Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela de Ingeniería Naval

RECORRIDA DEL MOTOR DIESEL QUE ACCIONA UN GENERADOR O ALTERNADOR

Tesis para optar al Título de: Ingeniero Naval Mención: Maquinas Marinas. Profesor Patrocinante: Sr. Mario Loaiza Ojeda. Ingeniero de Ejecución en Máquinas Marinas. Ingeniero Jefe Marina Mercante Nacional.

GUILLERMO NELSON GONZALEZ LONCON VALDIVIA - CHILE 2009

 

Dedicatoria A mi madre Lidia y a mi hermano Juan, sin su apoyo esto no sería una realidad.

Agradecimientos A mis hermanos Nelson y Pía, a mis sobrinos y mis amigos Jaime, Miguel, Daniel y Luis, y a todos aquellos que hicieron posible la realización de este trabajo. Al Hogar Huachocopihue Masculino, quien cobijo los mejores años de mi vida durante los cuales me realice como persona.

Resumen En este trabajo se presenta una recopilación práctica y documental, acerca de los trabajos de mantenimiento realizados en un motor Diesel que acciona un generador de electricidad a bordo, de acuerdo a la planificación correspondiente entregada por el fabricante del motor. Se describirán los diferentes tipos de mantenimiento, así como la planificación y organización de los trabajos de mantención, hasta llegar a la intervención del motor Diesel. Se detallarán los trabajos más importantes, de descarbonización, junto con entregar una guía respecto de cómo preparar, ejecutar, interpretar y archivar la información obtenida de estos trabajos, y las acciones a tomar en el motor de acuerdo a la información obtenida. Se espera que este trabajo sea una guía, para poder ayudar a realizar estos trabajos de mantenimiento y/o reparación.

Summary

This work presents a practical and documental compilation on the maintenance carried on a diesel engine that activates an eletricity generator on board, according to the corresponding planning provided by the engine manufacturer. The different types of maintenance will be described, as well as the planning and organization of the maintenance works to be performed, until arriving to the actual intervention of the diesel engine. The most important procedures of overhauling will be detailed, together with the delivery of a manual on how to plan, execute, interpret and compile the different data obtained from those works, and the actions to take on the engine according to the data obtained. This work is hoped to be a hepful guide in order to carry out the mentioned maintenance procedures or fixing of the engine.

Introducción El funcionamiento del motor de combustión interna, es uno de los eventos indispensables para el movimiento de los buques y la generación de electricidad a bordo, que alimenta los diferentes sistemas del buque, aportando a la autonomía y desempeño del buque. Por lo tanto, el correcto funcionamiento del motor de combustión interna que acciona el generador o alternador, proporciona tranquilidad y confianza para la realización de los trabajos de las diferentes maquinas y circuitos que dependen de la electricidad a bordo, tales como: motores eléctricos que mueven bombas, equipos eléctricos, sensores, circuitos de alumbrado, aire acondicionado, etc. Es por esto que en este trabajo, se indican los diferentes trabajos a los que se somete el motor Diesel que acciona un generador, mediante los cuales, este se mantendrá en una condición de eficiencia optima, para la generación de electricidad. Por consiguiente, los objetivos que se plantean para esta tesis son: 

Describir los diferentes tipos de mantenimiento para maquinas.



Describir los procesos para desarrollar un plan de mantenimiento adecuado.



Describir la organización de los trabajos de mantención.



Detallar las posibles fallas de los elementos y lo que ocasiona estas.



Entregar soluciones a estas fallas.



Detallar los trabajos realizados en la intervención de un motor Diesel.



Entregar un registro de datos de medición e inspección.

Índice Página

Resumen Summary Introducción Índice

Capítulo I: Planes y Tipos de Mantención de Maquinarias

1

1.1.- Generalidades

1

1.2.- Características principales de la unidad generadora.

4

1.3.- Tipos de Mantenimientos de Maquinarias.

5

1.3.1.- Mantenimiento Anti-Averías (Preventivo)

6

1.- Mantenimiento Preventivo.

6

2.- Mantenimiento Predictivo

8

3.- Mantenimiento Sistemático.

9

1.3.2.- Mantenimiento Post-Averías (Correctivo)

10

1.3.3.- Sistema efectivo de Mantenimiento Planificado

11

1.3.4.- ¿Cómo desarrollar el Plan de Mantenimiento?

13

1.3.5.- ¿Cómo medir la efectividad y los resultados?

14

1.4.- Planes de trabajo y su organización. 1.4.1.- Organización de los trabajos de mantención.

15 15

1.5.- Instrumentos de precisión utilizados.

16

1.6.- Intervención del motor Diesel.

16

1.7.- Formatos de registro.

17

Capítulo II: Trabajos a realizar.

19

2.1.- Preparación de los trabajos

19

2.2.- Desarrollo o ejecución del trabajo

19

2.2.1.- Recomendaciones.

19

2.2.2.- Camisas de cilindros.

23

1.- Desgastes y sus causas.

23

2.- Cavitación.

26

3.- Corrosión.

26

4.- Inspección y Medición.

27

5.- Instrumentos de Medición.

28

6.- Reacondicionamiento.

30

6.1.- Desmontaje y Montaje de las camisas.

30

6.2.- Rectificado.

31

6.3.- Mandrinado.

33

7.- Registro de datos de medición e inspección.

34

2.2.3.- Émbolos y Anillos.

37

1.- Émbolos.

37

1.1.- Averías comunes.

37

1.2.- Desmontaje y montaje de émbolos.

39

2.- Anillos.

43

2.1.- Comprobación previa al montaje.

43

2.2.- Montaje y desmontaje de los anillos.

45

2.3.- Defectos averías y reparaciones.

45

3.- Registro de datos de medición e inspección. 2.2.4.- Culatas.

46 52

1.- Generalidades.

52

2.- Limpieza y desincrustación de los pasos de agua de enfriamiento

52

2.1.- Desincrustación.

52

3.- Reparación de grietas.

53

4.- Soldadura.

54

5.- Reposición de guías de válvulas.

54

6.- Reacondicionamiento de los asientos de válvulas.

55

7.- Reposición de asientos de válvulas postizos.

57

8.- Planitud de las caras principales.

58

9.- Fijación de la culata y orden de apriete.

59

10.- Medición del espacio muerto o neutro.

60

11.- Registro de datos de medición e inspección.

62

2.2.5.- Bielas.

66

1.- Suplementos de Bielas.

66

2.- Defectos de flexión y torsión.

66

3.- Mediciones de los defectos.

67

4.- Mantenimiento.

69

4.1.- Mantenimiento de las bielas.

69

4.2.- Mantención de los vástagos.

70

5.- Defectos principales de los cojinetes de biela y bancada. 5.1.- Comprobación de desgastes. 6.- Montaje, ajuste y reparación.

70 71 72

6.1.- Material de los cojinetes.

72

6.2.- Montaje.

75

7.- Ajustes de cojinetes de pie de biela.

76

8.- Ajustes de cojinetes de descanso de biela.

77

9.- Instalación de nuevos cojinetes.

78

10.- Utilajes para desmontaje y ajuste.

78

11.- Registro de datos de medición e inspección.

80

12.- Deflexión del eje cigüeñal.

86

13.- Otros chequeos a realizar en el eje cigüeñal

92

13.1.- Corrosión.

92

13.2.- Rayaduras.

93

13.3.- Ovalización y conicidad anormal.

95

2.2.6.- Revisión y ajuste de los inyectores. 1.- Limpieza.

100

2.- Ajustes del inyector.

102

3.- Reparación de inyectores.

103

3.1.- Comprobación de los resortes.

103

3.2.- Lapeado de los asientos de una aguja.

103

4.- Reacondicionamiento de inyectores de motores grandes.

104

5.- Lapeado de la superficie de asiento para la tobera.

105

6.- Registro de datos de medición e inspección.

106

2.2.7.- Válvulas de admisión y escape.

Conclusiones Anexos Glosario Bibliografia

99

108

1.- Generalidades.

108

2.- Defectos de las válvulas.

108

3.- Desmontaje y montaje de las válvulas.

110

4.- Esmerilado y fresado de la válvula.

113

5.- Reparación de válvulas.

118

6.- Reglaje del juego de taques.

122

7.- Comprobación del ajuste.

123

8.- Registro de datos de medición e inspección.

123

Capítulo I “Planes y Tipos de Mantención de Maquinarias”. 1.1.- Generalidades. A través de la historia y evolución del hombre, este se ha visto en la necesidad de adaptarse al medio ambiente que lo rodea, para lograr este objetivo, la inteligencia que radica en el hombre ha sido de fundamental importancia ya que, le ha permitido crear desde lo más básico hasta lo más complejo en inventos que sean de su beneficio; desde el fuego, la rueda, la carretilla en adelante, la inteligencia del hombre deja de manifiesto que es lo que lo diferencia de los animales y por que domina el planeta. Así como el hombre ha ido evolucionando y adaptándose a través de la historia a los diferentes medios, también ha evolucionado su instinto creativo y las diferentes maquinas e inventos para su provecho; es así como también el hombre se ve en la necesidad de cuidar de estos para poder obtener durante el mayor tiempo posible, beneficios de estos elementos y lograr un mayor provecho para sí mismo. En la industria a nivel mundial, esto es de suma importancia ya que, la correcta mantención y cuidado de las maquinarias entrega a estas una mayor o menor cantidad de ganancias o utilidades, con las cuales, la industria se sostiene a través del tiempo. Es correcto entonces pensar que en la industria naval a nivel mundial, ocurre exactamente lo mismo y con mayor importancia, ya que, los buques son diseñados en un principio para una vida útil no muy larga, y dentro de esta vida útil es donde un buque debe entregar las mayores ganancias o reportar los mayores beneficios según sea el tipo de buque y el trabajo para el que se le ocupa. Un buque en general, es toda embarcación flotante, resistente, que se mueve por sí misma y que por sus dimensiones sirve para navegación de alta mar y para el ejercicio de actividades comerciales, militares y de recreo; pero para poder moverse por sí mismo, un buque debe generar su propio movimiento de avance, el cual logra obtener a través de una hélice propulsora unida por un eje porta hélice a un motor principal. El motor principal de un buque, es una maquina diseñada específicamente para entregar el movimiento de avance a este. Este motor a su vez consta de diferentes circuitos, los cuales, son primordiales para el funcionamiento del motor, tales como, circuito de aceite, de combustible, de aire y de enfriamiento, estos circuitos son alimentados en su mayoría por bombas y compresores. Los circuitos movidos por bombas, generan su movimiento a través de un motor eléctrico alimentado a través del circuito eléctrico del buque. Este circuito eléctrico obtiene su poder a través de las unidades generadoras de electricidad de a bordo los cuales, están compuestos de un motor diesel, el cual lleva acoplado al eje cigüeñal un generador de electricidad

o alternador, el cual entrega corriente alterna a las diferentes instalaciones eléctricas a bordo del buque. Para empezar a ahondar más en este tema de tesis, definiremos los componentes que forman esta unidad generadora de electricidad:

Motor Diesel, el motor Diesel es un motor alternativo de combustión interna, al decir esto se refiere a que la fuerza expansiva de los gases obtenidos de la combustión de un combustible, actúa sobre un émbolo movible por el interior de un cilindro, al que empuja y entrega un movimiento alternativo que es transmitido y transformado mediante un mecanismo de biela y manivela en un movimiento rotatorio transmitido al árbol. El cilindro forma un recipiente cerrado con la particularidad de tener una pared móvil, el embolo. Este motor Diesel realiza la transformación de la energía calorífica contenida en el combustible en trabajo, mediante los mecanismos de cilindro, émbolo, biela árbol y cigüeñal. Puede emplear como combustible el gasoil, el fuel oil, etc.; que se enciende por compresión en forma espontánea con el calor del aire comprimido, en el fin del ciclo de la carrera de compresión. En el motor diesel, gracias a sus altas relaciones de compresión, el aire comprimido alcanza temperaturas de más de 600 ºC antes de la combustión. La inyección (introducción a presión) del combustible en el seno del aire comprimido se realiza a gran presión, cuando está finalizando el tiempo de compresión; así el combustible entra en la cámara de combustión en forma de chorro liquido pulverizado que se evapora al tomar calor del aire, se mezcla homogéneamente con él y finalmente se produce el encendido espontáneo, autoencendido gracias a la propiedad del combustible de encenderse espontáneamente cuando se calienta a unas temperaturas relativamente bajas (unos 280 ºC) sin necesidad de chispa eléctrica y llama. Estas altas temperaturas del aire comprimido y la forma de producirse la mezcla, permiten el empleo de combustibles poco volátiles y por tanto más baratos, que en el caso de los motores Diesel en los buques suelen ser el Marine Gas Oil, el Marine Diesel Oil y el Intermediate Fuel Oil. Por último diremos que los motores Diesel funcionan o trabajan bajo dos categorías de ciclos:  Motor de 4 Tiempos fases o carreras las cuales son:  1º Tiempo de admisión.  2º Tiempo de compresión.  3º Tiempo de expansión.  4º Tiempo de escape  Motor de 2 Tiempos fases o carreras las cuales son:  1º Tiempo de admisión y compresión  2º Tiempo de expansión y escape.

Estos motores se diferencian entre sí por la conformación estructural de ambos, ya que, mientras el motor de 4 Tiempos consta de válvula o válvulas de admisión y escape, el motor de 2 Tiempos consta de lumbreras de admisión y válvula o válvulas de escape o lumbreras de admisión y de escape

Alternador, máquina dinamoeléctrica generadora de energía eléctrica alterna a partir de energía mecánica con medios electromagnéticos. Los elementos de un alternador elemental son: el imán que crea el campo magnético, denominado inductor; la espira móvil, gracias al consumo de energía mecánica, en la que aparece la corriente inducida y que por ello recibe el nombre de inducido, y los dos anillos colectores con sus respectivas escobillas que constituyen el sistema colector, el cual se une, mediante bornes fijos a las escobillas, al circuito exterior. En la práctica el rotor o inductor está constituido por un electroimán multipolar giratorio, y el inducido contiene tantas bobinas como polos el inductor. Los alternadores de baja velocidad se fabrican con hasta 100 polos para mejorar su rendimiento y para obtener con facilidad la frecuencia deseada. Los alternadores de alta velocidad tienen dos polos. La frecuencia de la corriente que suministra un alternador es igual a la mitad del producto del número de polos por el número de revoluciones por segundo de la armadura

Fig. 1.- Instalación típica de un motor diesel – alternador.

1.2.- Características principales de la unidad generadora. A continuación, se darán a conocer las principales características de la unidad generadora de electricidad, en las cuales se basara el trabajo.

Características motor Diesel, el motor Diesel en el que se realizaron los trabajos que se detallaran en este tema de tesis, es un motor Diesel marca Daihatsu de 4 Tiempos, con doble válvula de escape, doble válvula de admisión, de inyección directa con turbo sobre-alimentador y enfriador de aire. En la Tabla 1, se muestran las principales características técnicas alusivas a este motor Diesel.

Tabla 1.- Principales características técnicas del motor Diesel. Fabricante

Daihatsu Diesel

Tipo

6DS-18

Número de cilindros

6

Diámetro del cilindro y carrera

mm

Revoluciones

rpm

900

1000

1200

ps

600

650

700

Kg/cm²

17,1

16,7

15,0

Potencia de salida en el eje Presión efectiva en el eje

180x230

intermediario Máxima presión de combustión

Kg/cm²

115

Peso del motor

Kg

5500

Altura total

mm

1480

Ancho total

mm

1370

Largo total

mm

2460

Largo recorrido por el pistón

mm

1450

Las siglas correspondientes al tipo de motor tienen el siguiente significado, según el fabricante del motor:

6

número de cilindros

D

tipo diesel

S

sobrealimentado

18

diámetro del cilindro en centímetros

Características alternador,

el alternador es un generador (al decir generador se

entiende como la capacidad de generar electricidad) síncrono de 500 kVA

de marca

“NISIHISHIBA ELECTRIC CO., LTD.”. En la Tabla 2 que se entrega a continuación, se describen las principales características de este alternador.

Tabla 2.- Principales características del alternador. Tipo y forma

NTAKS-VC

Fases

3

Frecuencia

60 Hz

Número de polos Revoluciones Factor de poder

8 900 rpm 0,8

Voltaje

450 V

Corriente

642 A

Excitación Servicio

80 V

105A

Continuo

Clase de insulación

F para rotor y estator

Como datos adicionales, se tiene que un buque debe contar con 3 unidades generadoras principales de electricidad a bordo, más un generador Diesel de emergencia y en caso de que ocurra una caída total del sistema de electricidad a bordo, es decir, que no se cuente con ninguno de estos generadores, se debe contar con un banco de baterías de emergencia, el cual, entrega energía a las luces de emergencia del buque las cuales señalizan condiciones del buque como buque sin gobierno, buque varado, buque remolcado, etc.

1.3.- Tipos de mantenimientos de maquinarias. El mantenimiento de las maquinarias es prioritario para la vida útil de estas, de no hacerlo o hacerlo en forma deficiente, se pueden originar fallas que pueden costar la maquinaria en sí, o grandes cantidades de dinero y tiempo en reparar las fallas que pudiesen originarse. También una falta de mantenimiento, puede dar origen a una máquina o equipo potencialmente inseguro desde el punto de vista de la persona que la opera o de las personas que laboran en el buque. Los tipos de mantenimiento que se desarrollan en la Industria mundial, a través de sus respectivos departamentos, en si son los mismos y probados en estas por estudios a través de los años. Estos tipos de mantenimiento se muestran en el siguiente punto. Los tipos de mantención nacen, de la necesidad de hacer uso racional de los recursos de la industria de acuerdo a la aplicación y realidad de cada Industria. Para un equipo, el tipo de mantención se selecciona dependiendo de múltiples factores, luego es importante conocer los tipos de mantención y además sus aplicaciones.

Identificaremos dos grupos importantes:

1. Mantenimiento Anti-Averías (Preventivo). -

Mantención Preventiva.

-

Mantención Predictiva.

-

Mantención Sistemática.

2. Mantenimiento Post-Averías (Correctivo). -

Mantención Correctiva.

1.3.1.- Mantenimiento Anti-Averías (Preventivo). Es una actividad planificada en cuanto a inspección, detección y prevención de fallas incipientes y cuyo objetivo es mantener el equipo o instalación bajo condiciones especificas de operación. 1.- Mantenimiento Preventivo. El mantenimiento preventivo es un trabajo desarrollado por el análisis de las historias de cada máquina y se programan reparaciones periódicas antes de que ocurran los problemas que estadísticamente se pueden esperar, “Mantenimiento Histórico”, este seguimiento se traduce en información sobre la base de conocimientos y experiencia. El mejor concepto que define a la mantención preventiva es el de “limite de vida útil en servicio”. Al cumplirse la vida útil en servicio se realizan los trabajos de mantención ya predeterminados. Los planes de mantenimiento preventivos contemplan aspectos de limpieza, regulación y recambio de piezas, independiente del estado en que se encuentran, una vez cumplido el plazo previamente fijado. Estos periodos los fija el fabricante considerando las peores condiciones imaginables, en que puede trabajar el equipo que está vendiendo, por otro lado, deben ser revisadas y sometidas al criterio de la persona a cargo del mantenimiento El mantenimiento preventivo es fácil de planificar y requiere solo personal de una calificación media ya que se trata de trabajos de rutina, una vez que se conoce el equipo. Permite mantener al personal preciso con una buena carga de trabajo permanente. No requiere instrumentos de diagnóstico y personal altamente capacitado. La aplicación más correcta de este tipo de mantenimiento es en los siguientes casos: -

En equipos semicríticos de una planta, en términos de producción.

-

Si los equipos afectan la seguridad personal u otros componentes de equipos más críticos.

-

Cuando no se dispone de los materiales, repuestos o mano de obra oportunamente y su reposición requiere de cierto tiempo.

Es obvio que el mantenimiento preventivo no es suficiente para ciertas máquinas, pero hay casos en que se usa con buenos resultados. El “Mantenimiento Preventivo Programado”, se ejecuta en intervalos predeterminados, de acuerdo a la recomendación del fabricante, a las condiciones operacionales y a la historia de fallas de los equipos. Con el objetivo de determinar el ciclo de mantenimiento programado, se requiere como soporte un buen sistema de datos y archivos históricos. Es necesario llevar registro sobre la relación de las horas de operación y horas de mantenimiento, índice de fallas, reemplazo de partes y elementos entre otras cosas. Los modernos sistemas de procesamientos de datos (Computador), permiten evaluar el comportamiento de un equipo y sus fallas potenciales, basados en el uso y aplicación, ambiente, destreza del operador y otras condiciones influyentes. Como toda condición de trabajo, este tipo de mantenimiento tiene sus ventajas y desventajas los cuales son:

Ventajas: -

Puede planificar los recursos necesarios, tales como: personal, materiales (partes y repuestos), herramientas e información. El tiempo necesario para la realización de los trabajos se determina de acuerdo a las condiciones operacionales y requerimientos de trabajos.

-

La coordinación de los trabajos se efectúa con el involucramiento de los departamentos de operaciones, ingeniería, suministros, materiales y personal.

-

Simultáneamente pueden ejecutarse modificaciones, proyectos menores y mantenimiento correctivo, de tal forma que todo el mantenimiento necesario pueda ser ejecutado bajo condiciones más eficientes.

-

Minimizar número de averías.

-

Reducir el número de paros y la duración de los paros, corrigiendo las causas.

-

Disminuye costos haciendo también un uso adecuado de materiales y de mano de obra.

Desventajas: -

La desventaja del mantenimiento programado es la poca flexibilidad de modificar los ciclos de dichos trabajos en función de nuevas condiciones operacionales de los equipos.

-

Paradas innecesarias.

-

Requiere personal técnico muy calificado y con experiencia.

2.- Mantenimiento Predictivo. Esta actividad tiene por objeto el detectar fallas incipientes en los equipos, mediante medición, inspección y prueba utilizando sensores, detectores de todas aquellas magnitudes que definen el estado del equipo y que pueden alcanzar un nivel peligroso para la integridad personal y el funcionamiento de las maquinarias. Ejemplo: para percibir los síntomas con que la máquina nos está advirtiendo, se requiere de varias pruebas no destructivas, tales como ultrasonido, análisis de aceite, piques de compresión, interpretación de un alta o baja de temperatura en los gases de escape, análisis de vibraciones, etc., basado en el hecho de que la mayoría de las partes de las máquina, dan un tipo de aviso antes de que fallen. La mantención predictiva permite que la gerencia de la planta tenga el control de las máquinas y de los programas de mantenimiento y no al revés. En una planta donde se usa la mantención predictiva, el estado general de las máquinas se conoce en cualquier momento y es posible una planificación más precisa. Esta mantención se basa en varias disciplinas, la más importante de estas es el análisis periódico de vibraciones. Se ha demostrado varias veces, que de todas las pruebas no destructivas que se pueden llevar a cabo en una máquina, las vibraciones proporcionan la cantidad de información más importante acerca de su funcionamiento interno. En algunas máquinas que podrían afectar de manera adversa las operaciones de la planta si llegasen a fallar, se puede instalar un monitor de vibración continuo. En este monitor, una alarma se prendera cuando el nivel de vibraciones rebasa una valor predeterminado. De esta manera se evitan fallas que progresan rápidamente, y causan un paro catastrófico. La mayoría de los equipos modernos y de alto costo, se vigilan de esta manera. En los buques mercantes, en ocasiones, el motor principal y la estructura del buque están protegidos contra las vibraciones del motor en ciertos rangos de operación (RPM), en los cuales, las vibraciones generadas por este pueden entrar en resonancia con la estructura del buque. Para proteger al buque cuando el motor principal alcanza este rango de RPM criticas, existe una maquinaria llamado balanceador, el cual genera una frecuencia opuesta al generado por la vibración del motor principal, anulando su peligroso efecto sobre la estructura del buque. El análisis de aceite y el análisis de partículas de desgaste son partes importantes de los programas predictivos modernos, especialmente en equipo critico o muy caro. Los casos en los que se aplica este tipo de mantención son los siguientes: -

Maquinaria supercrítica, compleja de elevado costo, de alta velocidad.

-

Maquinaria de trabajo continuo.

-

Posibilidad de fallas catastróficas con posibles daños a equipo y personas.

-

Seguimiento de gran cantidad de máquinas similares.

La ventaja más importante de la mantención predictiva de equipo industrial, es un grado más alto de preparación de la planta. El establecer una tendencia sobre tiempo de las fallas que se empiecen a desarrollar, se puede hacer con precisión y las operaciones de mantenimiento, se pueden planificar de tal manera que coincidan con paros programados de la planta.

Ventajas: Además de las mismas ventajas del mantenimiento preventivo hay que agregar la vigilancia permanente y objetiva por medio de instrumentos (nivel de vibración, temperatura, emisión acústica, lubricación, grado de corrosión, etc.) Determinación de requerimientos de mantenimiento antes de que ocurra la falla entre los ciclos de mantenimiento programado.

Desventajas: la desventaja del mantenimiento predictivo es la alta inversión inicial en instrumentos o equipos de medición portátil. Requiere personal técnico muy calificado y con experiencia.

3.- Mantenimiento Sistemático. Se basa en establecer periodos para la sustitución de elementos de desgaste o débiles de cada máquina. Los periodos pueden ser: -

Horas de uso.

-

Kilómetros.

-

Unidades producidas.

-

Semanas.

-

Meses.

-

Etc.

En una primera etapa, los periodos se establecen de acuerdo a las recomendaciones del fabricante, pasado un tiempo prudente se modifican según la experiencia obtenida por las averías que haya presentado la máquina.

Ventajas: -

Reduce frecuencia de averías, programación de paros, de trabajos.

-

Menor impacto en costos, no precias de técnicos en visita, mayor disponibilidad y menos accidentes.

Desventajas: -

Costo alto de mantenimiento por:

- Excesivo uso de materiales y mano de obra. - Paradas innecesarias, índice alto de averías imprevistas. - Inventario alto de almacén y no corrigen las causas.

1.3.2.- Mantenimiento Post-Averías (Correctivo). La “Mantención Correctiva”, es una actividad no planificada y consiste en intervenir exclusivamente después de presentarse una anomalía. Esta es la forma primaria de mantenimiento y no es aplicada como única política en ninguna instalación importante. Tiene dos formas de intervención: Correctivo Programado (reparación) y el Correctivo no Programado (Averías); ejemplos de esto serian la mantención correspondiente a las primeras 1000 horas de funcionamiento para el Correctivo Programado, y la mantención que se hace al fallar la maquinaria por ejemplo por romperse un elemento importante de este, como ejemplo para el Correctivo no Programado. Este tipo de mantención, se basa en corregir la falla cuando esta se produce, es decir, se espera a que la máquina se descomponga o falle, para hacer solo las reparaciones necesarias. Aunque la mayoría de las veces este tipo de mantención es mal aplicada, es correcto utilizarlo en los siguientes casos: -

Si la falla de los equipos no influye en la productividad.

-

Si la falla no afecta a partes o piezas importantes.

-

Si se dispone de repuestos en el inventario.

-

Si se dispone de mano de obra en todo momento.

El objetivo de este tipo de mantenimiento es llevar la maquinaria a sus condiciones originales, después de una falla, por medio de restauración o reemplazo de piezas, componentes, elementos, partes de equipos o instalaciones, debido a desgaste daño o rotura.

Ventajas: -

No requiere inversiones en equipos de medición de parámetros.

-

Se aprovecha totalmente la vida útil de la pieza.

-

No es necesario una organización de mantenimiento y tampoco personal altamente calificado.

Desventajas: -

Baja confiabilidad de los equipos y ocurrencia de fallas inesperadas.

-

Paros largos y frecuentes.

-

Averías mas graves

-

No corrige las causas.

-

Costo elevado de reparación y hay perdidas de la producción al no poder planificar.

-

Alto costo en mantenimiento e interrupción operacional no programada.

-

Personal de reparación a veces insuficiente y a veces sobrante.

-

Inventario alto de almacén y riesgo de accidentes.

1.3.3.- Sistema efectivo de Mantenimiento Planificado, el análisis de los equipos, el desarrollo de las tareas, la confección de listas de verificación y programaciones, la iniciación de un buen historial de los equipos y la creación de informes útiles, son todas actividades que deben planificarse y desarrollarse cuidadosamente, un sistema personalizado que responda a las necesidades de los equipos y que este respaldado por todas las personas involucradas producirá los mejores resultados, que se mantendrán a lo largo del tiempo, para esto se pueden establecer las siguientes etapas: 1. Establecer los datos de los equipos. -

Tipo de equipo.

-

Descripción, fabricante.

-

Ubicación.

-

Datos de placa.

-

Cambios efectuados.

-

Referencia a la lista de repuestos y a los planos.

-

Referencia a los manuales.

-

Codificar los equipos.

2. Establecer la importancia crítica y asignar tipos de actividades planificadas. -

Considerar las actividades de los operadores.

-

Considerar las actividades exclusivas de los mantenedores.

-

Establecer la criticidad de los equipos.

3. Realizar listas de verificación o chequeo. -

Por número de equipo.

-

Contemplar frecuencia de tareas.

-

Considerar tiempo estimado requerido para la realización (Carta Gantt).

-

Asignar la tarea.

4. Desarrollar órdenes de trabajo. -

Por número de equipo.

-

Por lista de tareas.

-

Por lista de materiales, piezas.

-

Por la frecuencia de ejecución.

5. Crear rutas. -

Solo para los mantenimientos preventivos, y a cargo del personal de mantenimiento.

-

Organizar listas de verificación y órdenes de trabajo por área, tipo de equipo, y trabajadores especializados.

-

Incluir las frecuencias en las rutas de trabajo.

-

Estimar el tiempo para las rutas completas.

6. Desarrollar un programa de mantenimiento planificado. -

La programación anual es estática, (predeterminada) a menos que el programa sea activado por las horas de funcionamiento o por otro controlador.

-

Se recomienda la emisión diaria o semanal de listas de verificación y de órdenes de trabajo.

7. Mantener un historial de los equipos. -

Por cada máquina o número de equipo.

-

Registrar el costo de la mano de obra, piezas, costo total.

-

Incluir todo el mantenimiento, el acondicionamiento, las reparaciones y tareas realizadas.

-

El registro informativo debe ser automático.

-

De aquí se extrae retroalimentación, para mejorar las actividades sobre la base de requerimientos reales.

8. Realizar gestión con los resultados. -

Al cerrar una tarea esta se asigna inmediatamente al historial del equipo.

-

Construir grafica diaria de disponibilidad de equipos con una emisión mensual de reportes.

-

Construir informe referido a metas de actividades realizadas, procurando alcanzar el 100% de actividades para equipos críticos.

-

Asociar costos de producción a la falta de disponibilidad de equipos.

-

Realizar análisis de tendencias de los tiempos de detención.

1.3.4- ¿Cómo desarrollar el plan de Mantenimiento?, una vez establecidos los requisitos de cada máquina y la importancia de estos para el proceso, se debe establecer la frecuencia con la cual se realizaran las actividades. Para establecer las frecuencias se pueden considerar los siguientes aspectos: 

Al inicio de las actividades no existe una forma correcta y exacta para determinar las frecuencias, luego se deben concentrar los esfuerzos en las reuniones de equipo, de donde saldrán las primeras necesidades de mantenimiento planificado, teniendo en cuenta las recomendaciones del fabricante, del área de mantenimiento y de los operadores.



Algunas frecuencias pueden resultar obvias (limpieza diaria, inspección semanal) pero la mayoría de ellas se basan en la experiencia personal.



La antigüedad y el estado de los equipos tienen una gran influencia en la frecuencia de inspección.



Los equipos con mayor frecuencia de fallas y de gran importancia crítica son los que tendrán la mayor frecuencia de inspección.



La frecuencia de mayor mantenimiento, debe ser compatible con los objetivos estratégicos de la empresa.



Al menos cada tres meses, realizar un estudio de las frecuencias de las actividades y ajustar de ser necesario.



En caso de frecuencias basadas en tiempos de operación, la planificación se simplifica, debido a que las actividades se realizan en periodos iguales de funcionamiento, independiente de las detenciones.



Existen otros indicadores de periodos, como por ejemplo, cantidad de piezas de repuesto en el inventario de la máquina, eficiencia en la producción, etc. Sin embargo estas frecuencias si bien son claramente cumplidas, complican la programación sobre todo en los términos de requerimientos de materiales, ya que es una planificación dinámica.

Una vez establecidas las frecuencias, se debe realizar una hoja de cálculo anual en donde se registren las actividades por realizar y a su vez el cumplimiento de las metas y tareas a través de las listas de verificación diseñadas para el control de actividades. Con respecto a las órdenes de trabajo de mantenimiento global, deben planificarse y programarse por separado, en las cuales se debe considerar: 

Piezas y materiales necesarios.



Cantidad de personal y especialistas, herramientas y equipos.



Tiempos de duración.



Fecha y hora de la ejecución sobre la base de la disponibilidad de los equipos

Según la cantidad de trabajo de mantenimiento global y del tamaño del grupo de mantenimiento, puede que se requiera de la participación de un planificador o programador con dedicación exclusiva. Es importante generar el concepto de mantenimiento planificado autónomo, que consiste en actividades simples, muy definidas, generalmente de rutina y que no necesitan un mayor control o registro histórico, esto implica que se puede emitir una orden mensual que involucre todas estas áreas y confiarlas al personal sin mayor dedicación o preocupación, esto ayuda a concentrarse mejor en las actividades de mantenimiento global.

1.3.5.- ¿Cómo medir la efectividad y los resultados?, la verdadera medición de los resultados es el mejoramiento de la efectividad global de los equipos, no solo en la reducción de la cantidad de averías. Esto se verá reflejado en el incremento de productividad y de eficiencia durante el mismo periodo de tiempo. 

Menos averías.



Reducción del tiempo de reparación.



Periodo de inactividad cortos.



Mejor calidad del producto.



Mayor producción de un buen producto.

Otro factor para medir los resultados del mantenimiento es la reducción del costo de mantenimiento, que se podrá incrementar en un principio con el mayor esfuerzo de planificación y la necesidad de personal especializado, pero que con el tiempo deberá de disminuir producto de un mejor manejo de los recursos humanos, y un mejor manejo de los inventarios y repuestos. La comparación entre los resultados actuales y los datos de referencia inicial, demuestran cuales han sido las mejoras en cada nivel de la empresa, en donde se pueden contraponer los costos globales de mantenimiento v/s los beneficios globales. El éxito del mantenimiento productivo total se puede sintetizar en los siguientes aspectos: 

Un buen sistema de información.



Rutas de trabajo bien definidas.



Dotación de personal dedicado y calificado.



Con asignación y seguimiento en cuanto a la importancia crítica.



Registro del historial.



Compromiso de la gerencia.

1.4.- Planes de trabajo y su organización. Es necesario contar con una serie de informaciones, repuestos, personal especializado y no especializado, así como, el tiempo necesario para poder realizar los trabajos de mantenimiento en la o las maquinarias a intervenir, con el objeto de no entorpecer la operación de la nave. En la industria naval, específicamente en los buques mercantes, el nivel de dedicación y cuidado que se debe aplicar a las distintas maquinarias es de suma importancia, ya que, de estos depende que el buque navegue sin mayores inconvenientes, es decir, en forma segura para la tripulación, la carga y el medio ambiente y cumplir así con los contratos de fletamento. En los buques mercantes, una de las maquinarias más importantes es la unidad denominada grupo electrógeno, el cual, provee de energía o poder eléctrico a las diferentes maquinarias e instalaciones del buque. Tomando en cuenta la importancia del recurso que entrega, podemos asegurar que definitivamente sin este, el buque es completamente inútil para lograr cometer su objetivo fundamental que es el transporte de carga a través de los mares del mundo.

1.4.1.- Organización de los trabajos de Mantención, Para la mantención de la maquinaria de un buque existe un staff de ingenieros precididos por el Ingeniero Jefe de Máquinas, el cual, distribuye los trabajos de los demás ingenieros a través de un trabajo de oficina, en el cual, es el encargado de hacer que se cumplan las políticas dictadas por la Súper Intendencia Técnica de la Compañía Armadora con respecto al mantenimiento, reparaciones e inspecciones tanto de la clase como de Autoridad Marítima. La intervención de máquinas en la marina mercante, corresponde a diferentes tipos de mantenimiento en conjunto, pero dentro de estos hay tres que son de suma importancia: Mantenimiento Predictivo, Mantenimiento Preventivo y Mantenimiento Correctivo. Dentro del Departamento de Máquinas del buque, existe un libro de registro de toma de datos de las diferentes maquinarias que existen en la sala de maquinas de este y que se registran al final de cada cuarto de guardia, este libro de registro lleva el nombre de “Bitácora de Máquinas”. Al llevar este historial, se puede comparar el comportamiento de las máquinas a través del tiempo comparando los diferentes datos que de ellas se recaban. Es deber de los Ingenieros registrar correctamente estos datos, ya que, con ellos se pueden interpretar síntomas perjudiciales para las máquinas y poder así determinar las acciones a seguir. Dentro de estas tenemos las acciones inmediatas las cuales corrigen el mal síntoma que se pueda haber detectado y también existen las de acción no inmediata, que pueden dar una solución parcial y luego una definitiva al llegar a algún puerto seguro. En ambos casos, el criterio y la experiencia nos dirá si el equipo se dejara fuera de servicio o no.

Lo que se maneja a bordo generalmente es el mantenimiento por horas de operación de la maquinaria (Mantención Preventiva), con informes mes a mes a la Súper Intendencia Técnica del Armador. Este manejo, se efectúa mediante un sistema computarizado que opera en base a las horas totales de operación, las horas de funcionamiento mensual y las horas desde la última mantención, arrojando como resultado los Ítems de mantenimientos vencidos y las por vencer.

1.5.- Instrumentos de Precisión Utilizados. Dentro del trabajo de mantención en sí de la maquinaria, se deben de tomar decisiones sobre qué elementos o componentes de esta deben ser reparados o reemplazados, o si se pueden seguir utilizando. Para poder decidir esto, se debe de recurrir a los manuales de operación y protocolos de la máquina, para poder obtener las tolerancias aceptadas por el fabricante y las recomendaciones que este hace sobre cuándo se debe de reemplazar un elemento y bajo qué medida en específico se debe de hacer. Para esto existen una serie de instrumentos capaces de entregar una lectura decidora para este fin, los cuales, cuentan con una precisión acorde al tipo de medición que se desea obtener. Dentro de estos instrumentos tenemos los siguientes: 

Pie de metro.



Micrómetros de Interior y Exterior.



Flexímetro.



Feeler.



Profundímetro.



Llave de Torque.

1.6.- Intervención del Motor Diesel. Existen varias razones y/o síntomas relevantes para intervenir una maquinaria cualquiera, y para no agravar su normal funcionamiento se deberá realizar a la brevedad la intervención de mantenimiento que sean necesarias, en concordancia con lo que indique el fabricante para obtener como resultado final, el correcto o normal funcionamiento del equipo. La razón principal para intervenir y/o ajustar el Motor Diesel, que acciona al generador fueron las horas de operación (Running Hours), en nuestro caso, el horario que tenia era el siguiente: 1. Horas Totales Acumuladas: 58951 (desde que salió de la fábrica) 2. Horas Acumuladas desde la última descarbonización o ajuste: 7920 3. Horas recomendadas por el fabricante: 8000

Cabe hacer presente que el Motor Diesel llego a estas instancias, además, con los siguientes síntomas. 1. Excesivo consumo de aceite. 2. Presión de Compresión bajo lo normal. 3. Presión de Combustión bajo lo normal. 4. El motor no es capaz de absorber la carga o consumo eléctrico de los equipos en servicio de la nave, lo cual se refleja en: -

Alta temperatura en los gases de escape.

-

Humo negro en el escape.

-

Presión de Sobre-alimentación baja.

Todo lo anterior, reafirma el periodo establecido entre descarbonizadas o ajuste (también denominado recorrida del motor).

1.7.- Formatos de Registro.

Para registrar ordenadamente los datos que se obtienen durante el ajuste, se utilizan formatos tipos. Este registro pasa a formar parte del Historial del Motor, el cual, puede ser requerido por los “Surveyor” de la clase, o por el personal de la nave y por los Súper Intendentes técnicos del Armador en las siguientes situaciones. 1. Fallas graves del Motor. 2. Inspecciones normales de la Casa Clasificadora. 3. Diagnostico de funcionamiento del motor.

A continuación en, en la siguiente figura se aprecia un formato tipo utilizado a bordo.

Fig. 2.- Formato tipo utilizado a bordo para la medición de Anillos.

Capítulo II “Trabajos a Realizar.

2.1.- Preparación de los Trabajos. Antes de ejecutar la recorrida o ajuste del motor, se debe efectuar una planificación previa, en la cual no se debe dejar nada al azar. Entre estos preparativos tenemos lo siguiente: 1. Personal: Asignar al Ingeniero y personal subalterno a intervenir en el Motor Diesel. 2. Carta Gantt: Para manejar el tiempo versus piezas u accesorios que se intervienen. 3. Repuestos: Verificar anticipadamente, si se cuenta con el total de estos, de lo contrario, generar pedimentos al respecto. 4. Herramientas e instrumentos de medición: chequear que se cuenta con todas ellas, de lo contrario, en algún momento la intervención se podrá ver suspendida. 5. Seguridad: Se deberán tomar todas las medidas para prevenir accidentes personales, entre ellas tenemos:  Elementos de protección personal.  Mantener limpio y bien iluminado el lugar de trabajo (libre de aceite).  Colocar letrero de advertencia en la sala de control de la Planta, con respecto a la maquinaria que se está interviniendo. 6. Taller: Verificar que las maquinas y herramientas tales como torno, taladro de pedestal, esmeril, etc.; estén cien por ciento operativos, ya que, estas servirán de apoyo para nuestros trabajos. 7. Incomunicación de circuitos: o sistemas tales como:  Circuito de Aire de Partida.  Circuitos de Enfriamiento.  Circuito de Combustible.  Circuito de Lubricación.  Etc.

2.2.- Desarrollo o ejecución del trabajo. 2.2.1.- Recomendaciones. Para realizar el ajuste o recorrida del Motor, es primordial respetar lo que señala el fabricante, ya que, cada motor pide al nacer una definición de valores que exige tiempo, gasto y medios que solo puede aportar el fabricante. Los valores aceptados por el fabricante en nuestro caso para un ajuste, aparecen en las siguientes tablas:

Tabla 3.- Tabla de claros entregados por el fabricante.

Tabla 4.- Tabla de claros entregados por el fabricante.

Los trabajos realizados en esta recorrida del Motor se pueden, observar en el siguiente esquema, donde se muestran los principales ajustes en un Motor Diesel de 4 tiempos.

Fig. 3.- Ajustes principales de un Motor Diesel.

En la figura anterior, se pueden apreciar los siguientes ajustes:

A= Juego entre cuerpo de embolo y cilindro. B= Paso en el segmento montado. C= Holgura entre el segmento y su alojamiento. D= Diámetro del cilindro (nominal) y desgastado. D – d1= Conicidad. D – d2= Ovalización. E= Juego en los cojinetes del eje de levas. F= Juego en los cojinetes de biela. G= Juego en el casquillo de biela. H= Juego en los apoyos del cigüeñal. J= Holgura entre empujador y guía. K= Juego en ejes de balancines.

L= Juego en guía de válvula de admisión. M= Juego en guía de válvula de escape. N= Juego longitudinal de los ejes. P= Saliente de los cilindros. R= Juego entre válvulas y balancines. S= Interferencia de calado de las guías.

A continuación, detallaremos las recorridas o mantenciones principales más recurrentes a bordo, para que el Motor Diesel que acciona a uno de los generadores de la nave quede en servicio en forma confiable por otro periodo de horas ya establecidas.

2.2.2.- Camisas de Cilindros. 1.- Desgastes y sus Causas. Empecemos recordando las posibles causas del desgaste en los cilindros. El desgaste mayor se debe al roce del embolo que hace necesario, en motores de gran tamaño, una lubricación a alta presión de las paredes. También influyen las temperaturas, así como los gases que escapan de la cámara de combustión a través de los aros. Las temperaturas llegan a puntos de en que el aceite se deteriora. Las paradas y frecuentes cambios de régimen rompen la película de lubricación, lo que sin duda favorece el desgaste. Entre los elementos que erosionan el embolo y el cilindro se hallan los residuos abrasivos en aceite y combustible, el combustible acido y los residuos procedentes de la combustión (Carboncillo). El polvo arrastrado por el aire de admisión resulta fatal, así como el exceso de carga, por lo que al desgate se refiere. Finalmente, las lacas que pueden formarse se pegan a las ranuras de los anillos y hacen crecer la fuga de gases de combustión. En lo que sigue vamos a estudiar algunos de los daños que pueden presentarse en los cilindros. Se debe pensar que toda pieza, al funcionar, se hermana con su superficie de sostén y ambas realizan una labor de hermanamiento y rodaje que deja claramente sus huellas (pulido y suavización superficial entre piezas) sobre ambas, pero eso, lejos de ser malo, es muy beneficioso y le permite al mecánico saber muchas cosas que ocurrían durante el servicio. En el caso de los cilindros, puede haber muchas marcas ópticas, por ejemplo, suele ser visible el nivel vertical que alcanza cada uno de los anillos en su carrera, el final de la falda del émbolo y unas anchas rayas verticales de unos milímetros correspondientes a los cierres de los anillos. Ninguna de estas señales es indicio de defecto.

Las rayas de agarrotamiento, son graves cuando borran ya las marcas del bruñido final de los cilindros. Estas se pueden observar en el siguiente set de figuras.

Fig. 4.- Efectos del Agarrotamiento en los Cilindros.

Por ejemplo el dibujo 1 de la figura 4 nos indica que los agarrotamientos b se han producido en la cara de empuje del émbolo perpendicularmente a su eje a. El agarrotamiento continúa por debajo de la línea c del último aro y no llega al punto alto de roce del primer aro f, acusando así claramente a la falda del émbolo. Las marcas de bruñido han sido totalmente borradas en la zona de agarrotamiento, obligándonos a efectuar una reparación a fondo. En el dibujo 4 de la figura 4, se aprecia una línea vertical k en la que no ha habido roce ninguno porque su ancho (de unos milímetros) coincide con la distancia entre puntas del anillo aceitero y el roce junto a los lados de esa raya va desde la posición superior h del anillo aceitero hasta su posición inferior c. El agarrotamiento debe por lo tanto, ser atribuido al anillo aceitero. Pero en la parte baja central l vemos que también la falda del émbolo ha producido agarrotamiento, aunque quizá sea como consecuencia del rayado inicial provocado por el segmento. En todo caso, también ahora el agarrotamiento es grave porque ha llagado a borrar el dibujo del bruñido. En el detalle 5 de la figura 4 la zona agarrotada no termina, ni por arriba, ni por abajo a ningún nivel del límite de trabajo de la segmentadura de anillos y en cambio llega por abajo, hasta el límite del cilindro, donde solo llega por abajo, hasta el límite del cilindro, donde sólo llega la falda del émbolo. Pero lo fundamental, es que dentro de la zona agarrotada siguen apareciendo todavía las espirales trazadas por el bruñido, demostrando que la profundidad del daño es inferior a la propia calidad de acabado original de la pieza. En consecuencia, este caso es totalmente aprovechable y lo más prudente es no efectuar reparación alguna en esa parte del motor. No siempre se produce el agarrotamiento en la zona de empuje como en las casos 1, 4, 5. Algunas veces aparece en las zonas descargadas b como en los casos 7, 8 y 9 (figura 4). Es casi seguro que los culpables serán los anillos y no el émbolo. En el caso 7 se ve en efecto la coincidencia de los limites con las diversas alturas f, h, c, d y e de recorrido de los anillos (figura 4). La valoración del daño debe darla siempre la desaparición del dibujo dejado por el bruñido. En el caso 8, podría parecer más dudoso al no coincidir claramente los límites del agarrotamiento con los del recorrido de los anillos, pero si pensamos que la falda del émbolo no ha dejado ninguna huella en la zona n y que tampoco la cabeza del émbolo ha grabado la superficie p, estaremos seguros de que el extenso agarrotamiento de 8, es debido a la segmentadura y muy especialmente al anillo aceitero o rascador. Finalmente, el caso 9 es similar al caso 7 y ha sido provocado por el segundo anillo pero, en ese caso, lo importante es que el rayado no ha llegado a hacer desaparecer las marcas del bruñido y por lo tanto podemos afirmar que el problema es solo de segmentadura. El bloque está en perfectas condiciones a pesar de su apariencia. Observe bien en la figura que el rayado no queda ahora limitado por los señales de hermanado del anillo rascador, sino por el nivel d del segundo anillo.

2.- Cavitación. Los golpes que da el émbolo contra el cilindro provocan en la pared unas vibraciones, como al golpear un gong o una campana. Esas vibraciones suelen hacer que la masa de agua que envuelve la camisa se despegue de ella y se formen unas burbujitas de vacío o vapor que atacan enérgicamente la pared. Este efecto se puede hacer más o menos extenso, pero casi siempre hace aparecer en la pared exterior de la camisa húmeda un picado longitudinal más o menos extenso pero profundo, como se ve en la figura 5. En esos casos la verdadera sería aumentar el grueso de pared de los cilindros, cosa que es casi siempre imposible. Queda el camino de añadir unas guías de chapa que aumenten la velocidad del agua al obligarla a circular en espiral, con lo que arrastran las burbujas y así no causan daño.

Fig. 5.- Camisa con cavitación.

3.- Corrosión. La corrosión se presenta en puntos muy variados y en formas muy diferentes, produciendo a veces daños considerables en las piezas. Vamos a comentar aquí tres formas bastante diferentes de ataque por corrosión. La primera, y más conocida, es el ataque químico de los metales por una atmósfera ácida u oxidante (atmósfera con vapores ácidos o humedad) favorecida por la temperatura o la presión. Es la corrosión química.

La segunda se produce cuando dos clases de metales diferentes (por ejemplo: hierro y cobre o también zinc y hierro) se ponen en contacto. Si en su superficie puede presentarse una atmosfera conductora (el aire seco no deja pasar la corriente mientras que la humedad salina es muy conductora) se forma con esos elementos un par galvánico o pila, la corriente se come el metal más electronegativo y se recubre de una protección el más electropositivo. (En el par cobrehierro se come el hierro, en el zinc-hierro o magnesio-hierro se come el zinc o al magnesio). La escala es así: oro – mercurio – plata – cobre – estaño – plomo – níquel – cobalto – hierro – zinc – magnesio, aunque los que se suelen encontrar en los motores son los subrayados. Es la corrosión galvánica. Finalmente, existe una tercera variante de corrosión en la que se suma a alguno de los dos efectos anteriores un problema mecánico que acelera los desgastes, suele ser: roce, vibración de la pared metálica o dardo de fluido (agua o gases) incidiendo sobre la pared. En este caso se le llama corrosión o erosión. La corrosión en los motores de combustión interna tiene muchísima importancia, ataca a piezas complicadas y vitales. Se presenta fácilmente en los circuitos de refrigeración, especialmente cilindros y culatas. La corrosión puede tener efectos secundarios: por ejemplo concentrar los esfuerzos en un punto débil a causa de su ataque. El líquido refrigerante es excesivamente duro (por ejemplo agua destilada) es muy fácil que produzca el ataque químico del hierro que se irá oxidando, sobre todo si en ciertos puntos calientes se vaporizan algunas burbujas. Si al calentarse deposita las capas calcáreas en forma de incrustaciones, por ser poco tratado químicamente, es pues preciso emplear aguas tratadas al punto justo. Se puede pensar que sería apropiado emplear aceros inoxidables al cromo-níquel, pero eso es soñar imposibles, tanto por el precio resultante como porque estos aceros no reúnen las condiciones de maquinabilidad, fricción, etc., que en cada caso con fundamentales. En cilindros y culatas se trata siempre de fundiciones más o menos aleadas. La superficie interior del cilindro suele llevar un revestimiento (cromado, nitrurado, sulfunizado, etc.). Es una buena práctica, en las instalaciones fijas, comprobar, con un megahómetro, que la instalación queda debidamente aislada para evitar la existencia de corrientes parasitas que acelerarían las corrosiones. Es una medida del aislamiento eléctrico, con tierra, de la instalación. Es conveniente rechazar la refrigeración directa con el agua de mar incluso en los buques. Es conveniente utilizar un circuito cerrado de refrigeración con una mezcla bien preparada o agua corregida y enfriar esa agua en un intercambiador de calor, alimentado por el agua de mar o la fuente del frio exterior que se disponga. 4.- Inspección y Medición. No conviene que pasen más de 8000 horas de servicio (según recomendación del fabricante), sin comprobar el desgaste de las camisas y, como mínimo, redondear el escalón superior formado, como se ve en la figura 6. Si el agua ha dejado

incrustaciones deben eliminarse. Si se observan corrosiones o cavitación debe actuarse según sean los daños observados. Si el desgaste supera lo establecido por el fabricante, es necesario cambiar la camisa. Desgastes tan fuertes solo se producen por causas definidas o por un uso indebido del motor. En realidad, el desgaste es más rápido en las primeras 100 horas de funcionamiento, para estabilizarse después e ir creciendo poco a poco, a partir de las 1000 horas. No conviene llegar a los valores limites para cambiar piezas, porque cada vez los rendimientos son peores. El desgaste se aprecia muy fácilmente por la diferencia de las lecturas A y B de la figura 6.

Fig. 6.- Diferencia entre el diámetro A y B de la camisa. La medida A esta tomada a la altura que alcanza al anillo superior en PMS.

5.- Instrumentos de Medición. Son varios los aparatos utilizados para medir diámetros interiores. Se llaman calibradores interiores. Uno de los más cómodos, para diámetros medios y pequeños, es el de la figura 7 que, al tener tres patas o soportes, elimina la posibilidad de desviarse del diámetro. Una vez introducido el medidor, se hace oscilar y el valor mínimo es el buscado.

Fig. 7.- Calibre para medir los cilindros, tipo Mercer.

Otro tipo de calibrador es el micrómetro interior que se ve en la figura 8, que está basado en el mismo principio que el anterior. Es algo mas incomodo porque el reloj de lectura queda dentro del cilindro. Ambos entregan lecturas en centésimas de milímetros.

Fig. 8.- Micrómetro interior.

La diferencia de medidas entre diámetro transversal y diámetro longitudinal se llaman ovalización y es máxima a la altura del primer anillo. La diferencia entre los diámetros transversales (A) y (B) se llama conicidad y mide el desgaste. 6.- Reacondicionamiento. La medición del desgaste, conicidad y ovalización de los cilindros dará la pauta a seguir para el reacondicionamiento del motor. Si se trata de un motor muy rápido se ha de tener en cuenta que la mayoría de estos motores han sido proyectados ganando espacio entre cilindros, haciendo que sea la propia pared del bloque la que haga de guía y de fricción y suprimiendo todo recurso a camisas húmedas o injertos calados y rectificados. Este hecho hace que cuando un mecánico se encuentre con el problema de tener que reparar uno de estos motores que presenta los cilindros rayados, tenga que tomar una decisión muy trascendente: decidir si puede aprovechar el bloque, retocando con la piedra los rayados, o tiene que desmontar totalmente para cambiar el bloque, o para rectificar y calar injertos si el grueso de pared lo permite. Si se trata de bloques encamisados se podrá decidir si es precioso rectificar de nuevo o si se ha hecho necesario cambiar las camisas. 6.1.- Desmontaje y montaje de las camisas. La figura 9 muestra el método para extraer la camisa, cosa que a veces resulta extremadamente difícil porque parece soldada al bloque. Lleva una placa inferior cónica para que se centre en ella misma. Como se ve en la figura, no suele hacer falta mucha carrera porque lo difícil es despegar. El tornillo central ha de ser grueso, de rosca grande y mejor rosca cuadrada, debiendo engrasar bien con aceite, grafito y molibdeno.

Fig. 9.- Extractor para sacar la camisa del cilindro.

Para meter las camisas se opera a la inversa, pero siempre es más sencillo. Las camisas húmedas pueden presentar variantes de diseño que deben tenerse en cuenta en su montaje. Pero en general podemos destacar como puntos importantes el asiento en el bloque, los anillos de estanqueidad de aceite y agua en la parte inferior y el resalte sobre la superficie superior del bloque que permite el cierre estanco, mediante la junta o anillo, con la culata. Antes de montar definitivamente una camisa, se debe verificar su perfecto asiento en el bloque. Para ello se da una capa de colorante en el asiento, se introduce la camisa y al tiempo que se presiona hacia adentro se dan pequeños giros de vaivén. Al levantarla debe presentar un coloreado totalmente homogéneo. Si hubiese puntos o lados dominantes se debe proceder al ajuste a mano del asiento porque de lo contrario la camisa trabajaría con una sobretensión de montaje muy grande. No puede, pues, olvidarse esta comprobación y este trabajo. Ajustado este punto se sacan las camisas y se les colocan los dos anillos de estanqueidad (o-ring) en las gargantas de la parte inferior. El superior, de goma natural, para cerrar el paso del agua y el inferior, de goma artificial y color diferente, para cierre del aceite. Montar comprobando que estos anillos no se han averiados. Es importante utilizar o-rings con sus diámetros correctos, ya que, si este diámetro es mayor que el indicado por el fabricante puede deformar la camisa, provocando resalte en el camino del émbolo. Todos los fabricantes dan mucha importancia al saliente que debe presentar la camisa sobre el plano superior del bloque para asegurar que el cierre de la cámara de combustión, que es el más difícil por su alta presión, su violencia y su temperatura, sea efectivo. Pero recordemos que en todos los casos, hace falta que asentemos la camisa contra su asiento, con la misma fuerza con lo que hará la culata durante el servicio y para ello no hemos de valer con la misma culata, colocándola sobre la camisa. Esa preocupación es una de las reglas generales que debe aplicar siempre todo buen mecánico. Es decir, para efectuar mediciones se han de someter primero las piezas a las solicitaciones que sufrirán una vez montadas. Por ejemplo, es inútil saber que el interior de una camisa está perfectamente cilíndrico, si resulta que una vez montada el apriete de las juntas de dilatación provoca la aparición de deformaciones. 6.2.- Rectificado. Si el émbolo ha sufrido algún gripado, o la camisa aparece rayada, se hace preciso, ante todo, alisar mediante muela de esmeril o piedra de carborundum. Como en estas operaciones se trata de desgastar las crestas, sin que queden rebajadas las partes contiguas, la operación debe hacerse con mucha lentitud y cuidado, requiere además experiencia y entrenamiento. La ventaja es que se puede controlar el trabajo hecho, comprobando como se reparten los toques entre émbolo y cilindro y volviendo a repasar las crestas, hasta conseguir un toque totalmente uniforme.

Fig. 10.- Proceso de Rectificado de Camisas.

Después de rectificar se ha de pasar siempre al bruñido, que puede hacerse a mano, pero que es mucho más rápido y económico a máquina. Estas operaciones se pueden hacer a máquina en tres fases, según sea la importancia del trabajo que se debe hacer. Se termina siempre con el bruñido después de haber hecho el esmerilado o rectificado y, si se trata de recilindrar a nueva medida se puede empezar por herramienta en árbol porta-broca. El bruñido es parecido a un rectificado en el que la herramienta está formada por 4, 5 ó 6 piedras de sección rectangular, dispuestas en la periferia de un círculo como se aprecia en la figura 11. El conjunto es accionado por medio de articulaciones universales, de modo que no quede obligado por el eje del motor de accionamiento. Las piedras se bañan con aceite de corte o parafina. Se emplean velocidades entre 200 y 400 RPM y se suele emplear primero una piedra algo mas basta, para desbastar unas centésimas de milímetro. El bruñido consiste en pulir la camisa de tal forma que no queden residuos de material que pueda obstruir el funcionamiento de los pistones. Para esmerilar se hace girar a gran velocidad una pequeña piedra abrasiva, montada como si fuese una herramienta de mandrinar. Se da a la piedra un movimiento concéntrico mediante un engranaje planetario de modo que vaya recorriendo toda la circunferencia del cilindro.

Fig. 11.- Herramienta de bruñido y método de uso.

6.3.- Mandrinado. El mandrinado da superficies geométricamente perfectas, pero con muchas crestas que hacen necesario el bruñido si se quiere evitar un gran desgaste inicial. El árbol porta-broca consiste en una adaptación del torno de barra taladradora, que emplea un útil de una o varias cuchillas. La muela de corte suele ser de carburo de tungsteno, para mantener la precisión de medida durante el trabajo, porque su desgaste es pequeñísimo. La figura 12 da idea de la forma en que se lleva a cabo el trabajo de mandrinado. Estos trabajos se suelen hacer con máquinas que se montan sobre el bloque de cilindros. El centrado se consigue por medio de un dispositivo automático que lleva la misma máquina y el corte se ajusta al tamaño deseado mediante un micrómetro. Las cuchillas de corte plano, arrancan muy poco material a velocidad lenta, avanzando en forma continua o de tornillo para dejar las superficies con el mejor acabado posible.

Fig. 12.- Mandrinado de una camisa.

7.- Registro de datos de Mediciones e Inspección. A continuación se entrega una Carta Gantt tipo para el desarrollo de estos trabajos, más los formatos con las mediciones obtenidas y observaciones para nuestro ajuste en lo que a la camisa se refiere, registrado en el siguiente formato.

INFORME DE INSPECCION M/N: HUASCO Fecha: 13-03-07 Horas Totales Acumuladas: 58951 Horas desde última Inspección: 7920 Inspector: Jefe de Máquinas Nombre del Trabajo: Clasificación del Trabajo: Overhaul Motor Generador Calibre diámetro interior camisa Dibujo N°: Pieza N°: Nombre de la Pieza: Material: Camisas de Cilindro

Unidad de medida: 1/100 mm.

Diam. Original: 180 mm.

Desgaste Máximo: 0,3 mm.

CILINDRO 1

CILINDRO 2

CILINDRO 3

x

y

x

y

x

y

d1

180,18

180,18

180,29

180,30

180,11

180,11

d2

180,18

180,15

180,27

180,28

180,14

180,14

d3

180,14

180,14

180,31

180,30

180,19

180,16

CILINDRO 4

CILINDRO 5

CILINDRO 6

x

y

x

y

x

y

d1

180,13

180,13

180,20

180,18

180,18

180,18

d2

180,20

180,18

180,15

180,15

180,15

180,15

d3

180,06

180,06

180,15

180,13

180,15

180,14

Observaciones: Se cambia Camisa del Cilindro Nº 2, por desgaste excesivo. Horas recomendadas por el fabricante para recambio: 8000

Firma Nombre: Ingeniero Tercero

Firma Nombre: Ingeniero Jefe de Máquinas

2.2.3.- Émbolos y anillos. 1.- Émbolos. Para alcanzar los émbolos, debe desmontarse casi totalmente el motor. Esta operación se hará cuando exista un ruido o roce anormal y también, cuando se trate de la revisión general por horas de servicio recomendada por el fabricante. 1.1.- Averías Comunes. El émbolo suele presentar residuos que deben ser retirados sin rayar todas sus partes. En la cabeza, en los puntos en que la combustión no es total, encima de los anillos, donde suele faltar aire o combustible y la mezcla defectuosa quema mal en los alojamientos de los anillos, donde las temperaturas son adecuadas para descomponer el aceite en lacas que sueldan los anillos en sus cajeras eliminando su elasticidad, etc. Antes de desmontar el émbolo conviene comprobar los huelgos y, una vez limpio, volver a hacer la comprobación. En la figura 13 se muestra como realizar esta medición mediante un juego de galgas o fillers.

Fig. 13.- Toma de huelgos del émbolo con filler.

También se recomienda hacer lo mismo pero con el émbolo invertido, ya que, el sector de la falda es el más ajustado. Es común que los émbolos al ser retirado del motor, se encuentre cubierto de carboncillo debido a los efectos de la combustión, como se muestra en la figura 14. Las causas pueden ser muy variadas, por lo que es preciso seguir con otras comprobaciones como por ejemplo: si los

huelgos son los adecuados, si los anillos por toda la vuelta o por zonas, si los inyectores y toberas trabajan en buenas condiciones, etc.

Fig. 14.- Émbolos con carboncillo incrustado.

Cuando los residuos carbonosos, lleguen a rayar seriamente la superficie del émbolo, será necesaria la sustitución de este. No basta una buena limpieza, debe vigilarse con cuidado que no haya grietas o pequeñas fracturas en la cabeza y en las cajeras. Ante cualquier signo de grietas, se recomienda cambiar el émbolo por uno nuevo o refaccionado que esté disponible como repuesto. Una de las averías más importantes que se suele encontrar es el agarrotamiento del émbolo. La causa inmediata es siempre, que en lugar de repartir los empujes sobre toda la superficie posible, hay zonas deformadas en el émbolo o la camisa que forman salientes que rozan, se recalientan, se dilatan y finalmente se frenan, dejando clavado o bloqueado el motor, torciendo incluso la biela o rompiendo el bloque, debido al esfuerzo que hacen los demás cilindros que no presentan la avería. El agarrotamiento de un émbolo puede producirse en cualquier momento. Puede aparecer al cargar bruscamente un motor frio o al dar paso al agua fría sobre un motor caliente. La deformación provocada por el aire frio sobre un motor caliente, si el arranque es por aire de partida, puede causar este mismo efecto. Si se está a tiempo de notar que el motor se agarrotara, a través del ruido provocado por el émbolo que se resiste a la expansión, no se debe parar el motor, pues ‘embolo y camisa quedarían atascados e inutilizados. Se debe seguir rodando después de haber suprimido la carga totalmente, de modo que las piezas puedan enfriarse, aumenten los huelgos y con nuevas aportaciones de aceite, se vaya produciendo un nuevo rodaje y hermanado de las superficies.

Luego de media hora de rodaje con el motor sin carga, mas el aporte de aceite, se deja fuera de servicio, se desmonta y se inspecciona el daño. Si no se observa transporte de material, y los toques en las partes rozadas son suaves, se ha salvado el peligro. De no ser así hay que cambiar todo el conjunto (camisa, émbolo y anillos). 1.2.- Desmontaje y montaje de émbolos. En los motores rápidos el desmontaje y montaje de émbolos y bielas se hace por el lado de la culata. Primero se retira la culata, eliminado los restos de carboncillo que esta haya dejado para evitar que, al subir el émbolo, se dañe el mismo o los anillos de compresión y de aceite. Retirar los seguros de los pernos de amarre de biela, para luego retirar estos pernos dejando libre la biela del eje cigüeñal. Esto se observa en las siguientes figuras.

1 2

Fig. 15.-: 1, Seguros de pernos de amarre; 2 Pernos de amarre.

1

Fig. 16.- Proceso de extracción de los pernos de amarre de la biela. 1, Llave de dado con barrote.

Luego de lo anterior, se procede a desmontar por arriba del pistón junto con la biela dejando este conjunto en el banco de apoyo como se muestra en la figura 17. Inmediatamente después se procede a retirar los anillos para su posterior inspección.

Fig. 17.- Banco de apoyo para trabajar los pistones.

Para volver a montar el pasador del émbolo y la biela, se debe colocar el émbolo boca abajo sobre una placa de calentamiento, llenar el fondo de aceite y calentar el cuerpo sin sobrepasar los 150 ºC en el aceite. Introducir el eje en el émbolo y biela y asegurarlo con un nuevo aro Seeger. Esto se puede ver claramente en la figura 18. Untar el émbolo con aceite de lubricación antes de colocarlo de nuevo en el cilindro y utilizar la herramienta de introducción de los anillos del émbolo, la que se aprecia en la figura 19. En los motores lentos y grandes, cada constructor da sus instrucciones particulares y generalmente proporciona, con el motor, útiles adecuados para estos trabajos. Como ejemplo, en la figura 20 se muestra el caso de un motor intermedio. Llevado el émbolo al PMS mediante giro del eje cigüeñal, se coloca una cinta de madera (B) en la platina que une biela y cojinete. Esta atraviesa, mediante una brida y tornillo (A), se fija a dicha platina que ya lleva de fábrica el agujero roscado correspondiente. La cinta (B) queda fijada por sus extremos a unos soportes (C) por los tirantes (D). Desmontada la tapa del cojinete de cabeza de biela, se van roscando las tuercas de los tirantes (D) y el émbolo sube hasta que asome por arriba del cilindro su cabeza. Esta lleva dos agujeros laterales, donde mediante tornillos (F) se fija la brida puente con el cáncamo (E). Durante la subida, y antes de llegar a ese punto, se nota gran resistencia cuando los anillos han de saltar el escalón que ha formado el desgaste. Debe operarse con cuidado para evitar roturas.

Fig. 18.- Trabajo de inserción del pasador de pistón-biela mediante aceite y calor.

Fig. 19.- Herramienta de insertado y retiro de los anillos.

Fig. 20.- Forma de proceder para desmontar el embolo de un motor intermedio y 240 mm de diámetro. A, brida y tornillo; B, cinta de madera; C, Soportes; D, tirantes de sujeción; E, brida puente; F, tornillos de fijación de la brida puente.

Al colocar el émbolo, los anillos en expansión no permiten que baje y es necesario conducirlos mediante un collar cónico que, a medida que bajan, los lleva hacia el orificio que presenta el cilindro. Este proceso se ve en la figura 21.

4

3 2

5

1

Fig. 21.- Insertado de émbolo junto a los anillos mediante collar cónico (1). Se aprecian 2, Anillos; 3, Embolo; 4, Dispositivo para movilizar el pistón; 5, Espárragos de Culata

2.- Anillos. 2.1- Comprobación previa al montaje. Antes del montaje de anillos, tanto de compresión como de engrase es necesario hacer una minuciosa comprobación. Uno de los sistemas empleados es el anillo de control que muestra la figura 22.

Fig. 22.- Herramienta llamada anillo de control, que debe poseer un diámetro (D) igual al diámetro del émbolo, donde se introducirán loa anillos para observar al trasluz su adaptación al cilindro.

El diámetro interior del anillo de control (Fig.22) es exactamente igual al diámetro del cilindro del motor, su parte superior es levemente cónica para facilitar la introducción de los anillos de compresión y los rascadores o aceiteros. El anillo de control se coloca sobre una superficie plana, seguidamente se oprime hacia abajo hasta que descanse sobre la plancha plana; luego se empuja el anillo de control algo fuera del canto. Alumbrando entonces desde abajo con una lámpara portátil, se puede, mirando desde arriba, averiguar si ajusta el anillo, pues los puntos en donde el anillo no ajusta exactamente

dejarán pasar un rayo de luz. Si existen diferencias mayores a las que recomienda el fabricante, hay que retocar el anillo hasta conseguir la tolerancia. Si no se dispone del anillo de control, para comprobar la aplicación del anillo en la camisa, se puede realizar la medición con el anillo insertado en la camisa (sin el émbolo como se muestra en la figura 23), y comprobar si entre aro y camisa pasa la luz. También se puede comprobar la distancia entre puntas en este mismo montaje. La figura 24 muestra cómo medir, por medio de feeler los huelgos axiales de los anillos en sus ranuras.

Fig. 23.- Comprobando la geometría del aro y la distancia entre puntas.

Fig. 24.- Forma de medir el huelgo axial del anillo en su ranura.

2.2- Montaje y desmontaje de los anillos. Después de haberse retocado convenientemente, o de haber cambiado el juego completo de anillos de un émbolo, pueden estos ser introducidos en las cajeras. El método más usado es el de unos alicates especiales llamados Anilleras, estas se aprecian en la figura 25. Montados los anillos, habrá que colocarlos con los cortes o aberturas a 180° entre uno y otro, para evitar las fugas de gases.

Fig. 25.- Postura de anillos mediante anilleras.

2.3.- Defectos, averías y reparaciones. a) Formación de escalones en las cajeras. El martilleo de los anillos en la superficie de asiento de la cajera, acaba formando en ella un escalón que impide cada vez más el buen asiento. Este defecto perjudica al cierre, empeora las condiciones de combustión, aumenta el “by-pass” de gases y aumenta el consumo de aceite. No es buen sistema retornar el asiento en la cajera y renovar tan solo el anillo. Si aparece este defecto, es que el motor ya está pidiendo una revisión a fondo y el cambio de émbolos, camisas y segmentadura. Nunca debe colocarse un anillo nuevo en una cajera con escalón. No asentaría bien. b) Deformación de la camisa o de los anillos. A pesar de haberse comprobado los anillos, con los métodos mencionados anteriormente, y ya sea por culpa de la camisa, por su propia deformación al trabajar, puede ocurrir que aparezcan fugas de gases que, al desmontar, se aprecian bien porque, en las zonas de fuga, la superficie de fricción con el cilindro aparece sucia y negruzca, en lugar de brillante y lustrada por el roce. Los anillos en esas condiciones no se pueden volver a montar, pero aquí viene una toma de decisión difícil.

Como se trata de un motor, revisado por funcionar defectuosamente, lo lógico es que los anillos, camisas y émbolos están más o menos hermanados, pero en todo caso más o menos ovalados y lejos de los ajustes de origen. Cambiar solo los anillos seria barato pero da mal resultado, pues tardarían mucho en rodarse de nuevo o quizá no lo conseguiría nunca. Además, si la culpa era de la deformación del cilindro, el defecto sigue estando y causando su efecto. Así pues, en ese caso, no hay más remedio que rectificar la camisa, a no ser que se trate de un motor rápido en el que se ofrecen ya juegos de primera revisión. Si las ranuras de émbolo, y el émbolo mismo, están en muy buenas condiciones, no haría falta cambiarlo. c) Aros pegados. Lo notaremos por un cierre defectuoso con sus consecuencias: falta de potencia, consumo excesivo, by-pass voluminoso y gran gasto de aceite. Lo primero que hay que hacer es despegar los anillos y retirarlos. Para ello es buena práctica dejar los émbolos bañados en queroseno durante unas horas. Si así no despegan, hervirlos en agua con detergente o jabón. Si aun no ceden, se deben hacer salir trozos, rompiéndolos con una cuña de latón y martillo, en forma cuidadosa evitando todo daño en las ranuras. Luego se debe buscar la causa del pegado que generalmente nace de defectos en la combustión. d) Obstrucción de orificios de descarga. No es este un defecto corriente, pero nunca estará de más comprobar que todos los pasos y descargas estén limpios y libres, antes de montar un émbolo. e) Resonancia del anillo. Es muy difícil que esto ocurra, pero en los motores muy rápidos aparece alguna vez un silbido, procedente del algún anillo, que excitado por los golpes que recibe a través de la presión de los gases, se pone a vibrar dentro de la cajera, despegándose de la pared del cilindro y llegando a pegar con la pared del fondo de la cajera, para repetir la misma operación, a la inversa, con mucha frecuencia. Un anillo que resuena y silba de ese modo, se rompe muy pronto. Si no ha deteriorado nada, bastara con cambiarlo.

3.- Registro de datos de medición e inspecciones. Los datos de medición obtenidos y observaciones para los trabajos de esta sección, están registrados en el siguiente formato.

INFORME DE INSPECCION M/N: HUASCO Fecha: 13-03-07 Horas Totales Acumuladas: 58951 Horas desde última Inspección: 7920 Inspector: Jefe de Máquinas Nombre del Trabajo: Clasificación del Trabajo: Overhaul Motor Generador Claro Axial Cajera/Anillo Dibujo N°: Pieza N°: Nombre de la Pieza: Material: Pistón

Medidas en milímetros. C. AXIAL

CAJERA 1

CAJERA 2

CAJERA 3

CAJERA 4

CAJERA 5

PERMISIBLE

0,10 ~ 0,14

0,07 ~ 0,11

0,07 ~ 0,11

0,06 ~ 0,10

0,06 ~ 0,10

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

MAXIMO

CILINDRO 1 1 1 1

CILINDRO 2 2 2 2

POSICION PROA POPA BABOR ESTRIBOR

POSICION PROA POPA BABOR ESTRIBOR

1 0,20 0,20 0,20 0,20

1 0,25 0,25 0,25 0,25

2 0,40 0,40 0,40 0,40

ANILLO 3 0,15 0,15 0,15 0,15

4 0,10 0,10 0,10 0,10

5 0,10 0,10 0,10 0,10

2 0,35 0,35 0,35 0,35

ANILLO 3 0,10 0,10 0,10 0,10

4 0,15 0,15 0,15 0,15

5 0,15 0,15 0,15 0,15

CILINDRO 3 3 3 3

CILINDRO 4 4 4 4

CILINDRO 5 5 5 5

CILINDRO 6 6 6 6

POSICION PROA POPA BABOR ESTRIBOR

POSICION PROA POPA BABOR ESTRIBOR

POSICION PROA POPA BABOR ESTRIBOR

POSICION PROA POPA BABOR ESTRIBOR

1 0,25 0,25 0,25 0,25

1 0,30 0,30 0,30 0,30

1 0,25 0,25 0,25 0,25

1 0,27 0,27 0,27 0,27

2 Quebrado Quebrado Quebrado Quebrado

ANILLO 3 0,15 0,15 0,15 0,15

4 0,10 0,10 0,10 0,10

5 0,15 0,15 0,15 0,15

2 0,35 0,35 0,35 0,35

ANILLO 3 0,15 0,15 0,15 0,15

4 0,10 0,10 0,10 0,10

5 0,10 0,10 0,10 0,10

2 Quebrado Quebrado Quebrado Quebrado

ANILLO 3 0,15 0,15 0,15 0,15

4 0,10 0,10 0,10 0,10

5 0,10 0,10 0,10 0,10

2 0,35 0,35 0,35 0,35

ANILLO 3 0,15 0,15 0,15 0,15

4 0,10 0,10 0,10 0,10

5 Quebrado Quebrado Quebrado Quebrado

Observaciones: Anillos de todos los Pistones de cada uno de los cilindros, cambiados.

Firma Nombre: Ingeniero Tercero

Firma Nombre: Ingeniero Jefe de Máquinas

INFORME DE INSPECCION

M/N: HUASCO Fecha: 13-03-07 Horas Totales Acumuladas: 58951 Horas desde última Inspección: 7920 Inspector: Jefe de Máquinas Nombre del Trabajo: Clasificación del Trabajo: Overhaul Motor Generador Altura, Espesores y Abertura Anillos Dibujo N°: Pieza N°: Nombre de la Pieza: Material: Anillos de pistones

Medidas en milímetros. Nº Cil.

CILINDRO 1

CILINDRO 2

ANILLO

A

B

C

D

E

A

B

C

D

E

1

6,4

6,4

6,3

3,8

1,00

6,3

6,4

6,3

3,8

1,00

2

6,4

6,4

6,4

3,7

0,90

6,3

6,4

6,4

3,8

1,00

3

6,3

6,2

6,3

3,7

1,50

6,2

6,3

6,3

3,8

1,40

4

4,7

4,6

4,7

5,8

0,80

4,7

4,7

4,7

5,9

0,80

5

6,4

6,4

6,4

5,9

1,00

6,5

6,4

6,5

5,9

1,00

Nº Cil.

CILINDRO 3

CILINDRO 4

ANILLO

A

B

C

D

E

A

B

C

D

E

1

6,4

6,4

6,4

3,9

1,50

6,4

6,4

6,3

3,8

0,90

6,4

6,4

6,4

3,9

1,00

QUEBRADO

2 3

6,4

6,4

6,3

3,8

1,20

6,3

6,2

6,3

3,9

1,40

4

4,8

4,8

4,7

5,8

1,00

4,7

4,6

4,7

5,8

1,20

5

6,4

6,5

6,4

5,9

0,80

6,4

6,4

6,4

5,8

1,20

Nº Cil.

CILINDRO 5

CILINDRO 6

ANILLO

A

B

C

D

E

A

B

C

D

E

1

6,3

6,4

6,3

3,9

1,00

6,5

6,4

6,3

3,9

1,00

6,4

6,4

6,4

3,9

0,90

QUEBRADO

2 3

6,3

6,4

6,3

3,9

1,50

6,3

6,2

6,3

3,9

1,40

4

4,8

4,8

4,8

5,8

1,20

4,7

4,6

4,7

5,9

1,00

5

6,3

6,4

6,4

5,9

0,90

QUEBRADO

- Abertura (E):  Claro Normal: 0,60 ~ 0,80 mm.  Máximo permitido: 2,0 mm.

- Altura (D):  Anillos 1, 2 y 3: 4,0 mm.  Anillos 4 y 5: 6,0 mm.

- Anchos (A, B y C):  Anillos 1, 2 y 3: 6,6 mm.  Anillo 4: 4,9 mm. (máximo permitido)  Anillo 5: 6,6 mm. (máximo permitido)

Observación: Anillos de pistones de cilindros cambiados en su totalidad.

Firma Nombre: Ingeniero Tercero

Firma Nombre: Ingeniero Jefe de Máquinas

INFORME DE INSPECCION

M/N: HUASCO Fecha: 13-03-07 Horas Totales Acumuladas: 58951 Horas desde última Inspección: 7920 Inspector: Jefe de Máquinas Nombre del Trabajo: Clasificación del Trabajo: Overhaul Motor Generador Calibres diámetros Émbolos Dibujo N°: Pieza N°: Nombre de la Pieza: Material: Émbolos

Unidad de medida: 1/100 mm.

Diam. Original: 180 mm.

Desgaste Máximo: 0,55 mm.

Nº CILIN.

CILINDRO 1

CILINDRO 2

CILINDRO 3

DIAMETRO

x

y

x

y

x

y

A

179,95

179,95

179,90

179,90

179.92

179,92

B

179,91

179,92

179,92

179,92

179,92

179,92

C

179,97

179,96

179,92

179,92

179,92

179,91

Nº CILIN.

CILINDRO 4

CILINDRO 5

CILINDRO 6

DIAMETRO

x

y

x

y

x

y

A

179,93

179,93

179,95

179,95

179,93

179,93

B

179,94

179,93

179,95

179,95

179,94

179,94

C

179,95

179,94

179,96

179,96

179,94

179,94

Observaciones: No se cambia ninguno de los émbolos. Horas recomendadas por el fabricante entre inspecciones: 8000

Firma Nombre: Ingeniero Tercero

Firma Nombre: Ingeniero Jefe de Máquinas

2.2.4.- Culatas. 1.- Generalidades. Las superficies de roce, de asientos, o destinadas a recibir anillos de empaquetaduras, deben ser tratadas con mucho cuidado porque cualquier ralladura o golpe puede inutilizar una de las piezas más caras del motor: la culata, como es además bastante pesada, se debe manejar con estrobos, que tiran de los cáncamos por medio de tecles y eso obliga a tener más cuidado todavía. 2.- Limpieza y desincrustación de los pasos de agua de enfriamiento. Si por cualquier motivo se ha tenido que desmontar una pieza importante (bloque de cilindros, culata, etc.) conviene aprovechar esa ocasión para sacar tapas, tapones y bolas de obstrucción de los orificios que permiten efectuar una buena limpieza de las cámaras de agua, retirando las incrustaciones que se hayan podido formar. Un punto que suele ser grave en las culatas es el paso del agua de refrigeración junto a las válvulas de escape y del inyector que suelen ser los puntos más calientes. Suelen ser también los pasos más estrechos y difíciles de comprobar. Desgraciadamente cuando ya no hace falta comprobar nada es cuando aparecen grietas exteriores. Una válvula de escape muy seca y requemada y un orificio de paso del inyector a la cámara sin rastro negro de humo o de carbonilla han de hacer pensar que las temperaturas locales de estas partes eran muy altas y que el agua no les llega como es debido. En ese caso vale la pena levantar los tapones de noyo y desincrustar las cámaras de agua. 2.1.- Desincrustación. Casi todas las culatas están provistas de tapas apernadas de registro, como la que se ve en la figura 26, de un motor lento, cuyo objeto es el de observar si hay incrustaciones calcáreas formadas y efectuar una primera limpieza mecánica en caso necesario. Se debe de verificar que estas tapas se encuentren bien selladas cuando el motor se encuentra en servicio, para evitar pérdidas de líquido. Cada constructor propone su método de desincrustación, aunque el mejor método seria la utilización de una agua muy ligeramente calcárea o dura, de modo que tan solo dejase una película protectora del metal sin llegar a hacer incrustaciones. Hoy en día hay mezclas anticongelantes, antioxidantes y protectoras que cumplen muy bien esta función. Pero si en los puntos calientes, como el rincón del inyector o el recodo del escape, se ha formado ya la costra cerámica aislante, no hay otro remedio que verter despacio, por uno de los registros, una solución de acido muriático (1 parte de ácido por 4 partes de agua), dejándola actuar con la tapa abierta por la formación de gases, por espacio de 3 a 4 horas. Los gases producidos son fácilmente inflamables por lo que debe llevarse el debido cuidado. Cuando el líquido no desprenda burbujas habrá terminado la reacción de limpieza. Se vacía, se lava y se termina de limpiar mecánicamente desde los tapones y registros. No es conveniente golpear. Se vuelve a lavar con agua tanto como haga falta y ya puede montarse de nuevo.

Fig. 26.- Tapa de registro de una culata. A, tapa; B, tuerca de sujeción; C, conducto de aspiración.

3.- Reparación de grietas. Una pieza agrietada raramente conviene aprovecharla. Quizás en los pocos casos en que la culata probada en frio no pierde y en caliente funciona bien sin dar problemas se puede seguir utilizando. Otro caso típico es el de los nervios interiores de las cajas del turbo sobrealimentador, que no tiene importancia ninguna porque comunican gases con gases. Pero si eso es cierto para las grietas de origen térmico, no es aplicable lo mismo en las grandes piezas de un motor lento, rotas por golpes, causa extemporáneas, falsos asientos, etc. En este caso se trata de piezas muy grandes y caras que, aunque rotas, se puede tratar de recuperarlas. No se recomienda el empleo de soldadura eléctrica o autógena, por las deformaciones y tensiones adicionales que crea. Lo mejor es recurrir a casas especializadas o maestranzas que puedan o sean capaces de realizar una especie de zurcido mecánico. Consiste como se puede ver en la figura 27 en hacer una ranura a todo el largo del lugar de la grieta y al lado de esta ranura una serie de perforaciones que comunican con ellos. A continuación se hacen ranuras transversales y se repiten otras perforaciones. Se rellena entonces todo este vaciado con un acero especial obteniéndose regularmente buenos resultados.

Fig. 27.- Cosido de una grieta.

4.- Soldadura. La soldadura no es muy apropiada para la reparación de piezas delicadas. Sin embargo, hoy en día, existen electrodos especiales para soldar aleaciones de aluminio y fundiciones en atmósfera inerte, y si se trabaja con cuidado, con intensidad de corriente adecuada y procurando mantener fría la pieza, dan muy buenos resultados, por lo cual, es conveniente que el mecánico de motores conozca la existencia de esa técnica. La principal dificultad de la soldadura de las piezas de fundición es debido a la falta de plasticidad que tiene el hierro colocado y la modificación de la estructura que se produce en su superficie al soldar. Todo esto debido al excesivo contenido de carbono, que le hacen un material propiamente frágil. 5.- Reposición de guías de válvulas. Si las guías de válvulas están desgastadas deben retirarse con ayuda de un punzón especial como se ve en la figura 28. Las nuevas guías se untan con aceite de lubricación y se colocan también con una herramienta especial según se aprecia en la figura 29 con su correspondiente casquillo distanciador. La holgura de las guías suele traducirse en un claro aumento en el consumo de aceite.

Fig. 28.- Punzón para extraer las guías de válvula.

Fig. 29.- Herramienta para colocar guías de válvulas.

6.- Reacondicionamiento de los asientos de válvulas. Si los asientos de válvula están ligeramente deformados o quemados se pueden rectificar sin cambiarlos, siempre que no se sobrepasen los límites indicados por el fabricante. Analizando la figura 30, se debe introducir el piloto (5) en el orificio de la guía hasta que el tope de las tenazas ranuradas se apoye en la guía de válvula. Sujetar firmemente el piloto. Atornillar la cuchilla (13) al carro (12). Soltar la tuerca de acoplamiento (11), retener la herramienta de tornear sobre el piloto y girando el tornillo (10) mover la regulación rápida de modo que la cuchilla quede sobre el centro del asiento de válvula. No deja caer la herramienta de tornear. Presionar hacia abajo el soporte del piloto (1) sobre el piloto (5) y enclavarlo mediante el tornillo (2), habiendo atornillado el moleteado (6) hacia abajo. Apretar firmemente el tornillo de fijación (7). Montar la luneta (8) libre de tensión. La bola en el cojinete de luneta debe tener juego hacia todos los lados, y la distancia entre el cojinete de luneta (3) y la manivela debe ser aproximadamente 5 mm. Girando la regulación rápida (10) llevar la cuchilla junto al borde interior del asiento y apretar luego la tuerca de acoplamiento (11). No dar aun la profundidad de la viruta. Sujetar el accionamiento del avance (9) y girar la manivela. Al dar una vuelta, en la mayoría de los casos se denota ya un arranque irregular de viruta. Soltar la tuerca de acoplamiento (11) de la regulación rápida (10) y llevar la cuchilla nuevamente hacia adentro. Soltar el tornillo de enclavamiento (2) y girar el disco moleteado (6) aproximadamente de 1/2 a 2 rayas de graduación (es decir de 0,05 a 0,2 mm) hacia la izquierda. Atornillar nuevamente el tornillo de enclavamiento (2) y la tuerca de acoplamiento (11) y cortar viruta dando otra vuelta. Ir profundizando así, gradualmente, hasta que el asiento quede completamente limpio (no pueden sobrepasarse los limites adecuados). Dar finalmente una vuelta más de manivela sin arranque de viruta. Comprobar las medidas como se ve en la figura 31.

Fig. 30.- Montaje para rectificar asientos de válvula. 1, soporte de piloto. 2, tornillo de enclavamiento del soporte. 3, cojinetes de luneta con bola. 4, cabezal. 5, piloto con tenazas. 6, disco para ajustar la profundidad de corte. 7, tornillo de fijación. 8, luneta. 9 disco de avance. 10, regulación rápida. 11, tuerca de acoplamiento del carro. 12, carro. 13, cuchilla cambiable.

Fig. 31.- Comprobando la medida de un asiento.

7.- Reposición de asientos de válvulas postizos. Retirar los asientos de válvula ya suele resultar bastante difícil porque no tienen por donde estirarlos. Suele ser un buen método, que no perjudica a la culata, soldar una válvula inútil al asiento para golpear con un martillo sobre ella. El asiento sale entonces con toda facilidad. Como los fabricantes suelen tener ya dimensiones estandarizadas de recambios, conviene escoger la medida más próxima en sobredimensión. Limpiar bien el alojamiento y comprobar que no haya grietas. Se fresa el alojamiento a la medida o con el apriete establecido por el fabricante y se prepara la operación de calado, muy similar a la de las camisas inserto. Se mide con todo cuidado y teniendo a igual temperatura culata y asiento para tener la seguridad de que el apriete estará dentro de los márgenes exigidos. Se recomienda congelar los anillos con aire u oxígeno líquido para que queden a unos 70º bajo cero por lo menos. Conviene dejarlos más de un cuarto de hora. Si no se tiene aire u oxígeno líquido, se puede ocupar el cuarto de frio del buque para congelarlo por un día y aprovechar lo que más se puede el frío que aquí se puede obtener. Por su lado se llena la culata con aceite caliente, tratando de que las paredes de asiento alcancen los 80 ºC. Se coloca entonces la herramienta de guía que sobresale en la figura 32, a través de las guías de válvula y con unas pinzas se retira el asiento del refrigerante y se coloca en su lugar. Se acaba de asentar a golpes como se ve en la figura 33. Todo esto debe hacerse sin perder tiempo para que las piezas no igualen sus temperaturas, evitando tocarla con las manos.

Fig. 32.- Colocación de un nuevo asiento.

A

B

Fig. 33.- Asentado de un nuevo asiento. A, vista. B, sección.

8.- Planitud de las caras principales. Especialmente la cara inferior de la culata y la superior del bloque se deben comprobar con todo cuidado antes de volver a montar. Son muchas las piezas de un motor Diesel que mientras no se desmontan funcionan perfectamente, porque, a pesar de las solicitaciones de todo orden a que están sujetas, no pueden deformarse gracias a la rigidez que les confiere su fijación a las otras partes del motor. Pero en cuanto se desmontan, todas estas tensiones que se han ido creando en su interior se libran y producen deformaciones permanentes que pueden llegar a impedir su nuevo montaje, o en todo caso exigen su comprobación previa. Una pieza típica, que en la mitad de los casos ni siquiera se puede volver a montar, suele ser el múltiple de escape. Para la comprobación se emplea una buena regla, suficientemente larga y comprobada con otra gemela. Si las dos son planas no dejaran pasar la luz entre ellas en ninguna de las posiciones en que se encaren. La prueba de planitud se puede hacer a la luz como con las reglas o con las galgas de 0,05 mm. Se deben hacer las seis comprobaciones que se señalan en la figura 34. No se permitirán diferencias mayores a 0.2 mm por metro lineal, como referencia. Si debe rebajarse una culata es recomendable hacerlo con todas. Sin embargo deben respetarse los rebajes autorizados por los fabricantes, ya que se modifican los espacios muertos, y si se trata de la culata debe refundirse o ahondarse también la ranura del cortafuegos o laberinto. También habrá que rectificar y rebajar los asientos de válvulas.

Fig. 34.- Comprobación de la planitud de culatas o bloques.

9.- Fijación de la culata y orden de apriete. Sabemos que la fijación de las culatas, debe hacerse siguiendo el orden señalado por el fabricante para las tuercas o tornillos y con el par de apriete determinado para el mismo. Pero no basta con esto. El par de apriete conviene darlo dividido en tres pasadas, la primera puede ser con llave normal pero las otras dos deben hacerse con llave dinamométrica o de torque, la que se aprecia en la figura 35. Mejor aun si es de disparo automático.

Fig. 35.- Llave de torque de disparo automático.

Para evitar problemas posteriores, las piezas deben estar muy bien acabadas. En efecto, si no fuese así, la mayor parte del trabajo de apriete no se emplearía en la tensión de la unión, sino en la deformación y aplastamiento de las superficies defectuosas. Incluso si no tomamos la precaución de volver a aflojarlo todo una vez apretado y asentado, y luego volver a apretarlo en 3 fases y según todas las reglas, no tendremos garantía ninguna si las superficies de filetes y asientos no son perfectas porque con la fatiga posterior de los defectos, que habían aguantado el apriete estático, irán cediendo y dejaran las uniones flojas de nuevo. Como una gran parte del trabajo de apriete es de rozamiento de superficies, las diferencias pueden ser muy grandes y llevarnos a engaño. Para regularizar el coeficiente de rozamiento es imprescindible engrasar con Molikote o bisulfuro de molibdeno las superficies de roscas y tuercas. La llave debe estar siempre en un plano perpendicular al tornillo o rosca y el esfuerzo hacerse siempre perpendicularmente a la llave y nunca se debe trabajar por tirones sino suave y progresivamente hasta alcanzar cada vez el valor deseado. Es una buena práctica aflojar una vuelta cuando todo ha quedado listo y volver a empezar. No suele hacerse porque es doble trabajo.

Es una buena práctica aflojar una vuelta cuando todo ha quedado listo y volver a empezar. Cuando se trate de reapretar o de asegurarse que el apriete era correcto no puede hacerse nunca a base de aplicar la llave y comprobar a que par comienza a ceder la tuerca. Lo que mediríamos seria el par de despegue y no el de apriete. Se debe proceder así: se marca la posición de cada tuerca, se afloja un cuarto de vuelta y entonces se aprieta de nuevo hasta llegar el punto marcado (por ello siempre referirse a lo que el fabricante nos sugiere). Siempre que sea posible, y desde luego siempre que se proceda a remontar un conjunto, se debe retirar primero los restos de Molikote desecado y deteriorado y engrasar de nuevo. 10.- Medición del espacio muerto o neutro. Otro valor importante, que no suele darse nunca en los manuales de taller, porque su valor absoluto admite gran potencia, es el de la profundidad a que queda el émbolo en PMS con respecto al plano inferior de la culata. Lo que es importante aquí es que haya muy poca diferencia de un cilindro a otro, porque en realidad mide el valor del espacio muerto y de la relación de compresión. Para su medición se coloca sobre el émbolo, y a ser posible en puntos diametralmente opuestos, dos trozos de alambre de plomo, de modo que, colocada ya la culata con su junta y apretada debidamente al subir despacio, el émbolo prense los alambres entre él y la culata. El alambre presentará, al volver a desmontar, dos planos opuestos y su grueso representará el espacio muerto. En la figura 36 se señala con una cota de 3 mm ese espacio muerto em. Este valor que permite que todos los cilindros trabajen igual es muy fácil de ajustar si se conocen bien los valores A y B de la figura 37 para cada cilindro. En efecto, en los motores grandes o intermedios las bielas llevan siempre entre el vástago y la cabeza su suplemento rectificable para conseguir este ajuste y en los motores rápidos, en que esta solución no es posible, los constructores disponen un anillo entre camisa y asiento o suministran gruesos a intercalar con el mismo objeto.

Fig. 36.- La colocación del alambre de plomo marca el espacio muerto, en este caso 3 mm.

Fig. 37.- Medición de espacio muerto. A, profundidad del émbolo. B, encaje de culata. C, grueso de junta. E, espacio muerto.

La medición del valor A se hace con un montaje como el que se ve en la figura 38 y un profundímetro. El valor B no presenta dificultad de medición. Es preciso también medir el grueso de la junta de culata, C. Conocidos estos valores para cada cilindro, se suman A y C y al valor obtenido se les resta B. Se consigue con ello la medida que nos interesaba. E=A+C–B

Entre un cilindro y otro no tiene que haber más de 0,10 mm de diferencia de E. La diferencia debe compensarse con un grueso en cada camisa que los iguale.

1

Fig. 38.- Forma de sujetar las piezas para medir el valor A. 1, profundímetro.

El valor así medido no sirve para calcular la relación de compresión, más bien nos da un indicador, pues no es el volumen de la cámara sino una altura que en cierto modo la mide. Cuando se requiere comprobar la relación de compresión real con que se trabaje, es necesario medir prácticamente el volumen real. 11.- Registro de datos de mediciones e inspecciones. Los datos de medición obtenidos y observaciones para los trabajos de esta sección, están registrados en el siguiente formato.

INFORME DE INSPECCION

M/N: HUASCO Fecha: 13-03-07 Horas Totales Acumuladas: 58951 Horas desde última Inspección: 7920 Inspector: Jefe de Máquinas Nombre del Trabajo: Clasificación del Trabajo: Overhaul Motor Generador Calibre Asiento de Válvula Dibujo N°: Pieza N°: Nombre de la Pieza: Material: Culata (Asientos de Válvulas)

Unidad de medida “D”: mm.

MEDIDA D1 D2 D3 D4

MEDIDA D1 D2 D3 D4

Medida Original: 4,25 mm.

Desgaste Máximo: 2,5 mm.

VALV.ADM. 1 4,00 3,99 3,99 3,99

CILINDRO 1 VALV.ADM. 2 VALV.ESC. 1 4,00 3,97 3,99 3,95 3,98 3,98 4,00 3,96

VALV.ESC. 2 4,00 3,99 3,99 3,98

VALV.ADM. 1 4,00 3,99 3,97 4,00

CILINDRO 2 VALV.ADM. 2 VALV.ESC. 1 4,00 3,90 3,99 3,88 3,96 3,87 4,00 3,88

VALV.ESC. 2 2,62 2,58 2,60 2,55

MEDIDA D1 D2 D3 D4

MEDIDA D1 D2 D3 D4

MEDIDA D1 D2 D3 D4

MEDIDA D1 D2 D3 D4

VALV.ADM. 1 3,98 3,99 3,95 3,96

CILINDRO 3 VALV.ADM. 2 VALV.ESC. 1 2,55 3,90 2,58 3,95 2,53 3,92 2,55 3,93

VALV.ESC. 2 4,00 3,99 3,97 4,00

VALV.ADM. 1 4,04 3,99 3,97 4,04

CILINDRO 4 VALV.ADM. 2 VALV.ESC. 1 4,02 3,90 3,97 3,88 3,96 3,88 4,04 3,87

VALV.ESC. 2 3,97 3,96 3,98 3,96

VALV.ADM. 1 4,00 3,99 3,97 4,00

CILINDRO 5 VALV.ADM. 2 VALV.ESC. 1 4,05 3,90 4,02 3,88 4,04 3,87 4,03 3,88

VALV.ESC. 2 4,00 3,99 3,96 4,00

VALV.ADM. 1 4,01 4,02 4,01 4,01

CILINDRO 6 VALV.ADM. 2 VALV.ESC. 1 4,00 3,99 3,99 4,00 3,96 3,97 3,99 4,01

VALV.ESC. 2 3,97 3,95 3,98 3,96

Observaciones: 1. Culata Cilindro Nº 2: Asiento y válvula de escape 2, cambiados 2. Culata Cilindro Nº 3: Asiento y válvula de admisión 2, cambiados.

Firma Nombre: Ingeniero Tercero

Firma Nombre: Ingeniero Jefe de Máquinas

INFORME DE INSPECCION M/N: HUASCO Fecha: 13-03-07 Horas Totales Acumuladas: 58951 Horas desde última Inspección: 3300 Inspector: Jefe de Máquinas Nombre del Trabajo: Clasificación del Trabajo: Overhaul Motor Generador Limpieza de Culatas Dibujo N°: Pieza N°: Nombre de la Pieza: Material: Culatas Observaciones: Se realiza lavado de Culatas de los cilindros del Motor, a través de inmersión en producto químico “TOP 4000” (removedor de carbón e incrustaciones) mezclado con agua, por un lapso no menor de 4 horas. Luego se procede a eliminar la mayor cantidad de incrustación posible en forma mecánica. Se cambian guías de válvula de escape N° 2 Cilindro 2 y guía de válvula de admisión N° 2 Cilindro 3 (desgate máximo: 0,3 mm). Se cambian todas las empaquetaduras Culata-Camisa de cilindro. Se instalan las mismas culatas recorridas. Las válvulas fueron lapeadas con pasta esmeril y se volvieron a instalar en sus respectivas ubicaciones.

Firma Nombre: Ingeniero Tercero

Firma Nombre: Ingeniero Jefe de Máquinas

2.2.5.- Bielas. 1.- Suplementos de Bielas. En motores pequeños el pie de biela es forjado en una sola pieza con el cuerpo de la biela, pero la cabeza en la extremidad inferior es siempre dividida para poderse conectar al eje cigüeñal y en pequeñas unidades está formada por la misma biela que abraza medio eje, completándose la cabeza por un medio cojinete inferior a la barra. Esta disposición es ligera, pero impide regular a voluntad el espacio de compresión; por eso es de mejores resultados construir la cabeza con los medios cojinetes unidos con pernos a una brida plana con que termina la biela, de manera que puede permitir la interposición de suplementos o lainas entre la brida plana y el cojinete, con el fin de poder variar el largo de la biela, y por lo tanto, el espacio muerto y la compresión del cilindro, logrando mantener la relación de compresión igual entre todos los cilindros del motor, o por lo menos, que sean lo más parecidos posibles. 2.- Defectos de flexión y torsión. Casi todas las piezas móviles van guiadas por otras fijas; la biela, en cambio, está colocada entre dos piezas móviles y ella sirve de guía, por lo que es necesario que este perfectamente construida y bien mantenida. Después de desmontar el motor, es necesario ensayar cada una de las bielas por si estas presentan defectos de torsión o de flexión, lo cual es muy importante, puesto que una biela ligeramente flexada o torcida puede ocasionar golpeteos y desgastes indebidos, tanto en las paredes del cilindro como en sus cojinetes. La biela puede estar flexada en uno o dos sentidos posibles (indicadas exageradamente en los esquemas A y B de la figura 39), o puede estar torcida como en el esquema C.

Fig. 39.- Diferentes desviaciones debidas a flexión, propias de las bielas.

La alineación puede ser comprobada insertando varillas o tubos en los cojinetes de cabeza y pie de biela. Si dicha biela está flexada hacia un lado (esquema A), las dos varillas no serán paralelas; puede comprobarse fácilmente midiendo las distancias (X e Y), dichas distancias, por supuesto, deberán ser iguales.

La flexión en el plano de la biela (esquema B) no es tan fácil de descubrir, por que las dos varillas colocadas en los cojinetes permanecerán paralelas en este caso. El examen y la comprobación de las dos caras (S) de la varilla revelan normalmente una cierta flexión de este tipo; una regla de confrontación aplicada a las caras (S) mostrará cualquier falta de rectitud. Si otra biela que se sabe es completamente recta, se alinea debajo de la biela sospechosa, podrá fácilmente averiguarse si la última está flectada. Una biela torcida puede descubrirse mirando desde un extremo a las dos varillas colocadas en los cojinetes de cabeza y pie de biela, como se indica en el esquema C; en él, AB y CD representan, respectivamente, las varillas de cabeza y del pie de biela. Si se descubre que una biela esta flectada, es preferible y seguro cambiarla. 3.- Mediciones de los defectos.- En la actualidad hay disponibles una cantidad ilimitada de soportes especiales de montaje para comprobar si las bielas están flexadas o torcidas. En la figura 40 se muestra, una herramienta con la cual se puede comprobar y efectuar la alineación procediendo de la siguiente forma. Al muñón que en la parte inferior lleva el aparato se fija la cabeza de la biela y sobre el pasador del émbolo montado en el pie, se coloca el comprobador de tres puntos de apoyo. La alineación queda demostrada cuando las tres patas del comprobador apoyan perfectamente sobre el mármol. Si así no ocurre, demuestra que la biela está torcida en torno a su eje.

1

2

3

Fig. 40.- Utillaje para la comprobación de bielas. 1, mármol; 2, pie de biela, 3; cabeza o descanso de biela.

Otro aparato parecido al anterior (Fig. 41) consiste en un pie derecho A con una cara mecanizada B, sobre la cual puede deslizarse hacia arriba y hacia abajo una pieza C, con su cara inferior mecanizada de modo que forme ángulo recto con la B. En el extremo inferior del pie derecho hay un saliente cilíndrico construido de tal forma que puede ser aumentado o disminuido en un diámetro añadiéndole o quitándole tubos. La cabeza de la biela que debe comprobarse se fija ligeramente sobre este saliente. El émbolo debe estar montado en la biela y su alineación con las caras mecanizadas D y E comprobadas con calibre de espesores o mirando a sus través. Si se quita el émbolo y se monta una varilla en el pie de la biela en lugar del pasador del émbolo, se descubrirá inmediatamente cualquier torcimiento de la biela.

Fig. 41.- Aparato para la comprobación de bielas.

Una comprobación rápida puede hacerse colocando una varilla ajustada en el cojinete de pie de biela y una barra perfectamente mecanizada y bien sujeta en el cojinete de cabeza. Entonces, con un micrómetro de interiores se toman las medidas de uno y otro extremo de barras, tal como se ve en la figura 42; estas medidas deben coincidir exactamente, para estar la biela en perfectas condiciones.

Fig. 42.- Sistema de comprobar la desviación de una biela de un motor de grandes dimensiones, por medio de un micrómetro.

4.- Mantenimiento. 4.1.- Mantenimiento de las bielas. Se conoce de la importancia de los pernos de biela; también de los suplementos, por lo que sólo debemos hablar del montaje de los cojinetes en el motor. El apriete del cojinete de cabeza de biela se regula por adición o sustracción de suplementos o laminas de latón (lainas) interpuestas entre las mitades del descanso. Hay que cuidar en los montajes que el espesor total de estos suplementos sea igual en ambos lados, pues de lo contrario se obliga a trabajar con hilos de plomo interpuestos entre ambos antes de apretar los pernos. El huelgo del descanso de biela es importante en motores grandes y medianos varia entre 0,20 a 0,25. En motores con cruceta y cojinetes del pie revestidos con metal blanco, la holgura oscila entre 0,15 y 0,20 mm, según el diámetro del muñón de cruceta. El cuerpo de la biela, cuando es hueco y especialmente sirve para conducir el aceite, exige gran cuidado, debiendo limpiarse minuciosamente con petróleo y escobillón similar a los

empleados para la limpieza de tubos de caldera. Se examinan entonces el interior de los agujeros mirando por un extremo y con una lámpara portátil en el otro; pueden encontrarse así corrosiones importantes y peligrosas a pesar de que el aspecto exterior de la pieza parezca excelente. Esta limpieza e inspección se hace cada vez que se desmontan los pistones. 4.2.- Mantención de los vástagos. Cada vez que se desmonte el émbolo se debe de inspeccionar el vástago. Si este es hueco y principalmente si por su interior se lleva el agua o aceite para la refrigeración del pistón, sus conductos exigen los mismos cuidados de mantención que los indicados para la biela. Una avería común en motores con cruceta, es la rotura de los espárragos que unen el émbolo al vástago. Esta rotura, aunque también se debe a los esfuerzos a que están sometidos, obedece en gran parte al apriete inicial excesivo de los espárragos. Con frecuencia el maquinista repasa el apriete de las tuercas correspondientes, temiendo alguna avería que se pueda ocasionar debido a que estos se encuentren flojos, aumentando involuntariamente la tensión inicial en cada repaso hasta que, añadida a la causada por el trabajo natural de los mismos, puede originar la rotura. Conviene, pues, en vez de apretar demasiado estos espárragos, asegurar las tuercas contra giro, y en cada revisión de la máquina asegurarse que los pasadores que desempeñan aquel fin están en su sitio, pero no tocar las tuercas más que cuando se necesite desmontar el pistón. En todo caso es preciso atenerse a los valores del par de apriete que fijan los fabricantes según sea la clase y tamaño de cada unión. 5.- Defectos principales de los cojinetes de biela y bancada. Cuando se produce la avería prematura de un cojinete, no es suficiente proceder simplemente al reemplazo del mismo. Por el contrario, debe hacerse un cuidadoso estudio que permita esclarecer la causa o causas de esta avería. De esta manera se asegura que el nuevo cojinete trabajara bien y durara el tiempo previsto. Hay muchos tipos de cojinetes de uso corriente y también son muchas las causas de sus averías; además, para hacer más difícil la solución, hay muchos tipos de averías que no se puede averiguar su causa a simple vista. A pesar de esto, normalmente, cada tipo de avería tiene unas características propias que la diferencian de las demás, y al familiarizarse con estas características, resulta más sencillo localizar el tipo de la causa con razonable precisión. Se debe tener presente que al diagnosticar una avería tiene varios puntos interesantes para recordar, pero de todos ellos, el más importante, es que no se trata de llegar a conclusiones con demasiada rapidez. En las siguientes tablas se aprecia un resumen esquemático de las averías principales que se pueden producir en los cojinetes.

Tabla 5.- Principales averías producidas en los cojinetes. Mecánicas

Del Material

1. Desgastes excesivos y abrasión.

1. Fatiga.

2. Fallo total.

2. Corrosión.

3. Fallo localizado

3. Mal estado del material

4. Separación entre el metal antifricción y su base Tabla 6.- Causas de las principales averías producidas en los cojinetes. 1. a) Mal estado del cigüeñal. b) Suciedades o partículas metálicas en el cojinete. 2. a) Temperaturas excesivas. b) Mala lubricación. c) Cojinetes muy apretados o muy flojos. 3. a) Desalineación. b) Soportes de los cojinetes ovalados. 4. a) Mala preparación de las superficies antes De estañar.

1. a) Sobrecargas. b) Presiones excesivas. c) Temperaturas excesivas. 2. a) Aceite de engrase que contenga ácidos de azufre. b) Aceite muy caliente. 3. a) Fusión incorrecta del metal blanco

5.1.- Comprobación de desgastes. Un método inicial (sin desmontar nada) para conocer en que cojinete se localiza la avería (cojinete desgastado o flojo) consiste en purgar por turno el inyector en cada cilindro, a fin de eliminar el golpeteo de la explosión, y escuchar con una varilla aplicada a la pared del cilindro, o con un estetoscopio (si no se cuenta con este, puede ser un destornillador usando la punta en el motor y el mango en el oído), esto se aprecia en la figura 43. A través del tubo se percibe, con toda claridad, el clásico golpeteo con sonido metálico hueco. Esta maniobra deberá realizarse con el motor en bajas RPM.

Fig. 43.- Comprobación del desgaste de los cojinetes con estetoscopio.

Para comprobar los desgastes del cojinete de bancada existen calibres del tipo sonda, que permiten hacer la operación sin necesidad de desmontaje. Para grandes motores existe uno que se muestra en la figura 44, que consiste en un tubo achatado cuyo extremo inferior esta doblado en ángulo recto. Por el interior del tubo se desliza una lámina de cierto espesor que termina en forma de calibre flexible que se introduce entre el cojinete y el cigüeñal. Existen calibres de varias dimensiones para medir los más variados desgastes. En motores pequeños se emplean las sondas clásicas de medición de espesores. Para medir el desgaste de los cojinetes de bancada se emplea, en muchos casos, el calibre especial llamado galga puente o feeler que se describirá al tratar el eje cigüeñal.

Fig. 44.- Calibre para medir el juego de los cojinetes de bancada.

6.- Montaje, ajuste y reparación. 6.1.- Material de los cojinetes. Dado que en un cojinete en movimiento existe un contacto potencial entre dos superficies metálicas, el material del que este está diseñado supone un aspecto fundamental no solo para el funcionamiento, sino también, para la vida útil de este elemento mecánico. Cuando dos metales similares entran en contacto sin la presencia de una lubricación adecuada, la fricción es generalmente alta y las dos partes se sueldan ante presiones relativamente bajas. Con el fin de evitar el desgaste y, en extremo, la soldadura, se buscan combinaciones de

materiales entre las que exista un coeficiente de rozamiento lo más bajo posible. En esta búsqueda hay que tener en cuenta una consideración fundamental relativa a las dos partes que intervienen: es mucho más económico reemplazar un casquillo desgastado de un cojinete que un eje desgastado. Por este motivo, el eje se fabrica con un material muy duro, mientras que el cojinete es fabricado a base de un material blando. De esta forma se asegura una larga vida del eje sacrificando la vida del elemento más económico y fácil de reemplazar: el cojinete. Aparte de la consideración anterior, existen otras que imponen una serie de requerimientos en los materiales destinados a la fabricación de cojinetes. Las capacidades principales necesarias en un cojinete son las siguientes:  Compatibilidad o resbalamiento. Es la capacidad del material para no agriparse al contactar con el eje. En muchos cojinetes el contacto tiene lugar durante los transitorios de arranque y parada y, ocasionalmente, cuando existen sobrecargas.  Incrustabilidad. Es la capacidad del material para absorber partículas que circulan en la corriente del lubricante. Una buena Incrustabilidad es fundamental ya que evita que dichas partículas produzca abrasión en el eje.  Conformabilidad.

El material debe ser lo suficientemente blando para deformarse

compensando las irregularidades geométricas menores debidas a pequeños defectos de fabricación, desalineaciones, etc.  Resistencia a la fatiga. Es la capacidad del material para resistir cargas variables sin romperse. Una gran resistencia a la fatiga es recomendable para una larga vida útil y para evitar la rotura del material.  Resistencia a la temperatura. En cojinetes la temperatura asciende considerablemente haciendo que disminuya la resistencia del material. Un material óptimo para cojinetes, debe poseer una estabilidad frente a cambios de temperatura.  Conductividad térmica elevada. Aunque una parte del calor generado en el cojinete es evacuado por el lubricante, es importante que el material del cojinete permita una rápida conducción del calor desde la superficie interior hasta la exterior y, posteriormente al soporte para ayudara la disipación de calor e impedir que se produzcan sobrecargas térmicas que pueden terminar dañándolo.  Resistencia a la corrosión. Normalmente se requiere que el material de los cojinetes sea resistente a la corrosión, ya que, los aceites lubricantes se oxidan con el uso y los productos de esta oxidación pueden ser corrosivos.

Los cojinetes en máquinas se construyen habitualmente con materiales metálicos debido a la necesidad de una buena conductividad térmica. Aunque inicialmente se fabricaron con un único metal, en la actualidad es normal encontrar cojinetes fabricados mediante varias capas de

metales diferentes con el fin de mejorar sus características. Atendiendo a este criterio se pueden encontrar cojinetes según las siguientes características:  Cojinetes de 1 capa. Tradicionalmente, los cojinetes estaban fabricados a partir de un tubo de aluminio o aleación de bronce de considerable espesor. En la actualidad estos cojinetes han sido relegados a aplicaciones en las que las cargas son poco elevadas.  Cojinetes de 2 capas. Son cojinetes hechos a base de una capa externa de acero a la que se le ha adherido otra capa interna de babbit (aleación suave de plomo o estaño con diferentes aditivos tales como cobre, antimonio y arsénico) aleación de cobre y plomo o aluminio. El babbit posee unas cualidades excepcionales como material blando para cojinetes: elevada incrustabilidad, conformabilidad y compatibilidad con el acero. Sin embargo, posee una resistencia a la fatiga relativamente baja. Las otras aleaciones (cobre y plomo, aluminio) poseen mejor resistencia aunque el resto de propiedades son peores que las del babbit.  Cojinetes de 3 capas. Con el fin de servir en aplicaciones de servicio pesado, se han desarrollado cojinetes de 3 capas que cuentan con las propiedades óptimas del babbit y la resistencia de otras aleaciones. La técnica utilizada consiste en galvanizar o fundir una capa extremadamente delgada, (25 µm de espesor) de material blando sobre la capa interior de cobre-plomo o aluminio en un cojinete de dos capas. Esta delgada superficie proporciona las propiedades suaves requeridas que, dado su pequeño espesor, su resistencia es mejorada por la capa exterior que la soporta.

En las siguientes figuras 45 y 46, se puede apreciar con claridad, los diferentes tipos de cojinetes y su estructura.

Fig. 45.- Estructura de un cojinete de 3 capas.

Fig. 46.- Estructuras de los tres tipos de cojinetes.

6.2.- Montaje. El montaje de un cojinete depende del tipo que se trate. Existen dos tipos comunes de cojinetes: de una sola pieza y los cojinetes partidos. Para montar un cojinete de una pieza (ejemplo: cojinete o buje del pasador de biela), se recomienda dar un golpe de frio lo más extremo posible, con el fin de que este se contraiga y sea más fácil su encaje en el ojo, esto se debe de realizar ayudados de un martillo o combo, más aceite lubricante en el ojo del pie de biela, para facilitar la más posible la entrada del cojinete. Los cojinetes partidos como los de descansos de biela, se montan como en la figura 47.

Fig. 47.- Montaje de un cojinete partido.

Estos medios cojinetes o cojinetes partidos, incorporan una ayuda de montaje retenedor y ranura. Con esta ayuda, el medio cojinete entra perfectamente en su posición. 7.- Ajustes de cojinetes de pie de biela. Como se ha dicho anteriormente, el pie de biela lleva un casquillo de bronce (u aleaciones compatibles) para formar el cojinete del pasador. Si después de limpiar el cojinete y el pasador se nota algún juego cuando éste se inserta y aprieta hacia arriba y hacia abajo, o se hace oscilar, deberá montarse un nuevo casquillo y posiblemente un nuevo pasador. Quítese el casquillo desgastado y sustitúyase por otro de repuesto del motor o por un casquillo acabado de tornear, teniendo cuidado de hacer coincidir el orificio del aceite con el agujero de la biela. Cuando se tornee el casquillo nuevo hágase que el diámetro exterior entre a ajuste forzado en el pie de la biela, y dispóngase que el pasador entre a casi rotación libre para permitir el cierre cuando se fuerce dentro del citado pie. Puede obtenerse un excelente acabado de bruñido y un buen ajuste haciendo mover el pasador a través del casquillo después de embutir este último en el pie de la biela. También puede escariarse el agujero para ensanchar la abertura por donde se ha de introducir el pasador. Un casquillo ligeramente desgastado puede cerrarse hasta que ajuste bien sacando el casquillo, poniendo una capa de estaño en la superficie exterior y embutiéndolo de nuevo en la biela. Si el pasador flota en los bujes del émbolo y pie de biela, será necesario escariar los agujeros y ajustar un pasador de mayor tamaño. Si éste se halla fijo en el pie de biela, se necesitarán nuevos casquillos del émbolo. Si el pasador tiene forma ovalada por el desgaste,

deberán montarse cojinetes nuevos de pasador, o bien tendrán que escariarse un poco más el pie de biela y los casquillos del émbolo, y montarse un pasador de mayor tamaño. 8.- Ajuste de cojinetes de descanso de biela. El procedimiento de ajuste es idéntico, tanto si el cojinete esta fundido sobre la biela como si es independiente. Recientemente se usan cojinetes recambiables de medios casquillos que no requieren ser rascados ni asentamiento; este tipo solo se usa para motores rápidos de automoción. El desgaste del cojinete puede ser compensado suponiendo, claro está, que el cigüeñal no esté desgastado apreciablemente, quitando uno o más suplementos metálicos montados a cada lado entre las dos mitades del cojinete y volviendo a colocar la tapa, no sin antes quitar las rebabas. A continuación se prepara el cigüeñal untando los gorrones con azul de Prusia o minio con aceite, se le montan la biela y la tapa y hace oscilar la biela de un lado a otro. Al quitar la biela, el metal blanco se hallará marcado claramente con el azul de Prusia en sus elevadas, estas serán rebajadas raspando ligeramente con una rasqueta de media caña. Después de unos cuantos raspados juiciosos y reajuste en el gorrón de cigüeñal, podrá obtenerse un buen apoyo por igual sobre toda la superficie, y precisamente el grado conveniente de ajuste cuando la tapa este atornillada firmemente en la biela. Se obtiene el ajuste conveniente, si cuando la biela se ha vuelto a colocar y su tapa se ha atornillado firmemente en su sitio sobre el muñón, la biela oscila justamente bajo su propio peso al soltarse en el ángulo que se indica en la figura 48.

Fig. 48.- Modo de comprobar el ajuste de un cojinete del descanso de biela de un motor pequeño.

Es necesario comprobar siempre el buen estado de los conductos del aceite, viendo si son bastante profundos y bien redondeados. 9.- Instalación de nuevos cojinetes. Al instalar nuevos cojinetes de bielas o cigüeñal, deberá tenerse en cuenta los siguientes puntos: 1. No desembalarlos (es decir, sacarlos de sus respectivas cajas) hasta el momento de ir a montarlos. Se evitara que se rayen, ensucien o deterioren al dejarlos en los bancos. 2. Al desmontar las tapas de cabeza de biela y cojinetes de cigüeñal, comprobar si están numerados. Si no es así, márquelos con el número de cilindro correspondiente. Esto es muy importante, pues de alterar el orden en el montaje, los cojinetes nuevos trabajaran en posiciones forzadas que aceleraran el proceso de desgaste. 3. Si hubiese observado, al desmontarlo, que el motor traía alterados los órdenes de colocación, por ejemplo, una tapa de biela número 2 en la número 1, y el aspecto del motor es de haber pasado mucho tiempo desde la última revisión, en la que seguramente el mecánico equivoco el montaje, respete el orden erróneo, es decir, monte tal como encontró las tapas, pero teniendo la precaución de cambiar las tapas por orden de cilindro. Así que si la 3 estaba en el cilindro número 1, póngalo en este número. Es necesario respetar el equivocado, porque ya las piezas se amoldaron y desgastaron en el lugar colocado. 4. Cuando observe averiado un cojinete de biela, es decir, rayado, agrietado o excesivamente gastado, no puede limitarse a cambiarlo; es preciso comprobar que los cojinetes adyacentes del cigüeñal están en buenas condiciones, pues puede ocurrir que por estar excesivamente gastados no retengan el aceite y no lo puedan suministrar al de biela, habiendo sido esta la causa del fallo de la biela.

10.- Utillajes para desmontaje y ajuste. Para desalojar el casquillo del pie de biela, basta a veces golpearlo suavemente con un punzón sosteniendo el casquillo sobre un agujero mayor en una pieza de madera dura. Si el casquillo está en ajuste forzado deberá desalojarse con una prensa de mano. En la figura 49 podemos ver un buen sistema para sacar un casquillo desgastado. En este caso se emplea un perno con cabeza cilíndrica B, ligeramente menor que el diámetro exterior del casquillo. La tuerca D de este perno se aprieta contra una arandela C, que lleva una pequeña longitud de tuba A con diámetro interior ligeramente más grande que el diámetro exterior del casquillo de pie de biela. Entonces, apretando la tuerca D, el casquillo es sacado en el espacio dentro del tubo A. Para extraer el cojinete de bancada sin tener que desmontar el cigüeñal, basta con quitar la tapa del cojinete y girar a mano el cigüeñal provisto de una pieza tope, tal como indica la figura 50, y el medio casquillo inferior saldrá con toda facilidad. Para esta operación es necesario que el cojinete sea redondo y torneado exteriormente, concéntrico al eje. Cada motor acostumbra a llevar la pieza adecuada para este desmontaje.

Fig. 49.- Extractor para desmontar un casquillo desgastado de pie de biela. 1, Casquillo; 2, Biela.

Fig. 50.- Dispositivo para desmontar el medio cojinete inferior.

Aparte de las herramientas normales de un taller, para desmontar cojinetes hacen falta las que hemos descrito, así como una serie de herramientas especiales propias para cada motor y adecuadas a las características y forma del mismo. Para ajustar los cojinetes se emplean unas herramientas especiales llamadas rasquetes, que tienen cantón afilados para poder levantar virutas de material. El rasquete triangular (Fig. 51), sirve, sobre todo, para quitar rebabas o salientes agudos internos en casquillos de material blando; para esta operación no hay que emplear la lima.

El rasquete plano, se usas para quitar salientes de las superficiales planas de los cojinetes que deben ajustar con otras superficies planas. Queda completado el juego de herramientas de ajuste con una piedra de aceite que sirve para afilar rasquetes y herramientas de corte en general. Es una piedra marmórea que debe mantenerse siempre bien impregnada de aceite en toda su superficie.

Fig. 51.- Rasquete triangular.

11.- Registro de datos de mediciones e inspecciones. Los datos de medición obtenidos y observaciones para los trabajos de esta sección, están registrados en el siguiente formato.

INFORME DE INSPECCION M/N: HUASCO Fecha: 13-03-07 Horas Totales Acumuladas: 58951 Horas desde última Inspección: 7920 Inspector: Jefe de Máquinas Nombre del Trabajo: Clasificación del Trabajo: Overhaul Motor Generador Mantención de Bielas Dibujo N°: Pieza N°: Nombre de la Pieza: Material: Bielas Observaciones: Bielas en buenas condiciones, no presentan evidencias de torsión ni flexión. No fue cambiada ninguna. Pernos de amarre descanso de biela en buenas condiciones. No fueron cambiados (fabricante recomienda cambiarlos a las 10000 horas de operación).

Firma Nombre: Ingeniero Tercero

Firma Nombre: Ingeniero Jefe de Máquinas

INFORME DE INSPECCION

M/N: HUASCO Fecha: 13-03-07 Horas Totales Acumuladas: 58951 Horas desde última Inspección: 7920 Inspector: Jefe de Máquinas Nombre del Trabajo: Clasificación del Trabajo: Overhaul Motor Generador Claro Buje-Pasador Dibujo N°: Pieza N°: Nombre de la Pieza: Material: Pie de Biela

CILINDRO CLARO

CIL. 1

CIL.2

CIL. 3

CIL. 4

CIL. 5

CIL. 6

0,09

0,08

0,08

0,08

0,09

0,08

Unidad de medida: Milímetros Claro Normal: 0,03 ~ 0,09 mm. Claro Máximo: 0,15 mm.

Observación: No se cambia ningún pasador, se encuentran dentro del rango normal. Horas recomendadas por el fabricante entre inspecciones: 8000

Firma Nombre: Ingeniero Tercero

Firma Nombre: Ingeniero Jefe de Máquinas

INFORME DE INSPECCION M/N: HUASCO Fecha: 13-03-07 Horas Totales Acumuladas: 58951 Horas desde última Inspección: 7920 Inspector: Jefe de Máquinas Nombre del Trabajo: Clasificación del Trabajo: Overhaul Motor Generador Claros descanso de Biela Dibujo N°: Pieza N°: Nombre de la Pieza: Material: Descanso de Biela

CILINDRO CLARO

CIL. 1

CIL.2

CIL. 3

CIL. 4

CIL. 5

CIL. 6

0,12

0,13

0,12

0,12

0,13

0,13

Unidad de medida: Milímetros Claro Normal: 0,07 ~ 0,16 mm. Claro Máximo: 0,30 mm.

Observaciones: 1. No hay ralladuras ni desprendimiento de material en los metales de los descansos. 2. Agujeros de lubricación en el muñón de cigüeñal, sin desprendimiento de material. 3. No se cambia ningún pasador, rangos dentro de lo normal

Firma Nombre: Ingeniero Tercero

Firma Nombre: Ingeniero Jefe de Máquinas

INFORME DE INSPECCION M/N: HUASCO Fecha: 13-03-07 Horas Totales Acumuladas: 58951 Horas desde última Inspección: 7920 Inspector: Jefe de Máquinas Nombre del Trabajo: Clasificación del Trabajo: Overhaul Motor Generador Calibres Ojo del Pistón Dibujo N°: Pieza N°: Nombre de la Pieza: Material: Pistón

Unidad de medida: mm.

CILINDRO

Med. Original: 80,00 mm.

CILINDRO 1

Desgaste Máximo: 0,1 mm.

CILINDRO 2

CILINDRO 3

MEDIDA

A-B

C-D

A-B

C-D

A-B

C-D

POPA

80,05

80,05

80,04

80,04

80,05

80,05

PROA

80,05

80,05

80,03

80,03

80,05

80,04

CILINDRO

CILINDRO 4

CILINDRO 5

CILINDRO 6

MEDIDA

A-B

C-D

A-B

C-D

A-B

C-D

POPA

80,03

80,03

80,04

80,04

80,05

80,05

PROA

80,03

80,04

80,04

80,04

80,05

80,05

Observación: Horas recomendadas por el fabricante entre inspecciones: 8000. Todos los calibres dentro de los rangos aceptables.

Firma Nombre: Ingeniero Tercero

Firma Nombre: Ingeniero Jefe de Máquinas

INFORME DE INSPECCION M/N: HUASCO Fecha: 13-03-07 Horas Totales Acumuladas: 58951 Horas desde última Inspección: 3300 Inspector: Jefe de Máquinas Nombre del Trabajo: Clasificación del Trabajo: Overhaul Motor Generador Calibres muñones del cigüeñal Dibujo N°: Pieza N°: Nombre de la Pieza: Material: Descanso de biela

Unidad de medida: mm.

CILINDRO MEDIDA

Med. Original: 145,00 mm.

Desgaste Máximo: 0,30 mm.

CILINDRO 1

CILINDRO 2

1

2

3

1

2

3

A-B

144,94

144,94

144,94

144,97

144,97

144,97

C-D

144,94

144,94

144,94

144,97

144,97

144,97

CILINDRO MEDIDA

CILINDRO 3

CILINDRO 4

1

2

3

1

2

3

A-B

144,94

144,94

144,94

144,96

144,96

144,96

C-D

144,94

144,94

144,94

144,96

144,96

144,96

CILINDRO MEDIDA

CILINDRO 5

CILINDRO6

1

2

3

1

2

3

A-B

144,95

144,95

144,95

144,96

144,96

144,96

C-D Observación:

144,95

144,95

144,95

144,96

144,96

144,96

1. No hay rayaduras ni desprendimiento de material en los metales de los descansos. 2. Agujero de lubricación en el muñón del cigüeñal, sin desprendimiento de material.

Firma Nombre: Ingeniero Tercero

Firma Nombre: Ingeniero Jefe de Máquinas

12.- Deflexión del eje cigüeñal. Aunque se haya elegido el material más apropiado para la construcción del cigüeñal, su naturaleza no permite que el conjunto tenga una rigidez notable. Estadísticamente se sabe que alrededor del 90% de las roturas de cigüeñales de motores marinos son causadas por el desgaste en la parte inferior de uno de los descansos. Este desgaste pasa fácilmente inadvertido si no se efectúan periódicamente controles de deflexión. Cojinetes más altos o más bajos que los demás, la línea de eje de un buque o el alternador del grupo electrógeno, etc., hacen que el eje de giro del cigüeñal cambie hacia arriba y hacia abajo al ponerse en marcha el motor, produciendo flexiones que originan una fatiga que termina en rotura. Las fracturas por mala alineación se producen generalmente en las zonas de concentración de esfuerzos, es decir, en los muñones cerca de las manivelas. Es muy posible que estas roturas sean producidas por una marcha prolongada del motor con flexiones excesivas o por desalineación de los cojinetes de apoyo, por lo tanto, se ha de conseguir que el eje geométrico de giro del cigüeñal sea una línea recta, que los cojinetes de apoyo están situados a la misma altura; para comprobar esto se utilizan los valores que entrega el flexímetro. Mediante el uso de este instrumento puede efectuarse un control rápido y de óptimos resultados sin el desmontaje previo de los cojinetes de bancada. El peso del embolo y de la biela favorece el buen control de la deflexión, pues estos producen mayor flexión del cigüeñal. El flexímetro es un aparato comprobador con un reloj micrométrico, con el cual se pueden medir la abertura o cierre de las manivelas, traducido en flexión. Si el uso de este instrumento constituye una ventaja apreciable en el montaje de motores nuevos, este en las reparaciones de motores usados resulta de imprescindible necesidad. Los flexímetros más corrientes están formados por un reloj micrométrico, como se puede apreciar en la figura 52 (A), el cual tiene una distancia de medida de 98 a 258 mm, menor y mayor respectivamente, dependiendo de las extensiones y distancia entre manivelas, una amplitud o rango o rango de medida de 8 mm., y escala de graduación de 0,01 mm. En la figura 52 (B) se puede apreciar un flexímetro análogo que cuenta para su fijación un trípode para dar un mejor apoyo.

(A)

(B) Fig. 52.- (A) Flexímetro análogo con fijación simple. (B) Flexímetro análogo con trípode de fijación.

En el caso de la figura 53 muestra un flexímetro digital de mayor precisión, el cual tiene una distancia de medida de 89 a 565 mm., también menor y mayor respectivamente, rango de medida de 2 mm., y resolución de 0,001 mm.

Fig. 53.- Flexímetro Digital.

Como las flexiones con las que se trabaja son causadas por una desnivelación de la parte inferior de los descansos del árbol cigüeñal, el flexímetro sirve para determinar que descansos están fuera de nivel y así efectuar alineaciones correctas. Para este efecto, se coloca el flexímetro entre las manivelas del cigüeñal. (Fig. 54) y para conocer la alteración de la medida entre ellas (abertura o cierre de las manivelas) durante una vuelta de cigüeñal, se efectúa un control en las posiciones superior inferior y horizontal, tal como se aprecia en el cigüeñal de la figura 55.

Fig. 54.- Instalación de flexímetro para la toma de mediciones.

Fig. 55.- Posición del flexímetro en un cigüeñal de motor en “V”.

Una vez colocado el instrumento de medición, el que irá en forma paralela al muñón de biela, este debe ser graduado en cero o sencillamente establecer un valor como cero relativo; el

flexímetro no debe ser movido hasta que se hayan concluido las anotaciones correspondientes a los diferentes puntos de medición. No es absolutamente necesario que el flexímetro lleve en su esfera los signos más (+) y menos (-). Si el instrumento carece de estos signos, se puede incurrir fácilmente en errores de lectura, por lo cual el individuo que efectúe dichas mediciones deberá saber interpretar las lecturas y anotarlas correctamente. En la figura 56 se muestra una de las muescas (hechas de fábrica) utilizadas para fijar el flexímetro en la posición a medir. El control se efectúa cilindro por cilindro, a fin de obtener el conjunto de posibles flexiones. Luego se conocerá fácilmente que descansos están bajos o altos y se podrá resolver la alineación, ya sea levantando o bajando uno de los descansos.

Fig. 56.- Ubicación de mueca para instalación de flexímetro.

Las flexiones obtenidas serán en dirección vertical y horizontal, enfocándose principalmente en la primera de estas, ya que, por lo general, es la que presenta mayores alteraciones debido al efecto de los esfuerzos generados por las presiones de combustión y las masas en movimiento. En la siguiente tabla, se presenta un ejemplo de formato típico de cálculo de deflexión, adaptado para la entrega de informe de la deflexión del eje cigüeñal del alternador. Cabe hacer notar que el fabricante recomienda tomar la deflexión del eje cigüeñal cada 6000 horas de operación.

Tabla 7.- Informe deflexión eje cigüeñal.

INFORME DEFLEXION EJE CIGÜEÑAL M/N: Fecha: Motor: Fecha Medición: Fecha Ult. Medición:

HUASCO 01/03/2007 Auxiliar N°1 01/03/2007 15/05/2006

Puerto: Calado Proa: Calado Popa: Asiento: Trabajo hecho por:

Coronel 6,07 mts. 7,65 mts 1,58 mts. Ingeniero Tercero

Instrucciones para tomar deflexiones: 1. Empezar con el cigüeñal en el punto muerto superior (PMS). 2. El muñón se moverá a la posición “A” y se fijara el flexímetro entre las manivelas estableciendo el cero en el dial. 3. Continuar virando el motor en la dirección mostrada en la figura 1 (avante o sentido normal de operación) y se tomaran los valores del flexímetro en los puntos “B”, “C”, “D” y “E”. 4. La abertura de las manivelas se registran con el signo (+) y el cierre de estas con el signo (-), tal como se muestra en la figura 2. 5. Todas las medicines en 1/100 mm.

A (Eb)

E

Fig.1

(-)

D (Bb)

B

(+) Fig.2

C

Posición del eje

1 0 A 0 B 0 C -0,010 D -0,010 E Def. maxim. +0,005 Carrera del pistón: 230 mm. Temperatura del carter: 33 °C

Cilindro N° 2 0 -0,010 -0,010 0 -0,010 -0,005

3 0 +0,005 -0,010 -0,010 -0,015 -0,0175

4 0 0 -0,010 0 0 -0,010

5 0 +0,010 +0,010 +0,015 +0,015 +0,0025

6 0 0 +0,010 +0,010 +0,010 +0,005

1.- Alineamiento satisfactorio. 2.- Alineamiento aceptable. 3.- Realineamiento recomendado. 4.- Realineamiento esencial. X = 1/2 (A+E) Deflexión Vertical: C – X Máximo permitido: +/- 0,0644 mm.

Comentarios: MAXIMA DEFLEXION -0,0175 milímetros en cilindro N° 3 Nombre y firma del Jefe de Máquinas.

De la planilla de “Información deflexión eje cigüeñal”, se obtiene que la deflexión máxima se presentó en el cilindro 3, con -0,0175 mm, medida que se representa mediante una recta en el grafico de la parte inferior de la planilla, coincidiendo con la carrera del pistón correspondiente a 230 mm, estando su intersección en la región 1 correspondiente a un alineamiento satisfactorio. Si se encontrase en una sección del cigüeñal una flexión considerable, y se desea determinar cuál de los descansos de bancada la produce, ya sea de proa o de popa, deberá controlarse en ellos la altura del cigüeñal con respecto a la bancada del motor. Para este fin se utiliza un instrumento denominado “Puente Gauge”, el cual, posee un tornillo micrométrico (Profundímetro) y que es fijado a la bancada tal como se aprecia en la figura 57. En caso de existir dudas, estas pueden ser aclaradas por medio de mediciones efectuadas con “Feeler” entre el muñón y el cojinete superior.

Fig. 57.- Puente Gauge e instalación.

En un montaje nuevo o después de una rectificación por alineamiento, conviene efectuar mediciones (caídas), registrándose estas en el historial del motor, de manera que al encontrarse en una revisión posterior, se puede comprobar con exactitud en cual descanso de bancada se ha producido el desalineamiento y cuanto vario el mismo. Generalmente se tiene más dificultad con el descanso que está entre el volante y la primera sección del cigüeñal, existiendo en esta zona un desalineamiento seguro producto del peso considerable del volante. Un desgaste notable en la parte inferior de este descanso se puede observar en el volante, ya que, en este se producen vibraciones bruscas en cada combustión del cilindro más próximo. De seguir en funcionamiento con un defecto tan grave como este, la rotura del cigüeñal será cuestión de muy poco tiempo, por muy bueno y apto que sea el material del mismo.

13.- Otros Chequeos a realizar en el cigüeñal. 13.1.- Corrosión. Una de las causas más insidiosas en la reducción de resistencia por fatiga, es la corrosión. Para los cigüeñales pertenecientes a motores marinos esto puede y ocurre generalmente a través de la excesiva acidez en el aceite lubricante. Esto es a menudo el resultado de los residuos de la combustión que entran al cárter y que provienen de los cilindros, especialmente en el caso de motores con cárter húmedo, ya que los motores con cárter seco o de cruceta, poseen prensas que actúan a modo de diafragma o sello.

Fig. 58.- Corrosión en muñón de cigüeñal.

Si los residuos de la combustión entran en contacto con agua, ya sea, dulce (fresca) o salada del sistema de enfriamiento, puede dar origen a residuos sulfúricos, los que al estar en contacto con los componentes metálicos del motor, en especial el cigüeñal, pueden ser corroídos severa y rápidamente, con consecuencias y efectos que no serán de beneficio para la resistencia del elemento en estudio. En la figura 58, se puede ver la sección de un cigüeñal que fue altamente afectado por la corrosión sulfúrica. Esta se presenta en forma de picaduras (pitting), las que al ser observadas por un lente microscópico, no son otra cosa que grietas, por lo tanto deben ser tratadas como tal. En la figura 59, se pueden ver los efectos de la corrosión sulfúrica en la sección de cigüeñal mostrada en la figura 58, pero observada con un lente microscópico, el cual amplia 1000 y 10000 veces el tamaño normal, dejando ver las grietas que se originan. Algunos años atrás cuando no se tenían el beneficio de una prensa o sello entre el cárter y la cámara de barrido, el tipo de daño mostrado en la figura 58 era común, esto debido a que los motores tenían pistones enfriados por agua, por lo cual, se aceptaba que la corrosión era debido a contaminación sulfurosa del lubricante en la presencia de pérdida de agua desde el sistema de enfriamiento.

(A) x 1000

(B) x 10000

Fig. 59.- Corrosión sulfúrica en muñón aumentada en 1000 (A) y 10000 (B) veces.

Hoy en día ocasionalmente se ven daños similares, esto debido a los diversos avances que se han producido por parte de los fabricantes de aceites lubricantes, los cuales añaden a estos sustancias y químicos que neutralizan los efectos de la corrosión sulfúrica, o sea, ya nos se está preocupado tan solo de la lubricación, sino también de los efectos de la corrosión. Por otra parte, uno de los primeros indicios de que se pueda producir corrosión sulfúrica, es la contaminación del lubricante, ya sea por los residuos sulfúricos, como por agua. Es por ello que los mismos fabricantes de lubricantes proporcionan a las naves de verdaderos laboratorios portátiles, los cuales son utilizados para realizar análisis periódicos del lubricante en uso, pudiéndose determinar con anticipación si existen alteraciones en este. Principalmente el foco de atención a la hora de realizar dicho análisis son las variaciones de porcentaje de agua (± % H2O), densidad, viscosidad y reserva de alcalinidad (TBN, Total Basic Number); siendo esta última una de las más importantes a la hora de prevenir la corrosión, pues este índice indica en qué condiciones están las reservas encargadas de neutralizar los residuos ácidos que pudiesen entrar en contacto con el lubricante. 13.2.- Rayaduras. Otra de las averías que se pueden producir en el cigüeñal son las rayas. Estas se originan principalmente cuando el cigüeñal está expuesto a altas temperaturas, o sea, es sobrecalentado, por lo cual, el tratamiento térmico a que fue sometido en su fabricación y todos sus beneficios, es total o parcialmente destruido, lo que implicaría reparar o reemplazar si el daño es mayor. En la figura 60 (A) se pueden ver una sección de cigüeñal (muñón de bancada), el cual fue expuesto a una alta temperatura por un periodo breve de tiempo, lo suficiente como para alcanzar a perder la película de lubricante, generándose así el contacto metal con metal entre el cojinete y la superficie del muñón. Las consecuencias son las visibles rayas, las cuales se pueden ver ampliadas 200 veces su tamaño normal en la misma figura 60 (B).

(A)

(B)

Fig. 60.- Rayas en sección de cigüeñal (A) y ampliación de las mismas 200 veces (B).

Si el cigüeñal esta rayado en forma superficial y admite reparación, se puede rectificar levemente usando una piedra de aceite, tomando ciertas medidas de precaución durante el procedimiento, las que deben seguirse al pie de la letra para evitar perjuicios al cigüeñal. Es aconsejable que todos los conductos en el muñón y los que se comunican con este, los cojinetes de bancada y el muñón adyacente, queden tapados durante la reparación, se deben usar tapones de madera, que evitan el ingreso de partículas metálicas o de esmeril a los conductos. Las partículas de metal y de material raspante no pueden, por ningún motivo caer en el suministro de aceite lubricante o en el cárter, ya que de ser así se producirán daños irreparables para todos los componentes animados del motor que sean lubricados con dicho aceite contaminado.

Fig. 61.- Reparación de cigüeñal rayado.

Uno de los métodos también utilizados para el rectificado de cigüeñales, es el uso de la denominada “cinta rectificadora” (también llamado pulidora o esmeril), tal como se aprecia en la figura 61. Esta cinta gira a altas revoluciones, acercándose a las 10000 RPM, mientras también lo hace, pero a mucha menor velocidad, la sección de cigüeñal a rectificar. La cinta realizara el rectificado a lo largo de todo el muñón, no devolviéndose sino hasta haber llegado al final de la sección; este procedimiento se efectuara una y otra vez hasta lograr eliminar las rayaduras en su totalidad. También es usual que se utilice levemente la cinta rectificadora a modo de limpieza antes de efectuar cualquier ensayo o test (dureza o pruebas no destructivas) sobre la superficie de los muñones, así de esta forma se logran eliminar impurezas que pueden incurrir en la obtención de resultados alterados o erróneos. Después de realizar en proceso de rectificación, el muñón debe lavarse cuidadosamente con un buen disolvente, tal como kerosene o aceite combustible para motores. Este procedimiento debe incluir el lavado interno de los conductos de lubricación tanto como las superficies exteriores del muñón. Algunos conductos son los suficientemente grandes como para pasar una escobilla de limpieza; otros conductos, debido a que no pueden dar paso a una escobilla, se pueden limpiar soplando con aire comprimido. Algunos fabricantes han experimentado en el salvamento de los cigüeñales rayados, el procedimiento empleado por estos es el de rebajar los muñones en torno hasta llegar a una submedida para después rellenar la superficie hasta una dimensión por sobre la original con el ya mencionado revestimiento electrolítico de cromo. Una vez terminado el proceso de revestimiento se dará el acabado final hasta retomar las dimensiones originales. Otros fabricantes recomiendan el reacondicionamiento de muñones, rectificando los mismos usando para ello cojinetes de un diámetro especial. Sin embargo, esto puede hacerse solamente cuando el trabajo queda a cargo de personal sumamente experto y que ha sido sometido a un entrenamiento especializado en este procedimiento. Naturalmente queda limitada la cantidad de metal que se pueda desbastar de un muñón, ya que, si los muñones se han rayado más allá de los límites, será necesario descartar y cambiar el cigüeñal o la sección según corresponda. Como regla general conviene más la instalación de un cigüeñal nuevo para eliminar la necesidad de tener en existencia una variedad de cojinetes de distintos calibres, sin embargo, se debe tomar en cuenta los costos que esto implica. 13.3.- Ovalización y conicidad anormal. Una defectuosa realización del cigüeñal puede producir averías graves, por ello se debe exigir que no tenga falta de paralelismo entre los muñones de biela y los de apoyo (figura 62). Aceptándose una tolerancia de α < 0,5 por mil, debiéndose medir este valor con niveles de agua de alta presión.

Fig. 62.- Falta de paralelismo dado por el ángulo α.

Los muñones de bancada tampoco deben presentar excentricidad entre sí, ni entre los muñones adyacentes (Fig. 63); para ello se exigen las siguientes tolerancias de máxima excentricidad entre muñones. E = Excentricidad máxima ≤ 3L/1000

Donde la excentricidad absoluta entre cuellos adyacentes será: e = Excentricidad absoluta ≤ L/1000, siendo L la distancia entre cilindros.

Fig. 63.- Excentricidad de cigüeñal.

Los muñones, tanto de bancada como de biela, pueden presentar desviaciones de su forma circular, apareciendo la conicidad y ovalización (Fig. 64), los valores admisibles se presentan en función de los diámetros de muñones, tal como se ve en la tabla 8.

Fig. 64.- Conicidad y ovalización del muñón.

Tabla 8.- Valores admisibles de admisión. Valores Admisibles Diámetros de los

Tolerancias en milímetros D - d

muñones en mm.

Tolerancia Normal

Límite máximo de aprovechamiento

≤ 150

0,020

0,030

151 a 300

0,025

0,040

301 a 500

0,030

0,050

≥ 501

0,040

0,060

Otro motivo seria un defectuoso acabado del cigüeñal que aparentemente, aun habiendo efectuado mediciones (Fig. 65) con micrómetros y obteniendo buenos resultados en los muñones, luego de unas horas de funcionamiento repercuten en los cojinetes apareciendo estos con daños desgastes excesivos o simplemente agrietados.

(A) Fig. 65.- Medición de conicidad y ovalización.

(B)

Esta falla se puede apreciar muchas veces a simple vista observando a trasluz el muñón, en el que aparecerán unos toques anormales, ya que los cojinetes bruñirán las superficies que realmente han trabajado, revelando zonas brillantes siendo estas las de contacto y otras zonas en que el aceite de lubricación ha dejado marcado con una tonalidad mate. Lo anterior puede verse reflejado en los cojinetes, pues son estos los primeros afectados al momento de producirse la falla, como se ve en la figura 66.

Fig. 66.- Sección de cojinete con falla producida por ovalización.

2.2.6.- Revisión y ajuste de los inyectores. Cuando se detecta que la mala marcha de un motor puede ser debida al mal estado de los inyectores, es necesaria su revisión, limpieza, ajuste y en caso necesario y posible su reparación, o cambio, cuando su estado lo requiera y no sea posible la reparación. Para ello se retiran los conjuntos inyectores del motor, aflojando y separando los puentes de fijación y desacoplando las tuberías de D.O.; a continuación se limpia todo exteriormente, cuidando mucho de que no lleguen a caer residuos en la cámara a través del orificio que deja libre el inyector. Comprobar, antes de cualquier otra cosa que su asiento en la culata era perfecto y no presentaba fugas. Montar luego cada inyector en una bomba de alta presión ó banco de prueba para inyectores, como se muestra en la figura 67. Una preocupación muy importante, es la de no acercar las manos nunca a los chorros, pues el combustible se introduce en la carne a través de la piel y destruye los tejidos. Si llega a la sangre produce grave intoxicación. Lo primero es observar si los orificios están despejados, si la presión de abertura es la debida y si el ronquido es bueno. Si hay residuos de carbón o alquitrán junto a los orificios se debe descubrir la causa de la mala combustión.

Fig. 67.- Banco de pruebas de inyectores. A, depósito de combustible. B, cuerpo. C, accionamiento. D, válvula de paso al manómetro. E, manómetro. F, empalme para inyector.

Conviene siempre disponer de un inyector y una tobera patrón para poder montarlo y de esta forma comprobar en banco si siguen los defectos. En ese caso, la causa debe buscarse en el portainyector. Si la presión de apertura es demasiado alta o demasiada baja, se debe regular la tensión del resorte. 1.- Limpieza. Al trabajar con piezas de bomba o de inyector nunca es bastante la preocupación por la limpieza que se tenga: limpieza de la sala, limpieza de la persona, limpieza de las piezas, limpieza de las herramientas y limpieza en las máquinas y enseres. La aguja de inyector va siempre hermanada con su guía y el ajuste es tan exigente que no debe tocarse nunca por la zona ajustada y sí solo por la punta, como se ve en la figura 68. Para comprobar si la aguja desliza bien en su guía se limpian bien ambos en combustible limpio y sin secarlos se comprueba si la aguja se desliza al interior de la tobera manteniendo estos a los 45º. Los orificios se limpian con agujas calibradas montadas en un mango, según se muestra en la figura 69.

Fig. 68.- Comprobación del ajuste aguja-camisa. (Prueba de deslizamiento de la aguja.)

Fig. 69.- Limpieza de los orificios de inyección.

Otra serie de pequeños útiles especiales, en forma de rasquetes y escariadores, permite limpiar bien los orificios, la cámara de asiento y los conductos, como se ve en las figuras 70, 71 y 72.

Fig. 70.- Limpieza de los pasos de alimentación de una tobera.

Fig. 71.- Limpieza de los pasos de alimentación de una tobera.

Fig. 72.- Limpieza de una tobera de tetón.

Si se hubiesen formado residuos carbonosos, gomas o lacas que no se pudiesen retirar fácilmente con esos útiles sin riesgo de dañar las piezas, puede probarse un proceso químico aunque lo recomendable seria renovar las piezas. Toberas en el inyector y pistón y camisa en la

bomba de inyección, son elementos sujetos a desgastes y tan vitales para la marcha del motor Diesel que es prudente, en todo caso, chequearlos según las horas de operación recomendadas por el fabricante. Entre los chequeos o comprobaciones tenemos: pulverización, estanqueidad, salto o alzada y presión de apertura. La presión de apertura acaba de verse como se comprueba y ajusta. El montaje es como el de la figura 73.

Fig. 73.- Bomba de prueba de inyectores. 1, manómetro. 2, grifo. 3, depósito de Diesel con filtro. 4, palanca de accionamiento. 5, Tornillo de purga. 6, soporte de portainyector.

2.- Ajustes del inyector. Ajustada la presión de apertura, la estanqueidad se comprueba sobre el mismo montaje llevando la presión 20 bares por debajo de ella. El inyector es estanco si en las puntas no se forman gotas después de mantener ese valor de la presión durante 10 segundos. La pulverización o comprobación del chorro debe hacerse desconectando o cerrando el paso al manómetro para evitar que se deteriore. Se acciona entonces repetidamente la palanca de la bomba de prueba, a razón de 4 ó 5 veces por segundo o sea muy rápidamente; sin acercar por ningún motivo la mano a los chorros, comprobar que son iguales, con los ángulos exigidos, sin salientes o deformaciones y, sobre todo, que mientras salen, el inyector ronca como si fuese un zumbador. Se debe acostumbrar a diferenciar ese buen rechinar, de otros diferentes que indican las malas condiciones. Si la velocidad de bombeo va bajando cuando llega hacia un golpe de palanca por segundo, o sea relativamente lento, el chorro deja de roncar y va formando hilillos continuos en lugar de gotas pulverizadas en suspensión dentro de un cono, y el castañeo pasa a ser un chirrido continuo para desparecer del todo a velocidades inferiores. En esas condiciones todo está en orden. Si no fuese así, debiera buscarse el defecto que muy probablemente es de asiento defectuoso y en último caso de huelgos excesivos.

3.- Reparación de Inyectores. 3.1.-

Comprobación de los resortes. Si se dispone de máquina para la

comprobación de resortes, pero se tienen resortes nuevos con garantía, se puede comprobar hasta qué punto están cedidos los viejos, colocando en serie uno nuevo y otro viejo, entre las mordazas de un tornillo de banco o de torno como se ve en la figura 74; si los dos resortes ceden por igual, es que los dos son buenos o se encuentran en buen estado. Si las espirales de los del resorte usado se juntan mientras que las del nuevo se mantienen separadas, debe rechazarse el viejo ya fatigado.

Fig. 74.- Manera de comprobar el estado de un resorte, comparándolo con uno nuevo.

3.2.- Lapeado de los asientos de una aguja. En la guía, es muy importante vigilar si presenta toques en diagonal, porque ello es indicio claro de que la presión del resorte tiene una componente horizontal que no permite el movimiento libre de la aguja, como se observa en la figura 75.

Fig. 75.- Aguja que ha trabajado con una componente horizontal.

Si un elemento presenta defectos, lo mejor es sustituirlo por uno nuevo. Sin embargo, si el daño es pequeño y el mecánico tiene ya mucho oficio y no hay piezas nuevas con que reanudar el servicio, se puede retocar la guía o el asiento. También pueden retocarse ligeros defectos de asiento, aunque es todavía menos recomendable, como no sea en los grandes equipos marinos y durante las travesías. En el inyector siempre debe mirarse: el reglaje de la presión de apertura, la geometría y los roces, el goteo y la pulverización y el estado de los orificios.

Fig. 76.- Esmerilando un asiento de inyector.

4.- Reacondicionamiento de inyectores de motores grandes. En estos motores el inyector es, en efecto, como cualquier otro de motor pequeño. Sin embargo, el trato de estas piezas no puede ser el mismo y la realidad es que con estos tamaños si es posible repasar las piezas lapeando de nuevo las superficies en que ello se haga necesario. Tobera y aguja siguen siendo piezas perfectamente hermanadas y, por lo tanto, no pueden intercambiarse con otras. Para el esmerilado del asiento se utiliza un macho especial de fundición, perfectamente ajustado al orificio de guía de la tobera, cuya punta es más gruesa que la de la aguja, empleándose

pasta de carborundum de grano 500. Se esmerilará lo justamente necesario, para reducir a un mínimo el aumento de la carrera de la aguja. Una vez finalizado el esmerilado independiente de aguja y tobera, se esmerilan juntas suavemente. Para esto se dan algunos diminutos puntos de pasta, valiéndose de una cerilla afilada, en la punta cónica de la aguja y se esmerila brevemente. Téngase en cuenta que la tobera inyectará correctamente si su aguja asienta solamente arriba en una estrecha zona anular. 5.- Lapeado de la superficie de asiento para la tobera. Cuando la superficie del cuerpo del inyector, para asiento de la tobera, está dañada o deformada, es imprescindible ponerla nuevamente en orden para mantener la estanqueidad de la válvula. Al efectuar este trabajo hay que tener en cuenta que la superficie de asiento ha de quedar vertical al eje del inyector (Referirse a la figura 77 para este punto).

Fig. 77.- Lapeado de la cara de cierre del portainyector. 1, lapeado del tope. 2, primera fase. 3, comprobación. 4, segunda fase.

En casos de ligeros daños de la superficie, esta se reparará mediante lapeado. Pero si fuesen de más consideración, es necesario recurrir a un rectificado, seguido de lapeado. Este trabajo solo podrá efectuarlo un taller que disponga del equipo adecuado. (Observación: el casquillo de tope para la aguja esta templado.) Para el lapeado se recomienda emplear un disco pequeño (D) y otro grande (C), ambos de fundición, según se ve en la figura. La pasta esmeril ha de ser muy fina, mezclándose la pasta con petróleo (también podrá emplearse queroseno o gas-oil ligero, o pasta esmeril de un grano

adecuado). Para la primera fase del lapeado se utilizara una pasta seca, es decir, con poco petróleo. El lapeado final se efectuará con una pasta fluida, o sea, con poco polvo y mucho petróleo. El casquillo de tope ha de quedar 0,02 mm por debajo de la superficie lapeada. Esto podrá lograrse esmerilándolo con un macho de cobre montado en una máquina de taladrar. Antes de procederse al lapeado de la superficie de asiento para la tobera, es preciso planear el disco de lapear en una base especial de hierro fundido (o una placa de mármol totalmente pareja), utilizándose polvo de esmeril y petróleo. Cuando el cuerpo del inyector ha estado largo tiempo

en servicio, presentará la

superficie de asiento una ligera convexidad. Por esta razón, se corregirá primeramente la zona central con el disco de lapear pequeño (véase el dibujo 2, Fig. 77). Para la comprobación de la superficie lapeada se utiliza un disco de bronce especial, que también debe ser planeado periódicamente en la base antes mencionada. Para la comprobación no debe emplearse “azul”, sino únicamente el disco de bronce, seco. Las zonas importantes, es decir, de contacto, aparecerán ligeramente amarillas (dibujo 3 en Fig. 77). Durante el lapeado, el disco es apretado más fuertemente en el punto en que se apoya el dedo pulgar, por lo que ha de evitarse lapear constantemente en la misma zona de la superficie. Cuando al comprobar con el disco de bronce, las zonas amarillas abarcan prácticamente toda la superficie, se toma el disco de lapear grande (dibujo 4 en Fig. 77) y se procede al acabado de la superficie. Durante esta operación final del lapeado, el disco no ha de salir excesivamente de la superficie, si así se hiciese se dejaría la superficie con una cierta convexidad. La superficie ha de quedar plana o ligeramente cóncava, pero nunca convexa, y no deberá presentar ralladura alguna. Verificar con el disco de bronce que éste asienta en toda la superficie, excepto en el casquillo central. Terminado el trabajo se lava el inyector y se sopla con aire comprimido. Si la placa de base para comprobación y planeado de los discos hubiese perdidos por el uso su planicidad, deberá ser nuevamente mecanizada para corregirla. 6.- Registro de datos de mediciones e inspecciones. Los datos de medición obtenidos y observaciones para los trabajos de esta sección, fueron registrados en el siguiente formato.

INFORME DE INSPECCION M/N: HUASCO Fecha: 13-03-07 Horas Totales Acumuladas: 58951 Horas desde última Inspección: 1550 Inspector: Jefe de Máquinas Nombre del Trabajo: Clasificación del Trabajo: Overhaul Motor Generador Inspección y Calibre Inyectores Dibujo N°: Pieza N°: Nombre de la Pieza: Material: Inyectores Calibres Iniciales: Presiones tomadas en el banco de prueba de inyectores una vez retirados en Kg/cm2.

CILINDRO

1

2

3

4

5

6

CALIBRE

200

240

200

210

200

220

MALA

GOTEO

GOTEO

MALA

MALA

GOTEO

ATOMIZACION

Presión de trabajo Normal: 240 Kg/cm2 - Se realizan trabajos de limpieza y se cambian las toberas de todos los inyectores por unidades nuevas. - Nota: Horas desde último cambio de toberas: 1550 horas. (Recomendadas por el fabricante 1500 horas).

CILINDRO

1

2

3

4

5

6

CALIBRE

235

240

245

240

240

240

ATOMIZACION

O.K.

O.K.

O.K.

O.K.

O.K.

O.K.

Se acepta una desviación en la presión de inyección de entre ± 5% de la Presión de trabajo Normal. - Se inspeccionan resortes de válvulas, encontrándose en buenas condiciones. Se mantienen estos hasta la próxima inspección.

Firma Nombre: Ingeniero Tercero

Firma Nombre: Ingeniero Jefe de Máquinas

2.2.7.- Válvulas de admisión y escape. 1.- Generalidades. Es bien conocido el fuerte trabajo y las duras condiciones a que están sometidos los elementos del sistema de distribución en los motores Diesel, especialmente las válvulas en los motores de cuatro tiempos y en los de dos cuando el escape se realiza por válvula. También es bien sabida la importancia de este sistema para el correcto funcionamiento y buen rendimiento del motor. No es, por tanto, extraño que con frecuencia el Ingeniero de mantención, tenga que intervenir para poner en orden estos mecanismos corrigiendo los desarreglos y reparando las averías que en ellos se presenten. 2.- Defectos de las válvulas. A continuación entregaremos algunos detalles sobre las más comunes averías o irregularidades en el funcionamiento de las válvulas y los remedios a que se puede acudir para corregirlos. Con ello es posible prolongar la duración útil de un equipo de válvulas. a) La válvula se adhiere. Las causas posibles de este defecto son: a) Huelgo incorrecto. Si el huelgo entre el vástago de la válvula y la guía es pequeño, se desarrolla un exceso de calor por no haber lubricación, y la válvula se atasca y se raya. Si el huelgo es excesivo, permite que el aceite atacado por los gases que penetran del cilindro se descomponga y se formen materias gomosas. b) Lubricación inapropiada. Si es por falta de lubricación tenemos calentamiento, y si es por exceso se formarán, como antes, materias pastosas. c) Falta de enfriamiento. Un taponamiento cualquiera en el sistema de refrigeración hace aumentar la temperatura del agua, dificultando la evacuación del calor y causando aumentos de temperatura que dilatan las piezas, y nos encontramos otra vez como en el caso a). d) Vástagos doblados. Es defecto mecánico debido a un golpe o a deformación ocasionada por el mecanismo de accionamiento.

La corrección a este defecto debe hacerse según la causa. Debe establecerse un huelgo apropiado cambiando las piezas en que se noten rayados las superficies. Es necesario verificar la presión del aceite y comprobar la limpieza del circuito. Repasar el circuito de refrigeración para asegurar su servicio correcto; eliminando las incrustaciones y sedimentos cuando los hubiere. Si el motor funciona en vacio o frio se imponen revisiones más frecuentes, pues el ensuciamiento es más probable.

b) Desgaste del vástago y la guía. Causas posibles: a) Lubricación defectuosa. Debido a un caudal de aceite insuficiente o a cualquier obstáculo que impida la formación de la película lubricadora. b) Mal acabado de las superficies. c) Excentricidad de los elementos. Si la válvula o el asiento están descentrados con respecto a la guía se origina un desgaste lateral en la guía al tratar la válvula de asentar bien. Corrección: a) Las mismas que en el defecto anterior. b) Buscar válvulas bien acabadas o pulir las que tenemos antes de montarlas. c) Esmerilar el asiento de acuerdo con la guía y la válvula según el asiento.

c) Desgaste de la cara o platillo y formación de ranuras. Causas posibles: a) Golpes fuertes de la válvula debido a un resorte muy débil o torcido y a un juego excesivo de los elementos. b) Guías flojas, las cuales se acompasan y permiten movimientos laterales de las válvulas. Esto es causa de un descentramiento y desgaste. c) Deformación del asiento debido a cargas demasiado fuertes para el material, o a quemaduras en la cara de la válvula. d) Suciedad del aire que penetra o sale del cilindro, el cual deja la tierra en suspensión, y ésta actúa como un esmeril. e) Asiento pequeño debido al mal contacto de la válvula con su asiento. f) Material poco adecuado debido a no haberse tenido en cuenta al proyectar la válvula, lo cual deja resbalamientos o roturas. g) Corrosión, ya que el vapor de agua se combina a veces con los gases quemados y forma ácidos dañinos que atacan al acero. Corrección: a) Verificar si los resortes están bien instalados y tienen la tensión adecuada; si son débiles debemos reemplazarlos. b) Reajustar los juegos mecánicos y establecer unas tolerancias mínimas entre la guía y la válvula, comprobando la alineación de una con otra. c) Cambiar el ángulo de inclinación del asiento de 45º a 30º a 15º para reducir el movimiento lateral.

d) Adelgazamiento del vástago. Se debe a que los gases calientes inciden contra el vástago al salir del cilindro, y lo van erosionando hasta llegar a causarles la fractura. Para remediarlo debemos buscar un material mejor y más resistente a la oxidación, o en su defecto realizar inspecciones más periódicas a fin de cambiar la válvula antes de que se rompa. Según puede ver el Ingeniero de mantención, casi todos los defectos están relacionados entre sí, y las causas son pocas, aunque con efectos diferentes. No por esto al hallar una falla en una válvula se resolverá a ojo, sino que se analizarán una a una todas las causas posibles hasta dar con la que ha hecho el desperfecto. No basta con sustituir el elemento, sino que es necesario hacer de detective y buscar quien lo ha hecho, a fin de evitar que el elemento nuevo vuelva a morir del mismo mal.

3.- Desmontaje y montaje de las válvulas. Existen varios tipos de herramientas más o menos complicadas para efectuar el desmontaje de las válvulas de admisión y de escape. La operación principal consiste en desmontar los muelles de la válvula. En la figura 78 se puede apreciar la herramienta montada sobre un conjunto de válvula antes de iniciarse el desmontaje. La herramienta se ha situado apoyando las patas (1) sobre el pistón guía que este tipo de válvula posee (señalado con el numero 5).

Fig. 78.- Herramienta acoplada para desmontar válvulas. 1, patas. 2, tornillo tensor. 3, tuerca. 4, vástago de la válvula. 5, pistón guía.

A continuación se arma el tornillo tensor (2) sobre el vástago de la válvula (4). Al apretar la tuerca (3) se oprime la pieza (1) hasta que puedan separarse los anillos cónicos que generalmente todas las válvulas llevan (6). De esta forma habremos bajado los resortes y podremos sacar la válvula con facilidad (Fig. 79). En el caso de que se quiera desmontar solamente el resorte estando la culata montada en el motor, habremos de tener la preocupación de llevar primero el émbolo correspondiente al punto muerto superior, para que la válvula no caiga en la cámara del cilindro al sacar la herramienta.

Fig. 79.- Al hallarse apretado el pistón guía y el resorte de la válvula tensado, los conos (6) que sujetan la válvula, salen con facilidad de su alojamiento.

En caso de efectuar el montaje procederíamos igual, pero en sentido contrario. Al montar las válvulas de admisión y de escape es importantísimo no confundirse e invertirlas en su alojamiento, pues mientras la de escape es de un material refractario, la de admisión es de material más corriente, pudiéndonos originar la inversión, el deterioro rápido de la válvula de admisión y de su asiento en la culata; por esto muchos fabricantes señalan las válvulas convenientemente para no confundirlas.

En algunas ocasiones, cuando la válvula no lleva pistón guía o protector, se utiliza otro sistema de utillaje para extraer las válvulas, que consiste en dos piezas, una de ellas el fijador que es una plancha de fierro de 2,5 milímetros de espesor, como puede verse en la figura 80 y en una palanca de muy fácil y barata construcción a base de calibrado de 5 a 6 milímetros de diámetro. El fijador tiene dos orificios en sus extremos, uno para fijarlo sobre la culata en algún tornillo de la misma y el otro que sirve como punto de apoyo de la palanca. El mecanismo montado en una culata puede apreciarse en la figura 81.

1 2

Fig. 80.- Herramienta para extracción de válvulas. 1, plancha de fierro; 2, palanca de fierro.

Fig. 81.- Forma de utilizar la herramienta de la figura anterior. Al presionar por A se baja el resorte y la válvula puede desmontarse.

4.- Esmerilado y fresado de la válvula. Tanto la válvula de admisión como la de escape, y esta última con más facilidad, se pican al cabo de unas determinadas horas de funcionamiento, como se ha dicho anteriormente, no haciendo cierre perfecto, y el motor deja de “respirar” adecuadamente, perdiendo compresión y potencia, dando humos y saliéndose de su adecuado reglaje. A veces el picado es inapreciable a simple vista. Entonces, después de limpiar bien la válvula y su asiento en la culata, se trazan con un lápiz unas rayas fuertes, según la figura 82, a lo largo del asiento y comprobando si desaparecen totalmente las marcas al dar una vuelta asentando la válvula con el asiento en la culata. Si el asiento no es bueno hay que esmerilar. El esmerilado es una operación sencilla, pero requiere cierta habilidad que se adquiere con la práctica. Perfectamente limpias las piezas, se unta ligeramente la superficie cónica del asiento de la válvula con pasta esmeril. Se coloca la válvula en una guía y generalmente la cabeza de esta lleva una ranura, a la cual se le puede aplicar un destornillador o un berbiquí (Fig. 83). Otros llevan uno o dos pequeños agujeros roscados para fijar un asidero, como puede verse en la figura 84. Si no llevara ranura o agujero roscado, se puede también esmerilar fijando sobre esta cara de la válvula una ventosa con un mango para poder asirla (Fig. 85).

1

Fig. 82.- Válvula rayada con lápiz para comprobar si esta picada (1).

Fig. 83.- Esmerilado de una válvula junto a su asiento, ayudándose con un berbiquí.

Fig. 84.- Esmerilado de una válvula por medio de los agujeros roscados que lleva en la cabeza de la misma

1

Fig. 85.- Forma de esmerilar una válvula valiéndose de una ventosa (1).

Por medio de las herramientas antes citadas se imprime a la válvula un movimiento de vaivén rotativo, que se realiza de la siguiente forma: se deja apoyar la válvula contra su asiento por su propio peso y se gira de derecha a izquierda. Si esta operación se realiza con un destornillador o con la ventosa, el acto es similar al de frotarse las palmas de las manos. Se trabaja durante unos dos o tres minutos, al cabo de los cuales se retira la válvula, limpiando bien con petróleo tanto ella como su asiento. Si ya están en perfectas condiciones deben tener un color gris opaco uniforme y sin presencia de ninguna raya. La comprobación se realiza a cada periodo de dos o tres minutos como hemos dicho antes, señalando las rayas del lápiz. Después del esmerilado se lavarán cuidadosamente con petróleo o gas-oil tanto las válvulas, asientos y guías, con la suficiente escrupulosidad para hacer desaparecer todo rastro de esmeril, pues si en funcionamiento llegan al motor partículas, al cilindro o cojinete, quedarían estos totalmente rayados. La técnica actual de los asientos de válvula huye de hermanar por esmerilado válvula y asiento. Si se esmerilan dos conos de asiento de igual ángulo se consigue obtener una gran superficie de cierre, pero al repartirse la fuerza del muelle sobre esa gran superficie, la presión de

cierre es baja y con facilidad los gases van buscando y consiguiendo pasos de salida que se traducen finalmente en canales de paso a través del cierre estanco (asientos). Hoy día se ha demostrado que es mejor dar una diferencia de medio grado a los dos conos, como se ve en la figura 86. De esta forma los dos conos (o asientos) cierran por una sola línea y la presión es tan grande que se produce una cierta deformación elástica del material que es la que produce el cierre. Eso se debe tener muy presente porque nunca la operación de esmerilado tendrá por objeto conseguir un magnifico asiento, sino que es una pura precaución final para eliminar cualquier aspereza o defecto local. Si un asiento no toca bien o no cierra por toda la vuelta se debe fresar de nuevo reconstruyendo los ángulos primitivos. Ahora bien, para que no se quemen las válvulas se debe respetar un cierto grueso o altura de disco como señala la misma figura (distinto según válvula y fabricante) y debe para ello labrarse un destalonado que garantiza el circulo de cierre, de modo que si la válvula nueva era según la figura 87-A, la reparada pasa a ser la 87-B con el destalonado c, manteniendo ancho b, altura a y ángulo α de las piezas nuevas.

Fig. 86.- Estudio de los asientos de la válvula.

Para reconstruir los ángulos de asiento y válvula existen maquinas-herramientas sencillas y adecuadas, como la maquina rectificadora de asiento de válvulas portátil y la rectificadora de válvulas.

Fig. 87.- Comparación entre asiento nuevo y fresado. A, asiento nuevo. B, asiento reconstruido. El destalonado c suele exigirse mayor de 0,15 mm mientras α, a y b son los de origen.

5.- Reparación de Válvulas. Antiguamente, casi todas las válvulas de escape se hacían de acero al cromosilicio que era muy resistente en caliente. Luego vino la tendencia a emplear aceros más resistentes todavía que provenían de la técnica de los turborreactores, los famosos Nimonic con una base de níquel aleado con cromo y titanio, casi en ausencia de hierro; pero esa solución iba resultando cara y se fue optando por volver a los materiales primitivos pero cubriendo la zona de asiento con un recubrimiento de Estelita 6 que se aporta por soldadura y es una aleación de cobalto como base y 30 % de cromo. La zona más oscura en la superficie de cierre de la válvula, en la figura 86, representa ese revestimiento o asiento postizo. Con esta solución se viene a conseguir una resistencia al desgaste y a la oxidación en caliente intermedia entre la válvula enteriza de cromosilicio y la de níquel-cromo. Esta solución, se viene adoptando actualmente por todos los constructores de motores Diesel, tanto rápidos como lentos. Tiene además la ventaja de que permite reparar y aprovechar válvulas muy estropeadas. A veces el aporte se hace a través de una varilla de aportación en la que en lugar de cobalto la base es de níquel. (Ver las siguientes figuras.)

Fig. 88.- Reparación de válvulas con estelita. 1, válvula de admisión y escape tal y como han salido del motor. Se observa la adherencia de carboncillo y picaduras en el sector de la zona del asiento de válvula.

Fig. 89.- Reparación de válvulas con estelita. 2, las mismas válvulas limpias y trabajadas para recibir la aportación.

Fig. 90.- Reparación de válvulas con estelita. 3, las mismas válvulas con el depósito de estelita.

Fig. 91.- Reparación de válvulas con estelita. 4, válvulas retorneadas y acabadas.

Para efectuar este trabajo la primera fase es dejar la válvula bien limpia. Esto puede hacerse fácilmente si se tiene chorro de arena o perdigonado, pero no debe entonces olvidarse las restantes partes de la válvula, especialmente el vástago que debe conservar su tolerancia (también se puede realizar la limpieza a través de una grata circular). Luego se retornea la zona de asiento hasta dejarla según la figura 92. En una primera fase se rebaja el diámetro de 1,5 a 2,5 mm en radio según el tamaño, luego se rebaja el asiento en forma cónica también unos 2 a 4 mm y finalmente se trabaja una entrada en la parte inferior o cabeza. Viene entonces la aportación con soplete oxiacetilénico a una presión de 150 a 200 kPa, pero el gas debe ser puro y el aparato estar en buenas condiciones. Se deben tener preparados bloques de cobre que harán de soportes de la válvula: uno como el de la figura 94-A para el primer cordón que indica en la figura 93 y otro como el 94-B para el segundo cordón. En la fase B conviene un buen contacto de la válvula con el bloque para evitar que se caliente y deforme el vástago. Conviene que el soporte vaya girando a razón de 1 a 2 RPM para que el soldador pueda estar atento a lo que hace y tener las dos manos libres. Una vez lista la aportación, el enfriamiento debe ser lento. Para ello basta hundirlas o ahogarlas en una caja con arena bien seca.

Fig. 92.- Preparación de la válvula. Fases de torneado: 1º, 2º y 3º, diámetro, asiento y cabeza.

Fig. 93.- Aportación en dos pasadas.

Fig. 94.- Soportes enfriadores de cobre.

Fig. 95.- Tipo de llama a emplear.

Se empleará una llama con algo de exceso de acetileno, como la que se ve en la figura 95. Al empezar la operación se calienta primero el bloque de asiento durante unos minutos y luego se coloca la válvula. Se acerca la llama al primer punto de modo que casi toque la zona azul y al mismo tiempo se acerca la varilla. Cuando el punto de ataque de la llama aparece seco, todo está a punto para empezar a soldar. No debe nunca retirarse la llama bruscamente para evitar un enfriamiento brusco de la última aportación. Es norma común de los soldadores martillear los cordones, pero con estos materiales esta fase queda totalmente prohibida porque los perjudica. Después de efectuar el primer cordón se deja enfriar lentamente antes de comenzar con el segundo. Cuando este trabajo quede listo y la válvula esté ya fría queda el trabajo de retornearla con la herramienta de Widia a una velocidad de corte de 0,5 m/s y los acabados de costumbre. 6.- Reglaje del juego de taques. Cuando en el escape se advierte demasiado humo negro, puede sospecharse que el huelgo entre balancines y válvulas cuando éstas están cerradas no es correcto. Si es inferior al indicado por el constructor, al dilatarse el vástago de la válvula impide su perfecto cierre, y si es excesivo, las válvulas abren fuera de tiempo. Esto ocasiona una pérdida de potencia y de rendimiento del motor. El constructor indica el valor de este juego, precisando si la medición y ajuste deberá hacerse con el motor frio o caliente. El ajuste se hace con un feeler (Fig. 96), cuyo espesor sea igual al juego que se desea obtener. La válvula debe estar completamente cerrada, lo cual se consigue girando el motor con el volante de inercia. Cuando no sea posible conseguir los datos correspondientes a un determinado modelo se podrá ajustar por comparación con los otros motores de tipos semejantes. 1

Fig. 96.- Comprobación del juego de taqués. 1, feeler.

7.- Comprobación del ajuste. Primero hay que tener bien claro el juego que han de tener los taqués en el motor que se está reparando o inspeccionando y después se escoge la hoja apropiada de un juego de feeler con respecto al espesor indicado. A continuación se gira el motor hasta que el émbolo del cilindro número 1 esté en el PMS después de la carrera de compresión. Esto puede determinarse observando cuando la válvula de escape se cierra y la válvula de admisión se abre (motores de cuatro tiempos). Se hace girar el motor una vuelta completa después del punto en el cual se ha cerrado la válvula de escape, comprobando entonces el juego de los taqués, siguiendo el mismo procedimiento hasta determinar el resto de cilindros. En las figuras 96 y 97 se puede apreciar la forma de proceder. Se sujeta el tornillo de ajuste con rótula por medio de un atornillador o con una llave, se afloja la tuerca de fijación y se hace girar el tornillo de ajuste hacia arriba o hacia abajo según sea pequeño o grande el huelgo.

Fig. 97.- Ajustando el juego entre balancín y válvulas; 1, tornillo de reglaje; 2, feeler; 3, válvula; 4, balancín.

8.- Registro de datos de mediciones e inspecciones. Los datos de medición obtenidos y observaciones para los trabajos de esta sección, están registrados en el siguiente formato.

INFORME DE INSPECCION M/N: HUASCO Fecha: 13-03-07 Horas Totales Acumuladas: 58951 Horas desde última Inspección: 7920 Inspector: Jefe de Máquinas Nombre del Trabajo: Clasificación del Trabajo: Overhaul Motor Generador Calibres Válvulas de Admisión y Escape Dibujo N°: Pieza N°: Nombre de la Pieza: Material: Disco o Platillo de Válvula

Medidas en mm.

CILINDRO VALV. ADMISION 1 VALV. ADMISION 2 VALV. ESCAPE 1 VALV. ESCAPE 2

“C” Normal: 3,0 mm.

CIL. 1 2,9 2,9 2,8 2,8

CIL. 2 2,7 2,6 2,7 2,7

CIL. 3 2,8 2,8 2,8 2,8

“C” Mínimo 2,0 mm.

CIL. 4 2,8 2,9 2,8 2,9

CIL. 5 2,8 2,9 2,8 2,8

CIL. 6 2,9 2,9 2,8 2,9

Observaciones: Si se alcanza el límite de desgaste de 2,0 mm., cambiar válvula. 1. Válvulas de admisión y escape en buen estado, solo se efectúa Lapeado. 2. Regula claro de vástago y balancín a 0,4 mm., recomendados por el fabricante.

Firma Nombre: Ingeniero Tercero

Firma Nombre: Ingeniero Jefe de Máquinas

Conclusiones La mantención de un motor Diesel y de cualquier otra máquina que realice un determinado trabajo, empieza con una correcta operación y atención de los síntomas que vayan apareciendo con las horas de servicio de este. El conocer cómo funciona una maquina en condiciones óptimas, ayuda al operador a notar cualquier cambio que ocurra y que genere una falla. En maquinas que tengan acumuladas una gran cantidad de horas de servicio, es recomendable seguir las instrucciones del fabricante para intervenir estas, de acuerdo a este dato. Como conclusiones importantes de este trabajo de tesis se puede obtener lo siguiente: 

Conocer la correcta operación del motor Diesel.



Realizar las inspecciones diarias en busca de cualquier posible falla, y saber verificar a tiempo cualquier anomalía que se presente.



Mantener el inventario de los repuestos a bordo al día.



Contar con todos los manuales de funcionamiento y repuestos del motor Diesel.



Mantener base de datos de todos los trabajos realizados anteriormente en el motor Diesel.



Mantener el plan de mantención designado permanentemente al día.



Estar preparado para llevar a cabo la mayor cantidad de trabajos posibles, detallados en esta tesis.

El conocimiento, otorga seguridad y la seguridad tranquilidad, por lo que conocer el normal funcionamiento del motor Diesel y mantenerlo en esa condición, llevara a cualquier Ingeniero de maquinas, a desarrollar su trabajo con eficiencia y seguridad.

ANEXOS

Anexo I

: Intervalos estándar para desmontaje y limpieza

Anexo I “Intervalos Estándar para Desmontaje y Limpieza”

Glosario 1.- Aceite Lubricante: Son aceites que se utilizan para la lubricación de piezas mecánicas y partes móviles, cuyo principal objetivo es facilitar el trabajo entre estas. Los lubricantes trabajan adhiriéndose fuertemente a las superficies que hay que lubricar, formando una capa muy delgada llamada película, disminuyendo el roce entre las piezas y por ende aumentando la vida útil de las piezas. 2.- Azul de Prusia: es una especie de color azul oscuro provocado por un pigmento muy empleado en pintura y que antiguamente era muy empleado en los planos (llamados en inglés blueprints, de donde tomó el nombre; en español se les llama cianotipo) 3.- Carta Gantt: herramienta grafica cuyo objetivo es, mostrar el tiempo de dedicación previsto para diferentes tareas o actividades a lo largo de un tiempo total determinado. 4.- Fleximetro: es un aparato con un reloj micrométrico, con el cual, se pueden medir las flexiones en los ejes cigüeñales de tamaños mayores. 5.- Galga: o “Feeler” son elementos que se utilizan para la verificación de las cotas con tolerancias estrechas cuando se trata de la verificación de piezas en serie. Las galgas están formadas por un mango de sujeción y dos elementos de medida, donde una medida corresponde al valor máximo de la cota a medir, y la otra medida corresponde al valor mínimo de la cota a medir. 6.- Llave dinamométrica o de torque: es una herramienta manual que se utiliza para apretar los tornillos que por sus condiciones de trabajo, tienen que llevar un par de apriete muy exacto. 7.- Micrómetro: instrumento de medición de lectura directa, es decir, proporciona directamente el valor de la longitud medida. Este instrumento permite realizar mediciones con una precisión de 0,01 mm., y en algunos modelos hasta 0,001 mm. Su principio de funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico y que sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisión. 8.- Par de apriete: Par de giro con el que se debe apretar un tornillo o una tuerca. Se expresa en Nm (no en kgm) y para aplicarlo se usan unas llaves o pistolas que pueden regular el par máximo de apriete. Entonces el cabezal deja de girar solidariamente al resto de llave, haciendo un ruido característico de carraqueo. El par de apriete crea la tensión en el tornillo que provoca la sujeción de las piezas. Como esta tensión depende de la métrica del tornillo y su dureza, el par de apriete, también. Pero hay otras variables que también influyen sobre el par: material de las arandelas, lubricantes y otros que facilitan el deslizamiento de la tuerca, de modo que el mismo par de apriete genera tensiones diferentes en el tornillo. 9.- Pie de metro o Pie de rey: es un instrumento para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10 milímetro, 1/20 milímetro, 1/50 milímetro). En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 pulgada, y, en su nonio, de 1/128 de pulgada. 10.- Relación de compresión: en un motor de combustión interna, es el número que permite medir la proporción en que se ha comprimido la mezcla de aire-combustible dentro de la cámara de combustión de un cilindro. Para calcular su valor teórico se usa la siguiente fórmula:

11.- Rojo de Joyero: sustancia utilizada para dar un pulido de mayor acabado a alguna pieza. 12.- Surveyor: inspector de la casa clasificadora, de la cual, el buque se encuentra clasificado, y que realiza inspecciones regulares al buque para mantener la clase bajo las normas de la casa clasificadora. 13.- Ultrasonido: es una onda acústica cuya frecuencia está por encima del límite perceptible por el oído humano (aproximadamente 20000 Hz). Su aplicación Industrial es mediante lo que se conoce como “Ensayo no destructivo”, debido a que no altera de forma permanente las propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales de un material. 14.- Viscosidad: es la resistencia de un líquido al movimiento o flujo; normalmente se abate al elevar la temperatura.

Bibliografía 1.- “Manual de Operación y Mantención de Motor Generador Daihatsu Diesel, modelo 6DS-18”. Manual publicado por el fabricante, Japón 1977.

2.- “Motor Diesel, Averías: localización y reparación”, Juan Miralles de Imperial, Juan Villalta Esquius, Cuarta Edición, Ediciones CEAC S. A., Barcelona España, Febrero 1988.

3.- “Motores de Combustión Interna y Turbinas de Gas”, Daniel Cabronero Mesas, Segunda edición, Graficas Benaiges, Madrid España, 1995.

4.- “Motores Diesel, Funcionamiento y Servicio”, Ingeniero Pedro Sarmiento, Segunda edición, Ediciones Universitarias de Valparaíso, 1990.

5.- “Mantenimiento Mecánico de Máquinas”, Francisco T. Sánchez Marín, Antonio Pérez González, Joaquín L. Sancho Bru, Pablo J. Rodríguez Cervantes, Editorial Universitat Jaume I, España, 2006.

6.- “Manual de Gestión de Mantenimiento a la Medida”, Ingeniero Raúl R. Prando, Primera Edición, Editorial Piedra Santa S. A. de C. V., El Salvador, 1996.

7.- www.mecanicafacil.info/mecanica.php?id=rectificadoBloque

8.- www.tecnicaoleohidraulica.com

9.- www.wikipedia.org