración y de aspiración
G-2. Tubería
tienen
de drenaje
restricciones. del aceite del
tubo restringida. G-3. Deterioro
completo
del anillo de ti-
po de pistón y/o el área raspada del sello del portacojinete.
Rotura del anillo de sellado.
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FALLAS MECANICAS
A. Deforrm¡ción del portacojinete.
Esta queja muchas veces se origina debido a las abrazaderas tipo "V" flojas. El juego es causado por la deformación de la ceja del tope de la turbina en el portacojinete y el movimiento consecuente de las superficies de la abrazadera.
A-1. Las altas temperatu ras de funcionamiento causan la deformación del material de aluminio del portaco jinete. Las temperaturas excesivas pueden ser causadas por los purificadores de aire restringidos, fugas en los sistemas de admisión y de escape y las condiciones extremas de funcionamiento. A-2. El apriete excesivo causa la deformación de la abrazadera tipo "V" y la alta carga de la unidad de la ceja de tope del portaco jinete. Lasabrazaderas tipo "V" no se deberán de volver a apretar después de que haya funcionado el turbocargador. Si se aflojan, deberá desarmarse el turbocompresor y determinarse la causa por la que se aflojaron.
A-3.
El
Deformación del porta-cojinete.
aflojamiento de los tornillos de la abrazadera tipo "V" puede deberse al uso de tornillos y
tuercas no autorizados. Los tornillos y tuercas que se surten con el turbocompresor están diseñados para resistir sus condiciones de funcionamiento, el uso de otros tipos puede dar por resultado fallas en el mismo.
A-4.
Un
peso excesivo sin soporte sus-
pendido desde el alojamiento del compresor puede dar como resultado una carga extrema en la ceja' de tope deI portaco jinete y la desviación consecuente de la dirección de la fuerza.
Deformación en la caja de tope.
12
B. Cuarteadura del alojamiento de la turbina.
B. Cuarteadura del alojamiento de la turbina.
La cuarteadura del alojamiento de la turbina puede derivarse de materia extraña que penetra en el alojamiento, temperatura excesiva o esfuerzo térmico. Sin embargo, cada causa puede ser identificada por el modo Hpico de la falla. B-1.
En algunos casos aparece un desgaste lento del alojamiento que eventualmente termina en la ruptura del área de la periferia donde el desgaste es mayor. (Vea el inserto superior) . El daño del alojamiento de la turbina puede también ocurrir cuando el material absorbido en el múltiple de escape golpea contra el alojamiento caliente y es proyectado a través de él por la fuerza centrffuga. (Ver inserto inferior).
B-2.
El
esfuerzo térmico se presenta por
una cuarteadura que aparece en la sección final del alojamiento de la curva. Esta no es perjudicial mientras no se presente la evidencia de fugas del escape.
B-3.
Las cuarteaduras producidas por temperaturas extremas son reconocibles por otras, semejantes a un pelo en la superficie de la curva. Las altas temperaturas pueden ser causadas por fugas de escape y de adm isión, exceso de combustible, uso del turbocompresor equivocado para el motor o abuso del turbocompresor, especialmente a mayores alturas sobre el nivel del mar. Las altas temperaturas también pueden originarse debido a aspas del compresor sucias por el aceite del purificador del aire del tipo de baño de aceite.
13
C. Las fallas del cojinete por lo general se deben a la falta de lubricación que puede resultar por lo siguiente:
C-1. Omitir la pre-Iubricación del turbo después de una reparación o largos períodos de almacenamiento. C-2. Tubería de entrada de aceite restringida. C-J. Operar el turbo a alta velocidad inmediatamente después del cambio de aceite y del filtro.
-
Note la alteración del color debido a calentamientoen la flecha de la turbina.
C-4. Falla en el sistema de lubricación del motor. C-5. Temperaturas excesivas que causan el deterioro de la pel ícula de aceite. C-6. Tolerancia incorrecta.
Falla de los cojinetes de empuje de la turbina.
Cojinetes de empuje del compresor desgastados.
14
El cojinete que se usa es de larga duración, siempre que se mantenga un abastecimiento adecuado de aceite. Cuando, por cualquiera de las razones arriba mencionadas, la lubricación es inadecuada, el cojinete empieza a pegarse y el esfuerzo se manifestará primero en la ceja de empuje de la turbina. Progresará hasta el desgaste de la superficie de empuje del compresor hasta la destrucción de la ceja del cojinete. Tal daño puede ocurrir en cuestión de segundos debido al calor excesivo y las velocidades de rotación de la flecha.
1
D. Las aspas del compresor y/o de la turbina hacen contacto contra el alo jamiento del compresor o de la turbina. Cuando una de las aspas ha hecho contacto con el alojamiento, el mal funcionamiento puede verse en la deformación del alojamiento del cojinete como se describe en la página o al juego longitudinal del conjunto de la flecha.
Aspas de turbinas. E. Roce excesivo de la ceja del cojinete y/o ruido excesivo del turbo causado por el desbalanceo.
Daños por arena a presión.
E-1. La falta de balanceo es causado por volver a usar aspas dañadas o desbalanceadas, debido a que se ha quitado material por procedimiento de limpieza no autorizados. Los procedimientos de arena a presión nunca deberán usarse para Iimp iar las as;: pas del compresor ya que se puede alterar el balanceo y las tolerancias. El uso de un solvente limpiador es el único procedimiento autorizado para la limpieza. E-2. La omisión del empaque de teflón del cojinete durante el armado dará por resultado a un excesivo rozamiento de la brida del cojinete según se muestra en la página .14 letra C.
Empaque de teflón
El daño a las aspas de la turbina y del compresor donde no hay evidencia de contacto con los alojamientos es evidentemente causado por materia extraña F.
que entra en el turbocompresor. Tal daño invariablemente será
causado
por un error humano. Alguna pequeña pieza metálica dejada en la tubería de admisión dañará las aspas del compresor (superior izquierdo) y si se deja en el múltiple dañará las aspas de la turbina (inferior izquierda).
Daños en la turbina compresor,
Daños en la turbina.
G. Distorsión de la rondana de empuje causada por apriete excesivode la tuerca de la flecha. Aqu í la dilatación por lo general permite que se escurra el aceite dentro del área de las aspasdel compresor.
Distorsión en la rondana de empuje.
16
PUNTOS A RECORDAR
AL INSJALAR
UN TURBOCOM-
PUNTOS A RECORDAR AL INSJALAR UN TURBOCOMPRESOR RECONSTRUIDO O REEMPLAZARLO . . .
. .
Revise el turbocompresor, múltiple de escape y sistema de admisión del aire para ver si no hay materia extraña.
Revise si no hay restricciones en el sitema de admisión o de escape. Revise el purificador del aire del tipo de baño de aceite, para ver si no hay evidencia~e fugas de aceite y corrija la causa. ,.
.
. . .
Revise los elementos del respiradero del cárter y los tubos de admisión para ver si no hay restricciones. También, revise la tubería de drenaje del turbo y el ángulo de la conexión. Repare o reemplace según sea necesario.
Instale el turbocompresor, conecte la tubería de drenaje y pre-Iubrique el turbocompresor por la grasera antes de conectar la tubería de entrada del aceite.
Asegúrese de que haya presión de aceite del motor antes de acelerar el motor arriba de la marcha lenta.
Si la abrazadera tipo "V" ha sido aflojada para colocar el turbo en el motor, asegúresede que se haya apretado a sus especificaciones.
EL PROBLEMA MAS COMPLEJO NO DESCANSA EN REPARAR LA PIEZA QUE FALLO, SINO CORREGI R LA CAUSA DE LA FALLA.
EN DETERMINAR
Y
17
DINA CAMIONES, S. A. de C. V. SUB-OIRECCION
OE POST-VENTA
DEPARTAMENTO DE LITERATURA
E INFORMACION TECNICA
MANUAL No. 05-7
'"
a
IMPRES9
EN MEXICO
SER VICIOS ALIMENTICIOS Traducción
directa
por cortesía
DINA, S. A. de C. V.
al español
BoletínCummins de Cummins
POR:
y reimpresión
No. 985568 Engine
Co., Inc.
del
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