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Unidad 2
Sistemas de Admisión de Aire y Escape
Unidad2:SistemasdeAdmisióndeAireyEscape
Objetivos de la unidad:
Al terminar...
NOTAS
Lección 1: Componentes, Operación y
Mantenimiento de los Sistemas de
Admisión de Aire y Escape
Lección1:Componentes,Operac...
Fig. 2.1.1 Componentes del sistema de admisión de aire
Componentes del sistema de admisión de aire
El sistema de admisión ...
Fig. 2.1.2 Filtro de aire
Filtro de aire
El aire entra en el motor a través del filtro de aire. El filtro de aire
contiene...
Fig. 2.1.4 Filtro de aire de elementos secos
Fig. 2.1.5 Limpieza del elemento seco
Los filtros de aire de elementos secos ...
Fig. 2.1.6 Filtros AIRSEP®
Otro tipo de filtro de aire se encuentra en los motores Caterpillar,
principalmente en equipos ...
Fig. 2.1.7 Antefiltro de una tapa
Fig. 2.1.8 Caja de recolección de polvo
Otro tipo de antefiltro usado en el equipo Cater...
Unidad 2 2-1-7 Fundamentos del Motor
Lección 1
Fig. 2.1.9 Turbocompresor
Turbocompresor
La mayoría de los motores diesel e...
Fig. 2.1.11 Operación del turbocompresor
Operación del turbocompresor
Los gases de escape pegan contra los álabes de la tu...
Fig. 2.1.12 Posenfriadores
Posenfriadores
Cuando el turbocompresor comprime el aire de entrada, aumenta la
temperatura del...
Unidad 2 2-1-10 Fundamentos del Motor
Lección 1
Fig. 2.1.14 Posenfriador con agua de las camisas (JWAC)
Posenfriador con a...
Fig. 2.1.15 Posenfriador de circuito separado
Posenfriador de circuito separado (SCAC)
Un sistema con posenfriador de circ...
Fig. 2.1.16 Carrera de admisión
Carrera de admisión
El aire llena los orificios de entrada en la culata. En la carrera de
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Unidad 2 2-1-13 Fundamentos del Motor
Lección 1
Fig. 2.1.17 Carrera de compresión
Fig. 2.1.18 Carrera de potencia
Carrera ...
Fig. 2.1.19 Carrera de escape
Fig. 2.1.20 Flujo de gases de escape
Flujo de gases de escape
Los gases que escapan del cili...
Ejercicios en clase
1. Explique la función de los siguientes componentes del sistema de admisión de aire y escape del
moto...
ESPECIFICACIONES DE LOS SISTEMAS DE AIRE DEL MOTOR CATERPILLAR
Temperatura máxima del aire de admisión: - 48 °C (120 °F) a...
Lección 2: Cómo Quitar e Inspeccionar los
Componentes del Sistema de
Admisión de Aire y Escape
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Copia del Estudiante - Práctica 2.2.1
Ejercicios de la práctica de taller
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  1. 1. Unidad 2 Sistemas de Admisión de Aire y Escape Unidad2:SistemasdeAdmisióndeAireyEscape Objetivos de la unidad: Al terminar esta unidad, el estudiante podrá: 1. Identificar los componentes del sistema de admisión de aire y escape en un motor instalado. 2. Quitar, inspeccionar e instalar los componentes del sistema de admisión de aire y escape de los Motores 3406B y 3406C Caterpillar. Referencias de la unidad: Manual de Operación y Mantenimiento de los motores 3176B, C-10, C-12 y 3406E para camión SSBU6758 Turbocompresores SSBV0550 Manual de Servicio del Motor 3406B SSBR0544 Manual de Servicio del Motor 3406C SSBR0560 Herramientas: 222-7876 (168-0328) Juego de herramientas del técnico de servicio o su equivalente 9S9082 Herramienta para girar el motor 6V4186 Pasador
  2. 2. NOTAS
  3. 3. Lección 1: Componentes, Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Admisión de Aire y Escape Lección1:Componentes,OperaciónyMantenimientodelosSistemasdeAdmisióndeAireyEscape Introducción: Un buen rendimiento en la operación de los motores diesel requiere una cantidad correcta de aire en la cámara de combustión y que los gases de escape puedan salir con mínima restricción. Por tanto, si deseamos obtener rendimiento máximo y larga vida útil del motor, es esencial el control de la temperatura del aire de admisión y de la temperatura de los gases de escape. Objetivos: Al terminar esta lección, el estudiante podrá explicar la operación del sistema de admisión de aire y escape e identificar los componentes del sistema. Referencias: Manual de Operación y Mantenimiento de los motores 3176B, C-10, C-12 y 3406E Para Camión SSBU6758 Turbocompresores SSBV0550
  4. 4. Fig. 2.1.1 Componentes del sistema de admisión de aire Componentes del sistema de admisión de aire El sistema de admisión de aire y escape consta de los siguientes componentes: • Filtro de aire • Turbocompresor • Posenfriador • Culata, válvulas y pistones • Múltiple de escape Unidad 2 2-1-2 Fundamentos del Motor Lección 1
  5. 5. Fig. 2.1.2 Filtro de aire Filtro de aire El aire entra en el motor a través del filtro de aire. El filtro de aire contiene un elemento filtrante que retiene el material extraño del aire antes de que éste entre en el motor. Hay diferentes tipos de filtros de aire disponibles actualmente en los motores Caterpillar. Consulte siempre el manual de operación y mantenimiento del motor para usar los procedimientos de mantenimiento correctos. Unidad 2 2-1-3 Fundamentos del Motor Lección 1 Fig. 2.1.3 Indicador de servicio típico Los filtros de aire del motor deben tener mantenimiento regular. La mayoría de los filtros de aire están equipados con un indicador de servicio. El indicador sirve para determinar la restricción del filtro de aire. El indicador de servicio es el método más exacto para determinar cuándo necesita servicio el filtro de aire. Debe darse servicio a los elementos del filtro de aire del motor, limpiarlos o reemplazarlos, bien sea cuando el diafragma amarillo esté en la zona roja o el pistón de color rojo se sitúe en una posición visible.
  6. 6. Fig. 2.1.4 Filtro de aire de elementos secos Fig. 2.1.5 Limpieza del elemento seco Los filtros de aire de elementos secos pueden limpiarse con aire seco y filtrado a una presión máxima de 207 kPa (30 lb/pulg²). El elemento debe limpiarse por el lado limpio de la parte de afuera, manteniendo la punta de la pistola de aire paralela a los pliegues del filtro de aire. Los filtros de aire de elementos secos son, sin duda, los más usados en los motores Caterpillar. Los filtros de aire de elementos secos constan generalmente de un material filtrante de papel plegado usado para quitar la suciedad del aire. Este tipo de filtro de aire requiere reemplazo o limpieza cuando se dispara el indicador de servicio. Unidad 2 2-1-4 Fundamentos del Motor Lección 1
  7. 7. Fig. 2.1.6 Filtros AIRSEP® Otro tipo de filtro de aire se encuentra en los motores Caterpillar, principalmente en equipos de aplicaciones marinas de alto rendimiento. El filtro se denomina AIRSEP®. Los elementos del filtro AIRSEP son materiales filtrantes de fibra plegada impregnados con un fluido especial a base de petróleo. Esto hace que los elementos AIRSEP manejen un flujo alto de volumen de aire con muy poca restricción y limpien también el aire que entra al motor. Estos elementos son reutilizables, pero requieren un procedimiento especial de mantenimiento. Los filtros AIRSEP se limpian usando el juego de limpieza 109-9720. Siga las instrucciones del Manual de Operación y Mantenimiento. Unidad 2 2-1-5 Fundamentos del Motor Lección 1
  8. 8. Fig. 2.1.7 Antefiltro de una tapa Fig. 2.1.8 Caja de recolección de polvo Otro tipo de antefiltro usado en el equipo Caterpillar es un tambor con paletas en espiral. Las paletas hacen que el aire de entrada gire. Como la suciedad es más pesada que el aire, la suciedad es enviada hacia afuera debido a la acción de rotación. La suciedad entonces cae a una caja recolectora. Los antefiltros deben inspeccionarse y limpiarse diariamente. Antefiltro Algunos motores también están equipados con un antefiltro. El antefiltro está ubicado antes de la entrada al filtro de aire principal. El propósito del antefiltro es quitar la mayor parte de la suciedad antes de que entre en el filtro. Esto aumenta el tiempo de servicio del filtro de aire. El tipo más simple de antefiltro es una tapa de rejilla en la parte superior a la entrada de la caja del filtro de aire. Unidad 2 2-1-6 Fundamentos del Motor Lección 1
  9. 9. Unidad 2 2-1-7 Fundamentos del Motor Lección 1 Fig. 2.1.9 Turbocompresor Turbocompresor La mayoría de los motores diesel están equipados con un turbocompresor para mejorar el rendimiento y la eficiencia del motor. El turbocompresor recibe el aire limpio que pasa a través del filtro de aire. La rotación de la rueda compresora del turbocompresor succiona el aire, que luego es comprimido y enviado con presión a los cilindros. Fig. 2.1.10 Ventajas de los turbocompresores Ventajas de los turbocompresores Los turbocompresores tienen las siguientes ventajas importantes: 1. Potencia - El aire comprimido contiene más oxígeno por unidad de volumen. A mayor cantidad de oxígeno en el cilindro, mayor cantidad de combustible que puede inyectarse para obtener una mejor potencia de salida. 2. Eficiencia - El turbocompresor permite una combustión más eficiente que resulta en emisiones bajas y mayor economía de combustible.
  10. 10. Fig. 2.1.11 Operación del turbocompresor Operación del turbocompresor Los gases de escape pegan contra los álabes de la turbina y hacen girar la rueda de la turbina. La rueda de la turbina está conectada por un eje a la rueda compresora. Los gases de escape empujan la turbina y hacen que la rueda del compresor gire a velocidades de 80.000 a 130.000 rpm, lo cual comprime el aire de admisión. Cuando la carga del motor aumenta, mayor cantidad de combustible se inyecta en los cilindros. El aumento de la combustión produce mayor cantidad de gases de escape y hacen que la turbina y la rueda del compresor giren más rápido. Mientras más rápido gira la rueda del compresor, más aire entra en los cilindros. Las rpm máximas del turbocompresor dependen del ajuste de inyección de combustible, del ajuste de velocidad alta en vacío y de la altitud sobre el nivel del mar. Unidad 2 2-1-8 Fundamentos del Motor Lección 1
  11. 11. Fig. 2.1.12 Posenfriadores Posenfriadores Cuando el turbocompresor comprime el aire de entrada, aumenta la temperatura del aire. El aire caliente tiene menor densidad, por tanto, menos oxígeno. Si el aire comprimido caliente se entrega al motor, se perdería la eficiencia ganada por la compresión. Los posenfriadores se usan junto a los turbocompresores para bajar la temperatura del aire que llega al turbocompresor antes de que éste entre en el cilindro. Esto hace que el aire sea más denso y contenga más oxígeno por unidad de volumen. Este aumento de oxígeno en el cilindro se traduce en mayor potencia y eficiencia del motor. Hay diferentes tipos de posenfriadores usados en los motores Caterpillar. Sin embargo, todos los posenfriadores tienen el mismo propósito: disminuir la temperatura del aire de admisión, lo que proporciona aire más denso y refrigerado al cilindro. Unidad 2 2-1-9 Fundamentos del Motor Lección 1
  12. 12. Unidad 2 2-1-10 Fundamentos del Motor Lección 1 Fig. 2.1.14 Posenfriador con agua de las camisas (JWAC) Posenfriador con agua de las camisas (JWAC) El sistema de posenfriador con agua de las camisas tiene un conjunto de núcleo cargado con refrigerante. Éste usa el refrigerante del motor para enfriar la carga de aire que entra a los cilindros. La bomba de refrigerante envía el refrigerante a los núcleos del posenfriador. El posenfriador enfría el aire presurizado del turbocompresor, antes de que el aire entre al múltiple de admisión. Posenfriador de aire a aire (ATAAC) En el sistema del posenfriador de aire a aire, se instala un núcleo enfriador separado al frente del radiador del vehículo. El aire a temperatura ambiente pasa a través del núcleo del posenfriador por acción del ventilador. El posenfriador de aire a aire enfría el aire presurizado proveniente del turbocompresor, antes de que el aire entre al múltiple de admisión. Éste es un método altamente eficaz para proveer al posenfriador de un gran volumen de aire enfriado. Por esta razón, la configuración ATAAC se encuentra con mayor frecuencia en las aplicaciones de los camiones de carretera. Fig. 2.1.13 Posenfriador de aire a aire (ATAAC)
  13. 13. Fig. 2.1.15 Posenfriador de circuito separado Posenfriador de circuito separado (SCAC) Un sistema con posenfriador de circuito separado es similar al sistema con posenfriador de agua de la camisa, con pequeñas diferencias. El circuito de enfriador separado del agua de la camisa del motor se usa para enfriar el motor. El agua de la camisa actúa en forma normal y enfría la culata, el bloque, el aceite de la transmisión, etc. El sistema con posenfriador de circuito separado tiene una bomba de refrigerante propia, tuberías y un intercambiador de calor para el posenfriador. Este sistema se usa típicamente en aplicaciones donde se requiere posenfriamiento máximo. En la mayoría de las aplicaciones marinas se usan posenfriadores de circuito separado, junto con los intercambiadores de calor diseñados para usar el agua de la quilla para enfriar el circuito. En la mayoría de los camiones de minería Caterpillar grandes se usa este tipo de posenfriador. Unidad 2 2-1-11 Fundamentos del Motor Lección 1
  14. 14. Fig. 2.1.16 Carrera de admisión Carrera de admisión El aire llena los orificios de entrada en la culata. En la carrera de ADMISIÓN, a medida que el pistón se desplaza hacia abajo en el cilindro, las válvulas de admisión se abren y el aire llena el volumen del cilindro. Unidad 2 2-1-12 Fundamentos del Motor Lección 1 Múltiple de admisión Desde el filtro de aire (turbocompresor/posenfriador, si está equipado) el aire entra en el múltiple de admisión. El múltiple de admisión envía el aire a la culata.
  15. 15. Unidad 2 2-1-13 Fundamentos del Motor Lección 1 Fig. 2.1.17 Carrera de compresión Fig. 2.1.18 Carrera de potencia Carrera de potencia Cuando el pistón se acerca a la parte superior de su recorrido, se inyecta combustible en el cilindro. El combustible se mezcla con el aire caliente y se produce la combustión. La potencia producida por la combustión envía el pistón hacia abajo, lo cual produce la carrera de POTENCIA. Carrera de compresión En la carrera de COMPRESIÓN el pistón comienza a moverse hacia arriba y las válvulas de admisión se cierran. El aire atrapado en el cilindro se comprime. Cuando el aire inyectado al cilindro se comprime, aumenta su temperatura hasta el punto en que hará que el combustible se queme.
  16. 16. Fig. 2.1.19 Carrera de escape Fig. 2.1.20 Flujo de gases de escape Flujo de gases de escape Los gases que escapan del cilindro pasan por el múltiple de escape al turbocompresor, si está equipado. Desde el turbocompresor los gases de escape pasan a través de la tubería de escape, del silenciador. Los gases de escape calientes que salen de los cilindros contienen alta energía calorífica sin usar. La turbina de escape del turbocompresor captura parte de esta energía calorífica. Carrera de escape Casi al final de la carrera de POTENCIA, las válvulas de escape se abren. Cualquier presión residual de la combustión saldrá por el múltiple de escape. En el movimiento hacia arriba del pistón o carrera de ESCAPE, los gases se barren fuera del cilindro. Al terminar la carrera de escape, las válvulas se cierran y el ciclo se inicia nuevamente. Unidad 2 2-1-14 Fundamentos del Motor Lección 1
  17. 17. Ejercicios en clase 1. Explique la función de los siguientes componentes del sistema de admisión de aire y escape del motor: Antefiltro: Filtro de aire: Turbocompresor: Posenfriador: NOTA: Consulte las publicaciones “Turbocompresores” (SSBV0550) y “Manual de Operación y Mantenimiento de los Motores 3176B, C-10, C-12 y 3406E Para Camión” (SSBU6758), para responder las siguientes preguntas: 2. Indique cinco causas posibles de la falla del turbocompresor: 3. Indique cinco inspecciones que se deben realizar al turbocompresor en el intervalo de mantenimiento MP de nivel 2:: 4. Indique los artículos y los intervalos de mantenimiento del sistema de aire: Unidad 2- Fundamentos del Motor Copia del Estudiante - Ejercicio 2.1.1 CopiadelEstudiante-Ejercicio2.1.1
  18. 18. ESPECIFICACIONES DE LOS SISTEMAS DE AIRE DEL MOTOR CATERPILLAR Temperatura máxima del aire de admisión: - 48 °C (120 °F) ambiente Restricción máxima del filtro de aire - Filtro nuevo - 15 pulgadas de agua Filtro usado - use el indicador de servicio del filtro de aire En motores diesel para carretera - 25 pulg de agua Otros motores diesel - 30 pulg de agua Motores de gas - 15 pulg de agua Restricción máxima del posenfriador - Posenfriador con agua de la camisa - 7,6 cm (3 pulg) de mercurio Posenfriador de aire a aire - 10,1 cm (4 pulg) de mercurio Temperatura de escape máxima - Turbocompresión - 642 °C (1.200 °F) (en algunos motores puede ser más alta) De aspiración natural - 697 °C (1.300 °F) Restricción máxima de gases de escape - Con turbocompresión - 68,5 cm (27 pulg) de agua Aspiración natural - 86,3 cm (34 pulg) de agua Motores diesel para carretera - 101,6 cm (40 pulg) de agua Temperaturas máximas del múltiple de admisión - Con turbocompresión - 161 °C (325 °F) Con turbocompresión, posenfriamiento con agua de la camisa - 117 °C (245 °F) Con turbocompresión, posenfriamiento con circuito separado [29 °C (85 °F) del agua] 51 °C (125 °F) Con turbocompresión, posenfriamiento de aire a aire - 65 °C (150 °F) Datos de conversión - 0,5 lb/pulg² = 1” Hg = 1’ H2O = 3,5 kPa 1 lb/pulg² = 2” Hg = 2’ H2O = 7 kPa 15 lb/pulg² = 30” Hg = 30’ H2O = 103 kPa Unidad 2 - 1 - Fundamentos del Motor Lección 1, Hoja 1
  19. 19. Lección 2: Cómo Quitar e Inspeccionar los Componentes del Sistema de Admisión de Aire y Escape Lección2:CómoQuitareInspeccionarlosComponentesdelSistemadeAdmisióndeAireyEscape Introducción: Para llevar a cabo un diagnóstico, reparación y servicio eficaces del sistema de admisión de aire y escape del motor diesel, es necesario conocer cómo quitar, inspeccionar e instalar los componentes relacionados. Objetivos: Utilizando la sección “Desarmado y armado de componentes” del Manual de Servicio del Motor 3406, el estudiante podrá demostrar su capacidad para quitar, inspeccionar e instalar correctamente los componentes de los sistemas de admisión de aire y escape. Referencias: Manual de Servicio del Motor 3406B SSBR0544 Manual de Servicio del Motor 3406C SSBR0560 Turbocompresores SSBV0550 Herramientas: 222-7876 (168-0328) Juego de herramientas del técnico de servicio o equivalente 9S9082 Herramienta para giro 6V4186 Pasador Material complementario: Manual de Prácticas de Fundamentos del Motor Cat Fundamentos del Motor CD ROM (Desarrollado por Illinois Central College)
  20. 20. NOTAS
  21. 21. Unidad 2 1 Fundamentos del Motor Copia del Estudiante - Práctica 2.2.1 Ejercicios de la práctica de taller Usando como guía el Manual de Servicio del Motor 3406, quite el turbocompresor del Motor 3406. Usando como guía la publicación “Turbocompresores” (SSBV0550), quite las cajas del turbocompresor y revise sus componentes. Quite el múltiple de escape y revíselo en busca de fisuras o erosión. A medida que desarma el motor que le fue asignado, tenga cuidado de poner las piezas en forma ordenada de modo que se facilite el armado correcto. Anote la posición de las empaquetaduras. Se debe hacer una inspección visual de las piezas a medida que las quita. Si hay piezas rotas o faltan algunas, regístrelo y notifíquelo al instructor. 1. Quite el turbocompresor: Iniciales del instructor - Quite las cajas del turbocompresor ________ - Inspeccione las hojas de la turbina ________ - Inspeccione las hojas del compresor ________ - Inspeccione el eje del turbocompresor ________ - Revise el contrajuego del turbocompresor ________ 2. Quite el múltiple de escape: - Revise en busca de fisuras y erosión ________ CopiadelEstudiante-Práctica2.2.1
  22. 22. NOTAS

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