UNIDAD 19: INCONVENIENTES EN LA MARCHA.
Generalidades. Motores de embarcaciones menores. Falla en el arranque, determinación y solución. Pérdida de potencia. Humo en el escape (blanco o negro) Causas y soluciones. Combustión irregular. Falta de lubricación. Fallas en la refrigeración. Grandes motores Diesel. Sistema de arranque a aire comprimido.
Inconvenientes en la marcha y diagnóstico/solución de fallas en motores navales en servicio en nuestra Armada.
Se seguirá como normativa mandatoria el manual del fabricante, las normas y directivas emitidas por el ente técnico correspondiente, y si nada de esto estuviere disponible, lo normado en las NOCEM CAPITULO 22 MOTORES DE COMBUSTION INTERNA, asentando todas las novedades y trabajos efectuados, en las correspondientes planillas de guardia, Libro de Máquinas en Puerto si el buque se encuebtra amarrado, y siempre en el Historial del motor afectado.
Algunas fallas típicas de los motores diesel marinos las encontraremos en
MAQ 305 MOTORES DIESEL LIBRO SEGUNDO CAPITULO 2 Inconvenientes en la marcha del motor.
Se transcriben aquí, lo normado por la NOCEM, adaptado para el dictado de la materia.
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NORMAS PARA EL USO Y CONSERVACION DEL MATERIAL DE CASCO, ELECTRICIDAD Y
MAQUINAS NAVALES (N O C E M) CAPITULO 22 MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
FALLAS DE FUNCIONAMIENTO
A. GENERALIDADES
En este título se tratan sucesivamente:
1. Las eventuales dificultades que pueden encontrarse para hacer arrancar un motor.
2. Las diversas fallas que pueden constatarse durante su funcionamiento.
3. Algunas fallas de interés en la línea de ejes.
Las fallas que perturban el funcionamiento de los
motores, o comprometen su conservación, pueden ser el resultado de falta de
resistencia del la material, desregulación o de mantenimiento, etc.
Se tratan en este Anexo, algunas fallas que se
estiman más interesantes, indicando para todos los casos en que sea posible,
las medidas a tomar cuando ellas se manifiestan.
La búsqueda de la o las presuntas causas de una
falla de funcionamiento, siempre debe ser llevada con método, para evitar
desarmes inútiles o excesivos, la mayoría de las veces decididos con ligereza.
Cuando aparece una anomalía en la lectura de un
manómetro, nivel, etc., es conveniente, antes de iniciar los trabajos de
inspección, asegurarse que dicha anomalía no se debe a una indicación errónea
debida al aparato de control en sí (grifo interceptor no abierto totalmente,
purga de nivel no totalmente cerrada, etc.).
A menudo, las fallas durante el funcionamiento se
explican por haberse averiado alguna pieza o varias simultáneamente, pero,
cuando se investigan las causas no hay que olvidar que, a veces, son las
consecuencias de: a) Una falsa maniobra reciente (apertura o cierre, por
inadvertencia, de una interceptora o de una purga, detención de una máquina
auxiliar independiente, etc.); b) Un montaje mal realizado, después de una inspección
o seguido de insuficientes verificaciones (mala posición de una pieza,
deficiente apriete de una junta, etc.).
B. DIFICULTADES EN EL ARRANQUE
Las dificultades, en el arranque que se presentan
con más frecuencia, las posibles causas y para alguna de ellas, las medidas que
posibilitan, en la mayoría de las veces, superarlas, se enumeran a
continuación.
a.
Dificultad al virar el motor con virador.
Las
posibles causas son:
1. Calentamiento y principio de
engranamiento ocurrido durante la marcha precedente y que pasaron
desapercibidos.
2. Empastado de los pistones en un
motor sumamente sucio.
3. Entrada de agua en el motor
durante la detención, provocando una fuerte oxidación.
4. Bloqueo o acuñamiento de un
pistón por trozos de aros y/o de válvulas caídos dentro del cilindro, etc.
b.
Dificultad al virar con aire, a pesar de no presentar inconvenientes al virar
con el virador.
1. Errores en la apertura de las
válvulas de la tubería de aire comprimido.
2. Interrupción del circuito de
aire por uno de los seguros para impedir el arranque en determinadas
situaciones (virador no desacoplado, escape cerrado, circuito de lubricación
sin la presión debida, etc.).
3. Insuficiente presión de aire.
4. Defectuoso funcionamiento de una
o varias válvulas de arranque en los cilindros. El acuñamiento en posición
abierta, o un importante defecto de la estanqueidad de solo una válvula, puede
provocar que se mantenga en presión el correspondiente cilindro, impidiendo a
veces el arranque. Esta presión se opone a la acción normal del aire de
arranque en él o los cilindros que sólo deberían recibirlo en la posición
oportuna del eje cigüeñal. El eje, en estas circunstancias, se balancea
alternativamente, hacia marcha adelante y atrás pero, el motor no arranca
justamente por esto, es decir porque el cigüeñal no puede efectuar sus
revoluciones normales de arranque.
c. El motor
gira con aire de arranque, pero no alcanza su velocidad que se debe a:
1. Presión demasiado baja en los botellones
de aire.
2. Defectuoso funcionamiento de los
reductores.
3. Temperatura ambiente muy baja
que provoca demasiada resistencia en las articulaciones. Se deberá, entonces,
calentar el aceite del circuito. de lubricación.
4. Anormal resistencia de la hélice
durante una evolución con un gran ángulo de timón o en el momento del cambio de
sentido de marcha.
En el caso del arranque de un motor de propulsión
con "hélice embragada", no hay solución inmediata para el arranque,
el motor sólo podrá aumentar su velocidad de arranque cuando pueda ser superado
el arrastre del motor debido a la arrancada del buque o cuando el timón vuelva
a las proximidades de su posición a la vía. Se entiende que, el arranque
mencionado, es en el caso de una puesta en marcha contraria a la que se venía
navegando.
d. Girando
el motor normalmente con aire de arranque, en ningún cilindro se produce
combustión al pasar "a combustible".
Las causas pueden ser:
1. El o los
correspondientes inyectores, posiblemente, no son alimentados.
Verificar que los pistones de las
bombas de inyección no se encuentren la clavados en el punto muerto superior.
Se deberá recorrer los pistones y
purgar el circuito.
2. La
presión de compresión es insuficiente en los cilindros que acusan falta de
combustión, lo cual puede ser debido a fugas por los aros, como consecuencia de
encontrarse pegados en sus alojamientos en el pistón; fugas por válvulas y
juntas, en cuyo caso la falla puede manifestarse por un sensible "soplado"
dentro del carter durante el virado del motor con aire. Parar el motor en estos
casos y proceder a la corrección del inconveniente; continuar con el motor en
marcha en estas condiciones puede ser peligroso por pasaje de combustible al
carter, en el caso de aros pegados y/o baja compresión, por pérdida por las
válvulas, que originan además, que ese movimiento no trabaje y por lo tanto
funcione por arrastre.
e. Las
primeras combustiones son acompañadas por golpes más o menos violentos y
eventualmente hacen funcionar las válvulas de seguridad.
Puede ser debido a:
1. Presencia de agua en uno o
varios cilindros.
Las presiones dentro de las cámaras de combustión,
pueden alcanzar valores considerables y provocar el levantamiento de las tapas
de cilindros que ocasionar fugas por las juntas o la deformación de las piezas
en movimiento.
Esta anomalía por lo general debería haber sido
descubierta durante el desarrollo de los preparativos de puesta en marcha, en
consecuencia se deberán cumplimentar nuevamente, para detectar la falla y
solucionarla.
2. Las primeras inyecciones
producidas en forma irregular, por los bolsillos de aire encerrados en las
tuberías mal purgadas En general este aire se elimina bastante rápidamente y se
normaliza el funcionamiento del motor en las vueltas sucesivas.
3. Una elevación demasiado violenta
y excesiva de la presión durante la combustión.
Las posibles causas de esta última anomalía son
múltiples, tales como por ejemplo:
3.1. Un retardo demasiado grande en el
encendido del combustible, debido a su calidad o a su deficiente pulverización.
Debe recordarse que en todo cilindro de motor
diesel, un determinado "retardo" separa el principio de la inyección
del combustible de su inflamación. Cuando esta última se produce, todo el
combustible ya inyectado prácticamente se quema de un solo golpe, el impacto
que entonces puede producirse, es tanto más intenso cuanto más importante es el
"retardo. del encendido".
Para cada combustible este retardo está,
generalmente, caracterizado por el índice de cetano.
El cetano es un hidrocarburo que se inflama muy
fácilmente, mezclado en proporciones variables con otro hidrocarburo, el
alfametil-naftaleno, que se inflama muy difícilmente, permite obtener una gama
de productos cuyos retardos de encendido disminuyen a medida que en la mezcla.
aumenta el porcentaje de cetano. El tenor de cetano (%) en la mezcla que tenga
el mismo retardo al encendido que un combustible dado, quemado en las mismas
condiciones de presión, temperatura y grado de pulverización, es por definición
el índice de cetano de este último.
Los combustibles deben tener un índice de cetano,
por lo menos igual a 50, para poder ser empleados sin inconvenientes en motores
diesel. Este índice es el límite mínimo admitido para la recepción del gasoil. (Ver NOCEM 32)
Por otra parte, debe tomarse en cuenta que el
empleo de combustible con índice de cetano demasiado elevado, puede provocar
presencia de humo en el escape. No es deseable tampoco que el índice de cetano
sobrepase de 60.
3.2. Un avance exagerado de la
inyección. Demasiado combustible se quema antes de haber sobrepasado el pistón
el punto muerto alto.
3.3. Inyectores con sus agujas
clavadas en posición abierta o rotura de sus resortes. En esta forma el
combustible entra al cilindro con demasiada anticipación y por otra parte mal
pulverizado.
3.4. La acumulación de combustible o
de aceite, en uno o varios cilindros. Sobre los pistones o las paredes de los
cilindros pueden depositarse gotas de combustible mal pulverizado durante
tentativas repetidas de arranque, cuando no van intercaladas por un virado con
aire sólo.
3.5. En los motores de propulsión,
una cupla resistente demasiado fuerte, que detiene el aumento de velocidad
cuando el "registro de combustible" tiene un valor más elevado que el
correspondiente a esa velocidad. En los motores cuyo avance de la inyección
aumenta al mismo tiempo que el registro de combustible, dicho avance puede
llegar a ser demasiado grande al principio del incremento de la potencia.
Este caso puede producirse durante las maniobras de
una unidad que tenga una arrancada considerable en el momento de cambiar de
marcha una de sus líneas de ejes.
3.6. Una importante fuga en una
válvula de arranque. Si no ha sido suficiente como para impedir el arranque del
motor con aire, esta fuga puede, durante las primeras vueltas con combustión,
provocar la sobrealimentación del correspondiente cilindro y el anormal
incremento de la compresión. En estas condiciones, en el momento de la
combustión, la presión máxima habitualmente alcanzada, puede ser ampliamente
sobrepasada.
El riesgo desaparece desde el momento en que se
purga el colector de aire de arranque, pero entonces puede haber un retroceso
de gases de la combustión dentro de dicho colector que, a veces, se calienta.
3.7. Aumento de la contrapresión en
el escape debido a la incompleta apertura de las interceptoras que pueda tener
el circuito.
Debe tenerse en cuenta, que los motores de los
submarinos equipados con “Snorkel”, normalmente se hacen arrancar con el escape
cerrado. Su abertura se lleva a cabo, solamente cuando la presión alcanzada
dentro del colector tiene un valor suficiente como para evitar el peligro de
entrada de agua.
3.8. Observaciones referentes a las
válvulas de seguridad. Los excesos de presión en los cilindros, normalmente,
dan lugar al funcionamiento de las válvulas de seguridad que constituyen
"sólo un sistema de aviso".
La sección de pasaje para los gases que estas
válvulas proporcionan, no es en realidad nunca suficiente para limitar la
magnitud de la presión en los cilindros. Esta presión puede aumentar bastante
más allá de la presión del calibrado de las válvulas de seguridad.
Por otra parte debe tomarse en cuenta que el
asiento de las válvulas de seguridad soporta poco tiempo el paso de los gases
calientes pues se erosiona y además las repetidas aperturas violentas, pueden
conducir rápidamente a que queden fuera de servicio por provocar el
aplastamiento de sus resortes.
f. El motor se para, poco después de arrancar.
Los excesos de presión mencionados anteriormente
pueden ser suficientes para parar el motor en el momento en que los
correspondientes pistones se acercan al punto muerto superior. En estas
circunstancias, los movimientos y articulaciones pueden ser afectados
seriamente.
Algunas veces, se produce la detención y aun la
inversión del sentido de marcha en motores "no reversibles" que
accionan las hélices por intermedio de reductores inversores, cuando las
maniobras de cambio de marcha de una línea de ejes son hechas con excesiva
violencia. La cupla motriz, en el momento de embrague en el nuevo sentido de
marcha, puede ser demasiado débil como, para detener la hélice.
Asimismo, a veces es imposible el cambio de marcha
en un motor reversible y esto es debido al funcionamiento defectuoso del
mecanismo de cambio de marcha, como consecuencia de una operación errónea de
las válvulas del circuito de aire, o al empastado de algunos mecanismos durante
las marchas prolongadas sin realizar maniobras. Cuando los motores son
propensos a esta falla, es prudente hacerlos cambiar de marcha para probarlos
antes de las maniobras previstas.
g. El cambio de marcha de un motor reversible es
acompañado por violentos golpes.
Durante los cambios de marcha, los violentos
frenajes de aire provocan excesos importantes de presión en los cilindros.
Desde el momento en que la palanca de maniobra del
motor se coloca en la posición correspondiente al nuevo sentido de marcha
ordenado, el aire de arranque puede penetrar en cada uno de los cilindros que
alimenta durante una parte, bastante grande, de la carrera, motriz de los
pistones en dicho sentido de marcha. Si el motor, impulsado por la arrancada
del buque, aún continúa girando en sentido inverso, el aire es admitido en los
cilindros durante la "carrera ascendente" de los pistones, a los
cuales frena.
En un principio, esta operación no ofrece peligro
debido a que la presión en los cilindros no debe sobrepasar la existente en el
colector de aire de arranque; lo normal es que las válvulas de arranque queden
abiertas hasta que los pistones lleguen a la proximidad del punto muerto
superior. En algunos casos, la sección de pasaje que ofrecen las válvulas de
arranque es desafortunadamente, demasiado reducida como para asegurar el
equilibrio de las presiones y por lo tanto una compresión suplementaria se
genera en los cilindros. Esta compresión puede ser suficiente para anular la
acción de los pistones neumáticos que controlan la apertura de las válvulas de
arranque; debido a ello se produce el cierre de estas últimas y por lo tanto,
se produce entonces, una considerable elevación de la presión del aire
aprisionado en las correspondientes cámaras de combustión.
En todos los motores modernos, las válvulas de
arranque son comandadas neumáticamente y sus resortes de retorno las mantienen
cerradas fuera de los momentos de admisión de aire.
Los inconvenientes mencionados se agravan más aún
cuando el aumento de calor resultante da lugar al encendido del combustible
inyectado; en muchos motores durante el funcionamiento con aire no se produce
la anulación de las bombas de inyección, lo que significa que la inyección
sigue produciéndose. En estas condiciones se han verificado verdaderos
"estallidos" de tapas de cilindros, según un plano diametral.
En conclusión, para limitar los riesgos de un
frenado demasiado violento, durante los cambios de marcha, es prudente y
siempre que la necesidad de la maniobra no apremie, esperar a que los motores
estén prácticamente parados antes de pretender hacerlos arrancar en el nuevo
sentido de marcha ordenado.
Cuando los motores reversibles accionan reductores
por intermedio de acoplamientos con embrague, el desembrague siempre permite un
cambio de marcha más rápido. Prácticamente, el motor se para desde el momento
en que es desacoplado y puede hacérselo arrancar de inmediato en vacío, sin
dificultad, en el nuevo sentido de marcha y luego ser embragado.
Algunos motores muy sobrealimentados sólo pueden
hacerse arrancar en vacío, aun estando parado el eje al cual van acoplados,
debido a que tienen una relación de compresión relativamente baja, para no dar
lugar a presiones de combustión excesivas y porque sus sobrealimentadores no
inician instantáneamente la impulsión.
h. El
motor se "ahoga" poco después de su arranque.
Esto puede ser debido a la falta de alimentación de
aire, por aspiración cerrada, bomba de barrido que no funciona, etc., o por una
obstrucción en el escape. En este caso habrá retorno de gases de la combustión
en la aspiración.
Las articulaciones y las bielas de algunos motores
de dos tiempos con barrido transversal, provistos de válvulas en todas sus
lumbreras de barrido, no soportan, sin averías graves, un arranque hecho con el
escape cerrado. El no abrir el escape provoca un importante incremento de presión
en sus cilindros después de algunas inyecciones, ya que la combustión, aún
cuando sea deficiente, sigue siendo posible, gracias al exceso de aire
presente. Es excepcional, en motores de este tipo, la aplicación por diseño de
válvulas sopapas en todas las lumbreras de barrido; en general, la hilera
inferior de lumbreras no las tienen. Ello permite un retorno de gases hacia el
colector de barrido en caso de que el escape no esté abierto; en esta forma, no
son de temer pronunciados excesos de presión en los cilindros ya que no se
presentarán.
i. Las
bombas de lubricación acopladas no se ceban al arrancar el motor.
Esta falla significa, sin demora, detener de
inmediato el motor.
Puede ser atribuida a un nivel excesivamente bajo
en el tanque de servicio de aceite de lubricación, o la obstrucción de los
filtros, o a una entrada de aire en la aspiración de la bomba, o bien, al mal
estado de ésta.
j. Las
bombas de circulación de agua acopladas no se ceban al arrancar.
Puede ser por:
1. Maniobra
errónea de las válvulas del circuito.
2. Obstrucción
de las rejillas.
3. Entrada
de aire por la aspiración.
4. Defectuoso
funcionamiento de las bombas.
No es imperativo detener de inmediato el motor,
pero debe ser decidido, si una rápida verificación del circuito, su purgado, la
apertura de interceptoras entre bandas, o la puesta en marcha de una bomba de
reserva, no permiten asegurar la circulación antes que la temperatura de salida
del agua alcance un valor excesivo.
En los motores refrigerados con agua dulce en
circuito cerrado, esta elevación de temperatura recién puede hacerse peligrosa
después de una falta de circulación de varios minutos, del agua de mar.
C. RUIDOS ANORMALES DURANTE EL FUNCIONAMIENTO
Los ruidos anormales percibidos durante el funcionamiento,
acompañados o no de calentamientos, se explican, a menudo, por los esfuerzos
anormales y/o los golpes sobre los movimientos o los pistones debida, a:
a. Excesivos
huelgos en las articulaciones.
El
excesivo huelgo en las articulaciones puede provenir de:
1. Mal estado de conservación de
los revestimientos de los cojinetes.
2. Aflojamiento o alargamiento de
los bulones de apriete de los cojinetes.
Los bulones de las cabezas de biela son los más
expuestos a estas fallas que pueden provocar su rotura y accidentes graves.
Una biela suelta, frecuentemente, desfonda el
carter. Acuñada entre el eje del cigüeñal y el block, a veces provoca la
violenta detención del motor.
En estos casos los bulones de todas las bielas
deben ser inspeccionados dado que pueden haber sufrido un alargamiento.
Por otra parte, hay que verificar que el eje
cigüeñal. no se haya deformado.
b. Excesivos
huelgos en algunos mecanismos.
Los huelgos excesivos de los aros en sus
alojamientos en el pistón, o de los pistones en sus cilindros, al quedar
anulados en el momento de cambiar su sentido de apoyo contra las respectivas
piezas, pueden provocar desde simples batidos hasta golpes de importancia.
También pueden aparecer golpes debidos a nuevos
puntos de contacto entre algunas piezas; por ejemplo: como consecuencia de un
importante aumento de los huelgos en los cojinetes de cabeza de pie de biela,
el aro superior de un pistón, por la inercia que lleva cuando llega al punto
muerto superior, puede alcanzar a chocar contra el resalte que, frecuentemente,
presenta la superficie de trabajo del cilindro en su parte alta, debido a su
desgaste.
c. Golpes
de cuerpos extraños contra las tapas de los cilindros y pistones.
A veces entran en la cámara de combustión algunos
cuerpos extraños, como ser trozos de válvulas o de aros, donde son aprisionados
entre los pistones y las tapas de cilindro, dando lugar a golpe, muy netos,
pero irregulares, antes de ser, en algunos casos, evacuados por el escape.
Solamente la ulterior inspección del cilindro
afectado permite, por lo general, identificar exactamente las causas y
constatar sus efectos: recalcado, deformación de asientos de válvulas, etc.
d. Golpes
de un pistón contra, una válvula.
En un motor de cuatro tiempos, la desregulación de
un botador puede provocar el aumento de la alzada de una válvula y llevarla
hasta hacer contacto con el pistón en el momento en que éste pasa por el punto
muerto alto.
No siempre son perceptibles los primeros golpes que
se producen pero, cuando la desregulación se acentúa, se hacen violentos y es
de temer el corte del vástago de la válvula afectada que, a veces, puede ser
seguida de su caída en el cilindro. Los contactos entre pistones y válvulas
también pueden ser provocados por las vibraciones de los resortes.
También deben tenerse en cuenta que las válvulas de
cualquier motor pueden quedar sueltas y sus vástagos cortarse, sin que haya
habido desregulación de los botadores.
Al quedar fuera de servicio una válvula, en todos
los casos, lo más probable es que se produzca una alteración en el
funcionamiento del motor que obligue a pararlo, ya que el correspondiente
cilindro deja de trabajar.
e. Funcionamiento
defectuoso de los aros.
En los motores de dos tiempos, en particular, cuando
sus extremos están rotos los aros pueden engancharse en las lumbreras. En
algunos casos excepcionales, los aros demasiado ajustados en las ranuras pueden
quedar intermitentemente mordidos en el momento del cambio de sentido del apoyo
de los pistones en los cilindros, en su paso por el punto muerto alto y
permiten una amplia fuga de gases bastante ruidosa. Los ruidos se producen
atribuibles a golpes con intervalos muy irregulares; varios registros de las
presiones indican que, dichos ruidos, son acompañados por una fuerte caída de
presión en el correspondiente cilindro y de un sensible aumento en la llegada
del aire de barrido. El ruido es el resultado de la expansión de los gases en
fuga a través de las lumbreras.
f. Rozamientos
entre piezas sobrecargadas o mal lubricadas.
Los rozamientos entre piezas, debidos a esfuerzos
anormales, en general, provocan principios de engranaduras que se agravan
rápidamente. Desde el momento en que se hacen perceptibles, se debe aumentar la
lubricación interna y solicitar la autorización para reducir la velocidad y aun
para parar el motor. Estos rozamientos, algunas veces, son consecuencia del
acuñamiento entre los pistones y cilindros de trozos de aros rotos.
g. Anulación
brusca de huelgos en los mecanismos con movimientos alternativos, cuyos
resortes de retorno estén vencidos o rotos.
Muchos mecanismos con movimientos alternativos, son
llevados de retorno hacia sus dispositivos de accionamiento, botadores y
camones, por ejemplo, por medio de resortes.
En la mayoría de los casos, las presiones,
desarrolladas durante la marcha actúan en el mismo sentido que los resortes;
por ejemplo: las válvulas de admisión y descarga son de tipo autoclave. El
funcionamiento se mantiene aceptable, en apariencia, teniendo los resortes en
malas condiciones.
Sin embargo, no hay que olvidarse que los resortes
deben impedir que los mecanismos por ellos accionados pierdan contacto con sus
camones o sus botadores impulsores, dentro de la tolerancia del huelgo reglado,
de manera de evitar un reencuentro violento cuando dicho contacto se ha perdido
(aumento excesivo de huelgo) en un determinado instante debido a una
insuficiente velocidad de retorno de la pieza afectada.
Muy a menudo son necesarios dos resortes
concéntricos, en general de paso contrario, para una misma válvula y así los
proyecta el fabricante. La rotura de uno de ellos compromete la seguridad del
oportuno retorno de dicha válvula, en mayor grado cuanto mayor sea la tendencia
a vibrar que tenga el resorte que haya quedado en buen estado.
Los golpes que se producen y que ponen en peligro
la conservación de los camones y de los rodillos, frecuentemente, son difíciles
de identificar durante el funcionamiento. A veces, es indispensable una
inspección con el motor parado para constatar el estado de los resortes, así
como también, el de los camones y botadores.
h. Fugas
por las juntas. Golpeteo de diversos mecanismos.
Las fugas por algunas juntas, sometidas a las
mismas variaciones de presión que las cámaras de combustión, los cambios de
sentido de apoyo de los balancines y de algunas palancas, a veces, dando lugar
a ruidos que pueden confundirse con choques o golpeteos en el interior de los
cilindros.
Otros ruidos, difíciles de localizar o de
identificar son, algunas veces, debido al batido o al choque contra partes
fijas de tuberías mal engrapadas y sometidas a presiones variables (en
particular circuitos de inyección). Estas tuberías pueden, con el tiempo,
terminar por romperse.
i. Rotura
del eje cigüeñal.
Una avería de esta clase, evidentemente
excepcional, jamás se produce siguiendo una sección recta del eje. Las dos
partes de éste quedan solidarias y el motor, por lo general, no se para.
j. Anormalidades
en la combustión.
Anormalidades en la combustión, acompañadas o no de
sobrecarga, por exceso, de combustible o presencia de aceite en los cilindros
involucrados, pueden ocasionar ruidos o golpes; aquello es posible que ocurra
por:
1. Un aumento demasiado violento de
la presión al principio de la combustión debido a que la cantidad de
combustible, que se inflama instantáneamente, es demasiado grande o está mal
pulverizada. Esta falla puede ser la consecuencia del trabado de la aguja del
inyector en la posición de abierto o, a la rotura de su resorte.
También puede ocurrir que el combustible, en lugar
de ser inyectado correctamente, en parte penetre en la cámara de combustión
como consecuencia de fugas a través de la rosca de fijación de la tobera.
2. Un aumento excesivo del valor de
las presiones máximas de combustión porque hay demasiado avance a la inyección.
Por otra parte, los cilindros afectados pueden
estar, sobrecargados debido a:
(a) Una desregulación de sus respectivas bombas de
inyección, aumentando sobre la normal la cantidad de combustible inyectado por
cilindro.
(b) Fugas hacia el interior de los cilindros del
combustible, o del aceite para refrigeración de inyectores.
(c) Entrada a los cilindros del aceite que, en
algunos casos, es utilizado para la refrigeración de los pistones. Son
sumamente difíciles de identificar y son siempre muy perjudiciales los efectos
que sobre la conservación de las articulaciones provocan la excesiva rapidez
del aumento de la presión y las presiones máximas demasiado altas.
Esto trae como consecuencia: rajaduras y
aplastamientos de los revestimientos, desgaste de los muñones y aumento de los
huelgos.
Con referencia a estas fugas del aceite de
refrigeración de los pistones, al interior de la cámara de combustión debido a
perforaciones o rajaduras en las cabezas, de los mismos, pueden originar una
explosión de carter cuando la falta de estanqueidad en una cabeza de pistón es
considerable.
Sin embargo si la rajadura o perforación es pequeña
y en frío pueden notarse, una vez en marcha, pueden desaparecer las pérdidas,
debido a la dilatación de la cabeza del pistón al calentarse. En estas
circunstancias, en caso de necesidad, es admisible intentar hacer arrancar un
motor que tenga una pérdida en uno de sus pistones. El arranque se efectuará
previa anulación del correspondiente envío de la respectiva bomba de inyección.
Después de algunos minutos de marcha del motor, el envío de combustible puede
ser iniciado.
Es de tener en cuenta que una comunicación entre el
cilindro y la cámara de refrigeración del pistón puede manifestarse,
simplemente, por una evacuación de gases en el retorno del aceite sin que, aparentemente,
haya una perturbación en la combustión. Cuando dicha salida de gases es poco
importante durante la marcha, es difícil identificar el pistón afectado, en
particular, si el retorno del aceite se hace a una caja común para varios
pistones. Esta determinación es mucho más fácil hacerla con el motor frío, ya
que la falla de estanqueidad es más acentuada y el virado del motor con aire o,
por un recurso exterior como el caso de los submarinos, es suficiente para
provocar una sensible salida de aire por la tubería de descarga del aceite
refrigerante del pistón averiado.
3.
Funcionamiento intermitente de los inyectores.
Un inyector alimentado lentamente, por alguna razón
de mal funcionamiento, puede levantarse y volver a caer inmediatamente sobre su
asiento después de haber dejado escapar, por expansión, un cierto volumen de
combustible. Este volumen es, a veces, superior al que realmente la bomba
impulsa por cada carrera a baja velocidad. En el ciclo que sigue a dicha
inyección, la presión en la bomba ya no aumenta lo suficiente como para que su
impulso llegue a provocar la alzada de la aguja inyectora; es así como se
produce un "rateo" o falla de combustión.
Estas fallas de inyección y combustión se
reproducen con intervalos más o menos regulares a causa de fenómenos complejos
localizados en la tubería de inyección y dan lugar a que el correspondiente
cilindro de la impresión de golpear intermitentemente.
Cuando se está en presencia de una falla de esta
naturaleza, en primer término se debe verificar el calibrado del inyector. Si
el calibrado es correcto, el remedio para esta anomalía consiste en aumentar,
ligeramente, el caudal integrado por la bomba. Sin embargo, deberá controlarse
que, durante un aumento de la potencia desarrollada, la nueva regulación no
sobrecargue el correspondiente cilindro durante el funcionamiento con grandes
cargas.
4. Presencia de agua en los cilindros.
En determinados casos, puede penetrar agua por la
aspiración o por el escape en un motor en funcionamiento; sólo puede ocurrir en
situación de golpes de mar ahogando dichas entradas (en los submarinos en
inmersión navegando con Snorke1) pero, en cambio, son bastante frecuentes las
fallas de estanqueidad de la parte refrigerada de las camisas y cabezas, como
ser: fugas en las juntas, perforaciones en sus paredes o en los conductos de
escape o en los pistones refrigerados con agua. Si las entradas de agua son muy
grandes e importantes, se producirán golpes durante la marcha del motor. Como
la mayoría de las fugas, éstas son débiles al principio y se agravan muy
lentamente, siendo posible, por lo general, constatarlas antes de llegar a
percibir los golpes.
Estas entradas de agua se manifiestan por: una
emisión de vapor de agua en el escape, muchas veces con presencia de humo
blanco, o salida de gotas de agua al ser abiertos los grifos de descompresión.
Tanto sea que haya golpes, como emisión de humo
blanco o salida de gotas de agua, el motor, en todos los casos, debe ser parado
cuanto antes. Después de detenido el motor, el derrame de agua por las purgas
de los colectores de barrido y de escape o dentro del carter, permite
identificar los cilindros afectados por las fugas.
Es de tener en cuenta que, a pesar de que la
presión media existente en un cilindro de cualquier motor en marcha, es
netamente superior a la presión del agua de refrigeración, la experiencia
indica que una falla de estanqueidad que ponga en comunicación la cámara de
refrigeración con la cámara de combustión, algunas veces da lugar a una entrada
de agua en el cilindro y más frecuentemente también da lugar al pasaje de gases
hacia el circuito de agua.
Después de todo lo expresado respecto a las causas
de les diversos ruidos y/o golpes que pueden ser percibidos durante el
funcionamiento de un motor es necesario también compenetrarse del "tipo de
ruido" percibido tales como: golpes sordos, chasquidos, batidos, etc., que
a veces facilita su identificación por personal experimentado que podrá
distinguir: golpes de combustión, cambio de apoyo de un pistón, de una
articulación, batido de aros, etc., pero la comprobación resulta siempre
difícil en la mayoría de los casos.
Teniendo en cuenta estas observaciones, cuando un
ruido ha sido, primeramente, localizado como proveniente de un cilindro, hay
que controlar que su origen no sea exterior, corno podrían ser fugas por una
junta, aflojamiento de una pieza mal apretada o que tiene un huelgo excesivo,
etc. Si este control no da resultado, deberá encararse una posible anomalía en
la combustión, obteniéndose diagramas de presión máxima o diagrama desfasado.
Hay que tener presente que no es suficiente
constatar que la anulación de la correspondiente bomba de inyección, suprime el
ruido, para, atribuirlo a un defecto de la inyección. Puede tener su origen en
un golpe de una articulación o en un cambio de apoyo de una pieza que no es
perceptible cuando en el cilindro no hay combustión. La búsqueda de las causas
que dan origen al ruido, puede entonces requerir el desmonte e inspección del
pistón y de sus correspondientes articulaciones.
Entonces debe tenerse en cuenta que, por lo
general, cuando la realización de un control no permite constatar ninguna
anormalidad y los golpes persisten, no hay que limitarse a repetir dicho
control, sino también extender el campo de búsqueda.
Muchas veces las causas de las averías son
determinadas demasiado tarde porque el personal fija su atención sobre un punto
en particular, limitándose a repetir, sin resultado, las verificaciones
relacionadas con dicho punto.
D. FALLAS EN LA LUBRICACION Y EN LA REFRIGERACION.
a.
Disminución de la presión de aceite.
Este
inconveniente puede ser debido a:
1. Disminución del nivel en los
carters o en los tanques de servicio, interrumpiendo la aspiración de la bomba.
2. Incorrecto funcionamiento le las
bombas debido a su desgaste; avería común en bombas de engranajes; fallas en la
estanqueidad de las válvulas y/o entradas de aire por el lado de la aspiración.
3. Obstrucción de los filtros.
4. Huelgos excesivos en las
articulaciones, debidos en la mayoría de los casos, al final estado del metal
antifricción.
5. Importantes fugas a lo largo del
circuito.
6. Disminución de la viscosidad,
corno consecuencia de una acentuada dilución del aceite con combustible o de
una anormal elevación de su temperatura.
La presión del aceite no debe nunca descender por
debajo del valor mínimo admisible previsto por el fabricante. Desde el momento
en que una anormal disminución es constatada, ya sea directamente por la
observación de los manómetros, o por indicación de las alarmas luminosas o
sonoras, debe tratarse de recuperarlas, si es posible por medio de:
- Un
cambio de filtros.
-
Agregado de aceite.
-
Apertura de interceptoras entre circuitos.
- Puesta
en marcha de una bomba, auxiliar de reserva.
Debe pensarse seriamente, sin embargo, si el aceite
no está contaminado, antes de comunicar los circuitos, en el caso de disponerse
de dos motores, pues se correría el riesgo de producir el mismo inconveniente
en el otro motor.
Debe recordarse que los circuitos de lubricación y
de refrigeración de los diversos motores con que pueda contar un compartimiento
de máquinas que, normalmente, funcionan en forma independiente, deben estar
dispuestos de modo tal que con un mínimo de maniobras se permita ponerlos en
comunicación rápidamente.
Cuando ninguna de estas operaciones, que deben
efectuarse muy rápidamente, no permitan mantener la presión del aceite en un
valor aceptable, el motor afectado debe ser parado en el más breve lapso y la
búsqueda de las causas que originan la caída de presión, debe ser de inmediato
iniciada, sin olvidar la eventual inspección de las articulaciones.
b.
Inundación de los carters.
Esto puede ocurrir en motores de carter seco y
puede ser debido a:
1. Excesivas descargas de aceite
por los huelgos de las articulaciones por ser la presión de aceite demasiado
elevada.
2. Obstrucción de las rejillas o de
las tuberías de retorno.
3. Caudal insuficiente o descebado
de las bombas de extracción del lee del carter, cuando ellas existan.
La inundación de los carters hace bajar el nivel en
los tanques de servicio y hace correr el riesgo de descebar las bombas de
lubricación. A veces es acompañada por el chapoteo de las bielas, lo cual puede
provocar una considerable afluencia de aceite al interior de los cilindros y pistones,
lo que ocasionará que el motor despida humo por el escape al mismo tiempo que
provoca un rápido empastamiento. Por otra parte, en algunos motores, los golpes
de las cabezas de las bielas sobre el aceite en exceso de nivel en el carter,
pueden ser lo suficientemente violentos como para desfondar este último.
c. Aumento anormal de la temperatura en la salida del
aceite o del agua de los pistones refrigerados.
Cuando la falla involucra a la vez todos los
cilindros, existen causas análoga a las que se han mencionado con respecto a la
disminución de la presión de aceite: disminución del nivel en los tanques de
servicio; deficiente funcionamiento de las bombas de circulación de agua;
obstrucción de filtros, etc. Ello debe dar lugar a soluciones de la misma
naturaleza.
Cuando la falla se produce sólo en un cilindro,
deberán ser considerados dos casos:
1. El aumento de temperatura es
acompañado por una reducción del caudal de aceite o agua según el caso. Por lo
general, los visores donde el caudal es visible, permiten observar la
reducción.
En el caso tratado debe considerarse la posibilidad
de que haya una fuga del fluido en el circuito correspondiente, como ser:
rotura de una junta o de un tubo telescópico, o bien una falla en la
estanqueidad de la cabeza del pistón; en este último caso, las fugas de gases
interfieren mezclándose con las descargas del aceite o del agua.
2. El caudal del aceite o del agua
permanecen normales.
En este caso puede suceder que el cilindro esté
sobrecargado como consecuencia de una desregulación de su correspondiente bomba
de combustible. También puede ser debido a un anormal calentamiento del pistón
originado por un principio de engranamiento, fugas muy importantes por falta de
estanqueidad de los aros, etc.
d. Elevación anormal de la temperatura de todo el
aceite en circulación.
La regulación de la lubricación y de la
refrigeración con aceite de los pistones, en principio, se limita a la regulación
de la presión de los circuitos pero, la temperatura del aceite puede,
generalmente, ser modificada, variando el caudal de agua que pasa por los
enfriadores.
A veces, tanto del lado del aceite como del agua,
pueden producirse suciedades y en consecuencia aquellos caudales pueden
resultar ineficaces y como consecuencia se hace imposible mantener la presión
de aceite necesaria.
En los motores cuya refrigeración es regulada por
válvulas termostáticas, la magnitud de la alzada de dichas válvulas durante el
funcionamiento es un índice del estado de los enfriadores. Si la temperatura
del aceite se mantiene elevada a pesar de circular por ellos un caudal grande
de agua, los refrigerantes deberán ser limpiados.
e. Contaminación del aceite por entradas de agua.
Para reducir las probabilidades de contaminación de
los circuitos de aceite, cuando se tienen dudas sobre la estanqueidad de los
refrigerantes, la circulación del agua deberá ser establecida recién después de
haberse puesto en marcha las bombas de aceite, dicha circulación deber ser
suprimida antes de parar estas últimas bombas. Este caso se trata de motores
equipados con bombas independientes. De esta manera, la presión del aceite que,
normalmente durante el funcionamiento de la mayoría de los motores es superior
a la presión del agua, suprime el riesgo de las entradas de agua en el circuito
de aceite. Las pérdidas de aceite, menos peligrosas para los motores que las
entradas del agua, es lo único que queda por temer. En el caso en que estas
pérdidas se constaten, es evidente que debe verificarse y de ser necesario,
recuperarse la estanqueidad de los circuitos a la mayor brevedad posible.
f.
Disminución de la presión del agua o elevación de la temperatura en todas las
camisas.
Las fallas pueden afectar al circuito de agua dulce
en los motores refrigerados en circuito cerrado o el circuito de agua de mar en
todos los motores.
En circuito de agua dulce las fallas pueden ser
ocasionadas, debido a:
1. Deficiente funcionamiento de las
bombas.
2. Fugas en el circuito, provocando
un parcial vaciamiento del mismo.
3. Entradas de los gases de la
combustión al circuito por rajaduras en las camisas y/o tapas de cilindros, o
por fallas en algunas juntas que han perdido su estanqueidad.
Estas entradas de gases se manifiestan primeramente
por una inestabilidad y una disminución de la presión, seguidos por el
sobrecalentamiento de todo el circuito.
4. Deficiente funcionamiento de las
válvulas termostáticas.
En este caso puede suplirse, hasta determinar la
falla de la válvula termostáticas, por el control manual.
Es de tener en cuenta la alzada de las válvulas
termostáticas durante su funcionamiento, ya que son un índice del estado de
limpieza de los enfriadores de agua, circuitos de refrigeración y enfriadores
de aceite.
Debe tenerse también bien en cuenta que el
funcionamiento irregular de estas válvulas puede provocar variaciones rápidas
de la temperatura del agua, dando lugar a que se produzcan rajaduras en las
camisas o en las tapas de cilindros, como consecuencia de violentas
contracciones del material al pasar de una temperatura elevada a otra muy baja.
En particular, pueden tener como resultado la rotura de las camisas debajo de
la brida de apoyo cobre el block del motor, o quebraduras de los resaltos de
apoyo de las juntas de las tapas de cilindros, si tienen poco huelgo radial
dentro de sus alojamientos.
g. En los
circuitos de agua de mar las fallas pueden ser ocasionadas por:
1. Deficiente funcionamiento de las
bombas.
2. Descebado debido a fuertes
rolidos.
3. Obturación de las rejillas,
taponamiento de los filtros y tuberías debido a depósitos barrosos más o menos
consistentes.
4. Deficiente maniobra de válvulas
que permite la descarga de la bomba a un circuito en comunicación, con descarga
al mar en forma directa, es decir, sin pasar por el circuito general propio,
que en consecuencia quedará con poca alimentación de agua de mar.
Muchas veces, la imposibilidad de levantar presión
en la descarga, de una bomba que acaba de ser puesta en servicio se debe al
retorno que se produce hacia una toma de mar a través de una bomba centrífuga
parada.
Dado que en general, los circuitos de agua dulce
son independientes, un defectuoso funcionamiento de una bomba obligará, en la mayoría
de los casos, a parar el motor correspondiente.
Por el contrario y por lo general, los circuitos de
agua de mar permiten diversas maniobras que hacen posible la prosecución de la
marcha en caso de fallas tales como: limpieza de las rejillas de las tomas de
mar con aire comprimido o vapor, cambio de filtros, apertura de las
interceptoras, puesta en marcha de bombas de reserva y la alimentación del
circuito por intermedio del colector de incendio.
Las anormales elevaciones de temperatura del agua dulce
o del agua de mar, que sean imposibles de corregir, deben decidir la detención
de los motores, pero la necesidad de pararlos no es, por lo general, de tanta
urgencia como en el caso de una caída de presión de aceite, caída que obliga a
poner fuera de servicio un motor en el más breve lapso.
Es de tener bien presente que, cuando la falla de
una bomba de agua ha provocado una importante elevación de la temperatura en la
descarga de circulación, nunca debe ser restablecida violentamente con agua
fría, pues se corre el riesgo de provocar las engranaduras de los pistones, por
contracción de las camisas o rajaduras de éstas y aun de tapas de cilindros.
Si no es posible restablecer muy lentamente la
circulación, es siempre preferible parar el motor y esperar su enfriamiento
antes de volver a hacerlo arrancar. Se sobreentiende que se ha iniciado el
virado en el momento en que se lo ha parado.
h.
Elevación de la temperatura en determinados puntos de las envueltas de agua.
Esto puede ser debido a:
1. Acumulación de aire en los puntos
más altos o curvas que puede tener el sistema de refrigeración. La solución es
purgar el sistema.
2. Fugas de la cámara de combustión
debido a rajaduras en las tapas de cilindros, a menudo, consecuencia de
tensiones térmicas elevadas. Algunas veces, estas rajaduras se producen en
tapas de cilindros que han sido desincrustadas en forma incompleta.
3. Taponamiento debido a diversas
clases de depósitos e incrustaciones en los circuitos refrigerados en circuito
abierto.
Los depósitos que se forman o se acumulan en los
circuitos (arenas, barro, oxido, incrustaciones) perjudican la transmisión del
calor entre las paredes que deben ser refrigeradas y el agua que circula. Toda
la masa de las piezas involucradas, las tapas de cilindros en particular,
pueden en estas circunstancias por conductividad.
Como además, el sarro y los depósitos reducen las
secciones de pasaje del agua y por consiguiente su caudal, en la mayoría de los
casos la temperatura del agua aumenta en la descarga, a pesar de que por
aquella reducción de las secciones, el agua absorbe menos calor.
Esta falla, no tiene remedio durante el
funcionamiento del motor, aun estando la válvula de descarga completamente
abierta. Cuando a más presión que la normal de trabajo para tratar de arrastrar
los depósitos, por aumento de velocidad del agua de circulación, sin resultado
positivo, se impone el desincrustado total del sistema de enfriamiento del
motor.
E. VARIACIONES ANORMALES EN EL
CONJUNTO DE LAS TEMPERATURAS DE ESCAPE.
Fallas que afectan las bombas de barrido y de
sobrealimentación.
a.
Elevación generalizada de las temperaturas de escape.
Esta elevación es frecuentemente acompañada de humo
en el escape.
A veces, la temperatura alcanza valores considerables
que pueden ocasionar que los colectores lleguen a ponerse al rojo; ello puede
ser debido a:
1. Una insuficiencia en la
alimentación de aire como consecuencia del deficiente funcionamiento de:
Bombas de barrido, en los motores de dos tiempos.
Sobrealimentadores, en los motores
sobrealimentados.
Fugas en las válvulas de escape en los motores
sobrealimentados por turbo bombas, ya que, si los gases salen muy calientes de
los cilindros, la velocidad del sobrealimentador aumenta.
Sensible variación en el decalaje del eje de
accionamiento de las bombas de combustible. Los importantes esfuerzos que
soporta este eje durante el funcionamiento, siempre tiende a variar su decalaje
hacia atrás de su posición angular normal. Las consecuencias pueden ser:
recalcado y rotura de las chavetas, eventuales deformaciones del eje, etc.
Cuando se ha producido el decalaje mencionado, la
inyección se realiza con retardo, las presiones máximas de combustión
disminuyen mientras que las temperaturas en el escape aumentan.
Un fuerte aumento de las temperaturas en el escape
es una falla grave que debe decidir la inmediata parada del motor. La
prosecución de la marcha en estas condiciones significaría la seguridad de
dañar numerosos mecanismos.
b. Fallas
de funcionamiento en las bombas de barrido.
Las bombas de barrido son indispensables, para el
funcionamiento de los motores de dos tiempos, exceptuando aquellos motores
equipados únicamente con turbo bombas de sobrealimentación accionadas por los
gases del escape.
El aire impulsado por dichas bombas de barrido debe
tener una presión suficiente como para desplazar los gases quemados; este aire
asegura el barrido en los cilindros y por otra parte contribuye en gran medida
a su refrigeración. Cuando, para un determinado régimen de funcionamiento del
motor, disminuye el caudal del barrido, aumenta la temperatura del aire
encerrado en los cilindros al terminar dicho barrido y los gases de escape
salen más calientes.
Este hecho es frecuentemente producido debido al
mal estado de las válvulas en las bombas alternativas; al excesivo huelgo entre
los rotores en las empaquetaduras de estanqueidad de las bombas rotativas,
volumétricas o centrífugas.
También puede reducir el caudal de estas bombas el
taponamiento de los filtros que, eventualmente, suelen instalarse en su
aspiración. Si el funcionamiento de estas bombas se hace francamente
deficiente, el llenado de los cilindros con aire puro se ve comprometido y el
combustible se quema en forma incompleta; el humo se hace abundante y las
temperaturas del escape terminan, inevitablemente, por descender marcadamente.
Cuando una bomba de barrido queda completamente
fuera de servicio, como, por ejemplo: rotura de su eje, de movimientos o
engranadura de rotores, se hace imposible la marcha normal del motor.
Sin embargo, después de desmontar las piezas
averiadas o cuando uno o varios cilindros de las bombas están en buen estado
(bombas alternativas) el motor puede algunas veces admitir ser puesto en marcha
y utilizado a potencia reducida. En el caso de que el motor tenga bombas
individuales por cilindro, se evitará el envío de combustible al inyector
correspondiente al cilindro afectado y si no se notan ruidos anormales, se
podrá continuar la marcha sin inconvenientes.
c. Fallas
de funcionamiento en bombas de sobrealimentación.
Las bombas de sobrealimentación acopladas
mecánicamente a los motores son, en cierto modo, bombas de barrido de elevada
capacidad comparativa.
En la misma forma como ocurre con estas últimas, la
reducción de su caudal a consecuencia de un mal funcionamiento, provoca también
elevaciones o disminuciones de las temperaturas de escape.
En las turbo bombas accionadas por los gases de
escape, el problema es mucho más complejo. En las condiciones normales de
funcionamiento para cada régimen de marcha del motor corresponden:
1. Una determinada temperatura y
presión de gases de escape a la entrada de la turbo bomba y otra a la salida.
Una presión de aire de sobrealimentación.
Una determinada velocidad de la bomba.
Las anomalías que pueden provocar la reducción del
caudal de aire impulsado hacia el interior de los cilindros son muchas, entre
ellas:
Filtros de aspiración sucios, lo que origina un
aumento de depresión en la aspiración de la bomba.
Rotor de la bomba sucio o empastado.
Fugas internas de la bomba.
Comunicaciones entre las zonas y de gases de
escape.
Fugas en el colector de impulsión de aire.
Fugas en el colector de escape entre el motor y la
turbo bomba, que reducen la potencia de la turbina.
Aumento de la contrapresión a la salida de los
gases de la turbina.
Incremento de la fricción en los ejes soportes por
defectuosa lubricación.
Todas estas fallas hacen disminuir la presión de
sobrealimentación, al mismo tiempo que hacen aumentar las temperaturas de
escape, debido a que no es tan eficaz la refrigeración de los cilindros.
Las variaciones en la presión de sobrealimentación,
para un régimen de marcha determinado, es decir, para una determinada velocidad
del motor y muesca del registro de combustible, constituyen, sin lugar a dudas,
el mejor testimonio de las condiciones en que se encuentra la turbo bomba y
además, el más fácil de vigilar.
Dos observaciones son fundamentales: a) como se
dijo, el empastamiento de la parte impulsora se manifiesta en una disminución
de la presión debido a que su rendimiento decae y que, por otra parte, su
velocidad disminuye en razón de que la resistencia al movimiento aumenta.
b) El ensuciamiento de la turbina, por el contrario, tiene el efecto inverso. A
pesar de la posible caída de su rendimiento, su velocidad aumenta,
debido a que la presión de los gases de escape en la entrada aumenta, ya que la
sección de pasaje de que disponen disminuye. Simultáneamente, debe aumentar la
presión del aire de sobrealimentación necesaria para poder rechazar los gases
quemados del interior de los cilindros.
Cuando comienza, el ensuciamiento de la turbina en
primer lugar, la presión de sobrealimentación aumenta muy lentamente pero, a
partir de un determinado valor de esta presión, dicho aumento se agudiza y la
velocidad de la turbo bomba puede muy rápidamente hacerse peligrosa. Un
ensuciamiento debido a la subida del aceite en los cilindros, puede provocar
esta falla que se pone en evidencia por un característico silbido.
F. VARIACIONES DE LAS TEMPERATURAS DE ESCAPE
CORRESPONDIENTES A UN CILINDRO – BUSQUEDA DEL ORIGEN DE LAS FALLAS.
Cuando se regula un motor diesel, las temperaturas
que se obtienen en el escape en los diversos cilindros, alcanzan para un
determinado régimen de funcionamiento y con motor ya estabilizado, valores que
son conocidos e indicados en los manuales y aproximadamente iguales.
Durante el funcionamiento, su vigilancia es de
primordial importancia, porque cualquier anormalidad en un cilindro, como ser:
desregulación de su bomba de combustible, obstrucción del inyector, diminución
de la compresión, insuficiencia de su refrigeración, etc., se manifiestan
instantáneamente en una sensible variación de su temperatura de escape.
Esta variación localiza una falla cuya
naturaleza podrá entonces ser precisada mediante la observación de otras
características de funcionamiento tales como: presión máxima, temperatura del
agua o del aceite de refrigeración en la salida de la cabeza del pistón,
temperatura del agua en la salida de las tapas de cilindros, etc.
a. Causas
más frecuentes de la elevación de la temperatura de escape de un cilindro.
1. Sobrecarga del cilindro como
consecuencia de la desregulación de su bomba de inyección, provocando el
aumento de su caudal producido por alteración de la posición de la cremallera,
funcionamiento defectuoso de una válvula de aspiración o de descarga, etc.
2. Modificación del decalaje del
camón que acciona la bomba de inyección de ese cilindro.
Esta falla puede producirse en los casos en que los
camones de cada bomba independiente, no van enchavetados en el eje, sino que
son fijados en su posición angular, simplemente por fricción con embujamiento
cónico. Los esfuerzos que soportan siempre tienden a decalarlos en el sentido
en que se retarda la inyección. La cantidad de combustible inyectado por ciclo
es siempre la misma pero, al quemarse más tarde, la temperatura del escape
aumenta.
3. Insuficiente peso de aire
comprimido en el cilindro, debido a la deficiente estanqueidad de las válvulas
de admisión en motores de cuatro tiempos.
4. Suciedad o condiciones
defectuosas de las lumbreras y de las válvulas de barrido en motores de dos
tiempos.
La temperatura del escape aumenta siempre que todo
el combustible inyectado continúe quemándose correctamente. Esta temperatura
vuelve a descender si la cantidad de aire presente no es ya suficiente para
asegurar la combustión completa. En estas condiciones saldrá mucho humo por el
escape.
5. Fallas de estanqueidad en las
válvulas de escape provocando una salida prematura de los gases que están aún
muy calientes.
6. Pequeña entrada de agua en el
cilindro.
En este caso la combustión es menos rápida,
produciéndose una disminución de la presión máxima y el diagrama, en
consecuencia aparecerá deformado.
b. Causas
más frecuentes de la disminución de la temperatura de escape en un cilindro.
1. Desregulación de la bomba de
inyección, provocando la reducción de su caudal; esta desregulación puede ser
provocada por alteración de la posición de la cremallera, funcionamiento
defectuoso de una válvula de aspiración o de descarga, etc.
2. Excesiva fricción del pistón de
la bomba de inyección en su cilindro, impidiendo su retorno a la posición
inicial de su carrera reduciendo, en esta forma, su carrera útil. Esto se
produce más comúnmente en bombas con pistones buzos. En el límite, el pistón de
la bomba queda acuñado en el punto muerto alto, tal vez por un posible
engranamiento y, entonces, la bomba deja de trabajar.
3. Fugas en los tubos de mandada a
los inyectores o fugas interiores en el inyector; por ejemplo a lo largo de la
aguja, reduciéndose la cantidad de combustible inyectado.
4. Funcionamiento defectuoso del
inyector.
Este defecto puede provocar excepcionalmente un
aumento de la temperatura del escape pero, en la casi totalidad de los casos da
lugar a su disminución.
En efecto, la progresiva obstrucción de los
orificios del pulverizador lleva bastante rápidamente a una sensible reducción
del caudal entregado por el inyector quitando, en consecuencia, potencia al
cilindro. Por otra parte, esta obstrucción puede también ocasionar elevación de
presión en el circuito de inyección al no descargar el inyector en el cilindro,
lo que puede provocar fugas a lo largo del pistón de la bomba y de la aguja del
inyector y en estas condiciones puede calentarse la bomba.
La mala pulverización originada por el
agrandamiento de los orificios del pulverizador o la formación de cráteres de
coke, en su alrededor que desvían los chorros de combustible, provocan una
deficiente combustión pasando al escape partículas sin quemar.
El trabajo de la aguja del inyector en posición de
abierta, cosa frecuente, o la rotura de su resorte, da lugar a inyecciones
prematuras que modifican el ciclo, con una considerable elevación de la presión
máxima. Por otra parte, esto permite que se introduzcan gases del interior del
cilindro a la tubería de envío de la bomba al inyector haciendo que,
finalmente, se reduzca su caudal. Esta falla suele ser acompañada por golpes
violentos en el cilindro. Una deficiente combustión debida a baja compresión tiene
efectos análogos a los de una mala pulverización, es decir: salida de
partículas de combustible sin quemar por el escape.
Esta baja compresión puede ser debida al mal estado
de los aros o a fallas en la estanqueidad de las válvulas de aspiración y de escape.
Cuando, durante el funcionamiento del motor, las
válvulas de aire de arranque tienen fallas de estanqueidad, en general, sus
fugas resultan demasiados pequeñas como para hacer bajar notoriamente la
presión de compresión; sin embargo, éstas pueden resultar peligrosas porque
pueden provocar, por calentamiento, el trabado de las válvulas citadas y
comprometer la realización normal de futuras maniobras de puesta en marcha.
Si se observa descarga. de vapor de agua por el
escape, significa entrada de agua en el cilindro, lo que será acusado
previamente por una disminución de temperatura en el escape.
Comprobaciones que deben realizarse en caso de una
falla de un cilindro.
En primer lugar, debe recomendarse que nunca hay
que modificar la regulación de una bomba de inyección por sólo haberse
constatado una variación de la temperatura en el escape del correspondiente
cilindro. Antes conviene examinar cuidadosamente la bomba. En los grandes
motores con bombas de inyección individuales, cuya velocidad es relativamente
lenta, algunas veces se comprueba la desregulación de una varilla de
transmisión o de un botador de válvula de carga o de aspiración. Por otra
parte, la variación del caudal puede hacer más marcadas, o menos sensibles, las
pulsaciones de la tubería de inyección. En este caso, se admitiría el retoque
de la regulación.
Cuando un simple examen no permite ninguna
constatación interesante, se debe abrir la purga del inyector o anular la
bomba. Si el ruido, debido a la irregularidad no varía sensiblemente, es
indudable que no hay fallas de inyección o de combustión. En caso contrario, es
posible que haya una deficiente regulación o mala combustión.
Este punto puede ser aclarado midiendo la
compresión y la presión máxima o bien por medio de la obtención de un diagrama
desfasado.
La interpretación de un diagrama desfasado,
requiere una cierta experiencia. Dicha interpretación se ver favorecida si se
dispone de diagramas, también desfasados, obtenidos sobre un motor del mismo
tipo del que se está comprobando.
Medidas o no las presiones de compresión y máximas,
dentro del menor lapso posible, deben efectuarse las comprobaciones siguientes:
1. Control del inyector en el banco
de prueba, de ser necesario se recorrerá e inspeccionará.
2. Verificación de la regulación de
la bomba de inyección.
Cuando los ajustes y los cambios de piezas, como
ser el inyector, no dan ningún resultado positivo, estas comprobaciones deberán
ampliarse con una inspección de las válvulas del motor, si es de cuatro
tiempos, de las articulaciones de los movimientos y del pistón, investigando la
posible disminución de la compresión que hace descender la temperatura del
cilindro.
G. INOPINADAS DISMINUCIONES O AUMENTOS DE VELOCIDAD
– DETENCIONES IMPREVISTAS – SOBREVELOCIDAD.
Los cambios de velocidad involuntarios, pueden
tener origen en variaciones imprevistas de la resistencia que ofrece el
mecanismo receptor, o en alguna anormalidad en el funcionamiento propio del
motor en sí.
a.
Incremento de la resistencia en la línea de ejes.
Los cambios de rumbo producidos con grandes ángulos
de timón, dan lugar a una reducción de la, velocidad de los dos motores, en
buques de dos hélices. Esta reducción es mucho más evidente en el motor ubicado
sobre la banda hacia la cual cae el buque.
Puede apreciarse un aumento de resistencia en el
eje, debido a deformaciones en el mismo, o de la hélice, más indicativo después
de un choque o de una varadura. En cambio, los rozamientos anormales, o de los
cojinetes soportes de línea de eje mal lubricados y que calientan, en general,
resultan insuficientes para frenar un motor de propulsión en marcha.
Aumento anormal de la potencia requerida en motores
de grupos electrógenos.
La cupla frenante se hace superior a la cupla
máxima que es capaz de desarrollar el motor y este pierde velocidad con el
registro de combustible, puesto al tope. En este tipo de instalación, el
automático de sobrecarga debe funcionar y quitarle la carga, al motor. Si esto
no ocurre, deberán desconectarse algunos circuitos y si persiste la carga,
parar el motor.
c.
Aceleración del motor debido a la disminución de la cupla frenante:
En los motores de propulsión, ello puede ser
consecuencia de:
1. Pérdida
de la hélice.
2. Rotura
del eje portahélice o intermedio.
3. Patinaje
del embrague cuando se dispone de éste.
4. Rotura
del eje o del acoplamiento motor-generador.
5.
Disminución grande de la carga del generador.
En este caso, esto sólo ocurrirá si el regulador de
velocidad no funciona correctamente ya que por el contrario éste nunca
permitirá sobrepasar el valor máximo admisible.
d.
Reducción de la velocidad debido a una disminución de la cupla motriz del
motor.
Generalmente, esto es casi siempre originado por
perturbaciones en la provisión de combustible como ser:
1. Mal
funcionamiento de las bombas elevadoras de combustible.
2.
Presencia de agua en el combustible.
3.
Funcionamiento defectuoso de las bombas de inyección y/o inyectores.
Algunos pequeños rastros de agua en el combustible
provocan, a intervalos, pérdidas de velocidad. Si el agua llega a las bombas de
inyección en cantidades apreciables, ello da lugar a la detención del motor.
Para identificar un cilindro que no trabaja, como
ya se expresó, debe abrirse y luego cerrarse una por una las purgas de los
inyectores o anular momentáneamente las bomba. Cuando la operación se hace
sobre un cilindro con deficiente provisión de combustible, ello no se
manifiesta por una disminución de velocidad, ni por un aumento en el registro
de combustible, si el motor dispone de regulador de velocidad.
e.
Disminución de la velocidad debido a la engranadura de piezas importantes.
Cuando, durante el funcionamiento de un motor el
aumento de fricción entre dos piezas alcanza a provocar una disminución de la
velocidad, es seguro que ya se ha producido un rápido e importante
sobrecalentamiento de dichas piezas. Generalmente ello es acompañado por una
apreciable elevación de la temperatura de las tapas del carter más próximas y
de una progresiva descarga de humo por los tubos de ventilación.
Al constatarse dichos aumentos de temperatura, se
impone la urgente detención del motor en previsión de evitar las explosiones
que son siempre de temer cuando una pieza, ubicada en el interior del carter,
alcanza una elevada temperatura. En motores modernos provistos de válvulas de
seguridad contra explosiones en los carters (Anexo
22-1), las probabilidades de estas explosiones han sido
llevadas al mínimo y además permiten una más rápida detención de las mismas.
Debe tenerse presente que el aumento de las
fricciones en una pieza que comienza a engranarse, no siempre va acompañada por
síntomas audibles.
Las engranaduras más frecuentes de partes
importantes aparecen en los pistones y camisas en los motores de dos tiempos
con barrido y escape por lumbreras. En general, ellas se manifiestan por una
elevación de las temperaturas en la salida del agua de refrigeración de la tapa
del cilindro y en la descarga del aceite de refrigeración del pistón afectado.
Estas engranaduras pueden ser debidas a entradas de agua en los cilindros, que
apoyando en sus paredes, las lavan haciendo ineficaz la lubricación interior.
En estas circunstancias, se hace particularmente abundante la descarga de humo
mezclado con vapor de agua por los tubos de ventilación del carter.
También pueden producirse engranaduras en las
articulaciones que, frecuentemente, significan, de por sí, la inutilización de
los cojinetes que a su vez acarrean rayaduras y deterioros en los
correspondientes ejes y pernos.
Después de una parada motivada por el
recalentamiento de un mecanismo en el carter, si es posible, se virará el motor
con el virador, asegurando la continuidad de la lubricación y cuando se
disponga del sistema, también la refrigeración de los pistones. En cambio,
deberá pararse la refrigeración de las camisas y cabezas.
Se deberán controlar las descargas de humo por las
ventilaciones del carter y no se deberán abrir las, tapas de este último hasta
que no cesen dichas descargas de humo y nunca antes de que haya transcurrido un
cuarto de hora desde el momento de la detención del motor. Esto tiene como
objetivo evitar entradas de aire al carter que podrán conducir a un incendio o
explosión.
Al procederse a retirar las tapas, el personal debe
evitar situarse frente a las aberturas y se adoptarán todas las medidas
conducentes a evitar la propagación de un eventual incendio. Se alejarán de las
proximidades del motor todos los materiales inflamables, se dispondrán
extinguidores de C02 o a espuma en las proximidades, así como mantas y bolsas
mojadas.
No se utilizarán luces descubiertas para la
posterior inspección de los mecanismos del interior del carter.
f.
Velocidad inestable.
Su origen puede ser debido:
1. Variaciones en la cupla frenante
por cabeceo durante navegaciones con mucho mar.
2. En iguales circunstancias, por
irregularidad en la alimentación de las bombas de inyección, algunas veces
debido al insuficiente nivel de los tanques de servicio.
3. Deficiente funcionamiento de las
bombas elevadoras de combustible, cuando se dispone de ellas, por ensuciamiento
de filtros.
4. Presencia de rastros de agua en
el combustible.
5. Resistencias anormales en el
movimiento del varillaje que controla el registro del combustible.
6. Deficiente funcionamiento de los
reguladores de velocidad.
Si bien el estudio de la "inestabilidad"
de los reguladores es tema muy amplio y sale de los límites de estas Normas,
debe señalarse que el correcto funcionamiento de un regulador, en buen estado,
puede ser alterado por las excesivas variaciones de la velocidad angular
instantánea del eje cigüeñal, debido a un elevado coeficiente de irregularidad
de funcionamiento del motor.
Estas excesivas variaciones pueden ser debidas a un
deficiente equilibrio de las masas en movimiento o a un importante
desequilibrio de las cargas en los diferente cilindros.
g. Paradas
imprevistas,
Estas pueden deberse a:
1. Trabado de la hélice.
2. Tanque de servicio de
combustible vacío.
3. Descebado de la bomba elevadora
de combustible.
4. Entrada masiva de agua al
circuito de combustible. Como, por ejemplo, tanque de servicio de combustible
que no se ha decantado.
5. Detención de la alimentación de
aire; como por ejemplo: parada de la bomba de barrido independiente, en algunos
motores de dos tiempos. Antes de cualquier intento de volver hacer arrancar el
motor, debe ponerse nuevamente en funcionamiento la bomba de barrido,
ventilando el motor y su escape para evacuar el combustible que pueda haberse
acumulado en la emergencia.
6. Funcionamiento de un dispositivo
de seguridad, como ser sistema de parada del motor en caso de caída de presión
de lubricación. En este caso deberá verificarse el sistema de lubricación antes
de intentar poner en marcha el motor.
7. Una violenta engranadura como
consecuencia de una falta de lubricación o de un fuerte recalentamiento de una
pieza importante.
h.
Sobrevelocidades.
La sobrevelocidad de un motor puede ser debida a
una disminución accidental de la cupla frenante o a sus variaciones al mal
tiempo en motores de propulsión.
Relacionadas o no con lo anterior, las
sobrevelocidades pueden producirse también en caso de:
1. Deficiente funcionamiento de los
reguladores, cuando se dispone de ellos.
2. Desregulación de las bombas de
combustible.
3. Trabado de la transmisión que
controla el registro de combustible impidiendo su reducción cuando la carga
disminuye.
Además, y esto es de temer, sobre todo en algunos
motores equipados con bomba de barrido o sobrealimentación acopladas, suelen
producirse, sobrevelocidades como resultado de una abundante introducción de
aceite lubricante en los cilindros. El aceite puede penetrar en las bombas y
mezclarse con el aire por ellas impulsado, como consecuencia de fugas en los
retenes montados sobre ejes de accionamiento que a veces, son difíciles de
vigilar.
Existen motores que están equipados con
dispositivos destinados a pararlos automáticamente en caso de sobrevelocidades;
estos dispositivos actúan ya sea, llevando a cero el registro de combustible,
cortando la llegada del combustible al motor, obturando las aspiraciones del
aire del motor, etc. Pero debe tenerse en cuenta que de ninguna manera ninguno
puede proteger contra la sobrevelocidad debida a la introducción accidental del
aceite de lubricación.
La sobrevelocidad es siempre muy peligrosa para el
material, las vibraciones de las diversas piezas y de los resortes en
particular, pueden alterar la distribución y producir fatigas excesivas. Por
otra parte, las sobrevelocidades pueden dar lugar a accidentes fatales entre el
personal por proyecciones de piezas que pueden romperse, tales como estallido
de volantes, etc.
Desde el instante en que se constata la
sobrevelocidad, se debe parar el motor lo más rápidamente posible, llevando a
cero el registro del combustible y cortando la llegada de éste a las bombas de
inyección. Si el motor después de esto no para inmediatamente se procederá a
obturar lo mejor posible la aspiración del aire por medio del cierre de los
postigos previstos, eventualmente, para ese fin o mediante elementos de
emergencia, tales como; presentación de un trozo de chapa o de tela contra los
orificios correspondientes.
H. ESCAPE
SUCIO – INCENDIOS EN EL ESCAPE.
El humo que, frecuentemente, se mezcla con los
gases del escape de un motor, puede provenir de todos los cilindros o solamente
de algunos de ellos. Cuando el humo es abundante, es suficiente la observación
visual para poder identificar los cilindros afectados. Si no es muy visible, se
abrirá el grifo de purga de cada cilindro y se presentará a algunos centímetros
de distancia de los grifos citados un trozo de papel del que se utiliza para
diagramas, ligeramente humedecido con agua, apoyado sobre una tablilla. Si el
cilindro no descarga humo, el papel será simplemente chamuscado; en caso
contrario, será manchado con pequeñas gotas de aceite o de hollín más o menos
espaciadas según la densidad del humo.
Como precaución se deberá, antes de poner el papel
indicado, purgar los grifos para destapar el conducto que los comunica con el
cilindro, eliminando así los depósitos que pudieran haberse formado en él.
El humo, en el escape, puede ser debido al pasaje
de aceite de lubricación o a una combustión incompleta del combustible
inyectado.
Debe tenerse presente, cuando se investiga el
origen de esta anormalidad, que el vapor de agua proveniente de fugas en las
cámaras de refrigeración puede ser confundido con humo.
a. Humo
debido al aceite.
Es un humo azulado que es emitido, preferentemente,
durante las marchas a potencia reducida y durante los aumentos de carga que
siguen a esas marchas; se debe, a menudo, a la subida de aceite a la parte alta
de los cilindros, lo cual se hace posible debido a la falta de eficiencia de los
aros rasca aceite. También puede ser provocada por la inundación del carter.
Asimismo el aceite no siempre se quema
completamente antes de ser evacuado, ensuciando las cámaras de combustión y los
colectores de escape, al mismo tiempo que produce humo.
En los motores de dos tiempos, con barrido y escape
por lumbreras, el paso del aceite al escape se produce a consecuencia de:
1. La presencia de aceite en
suspensión especialmente en el compartimiento de máquinas que se mezcla con el
aire de barrido. Efectivamente, una parte de este aceite se deposita y se
acumula en los colectores de barrido. Debe poderse evacuar por medio de grifos
de purga para limitar el riesgo de incendio o explosión en dichos colectores,
que puede suceder en caso de un retroceso de gases calientes por las lumbreras
de barrido.
2. Exceso de lubricación interna en
los cilindros.
3. Por último y sobre todo, debido
al soplado hacia el escape de la película de aceite mal rascada que,
inevitablemente recubre las faldas de los pistones, a consecuencia de las
proyecciones desde el carter. Dichas faldas cumplen imperfectamente su misión
de obturadores de las lumbreras y las fugas permanentes que permiten el barrido
hacia el escape, arrastran el aceite.
b. Humo debido al combustible
El humo es siempre la consecuencia de una
combustión incompleta; pero, la mala combustión puede tener causas muy
diferentes. Cuando el aire es insuficiente para que se produzca la combustión
completa del combustible inyectado se produce humo negro. En cambio cuando hay
inflamación tardía o falla de combustión, rateo, el combustible sin quemar pasa
al escape, en forma parcial o total, bajo forma de pequeñísimas gotas formando
humo grisáceo.
Considerando las temperaturas alcanzadas por los
productos que componen estos dos tipos de humos precitados, a veces, se los
designa como "humo caliente", al negro, y "humo frío", al
grisáceo. Con el fin de diferenciarlos, a continuación se adoptarán estos
términos.
1. Humo "caliente".
El humo está, esencialmente, constituido por
partículas de hollín. El combustible inyectado normalmente se inflama pero, no
se quema completamente porque le falta aire.
Este humo es el típico de los motores
sobrecargados. Es evidente que su presencia se ve favorecida por todo aquello
que interfiera la formación de la mezcla aire combustible, como ser: mala
pulverización, insuficiente turbulencia, mal ángulo de pulverización, etc.
Una sobrecarga momentánea puede producirse durante
las aceleraciones dado que el aumento casi instantáneo del caudal de
combustible inyectado, se efectúa más rápido que el aumento del caudal de aire
admitido dentro del cilindro. Este fenómeno se nota, en particular, en algunos
motores sobrealimentados con turbo bombas accionadas por los gases del escape,
debido a la inercia de los rotores. En estos motores los aumentos de velocidad
son acompañados por bocanadas de humo.
Otras veces el "humo caliente" tiene un
origen bastante difícil de identificar: el valor de la demora de encendido del
combustible empleado, que es demasiado pequeño. En efecto, la inflamación sigue
muy de cerca a la iniciación de la inyección; por esta causa, se forma en las
proximidades del inyector un frente de llamas que impide, al combustible
pulverizado que sigue siendo inyectado, alcanzar la periferia de la cámara de
combustión, donde puede encontrar el aire que le es necesario para quemarse
totalmente. Este fenómeno se ve favorecido por un índice de cetano elevado,
superior a 65, así como también, por una temperatura demasiado alta al
finalizar la compresión.
1. "Humo frío".
Este humo es debido a una inflamación retardada o a
fallas de encendido lo que permite a pequeñas gotas de combustible sin quemar
ser evacuadas por el escape al cual, normalmente, dan una coloración grisácea.
Simultáneamente, una fracción del combustible inyectado pudo haberse quemado
correctamente, sin humo o aún, en ciertos casos, produciendo "humo
caliente".
Sin embargo aquellas coloraciones grisáceas pueden
tornarse sumamente obscuras, si la combustión prosigue dentro del mismo
colector de escape. En estas circunstancias, el humo producido contiene
partículas de combustible que, por haber sufrido un cierto grado de
"cracking", su olor es acre y picante. Esto permite diferenciar este
humo del "humo caliente". El "humo frío" puede también ser
debido a una demora demasiado grande en el encendido del combustible ocasionada
por:
(a) Indice de cetano demasiado bajo, inferior a 40.
(b) Temperatura demasiado baja al término de la
compresión ya sea, por relación de compresión insuficiente o motor refrigerado
en exceso.
(c) Inyección prematura que comienza sensiblemente
antes del fin de la carrera de compresión, cuando aun no ha sido alcanzada la
temperatura de inflamación del combustible.
Por otra parte una pulverización muy deficiente, o
con mal ángulo, puede dar lugar a la proyección de una parte del combustible
inyectado contra las paredes de la cámara de combustión. Esta fracción no se
quemará o lo hará muy incompletamente produciendo siempre en consecuencia
"humo frío".
La presencia de rastros de agua en el combustible
provocando “rateos” o disturbios en la combustión, también puede tener los
mismos efectos que una mala pulverización.
e. Efecto del humo sobre los motores.
Además de comprometer el desplazamiento sigiloso de
las unidades y reducir su radio de acción, el humo siempre provoca graves
inconvenientes en los motores donde se producen.
Las partículas a base de carbono, que constituyen
el "humo caliente", forman depósitos abrasivos que son tanto más
duros cuanto más elevadas sean las proporciones de azufre y de cenizas de
combustible que ellos contienen. Estos depósitos aceleran el desgaste de los
aros y de las camisas teniendo en este aspecto, algunas veces, un efecto más
importante que el de las corrosiones producidas a consecuencia de la formación
de anhídrido sulfuroso o sulfúrico en el interior de los cilindros.
También ellos pueden provocar el empastamiento de
los aros, como asimismo, su paso hacia el carter contribuye a la contaminación
del aceite lubricante.
Las pequeñas gotas de combustible sin quemar, al
depositarse sobre las paredes de los cilindros dan, lugar al "humo
frío", lavan el carter y comprometen la eficacia de la lubricación
interna. Mezclada, con el aceite lubricante, contribuyen también a formar
depósitos grasos que ensucian aun más los pistones y empastan los aros, en
especial cuando estos depósitos, progresivamente, se transforman en lacas o en
barnices por una especie de cocción.
La capa de aceite "lavado", mezclado con
combustible, a veces, retorna al carter acelerando, por dilución, la
contaminación del aceite del sistema.
Pero, en definitiva, para los motores en si, el
"humo frío", puede ser menos peligroso que el "humo
caliente".
d. Incendios en los colectores de escape y en los
silenciadores.
Además de perjudicar a los motores como ya se
puntualizó, el humo deja depósitos en los colectores de escape y en los
silenciadores que, por esta causa, se encuentran, en mayor o menor proporción,
tapizados interiormente con combustible sin quemar, acumulaciones grasosas y
hollín, todos ellos de, fácil combustión. Este ensuciamiento se produce, sobre
todo, durante las navegaciones a baja velocidad cuando los gases del escape se
encuentran relativamente fríos. Al aumentarse la potencia, la temperatura de
salida de los gases aumenta y los depósitos acumulados, a veces, se prenden
fuego saliendo por el escape chorros de chispas y aun también llamas. El fuego
se produce, generalmente, en el silenciador pero, puede propagarse dentro del
colector de escape, dando lugar a verdaderos incendios.
Para combatirlos, debe pararse el motor afectado,
obturar el escape y la entrada de aire al motor. Por otra parte, en las
unidades donde se disponga, debe ponerse en acción el sistema de extinción a
base de anhídrido carbónico. No disponiendo de este sistema, siempre es eficaz
introducir en alguna forma este gas dentro del circuito, por ejemplo:
descargando un botellón o varios, según la magnitud del incendio.
e. Medidas para evitar el humo.
Lo expuesto precedentemente demuestra que, ya sea
provocado por la combustión incompleta del aceite lubricante o del combustible,
el humo es siempre indeseable, debido a las perjudiciales repercusiones que
tiene sobre el funcionamiento y la conservación de los motores.
El humo debido a la combustión del aceite
lubricante, puede combatirse mediante una correcta regulación de la lubricación
interna y manteniendo en buen estado los aros rasca aceite.
Son más difíciles de determinar las medidas que
deben tomarse para impedir la formación del humo originado por el combustible
que, en parte, queda sin quemar, ya que su origen es también difícil de
identificar, dadas las múltiples razones que pueden provocarlo. En efecto,
puede darse el caso que los diferentes chorros de un inyector en mal estado de
funcionamiento, pueden simultáneamente, producir "humo frío" y
"humo caliente", en diferentes sectores de un mismo cilindro.
En consecuencia, deben extremarse las medidas para:
1. Mantener los inyectores en
excelente estado. No debe dudarse en sacar de uso un inyector, o tobera, cuyo
funcionamiento se estima "dudoso". Su reemplazo siempre será mucho
menos onerosa que el reacondicionamiento de los cilindros prematuramente
gastados, o deteriorados, a consecuencia de la deficiente pulverización de los
inyectores.
2. Frecuente control de la
regulación de las bombas de inyección.
No debe olvidarse que en los motores equipados con
bombas de inyección agrupadas en una unidad, a veces, se produce un decalaje en
los ejes de accionamiento. Cuando existen dos unidades acopladas una con otra,
la falla también puede producirse en el acoplamiento que las une.
3. Evitar, en lo posible, hacer
funcionar los motores a potencias muy bajas.
4. Mantener la temperatura del agua
de refrigeración en las cámaras de circulación en el valor más alto admitido.
I. DISMINUCION DE LA CUPLA MAXIMA
FACTIBLE – AUMENTO DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLE PARA UNA DETERMINADA POTENCIA.
Se han citado anteriormente las diversas fallas
que, en forma bastante notoria, dan lugar a dificultades en el funcionamiento
de los motores.
Aún cuando no sean tan evidentes, estas
dificultades son, con frecuencia, suficientes como para limitar seriamente la
posible capacidad de un motor.
Se define como la cupla máxima factible, durante el
funcionamiento de un motor, a aquella que éste desarrolla con un consumo
determinado por vuelta, durante las pruebas realizadas después del último
carenado del buque.
A este consumo por vuelta corresponde una posición
definida del registro de combustible.
Mientras el motor se mantenga en buen estado, dicha
posición definida del registro de combustible debe permitir alcanzar la cupla
máxima prevista sin sobrepasar ninguna de las características de funcionamiento
registradas durante el transcurso de las pruebas, manteniéndose, por otra
parte, normal la emisión de humo.
La imposibilidad para el motor de proporcionar la
cupla requerida en esas condiciones, que en realidad se caracterizan por las
presiones máximas y las temperaturas de escape, puede ser debida a todos los
defectos mencionados anteriormente.
J. EXPLOSIONES EN LOS CARTERS
Son relativamente raras las explosiones en los
carters de los motores diesel pero, la gravedad de sus consecuencias, en
particular para el personal, obliga a que sean bien conocidas sus causas y en
algunos casos, los medios destinados a limitar sus efectos. Por lo general, los
daños materiales se limitan a simples roturas de tapas de carter y a posibles
incendios en el compartimiento.
La mayoría de las explosiones registradas son
debidas a la ignición de una mezcla inflamable, formada dentro del carter, en
contacto con una pieza elevada a alta temperatura.
a. Formación de la mezcla inflamable.
En un motor diesel en funcionamiento, la atmósfera
de su carter se carga de aceite en suspensión; este aceite puede presentarse
bajo dos formas:
1. En pequeñas gotas, debidas a la
pulverización como consecuencia del batido del aceite que brota de los
cojinetes o que retorna al carter, en especial, por la acción de los aros rasca
aceite.
2. Bajo la forma de vapor
condensado; el vapor formado por el aceite en las zonas donde éste se encuentra
más caliente, se esparce por todo el carter, pero tiende a condensarse en la
vecindad de las paredes relativamente más frías.
Estos vapores condensados son los que toman el
aspecto de "humo de aceite".
Para formar una mezcla inflamable, el peso de
aceite en suspensión en el aire del carter, debe alcanzar un cierto valor
mínimo que puede estimarse del orden de los 50 miligramos por litro.
En los carters de los motores en buen estado de
conservación y funcionamiento, este límite peligroso, normalmente, no es
alcanzado, en razón de que la temperatura de las piezas no es suficientemente
elevada como para provocar una importante vaporización del aceite en servicio,
porque, además, la tensión máxima de estos vapores es relativamente baja. La
situación varía desde el momento en que un cojinete u otra pieza cualquiera se
calienta; la vaporización del aceite al hacer contacto con ellas se acelera y
hasta puede provocarse volatilización, es decir, en sus cercanías aumenta
rápidamente la proporción de vapor de aceite.
b. Inflamación de la mezcla aire-aceite.
Cuando la pieza que se calienta, como ser un
cojinete, sobre todo en los motores con bujes de bronce en los pernos del
pistón, un eje, una falda de pistón, un buje soporte de una transmisión para
accionamiento de una bomba, etc., alcanza una temperatura suficientemente
elevada, la violenta inflamación de la mezcla aire-aceite, se manifiesta en
forma de explosión.
Esta inflamación, también puede ser provocada por
una emisión de chispas al producirse una fuerte engranadura o roce metálico, o
por un pasaje de los gases de la combustión dentro del carter, como
consecuencia de una rotura o rajadura de un pistón, sobre todo si éstas son de
aleación liviana y son fácilmente afectadas por una sobrecarga del
correspondiente cilindro, una mala pulverización del combustible el cual actúa
de soplete o a una detención de la refrigeración del pistón.
c. Medios para prevenir las explosiones.
Puede parecer deseable impedir que la proporción de
la mezcla aire-aceite alcance el límite de inflamabilidad en base a una
renovación de la atmósfera del carter por medio de la aspiración de una bomba o
de un ventilador. Este procedimiento, debe ser totalmente descartado en razón
de que la ventilación que puede realizarse nunca es perfecta y no impide la
formación de una especie de nube explosiva en las cercanías de una pieza
demasiado caliente que acelera, violentamente, la vaporización o la volatilización
del aceite. En caso de inflamación, el calor generado por la combustión de
dicha nube hace aún más intensa la vaporización y los nuevos vapores que se
forman siguen generándose o inician su combustión mientras quede aire
disponible.
Resulta en consecuencia más apropiado y lógico
evitar toda ventilación para limitar el peso de aire presente en el carter y
reducir la gravedad de las eventuales explosiones. En ciertos casos, la
proporción de aceite en la atmósfera del carter puede hacerse superior al límite
por encima del cual la mezcla no es más inflamable porque es demasiado rica.
d. Válvulas de seguridad contra explosiones de carter
en motores diesel. Ver Fig. 22-5 al
final.
Precisamente basados en lo expresado en c., es
decir, evitar toda ventilación para reducir la gravedad de las eventuales
explosiones, existen actualmente válvulas especiales de seguridad que han sido
adoptadas por varios fabricantes de motores diesel. Estas válvulas, dan
protección al personal y equipos en caso de producirse una explosión de carter.
El resorte liviano y sensible que actúa en esas válvulas, es inmediatamente
comprimido y posibilita así que la válvula, al permitir el pasaje del
aire-aceite proveniente del carter, reduzca la presión en el mismo. La válvula,
al reducir esta presión, se cierra rápidamente para prevenir la entrada de aire
al carter.
La posibilidad de una segunda explosión, es así
grandemente reducida.
La cubierta de la válvula está diseñada en forma
tal que obliga a los gases explosivos a dirigirse al cuerpo del motor para
prevenir así su expansión horizontal y proteger al personal. Un drenaje de
aceite, vuelve este último, al carter por un sistema de sifón.
El motor lleva una válvula por cada cilindro.
En la figura se ve, en la mitad izquierda, la
válvula cerrada, con su disco ondulado asentando en el aro empaquetadura y el
resorte expandido.
La parte derecha muestra la válvula totalmente
abierta. La gran área libre de pasaje de esa válvula, deja escapar el gas a la
atmósfera sin restricciones. Asimismo, la parte izquierda de la figura muestra
la válvula sin el aro de fijación del conjunto, el que puede ser montado sobre
la parte externa de la las tapas del carter por medio de bulones.
En la figura del lado derecho, también se ve 1a
válvula abierta y el aro de fijación de conjunto.
Estas válvulas deben ser inspeccionadas y
verificadas antes de poner en marcha el motor, asegurándose de que pueden
funcionar sin dificultad, es decir que el resorte acciona bien y que la válvula
está libre y asienta correctamente sobre la empaquetadura asiento.
e. Vigilancia de los carters.
Por lo general, los carters tienen conductos de
desahogo de los vapores del aceite que evitan la acumulación de presión
proveniente de los gases "soplados" a lo largo de los pistones, en
particular cuando no disponen de las válvulas de seguridad descriptas en el
punto d.
Estos conductos, como las válvulas de seguridad
mencionadas, constituyen excelentes testigos cuando hay variaciones importantes
por sus descargas.
Normalmente estas descargas aumentan con la carga
del motor y el humo evacuado se mantiene azulado. En caso de insinuarse un
calentamiento, su caudal se hará anormal para la carga del momento y su aspecto
cambiar haciéndose pardusco.
Cuando un engrane de pistón es producido por fugas
en el circuito de refrigeración, también puede mezclarse vapor de agua con el
humo y hacerlo blanquecino.
Desde el momento en que se constata un desahogo
excesivo de gases, debe reducirse la velocidad del motor e incluso prever su
detención en el más breve plazo.
K. FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR CON INCONVENIENTES EN UN CILINDRO
Estando en el mar puede ser difícil, e incluso
imposible, reparar rápidamente una avería que afecte un cilindro.
Nunca es recomendable el funcionamiento con los
cilindros que quedan en buenas condiciones, debido a que ello produce un
desequilibrio en la marcha que, eventualmente, puede hacer vibrar el motor. Sin
embargo, algunas veces ello es indispensable.
Cuando se decida hacer funcionar un motor en estas
condiciones, debe recordarse que para limitar al máximo los desequilibrios,
siempre resulta de interés no cambiar nada en los conjuntos con movimientos
alternativos y, si es posible, mantener la posibilidad de la compresión en el
cilindro afectado.
a. Causas que pueden producir averías y forma de
solucionarlas.
1. Falta que afecta a una bomba de
inyección o un inyector.
A menudo pasa desapercibida durante el comienzo y
aun por un cierto tiempo. Si en el momento que es descubierta, las
circunstancias impiden parar el motor, habrá que limitarse a sacar de servicio la
bomba de inyección. Como consecuencia de esto, en la mayoría de los casos, el
inyector se encontrará inutilizado si el motor ha funcionado varias horas, dado
que, haya sido o no el causante de la falla, es prácticamente inevitable el
endurecimiento de su aguja cuando permanece inactiva.
2. Entrada de agua en un cilindro.
Si se constata entrada de agua en un cilindro antes
de que haya habido un engrane importante y que, al incomunicar la circulación
al cilindro afectado se suprime la fuga, se puede intentar hacerlo funcionar
manteniendo la incomunicación citada y con la bomba de inyección
correspondiente anulada.
Debe tenerse en cuenta que antes de incomunicar la
circulación de agua, debe pararse el motor. En este caso se deberá aumentar, en
lo posible la lubricación, y vigilar el calentamiento del cilindro y de su
cabeza. Si es posible, la refrigeración a la cabeza será mantenida.
3. Engranaduras y/o rajaduras en los pistones o
camisas.
Detectada cualquiera de estas averías, debe pararse
el motor, desmontar el pistón correspondiente, sacar los aros y volver a armar
el conjunto sin los aros e intentar hacer funcionar el motor, con la
correspondiente bomba de combustible anulada.
Conviene dejar el inyector en su lugar o, si se
dispone, tapar el orificio de su alojamiento en la cabeza con una brida. Esto
no es por temor a perturbar la compresión que, de cualquier manera no se
llevará a cabo eficientemente, sino para evitar el ruido que producirá el aire
al circular por el alojamiento del inyector.
4. Engrane de articulaciones cabeza
y/o pie de biela o de guías, impidiendo el accionar del movimiento.
Se hace indispensable desconectar la biela e
inmovilizar las válvulas de aspiración y escape sacando los balancines, en los
motores de cuatro tiempos; en los motores de dos tiempos se obturarán las
lumbreras de los cilindros. Cuando, con seguridad el pistón puede ser
inmovilizado dentro del cilindro, es el mejor obturador de las lumbreras.
Los orificios que proveen lubricación a la biela,
por lo general ubicados en el perno del cigüeñal, deben ser obturados con tacos
de madera retenidos por vueltas de alambre, teniendo precaución que estas
vueltas no dañen el perno; una plancha de empaquetadura de papel prensado
abrazada al perno, colocando las vueltas de alambre por encima, es una buena
defensa.
b. Máxima velocidad de un motor con un cilindro fuera
de servicio.
En un motor que se hace funcionar con un cilindro
menos, debe limitarse el registro de combustible a la posición señalada para desarrollar
el 50 % de su potencia.
Debe tenerse en cuenta que la puesta fuera de
servicio de un cilindro, con o sin desconexión de la biela, no modifica
sensiblemente las velocidades críticas del motor, ello solamente las hace más
peligrosas.
También debe tenerse en cuenta que los arranques se
hacen menos seguros y efectivos, por lo que debe evitarse, tanto como sea
posible, el realizar las maniobras con el buque empleando el motor averiado.
c. Primeras marchas de un motor, luego de una
reparación en un cilindro.
Toda reparación en un motor que haya dado lugar al
reemplazo de una camisa de cilindro, un pistón, aros, cojinetes de biela o de
bancada, debe ser seguida de un periodo de asentamiento controlado, como el de
un motor que haya sido sometido a un recorrido o ajuste completo.
Esta operación requerirá lapsos por lo general
imposibles de cumplir estrictamente pero, lo que sí debe cumplirse es la
precaución de no poner inmediatamente en carga un cilindro que acaba de ser
objeto de una reparación.
En consecuencia, salvo caso de fuerza mayor, debe
hacerse funcionar el motor en vacío, al menos por unas cuatro horas o a marcha
reducida. Si este periodo no permite alcanzar la realización de 300.000 vueltas
en total, se cargará el motor con carga muy reducida hasta completar el valor.
Esto se hará previa disminución, cuando ello sea posible, del registro de
combustible de la bomba de inyección del cilindro que ha sido reparado.
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FUENTES:
M.J.D.
MAQ 305 MOTORES DIESEL LIBRO SEGUNDO CAPITULO 2 Inconvenientes en la marcha del motor.
NORMAS PARA EL USO Y CONSERVACION DEL MATERIAL DE CASCO, ELECTRICIDAD Y
MAQUINAS NAVALES (N O C E M) CAPITULO 22 MOTORES DE COMBUSTION INTERNA
La importancia del descongelamiento de escarcha o desescarche periódico de los evaporadores de los equipos frigoríficos o de refrigeración en general es que , siendo el agua en estado puro mala conductora de la electricidad y del calor, al llegar transportada en el aire en estado de vapor, condensarse y congelarse sobre la superficie de los evaporadores, forma una capa aislante que entorpece una adecuada transferencia de calor desde el lugar que se desea refrigerar hacia el ciclo.
