analisis de turbocargador

5/16/2018 Analisis de Turbocargador - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/analisis-de-turbocargador 1/11

TURBOCARGADOR

Antes de entrar en las discusiones relativas del sistema del motor turbo

cargado, debemos parar y analizar las características básicas del motor decombustión interna y del turbocompresor.

El motor de combustión interna es clasificado como una máquinaconsumidora del aire. Esto significa que la potencia obtenida de un motordado es determinada por la cantidad de aire que, aspira en un cierto periodode tiempo, y no por la cantidad de combustible utilizada.

Esto es porque el combustible que es quemado requiere aire con el cual semezcla para completar el ciclo de combustión. Una vez que la relación aire/

combustible alcanza un cierto punto, la adición de más combustible noproducirá más potencia, solamente humo negro.

Cuanto más denso el humo negro, mayor es el desperdicio de combustible.Por lo tanto, aumentando el combustible más allá del límite de la relaciónaire/ combustible, sólo resulta en un consumo excesivo del mismo.

Los turbocargadores son instalados en motores para aumentar la densidad delaire dentro de la cámara de combustión del motor. Debido a este aumento devolumen y masa del aire comprimido, se puede inyectar más combustible

para producir una mayor potencia en un determinado motor. La versiónturbocargada de un motor también mantendrá un nivel de potencia mayorque su versión no turbocargada, cuando se opera en altitudes arriba del niveldel mar.

¿Qué ES UN TURBOCARGADOR?

Un turbocargador es básicamente una bomba de aire diseñada para operarutilizando la energía de los gases de escape originalmente desperdiciadas porlos motores no turbocargados. Estos gases hacen girar el rotor de la turbina(caliente) acoplado a través de un eje al rotor del compresor (frío), que algirar aspira un gran volumen de aire filtrado y lo pasa comprimido al motor.

La energía térmica, de velocidad y presión de los gases de escape del motorson utilizadas para hacer girar el rotor de la turbina. La velocidad de rotacióndel conjunto rotativo y rotor del compresor es determinada por la forma ytamaño del rotor y la carcaza de la turbina. La carcaza actúa como un caracoldirigiendo el flujo del gas para los alabes del rotor de la turbina, haciéndologirar.Una vez que el rotor del compresor está acoplado al eje y rotor de la turbina,éstos giran con la misma rotación. El aire filtrado es aspirado



por el rotor y la carcaza del compresor, donde es, comprimido y distribuido através del colector de admisión para la cámara de combustión.En la figura siguiente podemos observar cómo es el funcionamiento de unmotor turbocargado y el flujo del aire de escape.

¿Qué HACE UN TURBOCARGADOR?

Hay un gran número de beneficios obtenidos de la alimentación turbo. Lacombustión es más completa y más limpia. La presión positiva del aire en laadmisión (por arriba de la presión atmosférica) beneficia al motor de diversasmaneras. Durante el cruce de las válvulas del motor, cuando las válvulas deescape y admisión están simultáneamente abiertas, el aire limpio pasa através de la cámara de combustión "lavando" los cilindros y eliminando todoel gas quemado restante, enfriando los cilindros, pistones, válvulas y gases deescape. La quema completa del combustible más el enfriamiento del motor,

ayudan a extender la vida del motor.

Muchos turbocargadores son utilizados para lo que se llama normalización ocompensación de la altitud del motor naturalmente aspirado. Debito a esto,decimos que el turbocargador fue adecuado solamente para mejorar lacombustión con un moderado aumento de potencia, sin incremento del débitode combustible. Con exceso de aire disponible para la combustión, el motorproducirá mayor potencia a nivel del mar y en altitudes.

Es posible aumentar con seguridad la potencia del motor en hasta 40% ó

50%, con poco o ningún cambio de componentes del motor, siendo necesariouna correcta selección y/o adecuación del turbocargador. Es importante laelección correcta del turbocargador y regulaciones del motor para que no seexcedan los límites de diseño del motor. La falla en la elección puede llevar aun sobrecalentamiento del motor, presiones y temperaturas excesivas en lacámara de combustión que afectan la vida del motor causando fallas en loscomponentes, tales como: pistones, camisas, válvulas, cojinetes, casquillos,etcétera. La alteración del débito de combustible del motor turbocargado enel campo solamente debe ser hecha siguiendo las recomendaciones yprocedimientos del fabricante.

¿Qué SE REQUIERE PARA EL MANTENIMIENTO DE UN TURBOCARGADOR?

¿ANÁLISIS DE FALLA DE TURBO Y SUS ACCIONES Correctivas? análisis defalla de turbo y acciones correctivas

Lo importante en el análisis de fallas es determinar la causa exacta delproblema antes de remover y sustituir la unidad.

La falla inicial y seguida de reincidencias, pueden ser del tipo que resultan endaños caros del motor. También pueden ocurrir daños irreparables en la

imagen del producto, del revendedor y el operario del servicio.



Frecuentemente se sustituye la unidad sin remover el problema, resultandoen una reincidencia de la falla, perdida de tiempo y de dinero.

Es importante recordar que la mayoría de las fallas en turbocargadores soncausadas por deficiencia en los procedimientos de operación, falla de

mantenimiento, mantenimiento inadecuado, practicas de reparaciónincorrectas y falta de mantenimiento preventivo.

Es importante también tener en mente que la prevención de fallas repetidasserá siempre más significativa para el cliente que un cambio constante depiezas, que inclusive es mucho más caro.

A pesar del gran desarrollo y mejoría en la durabilidad y desempeño de losturbocargadores en los últimos años, todavía existen situaciones de operacióny ambiente que pueden resultar en la falla del turbocargador.

PRINCIPALES CAUSAS DE FALLAS DE TURBOCARGADORES

Existen varias y diferentes causas de fallas de turbos. Pueden ser agrupadasen 5 categorías principales:

A-Falta de lubricación y/o insuficiencia de aceite.B-Contaminación en el sistema de lubricación.C-Oxidación o deterioro del aceite.D-Objeto extraño en el sistema de escape o en la entrada de aire.

E-Material y construcción.TIPOS DE FALLAS AUTO CORRECTIVAS DE UN TURBOCARGADOR

A - Falta de lubricante y/o insuficiencia de aceite

1. Este tipo de falla ocurre cuando la presión y flujo de aceite es insuficientepara:

a. Lubricar los cojinetes radiales y lo cojinete de apoyo.b. Estabilizar el eje y los cojinetes radiales.c. Alcanzar los cojinetes antes de que la unidad sea acelerada a

altas rotaciones.

2. Los cojinetes de turbo necesitan de un aumento de aceite conformeaumentan la rotación del turbo y la carga del motor. Una insuficiencia deaceite en los cojinetes por un pequeño periodo de tiempo, como pocossegundos durante un ciclo a plena carga, cuando la rotación del eje es alta,va a causar la falla de lo cojinete.

3. Procedimiento de partida cuando son cambiados el aceite y/o filtro.

. En la primera partida del motor después del cambio de aceite y filtro:



a. gire el motor, si es posible, sin dar partida hasta que el filtro y elsistema de aceite estén completos (llenos) y la presión de aceite seestabilice en el manómetro, o

b. encienda y gire el motor en marcha lenta durante el tiemponecesario para obtener la estabilidad en la presión de aceite, de lo

contrario, la falla del cojinete será el resultado de la falla o falta deaceite. Llenando el filtro de aceite con aceite limpio antes del cambioreducirá el tiempo de giro del motor para completar el sistema de

lubricación.

4. Procedimiento de partida del motor después de la instalación del turbo:

a. Asegúrese de que la tubería de entrada y dreno de aceite esténlimpios antes de ser conectados. Si se utilizan mangueras, asegúresede que no estén resecas y no estén deterioradas y desescamándose

en la parte interna. Si se usa tubería de metal, asegúrese de que noexiste restricción o doblado.

b. Asegúrese de que el tubo de aceite esté limpio a nivel de operación.El filtro de aceite debe ser completado con aceite limpio paraminimizar el tiempo de giro del motor.

c. Deje el tubo de dreno desconectado del turbo y gire el motor sindar partida hasta que el aceite fluya por la carcasa central. El flujoestable de aceite indica que las burbujas de aire salieron de la galería

de aceite. Se puede utilizar un embudo para regresar el aceite para eltubo de drenaje.

d. Conecte el dreno de aceite, dé la partida en el motor y manténgaloen marcha lenta por, algunos minutos antes de dar carga al motor.

B- Contaminación en el sistema de lubricación

1. Operar un motor con aceite sucio o contaminado creyendo que el filtro deaceite va a remover todo el contaminante antes de que alcance los cojinetespuede ser perjudicial para el motor y el turbo. Existen condiciones deoperación donde el aceite pasa completamente desviándose del filtro.

Ejemplos de situaciones donde el filtro de aceite será desviado:

a. En invierno, cuando las temperaturas están bajas y el aceite del motorestá congelado – el desvío del filtro de aceite puede estar abierto.b. Cuando el filtro de aceite está "tapado" - el desvío del filtro de aceiteestá abierto.c. La válvula de desvío puede estar enroscada abierta o parcialmenteabierta.

d. El elemento del filtro puede estar roto.e. El elemento del filtro está instalado incorrectamente.



2. El aceite contaminado o sucio va a desgastar y llevar a falla de loscojinetes del turbo mucho antes que los cojinetes del motor, porque el eje delturbo gira en una rotación mucho mayor que el motor.

Cuando este tipo de falla es encontrada en el turbo, la causa de la

contaminación debe ser localizada y corregida antes de la instalación de unotro turbo, si esto no fuera hecho, el segundo turbo va a fallar rápidamente, ycon la posibilidad de daños en el motor. Además de esto, si el contaminantefuera suficientemente grande para obstruir el paso del aceite, puede resultaren una falla por insuficiencia de aceite.

Análisis de muestras de aceite en los cambios periódicos de filtro puedenayudar a prevenir este tipo de falla. El cambio de aceite y filtro no debeextenderse nunca más allá de los intervalos recomendados por el fabricantedel motor.

C- Oxidación o deterioro del aceite

Después ocurre una fuga de aceite para la Turbina. El depósito de borra dellado de la turbina se puede carbonizar, y quedarse muy duro debido a la altatemperatura en esta área. Esta borra endurecida puede astillarse e iniciar undesgaste del cojinete radial de la turbina y del cuello del cojinete de lacarcaza central, pero la fuga de aceite de la turbina normalmente ocurreprimero. La rotación del eje puede o no ser afectada. En muchos casos, lasholguras radiales no serán alteradas.Si se encuentra una fuga de aceite en la turbina y existe sospecha deformación de borras de aceite en la carcaza central en el lado de la turbina, lainspección de la misma se puede hacer mirando a través del hoyo de la salidadel aceite. Se podrán ver borras y carbonización de aceite en el eje entre loscuellos de los cojinetes cuando estas condiciones existan.

Nota: cuando se percibe una fuga de aceite en la carcaza de la turbina,siempre verifique si existen condiciones de obstrucción del tubo de retorno deaceite o en los hoyos del eje del cigüeñal del motor. Corregir antes de poner afuncionar el turbo.

Cuando se encuentre borra de aceite, éste deberá ser cambiado utilizandoaceite lubricante recomendado por la fábrica.

La borra de aceite se acumula en el aceite del motor cuando este se deteriora uoxida. La borra va a afectar el desempeño y la vida del turbo y eventualmente,la vida del motor, cuando el problema se vuelve más severo. Con la rotacióndel eje del turbo, el aceite es lanzado contra las paredes internas de la carcaza,donde partículas de borra de aceite se adhieren y acumulan. Con el tiempo, secrea un punto que el sello del aceite del cojinete radial de la turbina es

afectado.



Por lo tanto, la acumulación de borra de aceite es el resultado de la oxidacióny/o deterioro del aceite del motor. Las causas principales son:

El material extraño que entra en el escape o en el sistema de entrada del aireva a dañar los rotores debido a su rotación extremamente alta. Pequeñaspartículas, como arena, desgastan el borde de ataque de los alabes, porerosión. Partículas mayores, duras, tienden a rasgar o cortar los alabes. Los

materiales suaves, como toallas de papel, estopa, o piezas de caucho,curvarán los alabes para atrás, en la dirección opuesta a la rotación del rotor.Si hubiera ocurrido una falla de turbo causada por material extraño, dañandolos rotores, es esencial una limpieza completa del colector de escape y delsistema de entrada del aire. En muchos casos, cuando el rotor del compresorse daña, pueden quedar presos pedazos de metal en el elemento del filtro,soltarse y causar la falla del turbo cambiado.

Es extremamente importante hacer reparaciones cuidadosas en el sistema deentrada del aire. Asegúrese de que no existan

materiales extraños en la tubería y que todas las conexiones estén seguras.E- Material y construcción:

Este tipo de falla, en la mayoría de los casos se explica por sí sola, materialdefectuoso, componentes no ensamblados adecuadamente o inclusive falla decomponentes, etcétera.

Primero se debe recalcar que el turbo no cambia básicamente lascaracterísticas del motor. El turbo no es una fuente de energía auto suficienteo propia.

La única función del turbo es proveer un gran volumen de aire comprimido almotor, de este modo se puede quemar más combustible para producir máspotencia o fuerza. Este puede funcionar solamente regido por el flujo, presióny temperatura de los gases de escape del motor.

Un turbo no puede corregir o superar cosas con mal funcionamiento odeficiencias en el sistema de inyección, punto de inyección, falla en lascamisas, etc. Por lo tanto, si un motor turbocargado tuviera un mal

1. Sobrecalentamiento del motor, 2) Combustión excesiva de productos debido al

paso de gases para la parte inferior de la caja del motor (escape de los gases porlo anillos del pistón - "blow-by"), 3) Aceite no compatible, 4) Fuga de agua derefrigeración del motor para el aceite, 5) Grado o calidad equivocada del aceite y,6) Fallas en los cambios periódicos de aceite.

D- Objeto extraño en el sistema de escape o entrada del aire

PROBLEMAS EN TURBOCARGADOR



funcionamiento y el turbo, después de haber sido analizado, demuestracondiciones operacionales, se debe continuar la investigación del problemacomo si el motor no fuera turbocargado. El simple cambio del turbo por otrono va a corregir las deficiencias del motor.



Cada motor turbocargado tiene su,1 nivel de ruido y sonido propios y distintos

cuando está en funcionamiento. En muchos casos, se puede detectar un malfuncionamiento cuando el nivel de ruido se altera para un sonido agudo, lo

Muy frecuentemente, turbos en condiciones de uso son removidos de motoresantes que la causa del mal funcionamiento haya sido determinada. Siempreinspeccione y evalúe las condiciones del turbo antes de removerlo del motor.

1. Remueva las conexiones de entrada de aire y salida de gases delturbo.

2. Inspeccione ambos rotores para verificar daños causados por un objetoextraño. El rotor del compresor puede ser fácilmente inspeccionado mirando através de la entrada de aire del compresor.

Se recomienda el uso de una linterna cuando vaya a analizar las puntas de losalábes del rotor de la turbina, ya que ellas están localizadas dentro de la carcaza

de la turbina es necesario mirar entre las paletas del rotor a través de la salidade gases de la carcaza de la turbina.

3. Examine los contornos de los rotores, y los respectivos contornos de lascarcazas y verifique si fueron raspados.

4. Gire el conjunto eje-rotor manualmente y sienta si existe dificultad de giro ose traba.Empuje el eje para un lado y gire para sentir si raspa en la carcaza. Debe girarsuavemente.

5. Mueva ambas extremidades del eje para arriba y para abajo al mismo tiempoy sienta si no existe una holgura excesiva en los cojinetes. Si la holgura fueranormal, se podrá detectar un movimiento muy pequeño del eje.

6. Si el conjunto eje-rotor gira libremente, sin daños en los rotores, sin trabas oraspado, se puede considerar que el turbo está en condiciones de uso.

Procedimiento para la investigación de problemas

NOTA: Para adquirir confianza, habilidad y sensibilidad para efectuar una

inspección en un turbo, examine un turbo nuevo conforme fue descritoanteriormente. Compare los resultados de la inspección entre el turbo nuevo y elusado.

Advertencia

La utilización de turbos sin que los conductos de entrada de aire y filtros esténcorrectamente instalados, pueden resultar en daños personales y al equipo,como consecuencia de la entrada de objetos extraños en el turbocargador.



que puede indicar una fuga de aire entre el filtro y el motor, o una fuga degas entre el turbo y el motor. Un nivel de ruido variando cíclicamente de unnivel para otro, puede indicar un filtro de aire obstruido, una restricción en laentrada



o o una gran acumulación de suciedad en el rotor y en la carcaza del compresor.repentina en el nivel de ruido con humo negro o azul y fuga excesiva de aceite, indican una falla

Chequeo de fuga deaire y ruido.

Con el motor enfuncionamiento, verifique el turbo en relación al ruido o vibración fuera de locomún. Esto puede indicar un mal funcionamiento del conjunto eje-rotor. Si sepercibiera alguna condición sospechosa, pare el motor inmediatamente, paraproteger el turbo y el motor de daños mayores. Examine el turbo conforme elprocedimiento de inspección recomendado. Si fuera evidente cualquier daño, elturbo deberá ser removido y sustituido.

Si el turbo fuera considerado funcional, esto es, sin averías, proceda al chequeo

del sistema de aire como sigue:Con el motor parado:

1. Cheque si no existerestricción en el filtro de aire.2. Cheque si todas las abrazaderas de las mangueras están en orden.3. Cheque la junta del colector de admisión.4. Cheque si no hay rajaduras o deterioros en todas las mangueras.

CON EL MOTOR EN MARCHA LENTA

1. Se puede verificar la tubería de aire y conexiones entre el filtro de aire y el tubo,pulverizando levemente fluido de partida. Las fugas serán indicadas por un aumentoen la rotación del motor, pues el fluido será inyectado al motor a través del rotor delcompresor.

2. Las fugas de aire entre el tubo y el motor se pueden verificar por el tacto y a travésde la aplicación de una pequeña camada de aceite o espuma de jabón a lo largo de latubería, conexiones y mangueras.

3. Observe si aparecen burbujas. Las fugas de gas entre el bloque del motor y laentrada del turbo también podrán producir cambios en el nivel de ruido y reducir eldesempeño del turbo.

CHEQUE EL SISTEMA

1. Cheque la existencia de fugas en la junta del colector. 2. Verifique si los tornillos del colector están apretados.

3. Verifique si existen rajaduras o porosidad en el colector. 4. Verifique la existencia de fugas en la junta de la brida de la entrada

de la turbina.5. Verifique si los tornillos de la brida de la turbina están debidamenteapretados.



Las fugas de gases de escape son detectadas a través de la decoloración porcalentamiento del área de la fuga.

Observación: Mucha Atención con la aparente fuga de aceite. La mayoría de lasveces en que el turbocargador se encuentra sucio de aceite, no existe fuga. Este

aceite es proveniente del respiro del cárter (blowby).

analisis de turbocargador

Documents