Informe 4 - Sistema de Enfriamiento (2014-I)

ANALISIS Y EVALUACIÓN DE MOTORES DIESEL Resultado:

c. Los estudiantes realizan pruebas a los sistemas del equipo pesado, analizan e interpretan los resultados e implementan mejoras.

Criterio de desempeño :

c.3 Recomienda soluciones para mejorar el rendimiento de vehículos que utilizan motores de combustión interna.

Programa:

MANTENIMIENTO DE EQUIPO PESADO

Curso:

ANALISIS Y EVALUACION DE MOTORES DIESEL

Ciclo :

6

Laboratorio:

4

PRUEBAS Y LOCALIZACION DE FALLAS EN EL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

Actividad: Alumnos:

Observaciones

Bautista Cutipa, Luis Miguel

Cabrera Alva, Irvin

Loly Osorio, Erick

Urbina Arnao, Álvaro

La actividad se desarrolla en grupos de 4 integrantes.

Periodo:

2014-1

1. OBJETIVOS: 1.1. Identificar y reconocer el sistema de enfriamiento del motor diesel. 1.2. Explicar la operación de un sistema de enfriamiento. 1.3. Utilizar herramientas para la evaluación de parámetros de funcionamiento. 1.4. Diagnosticar los problemas del sistema de enfriamiento. Laboratorio 3. Sistemas de Enfriamiento del motor diesel. Instrucciones: Identifique los componentes del sistema de enfriamiento del equipo asignado.  Cargador de ruedas CAT 910G  Tractor de Orugas CAT D3G  Motoniveladora CAT 16M  Motor C13 en el Dinamómetro Información Previa En la actualidad la evaluación de los sistemas del motor diesel, se realizan utilizando equipos de diagnóstico que faciliten el análisis de los parámetros de funcionamiento, estos son instalados en puntos estratégicos del motor, sin tener la necesidad de desmontar ningún componente para su instalación. Los equipos de diagnóstico varían dependiendo de la marca, tipo y aplicación del motor, los motores mecánicos utilizan dispositivos de evaluación tales como manómetros, pirómetros y tacómetros; pero los motores electrónicos utilizan un software de diagnóstico, que interpretan las señales emitidas por los sensores y actuadores presentes en todos los sistemas del motor, informando de forma general los parámetros de funcionamiento digitalmente. Tareas:    

Recopile información de las máquinas: Tipo de motor, modelo, número de serie, horómetro, etc. Ubicación de los componentes del sistema en los diferentes tipos de máquina. Descripción del funcionamiento del sistema en cada máquina y su análisis de falla por separado. Descripción de las pruebas y ajustes del sistemas en cada máquina, indicar los parámetros de funcionamiento normal, en vacío, en Ralentí, rpm nominal y máximas rpm.

LaboratorioInforme 4 - Sistema de Enfriamiento (2014-I)

1

ANALISIS Y EVALUACIÓN DE MOTORES DIESEL Nota: Al terminar la tarea, presentar este informe grupal, indicando cuadro de valores recopilados, herramientas utilizadas, procedimientos de trabajo, observaciones, conclusiones y hoja ATS

PROCEDIMIENTO DE LA ACTIVIDAD Nr

1

Secuencia a seguir Defina si el motor a evaluar es mecánico o electrónico, explique brevemente como los diferenció.

Observaciones

Recopile información del motor a evaluar: Marca: CATERPILLAR Modelo: 910G Número de Serie: AKR Horómetro:

2

Verifique los niveles y componentes del sistema del motor antes de encenderlo: Nivel de aceite: El aceite se encontraba en el nivel adecuado. No se adjuntó la imagen, ya que por la luz del día no era visible la marca del aceite en la varilla de medición.

Muestre estas condiciones a su profesor antes de continuar.

Temperatura de refrigerante:

Fig. 2.1

(1.5 puntos)


2

ANALISIS Y EVALUACIÓN DE MOTORES DIESEL Nivel de combustible:

Fig. 2.2

NOTA: Encienda el motor hasta alcanzar la temperatura de operación. ¿Cuál es la temperatura apropiada para realizar las pruebas? Según lo explicado por el profesor, la temperatura adecuada debe estar entre un rango de 80°C a 90°C. Esta temperatura se logra al encender la máquina y esperar un tiempo promedio de 10 minutos con el motor en ralentí. ¿Cómo obtuvo esa información? La información fue dada por el profesor del curso. Sin embargo, esta misma puede ser ratificada en el sistema de información de Caterpillar, SISCAT.

¿Por qué es necesario calentar el motor y llegar a la temperatura requerida para hacer las pruebas de diagnóstico? Es necesario que el motor alcance su temperatura adecuada, puesto que si las pruebas se llegasen a realizar con el motor recién encendido; es decir frío, estas resultarían erradas. Asimismo, si las pruebas se van a realizar en el sistema de enfriamiento debería esperarse por lo menos 10 minutos para que el refrigerante circule bien todos los orificios del motor y de esta manera lograr pruebas más eficientes.


3

ANALISIS Y EVALUACIÓN DE MOTORES DIESEL

3

Instale los dispositivos de diagnóstico y registre los parámetros a evaluar, tales como: 3.1Temperatura:

DATOS REGISTRADOS RPM del motor alta en vacío RPM del motor baja en vacío Temperatura del motor Use el pirómetro Temperatura del radiador Use el pirómetro Flujo del aire (Blow by) hacia el radiador

- Tacómetro

VALOR TOMADO

VALOR ESPECIFICADO

2183

2000 - 2500

918

750 – 900

74°C

90°C (Máx.)

39.3°C

40°C

-

-

para la medición de RPM. - Pirómetro para la medición de la temperatura. - Maleta de blow by. - Sonda de Temperatura. - Refractómetro -Test de Refrigerante

Se anexa cuadro para la medición de parámetros (llenar)

3.2 Prueba de fugas del sistema : (Estanqueidad del Sist. De Refrigeración) Con la bomba de presurización.

Comente: NOTA: Esta prueba, por indicaciones del profesor, no se llevó a cabo, ya que puede resultar un tanto peligrosa por la contrapresión que se genera al momento de la medición.

(3 puntos)


4

ANALISIS Y EVALUACIÓN DE MOTORES DIESEL 3.3. Utilizando El test Kit de Acondicionador de refrigerante: Indicar Cuantos nitritos PPM (color) _________________ Comente: Esta prueba nos permite medir la concentración de aditivo refrigerantes; es decir, los nitritos, la cual se mide en partículas por millón (PPM). La prueba es muy simple, primero se debe arrancar el equipo y esperar 10 minutos hasta que este alcance su temperatura de trabajo. Seguido de esto, se extrae unas gotas del refrigerante y se aplica sobre la laminilla. Luego debemos esperar a que la laminilla cambie de color y según el color que nos resulte, lo compararemos con la tabla de colores impresa en el frasco de las laminillas.

Fig. 3.3.1

Fig. 3.3.2

Fig. 3.3.3


5

ANALISIS Y EVALUACIÓN DE MOTORES DIESEL 3.4. Utilizando El refractómetro (probador de refrigerante): Fig.3.4.1. Medición de la temperatura de congelación

Refractómetro

Indicar en que porcentaje se encuentra, traze una línea, a que temperatura se congela ? y comente. Según los resultados obtenidos en la prueba de temperatura de congelación, la cual fue medida con el refractómetro, se pudo apreciar la línea de medición en el rango de -5°F a -10°F. Para ser más exactos, el resultado fué -9°F; es decir, 38% aproximadamente. Esto nos indica que el refrigerante se encuentra en regular estado y tiene una temperatura de congelación en condiciones medias. Sin embargo, lo ideal es que se encuentre en buenas condiciones, ya que de esta manera el equipo tendrá un mejor funcionamiento y requerirá menos mantenimiento, y para una empresa, esto puede resultar muy beneficioso.


(1 puntos)

6


4

Analice los parámetros registrados, compárelos con los especificados (+/15%) e indique su variación. Según los resultados obtenidos al hacer la medición con el refractómetro, se obtuvo una temperatura de congelamiento de -9°F, lo cual obviamente, está fuera de lo establecido, ya que lo ideal es que se encuentre en el rango de -15 a -40°F. Sin embargo, tampoco se puede decir que está en malas condiciones, pero sí es necesario estar al tanto del momento en que le toque hacer el mantenimiento a la máquina, con el fin de hacer un cambio de refrigerante, ya que si se excede su uso, este podría ya no cumplir su función y causar graves daños en el motor.

5

Diagrame el sistema de enfriamiento de la máquina analizada e indique sus partes. Fig. 5.1

Utilizar (3 puntos) diagramas sencillos

(2 puntos)

Fig. 5.2


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ANALISIS Y EVALUACIÓN DE MOTORES DIESEL Bomba de agua: Es una bomba mecánica, movida por una banda de hule, que hace circular al líquido anticongelante por el sistema de enfriamiento. Fig. 5.3

Radiador: Si bien el líquido refrigerante tiene la capacidad de ebullir a una mayor temperatura, esto no quiere decir que no alcance dicha temperatura al interior de un motor en pleno funcionamiento. Es por esto que los sistemas incorporan un radiador aire/agua. Su principio básico es el de intercambiar el calor contenido en el líquido y transferirlo al aire que circula a través de él. Esto se logra pasando al líquido por el interior de unos tubos de aluminio que a su vez están rodeados de delgadas aletas del mismo material que conducen al aire entre los tubos. Al pasar el líquido por el tubo, transfiere su calor al mismo; éstos también transfieren el calor a las aletas de aluminio que a su vez disipan ese calor hacia el aire que circula entre ellas. Para mantener el flujo de aire a través del radiador, aún cuando el vehículo está parado y para mantener la temperatura dentro de los límites preestablecidos, los sistemas de refrigeración incorporan además un ventilador. Ventilador: Se ubica pegado al radiador en la parte posterior. Este puede ser eléctrico, controlado por la computadora del motor (ECU) o por algún sensor, obteniendo su fuerza para girar de un motor eléctrico, o bien mecánico movido de manera permanente por el mismo movimiento del cigüeñal o, en determinados casos en coches más modernos, activado y desactivado de manera eléctrica por un sensor térmico o la ECU misma. Termostato: Se trata de una válvula que permite o no la circulación del refrigerante hacia el interior del motor. Esta válvula tiene, en el centro, un cilindro lleno de una cera que al calentarse se derrite y expande, empujando un pistón que a su vez mueva la válvula que finalmente permitirá el paso del líquido. Alrededor del cilindro tiene un resorte que le permitirá regresar a su posición natural de cerrado una vez que la cera se enfríe de nuevo. La válvula permanecerá cerrada debajo de los 90°C y se abrirá cuando la temperatura del líquido alcance los 100°C. Con esto se permite que el motor alcance su temperatura ideal de operación en menos tiempo. Si quitáramos el termostato, el líquido refrigerante haría que el motor tardara más tiempo en alcanzar esta temperatura ideal.


8


6

Indique de acuerdo a los datos registrados la condición del motor del equipo asignado y proponga soluciones para mejorar su eficiencia en el caso que haya un delta (Variación) de T muy alto y muy bajo.

MEDICIONES DE TEMPERATURA DEL MOTOR T2 T6 T3 T4 T5 T7 (Salida (Entrada (Salida (Aire (Lubricación (Caja del del del radiador) ambiente) de turbo) termostato) motor) radiador)

T8 (Caja del turbo)

T9 (Múltiple de escape)

35.7

114.8

40.3

25

55.4

43.5

45.3

119.3

52

37.9

124.3

40.9

25

61.6

42

46.8

138.7

86.8

41

144.1

41.8

25

68.5

42.5

46.6

156.9

92

T1 (Entrada del motor) Medición 1 Medición 2 Medición 3

Variación de la temperatura (ΔT) 180 160 140 120 100 80 60

Medición 1 Medición 2 Medición 3

40 20 0

Como se puede apreciar en la gráfica adjunta, la temperatura va aumentando en cada medición. Obviamente esto es algo normal, ya que mientras más tiempo se encuentra encendido el motor, mayor temperatura tendrá. En la gráfica se puede apreciar que la mayor temperatura alcanzada, se dio en la medición 3 y en la caja del turbo, donde llegó a los 156.9°C. Asimismo, la menor temperatura se registró en el aire; es decir, la temperatura ambiente. Esta fue de 25°C. Con respecto a la variación de la temperatura (ΔT), la mayor variación se dio en el múltiple de escape. Esta fue de 40°C; mientras que la menor, aparte de la temperatura de ambiente, se dio en la entrada del radiador. Donde en vez de aumentar, la temperatura cayó en 1°C.


9


7

INFORME. HERRAMIENTAS UTILIZADAS:

Fig.7.1. Laptop

Indicar las heramientas utilizadas.

Fig.7.2. Pirómetro Cuáles han sido los pasos para realizar el siguiente laboratorio.

Fig.7.3. Tacómetro

(2 puntos)


10


Fig.7.4. Cargador frontal 910G

Fig.7.5. Refractómetro


11


8. SECUENCIA SEGUIDA (PROCEDIMIENTO DE TRABAJO) Tabla 8.1. Trabajos realizados en taller PRUEBAS Y LOCALIZACIÓN DE FALLAS EN EL SISTEMA DE LUBRICACIÓN Trabajos

Inicio

Duración

Final

Charla de seguridad

12:50

00:05

12:55

Indicaciones principales

12:55

01:30

14:25

Llenado de ATS

14:25

00:20

14:45

Recopilación de información en el SIS CAT

14:45

00:45

15:30

Tareas pertinentes para arrancar la máquina

15:30

00:45

16:15

Ubicación de componentes de la máquina

16:15

00:20

16:35

Mediciones a los componentes ubicados

16:35

01:00

17:35

Toma de datos

16:55

00:45

17:40

Orden y Limpieza del área de trabajo

17:40

00:20

18:00

Fig.8.1. Diagrama de Gantt 10:30 11:42 12:54 14:06 15:18 16:30 17:42 Charla de seguridad Indicaciones principales Llenado de ATS Recopilación de información en el SIS… Tareas pertinentes para arrancar la… Ubicación de componentes de la… Mediciones a los componentes ubicados Toma de datos Orden y Limpieza del área de trabajo


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ANALISIS Y EVALUACIÓN DE MOTORES DIESEL CONCLUSIONES: 

De acuerdo al taller realizado, podemos concluir que para realizar cualquier tipo de medición o prueba a una máquina, primero debemos encenderla y esperar mínimo 10 minutos a que ésta alcance su temperatura de funcionamiento. De esta manera, tendremos mejores resultados al momento de la medición.



Con respecto a la prueba de refrigerante, la cual se realizó con el refractómetro, se puede concluir que el refrigerante del sistema de enfriamiento, se encuentra en condiciones de estado medio. Lo cual quiere decir que tiene que estar en constante monitoreo, con el fin de que cuando su temperatura de congelamiento resulte en “recharge”, poder recargar o reemplazar el refrigerante.



Se llegó a identificar todas las partes del sistema de enfriamiento. Algunas de ellas, por ejemplo, fueron el radiador, ventilador, refrigerante, etc. Asimismo, se procedió a realizar satisfactoriamente las pruebas requeridas en el informe.



Se concluye que la mayor variación de temperatura; es decir, el delta de T (ΔT), se produjo en el múltiple de escape. Es fue constatado por el grupo, ya que mientras se aumentaba el número de RPM del motor, aumentaba también la temperatura. Al hacer la tercera medición con el pirómetro, esto nos dio como resultado una temperatura de 92°C.

OBSERVACIONES: 

Las baterías del cargador 910G se encontraban descargadas y en malas condiciones, por lo cual tuvimos que hacer el arranque desde otras dos baterías.



Al momento de querer apagar la máquina con la llave de contacto, ésta no responde y permanece encendida. Hay que recurrir a la bomba para poder apagarla.



Para el arranque del equipo también es necesario conectar un relé en su caja de fusibles, ubicada en la parte derecha de la cabina.



Las conexiones de la batería se hicieron en paralelo, esto fue por indicaciones del profesor.



No se realizó la prueba de estanqueidad del sistema de refrigeración. Esto fue por indicaciones del profesor.


(3.5 puntos)

13


RECOMENDACIONES:

9



Comprar dos baterías, o en todo caso, reemplazar las que se encuentran en el cargador 910G.



Hacer mantenimiento a la bomba de inyección, ya que hace falta regularla y reemplazar un resorte que se encuentra en mal estado.



Es necesario llenar el ATS antes de iniciar cualquier tipo de labor en el campo. Esto con el fin de tener bien definidos los trabajos que se van a realizar.

CASO DE ESTUDIO: CON UN DIAGRAMA DE CAUSA EFECTO (ESPINA DE PESCADO) INDICAR LAS CAUSAS PROBABLES DEL PROBLEMA INDICADO. QUEJA DEL OPERADOR: Grupo A Considerar la queja del operador según la maquina asignada el día de taller y derivar el análisis del caso hacia el sistema de enfriamiento (en su mayoría). 

Cargador de ruedas CAT 910G:

“RECALENTAMIENTO DEL MOTOR CUANDO PASA LAS 1500 RPM” 

Cargador de ruedas CAT 924:

“CONSUMO DE REFRIGERANTE EXCESIVO CADA TURNO” 

Tractor de Orugas CAT D3G:

“NO SE ALCANZA TEMPERATURA DE OPERACIÓN” 

Dinamómetro con motor C13 CAT

“PERDIDA DE POTENCIA Y ELEVADA TEMPERATURA A 1800 RPM” 

Motoniveladora CAT 16M


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ANALISIS Y EVALUACIÓN DE MOTORES DIESEL Fig. 9.1. Diagrama causa-efecto


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ANALISIS Y EVALUACIÓN DE MOTORES DIESEL ANÁLISIS DE TRABAJO SEGURO Area:

Pabellón 11

Parcipantes :

Bautista Cutipa, Luis Cabrera Alva, Irvin Loly Osorio, Erick Urbina Arnao, Álvaro

Etapas del Trabajo (Dividir el trabajo en etapas)

Riesgo potencial

Efecto

Lugar:

Medidas de control propuestas

Taller 1104

{C} Consecuencias

{P}

{R}

Probabili-dad

Nivel de riesgo

Rara vez

1--1

Menor

Poco probable

2--1

Menor Moderado

Poco probable Probablemente

2--1 3--2

Debe ser firmado por el profesor antes Insignificante de iniciar la actividad

Control adicional requerido

Llenar correctamente el formato ATS

Ninguno

Identificar los componentes del sistema de enfriamiento

Caídas a desnivel Golpes Cortes

Realizar las mediciones respectivas al sistema de enfriamiento

Golpes

Daños personales

Uso de botas de seguridad

Menor

Probablemente

2--1

Botas con puntera de acero

Examinar los resultados y compararlos con los del SISCAT

Golpes y caídas

Daños personales

Comparar valores con los del manual

Menor

Probablemente

2--1

Trabajar con fuente del SISCAT

Orden y limpieza

Ninguno

Ninguno

Dejar el área limpia

Insignificante

Rara vez

1--1

Ninguno

Ninguno

Daños personales Uso de EPP, como y materiales botas, casco, gafas.

Vo Bo Seguridad y Salud Ocupacional:

VoBo Supervisor: Daniel Wong Lay LaboratorioInforme 4 - Sistema de Enfriamiento (2014-I)

Supervisión del profesor Uso de EPP adicional: guantes, tapones.

FECHA DE EJECUCIÓN:

Irvin Cabrera Alva

23/04/2014

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Informe 4 - Sistema de Enfriamiento (2014-I)

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