Rodrigo Prez - Jaime Segovia - Hugo Leiva Gerencia de Confiabilidad Mantencion Mina

Minera Escondida Ltda.

USO DE RESPIRADEROS CON ORIFICIOS CALIBRADOS PARA DIAGNSTICO DE COMPRESIN AL CRTER EN

MOTORES 3516B HD DE CAMIONES 793B/C

A comienzos del ao 2008, un modo de falla se transform en reiterativo en las flotas de camiones 793B/C. Se trata del paso de gases producto de la combustin hacia el sumidero de aceite.

Principalmente esto se manifestaba debido a que los anillos de compresin de los pistones se quebraban, por circunstancias desconocidas. En la mayora de los casos no haba 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 atencin mecnica para la evaluacin y reparacin respectiva.

Adems, visibles muestras de humo azul se observaban en el escape y, en ciertas ocasiones, aceite sala al exterior a travs de los respiraderos del motor diesel.

El tiempo para diagnosticar certeramente las unidades de fuerza daadas era demasiado prolongado, llegando incluso a las 14 horas.

INTRODUCCION

Disminuir considerablemente el tiempo involucrado en la evaluacin y diagnstico de las unidades de fuerza falladas.

Disminuir el riesgo al que se ve sometido el mantenedor, cuando aplica la prueba de inyeccin de nitrgeno a alta presin.

Establecer una forma de diagnstico simple y novedosa, que captara la atencin de los mantenedores.

Poder efectuar un seguimiento al desgaste progresivo del motor, tomando esta evaluacin con una frecuencia determinada.

OBJETIVOS

Al presentarse este tipo de fallas en terreno, los tradicionales mtodos tiles para detectar las unidades de fuerza con daos son:

-Inyeccin de Nitrgeno a Alta Presin: Es un mtodo de evaluacin muy efectivo, pero no muy eficiente. La evaluacin de las 16 unidades de fuerza de este motor tarda entre 12 y 14 horas. Implica levantar tapas de inspeccin superiores, retirar inyectores, aplicar un bao de aceite en la pared interna de la camisa (para simular el efecto de sellado de los anillos), e inyectar nitrgeno a moderada presin (aproximadamente 600 psi). Luego se mide el tiempo de retencin de la presin inyectada a la unidad. La unidad que tiene poco tiempo de retencin es la que presenta daos.

-Corte de Inyeccin utilizando Electronic Technician (ET): Al ir cortando la inyeccin de cada unidad de fuerza se detectaba visualmente si el excesivo humo del escape disminua. Si el humo azul del escape se corta, implica que la unidad cortada era la que presentaba daos.

Para ambas formas de diagnstico, los problemas son:

-El largo tiempo de evaluacin (entre 12 y 14 horas). -Riesgo de incidente en el proceso de aplicacin de presin de nitrgeno. -No siempre se observaba humo azul en exceso en el escape.

DESARROLLO

Ante este escenario, surgi la necesidad de explorar un mtodo ms eficiente.

El nuevo mtodo utiliza la presin de gases producto de la combustin que pasa al crter, para medir esa presin, registrarla y compararla con un valor de referencia.

La aplicacin del mtodo implica la participacin de 2 mecnicos por un tiempo estimado de 90 minutos.

Se muestra la disposicin de los respiraderos del motor diesel CAT 3516B HD:

DESARROLLO

Kit de Herramientas:

DESARROLLO

4 Tapones Ciegos 1 tapn con terminal para conectar manguera

1 tapn con orificio para salida de gases

Set de respiraderos y manguera

Manguera para el flujo de gases hacia el manmetro

Manmetro digital

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 se ha calibrado para lograr una presin superior a 4 de agua en caso de

motor con traspaso real de compresin al crter. 4) Conectar, mediante la manguera que compone el kit, el respiradero que tiene el niple de 1/8

al manmetro digital. 5) Dar arranque al motor, incrementar la temperatura del refrigerante a 75C. 6) Mantener el motor en ralent. Esto implica aproximadamente 700 RPM. 7) Esperar que se estabilice el registro de presin indicado en manmetro digital. 8) Registrar el valor promedio medido por el manmetro, el cul 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 Inyeccin. 10) Comenzar la prueba de corte de inyeccin, y registrar el valor medido en el manmetro.

DESARROLLO

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 presin medido.

Procedimiento:

11) Luego de cortar (de a uno) los 16 inyectores, y registrar el valor medido por el manmetro, se debe analizar los valores registrados y definir las unidades de fuerza con potencial dao.

12) Para el ejemplo mostrado, se debe intervenir la Unidad de Fuerza # 1 y # 5, por el alto valor de compresin al crter aportado al motor.

13) Luego de efectuar la reparacin, volver a tomar el valor de referencia del motor (sin cortar inyectores). El valor registrado debera disminuir drsticamente (generalmente a valores bajo 1,5 H2O).

Frecuencia de aplicacin:

- Por condicin: Sirve para diagnosticar y establecer certeramente las unidades de fuerza daadas y que estn generando falla en terreno (baja potencia, exceso de humo azul por el escape).

- A las primeras 250 horas: Este registro sirve como lnea 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.

DESARROLLO

La ejecucin constante de esta prueba ha permitido verificar su real certeza. Hemos tenido 2 casos concretos:

Unidades puntuales generan alta compresin al carter: Motores con alto valor de compresin al crter que, al momento de evaluar, nos indica que slo una o algunas unidades de fuerza son las que generan el problema.

Motor con falla generalizada: En estos casos, la definicin fue reemplazar el motor fallado, y solicitar anlisis de falla a todas las unidades de fuerza. Al momento de evaluar, el valor referencial del motor superaba las 13 H2O. Al cortar inyectores, ms de 5 unidades de fuerza estaban con falla y requeran cambio. A principios de 2008, 2 motores presentaron esta condicin. Las evidencias encontradas entregaron la respuesta de que el nuevo procedimiento aplicado daba resultados acertados. Se encontraron anillos quebrados en 8 unidades de fuerza (camin TKD0203) y en 5 unidades de fuerza (camin TKD0186).

RESULTADOS Y DISCUSION

Un hallazgo, producto del mtodo de evaluacin mostrado, fue lo siguiente:

-Uso inadecuado de anillos de compresin: Algunas unidades de fuerza presentaban anillos de compresin quebrados. Esto a raz del uso inadecuado de estos anillos, dado que en motores Long Stroke se tenan instalados anillos de motor Standard. Estos ltimos tienen menor espesor, y el juego generado en la ranura del pistn generaba la falla por fatiga del material.

-Ingreso de slice al interior del motor diesel: Es una causa que en teora puede ser contribuyente a la rotura de los anillos, pero en los casos analizados no se ha visto evidencias del impacto de esta variable.

-Combustin inadecuada: Esta causa probable ha ganado fuerza, luego de detectar que en los motores fallados se tena un alza en las ppm de Holln, adems de registro de incorrectas regulaciones de vlvulas.

RESULTADOS Y DISCUSION

La nueva tcnica de evaluacin da resultados concretos, identificando motores y unidades de fuerza falladas.

Esta prueba se efecta con motor corriendo, lo que permite considerar la dinmica operacional de los anillos.

Ahorro sustancial de tiempo para la evaluacin, pasando de 14 horas a slo 90 minutos.

Ayuda a motivar a los mantenedores en la bsqueda de nuevos mtodos de evaluacin y diagnstico.

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.

CONCLUSIONES