Blog

Gran parte de la tecnología que se utiliza en los motores diesel de la maquinaria pesada ya fue utilizada en los vehículos livianos. Por muchos años, los vehículos de servicio pesado especialmente empleados en la minería tenían la reputación de tener una tecnologa elemental y anticuada. Se les veía como enormes máquinas, muy pesadas y altamente ruidosas. Además, presentaban un elevado nivel de emisiones tóxicas. Los motores petroleros rápidamente aprovecharon toda la tecnología electrónica que conocíamos los técnicos especializados en vehículos livianos. Las regulaciones acerca del control de las emisiones de los vehículos destinados para la minera son recientes. Hace unos años atrás, los organismos de control del medio ambiente no los tomaban en cuenta porque estos vehículos de alto tonelaje representaban una minora. Fue cosa del tiempo, antes que los gigantes diesel tuvieran influencia en el cuidado del planeta. Los fabricantes de vehículos para la minera han avanzado tecnolgicamente, de una manera sorprendente. Los recientes modelos tienen mayor potencia, menos consumo de combustible y emisiones reducidas. Estos objetivos se han alcanzado porque asimilan paulatinamente la tecnologa electrónica que se desarrolló inicialmente en los diesel ligeros y medianos.

El Caterpillar 793F es un enorme camión para carga de minerales en la categoría servicio pesado con una carga útil de 250 toneladas. Este “coloso” tiene 8 metros de ancho por 13,7 metros de largo y 6,4 metros de altura cuando la tolva está echada.

El sistema de filtrado de aire cuenta con seis pre-limpiadores para separar las partículas pesadas en el flujo de aire admitido antes de pasar por los cuatro purificadores de aire (uno por cada turbocompresor), son ocho filtros de aire. Los pre-limpiadores requieren mantenimiento de limpieza mientras los ocho filtros de aire deben reemplazarse. El cárter del motor C175 tiene una capacidad de 82 galones de aceite de motor que es cambiado fácilmente utilizando un acople rápido colocado en el parachoque delantero. También, el recambio de los 291 galones de líquido refrigerante es más fácil de lo que pensabas. Es bombeado desde abajo hacia arriba, elimina la posibilidad que atrape aire, y así permite a la máquina ponerse más rápido en servicio. Existen un total de cinco filtros de combustible en todo el recorrido del combustible; primero pasa por dos filtros primarios/separadores de agua de 10 micrones, cerca del tanque de combustible. Luego, el combustible pasa a través de la bomba de transferencia movida por el motor del camión y dos filtros secundarios de 4 micrones. Finalmente, pasa por un solitario tercer filtro de 4 micrones. El combustible no puede estar más limpio!

En la industria minera, las grandes máquinas “pagan” el dinero invertido en ellas. El costo de estas máquinas es astronómico y casi siempre trabajan las 24 horas. Las fallas imprevistas son extremadamente costosas. Cualquier esfuerzo por prevenir este tipo de fallas est justificado. Todo lo contrario es el servicio automotriz de los vehículos livianos donde el mantenimiento se realiza de acuerdo a los intervalos de kilometraje especificados por el fabricante mientras el servicio preventivo en las mquinas mineras se determina utilizando las horas de trabajo del motor. Por ejemplo el mantenimiento menor para un volquete 793F tiene lugar cada 250 horas de trabajo o aproximadamente cada dos semanas. Durante un mantenimiento preventivo los líquidos y filtros son cambiados. Se realiza una inspección completa de la máquina y se toman muestras de los aceites y líquido refrigerante para ser analizadas en el laboratorio del taller. Si el escáner lee alguna alteración en las memorias adoptivas de la ECM, se buscar la presencia de partículas metálicas o contaminación en cada fluido y la información es utilizada para una pronta atención o servicio programado. Es decir, el técnico responsable de estos gigantes diesel además de saber cambiar líquidos, filtros, el uso de herramientas desde el desarmador hasta el torquímetro y multímetro, contar con la habilidad de interpretación de los parámetros capturados por el escáner, además debe tener conocimientos de tomas de muestras químicas, mediciones físicas, administración de datos, control de calidad, estadística, etc.

Los motores diesel de servicio pesado adoptan rápidamente el diseño de la alimentación del combustible tipo riel común de alta presión el cual es capaz de producir presiones en el riel de los inyectores mayores de 1 800 Bar. El riel común permite una notoria flexibilidad en el volumen, rapidez y sincronización de la cantidad de petróleo inyectado.Una de las ventajas que distingue al common rail es la habilidad de separar cada evento de inyección diesel en cinco o más pulsos. Antes que la electrónica fuera incorporada en la inyección diesel de los motores gigantes, el petróleo era inyectado en el interior del cilindro en una sola “inyectada”. Esta forma abrupta de inyección ocasionaba descontrolados aumentos de la presión de combustión y golpes ruidosos en los cilindros. Esta caracterstica ruidosa distingue los diesel. También las excesivas presiones de combustión en el cilindro ocasionaban elevadas temperaturas de combustión y excesivas emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx). En los primeros modelos de los inyectores common rail en los motores diesel, la ECM activa al solenoide que controla el retorno, sin fraccionar la inyección. El ruido y el elevado nivel de emisiones aún es alto. El análisis a través del osciloscopio es necesario en los common rail, la onda de voltios describe la condición del transistor perifrico en la ECM mientras la onda de amperios refleja el esfuerzo del campo magnético en el solenoide de la válvula de retorno del inyector.

Posteriores mejoras ocurrieron en el Common Rail de Alta Presión como la inyección fraccionada del combustible (pre-inyección, inyección y post-inyección) dentro de las 2 milésimas de segundo,tiempo que dispone la flama de combustión. Esta señal es aplicada a solenoides con menos de 1 ohm y después a cristales piezoeléctricos que se expanden y encogen. Así se estabiliza los picos irregulares de presión de la combustión en el cilindro, dándole una personalidad distinta al diesel. Un motor diesel con estas mejoras en el riel común es silencioso, produce menos emisiones y es más potente.

El sistema common rail se impuso hace tiempo en los autos y camionetas petroleras. Estas mejoras se van incorporando a los gigantescos diesel. Caterpillar lo ha bautizado con las siglas HPCR. El mayor desafío del common rail son las mínimas tolerancias entre las partes movibles especialmente en el interior de los inyectores así como en la bomba de alta presión. Esta casi perfecta precisión requiere de un combustible ultra limpio y procedimientos de servicios exageradamente limpios y ordenados. En un asiento minero, estos requisitos deben cumplirse.

Los inyectores common rail para vehículos livianos y pesados están diseñados y fabricados con extrema precisión. Es de suma importancia que los inyectores fluyan exactamente la misma cantidad de combustible. Si el fabricante buscara que cada inyector inyecte igual cantidad, sin margen de error, su costo de fabricación se volvera exagerado. Con tolerancias reducidas de manufactura, los inyectores common rail aun su costo es altísimo. Precisamente, buscando la disminución de este costo, una alternativa es “aflojar” las tolerancias de fabricación aceptando que los inyectores se fabriquen con desigual caudal. Pero se utiliza un programa para corregir esta desigualdad de caudal. Cada inyector terminado es examinado en fábrica y marcado de acuerdo a sus características de flujo. Un “archivo corrector de combustible” es creado para cada inyector y cuando este inyector es instalado, el archivo ser descargado en la computadora del motor (ECM). El programa corrector le dice a la ECM el margen de reajuste en los pulsos a cada inyector para balancearlo con los otros inyectores. Por ejemplo, un inyector con flujo menor que el número estándar obtendrá un pulso más prolongado ordenado por la ECM. Esta estrategia reduce el costo de fabricación de los inyectores common rail y a la vez permitir que todos ellos inyecten el mismo nivel de caudal.

El otro método es un diagnóstico más detallado, el técnico deber utilizar el escáner tipo laptop con el programa Caterpillar ET (Electronic Technician), se pronuncia “i” “ti”. Este programa ET tiene similar funcionalidad como cualquier escaner para taller automotriz, se lee los datos de parmetros en vivo, captura y borra los cdigos, tiene los controles bidireccionales para los actuadores y configura los módulos.

Este procedimiento es requerido cada vez que los inyectores son reemplazados o intercambiados entre cilindros. El archivo corrector para los nuevos tipos de inyectores se puede bajar desde la página web de Caterpillar o adquirirlo en un CD. Una vez realizada la “programación” de los inyectores, se acciona la bomba elctrica a bordo para “llenar” de petróleo a todo el circuito primario de combustible. Se termina borrando los códigos de falla y el camión est listo para regresar al servicio.”La fortaleza del escner es la debilidad del osciloscopio y viceversa la debilidad del escáner es la fortaleza del osciloscopio”. El diagnóstico acertado es utilizando ambos instrumentos a la vez. El escaner está relacionado con el interior de la ECM mientras el osciloscopio con la parte externa de la ECM. En resumen, existen diferencias significativas en los procedimientos de mantenimiento realizados en los motores gigantes diesel. Estos motores de gran potencia se vuelven más sofisticados conforme adoptan la tecnología que ya fue desarrollada en los automóviles diesel.