Servicio de matenimiento en vehiculos pesados (diesel)

Gran parte de la tecnologa que se utiliza en los motores diesel de la maquinaria pesada ya fue utilizada en los vehculos livianos.Por muchos aos, los vehculos de servicio pesado especialmente empleados en la minera tenan la reputacin de tener una tecnologa elemental y anticuada. Se les vea como enormes mquinas, muy pesadas y altamente ruidosas. Adems, presentaban un elevado nivel de emisiones txicas. Los motores petroleros rpidamente aprovecharon toda la tecnologa electrnica que conocamos los tcnicos especializados en vehculos livianos.Las regulaciones acerca del control de las emisiones de los vehculos destinados para la minera son recientes. Hace unos aos atrs, los organismos de control del medio ambiente no los tomaban en cuenta porque estos vehculos 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 vehculos 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 electrnica que se desarroll inicialmente en los diesel ligeros y medianos.

El 793F

El Caterpillar 793F es un enorme camin para carga de minerales en la categora servicio pesado con una carga til 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 est echada.

El volquete 793F es movido por un motor diesel C175 con 16 cilindros que le permite producir 2 650 HP a 1750 rpm. El nombre de C175 deriva de los 175 mm de dimetro en sus cilindros. Tambin, existen versiones con 20 cilindros para mquinas ms grandes como es el camin 797F que carga hasta 400 toneladas.

El ingreso del aire en el motor C175 pasa por cuatro turbocompresores. El enfriamiento del aire comprimido es por medio de un after-cooler que aumenta la densidad de la carga del aire y la potencia. Tambin, este enfriamiento del aire reduce la formacin de los xidos de nitrgeno (NOx), as ayuda en la reduccin de las emisiones txicas.

El sistema de filtrado de aire cuenta con seis pre-limpiadores para separar las partculas 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 crter del motor C175 tiene una capacidad de 82 galones de aceite de motor que es cambiado fcilmente utilizando un acople rpido colocado en el parachoque delantero.Tambin, el recambio de los 291 galones de lquido refrigerante es ms fcil de lo que pensabas. Es bombeado desde abajo hacia arriba, elimina la posibilidad que atrape aire, y as permite a la mquina ponerse ms rpido 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 travs de la bomba de transferencia movida por el motor del camin y dos filtros secundarios de 4 micrones. Finalmente, pasa por un solitario tercer filtro de 4 micrones. El combustible no puede estar ms limpio!

Despus de reemplazar los filtros de combustible, el purgado de aire (cebado) en el sistema de combustible es por medio de una bomba elctrica que se encuentra conectada en paralelo con la bomba de transferencia. Cada vez que se da el contacto de encendido, la computadora del motor (ECM) activa a la bomba elctrica por un minuto. Tambin, este pulso es utilizado durante el arranque del motor para aumentar la presin en el sistema.

La filosofa de servicio

En la industria minera, las grandes mquinas "pagan" el dinero invertido en ellas. El costo de estas mquinas es astronmico 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 vehculos 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 lquidos y filtros son cambiados. Se realiza una inspeccin completa de la mquina y se toman muestras de los aceites y lquido refrigerante para ser analizadas en el laboratorio del taller. Si el escner lee alguna alteracin en las memorias adoptivas de la ECM, se buscar la presencia de partculas metlicas o contaminacin en cada fluido y la informacin es utilizada para una pronta atencin o servicio programado.Es decir, el tcnico responsable de estos gigantes diesel adems de saber cambiar lquidos, filtros, el uso de herramientas desde el desarmador hasta el torqumetro y multmetro, contar con la habilidad de interpretacin de los parmetros capturados por el escner, adems debe tener conocimientos de tomas de muestras qumicas, mediciones fsicas, administracin de datos, control de calidad, estadstica, etc.

El sistema de combustible: un salto tecnolgico o una adopcin?

Los motores diesel de servicio pesado adoptan rpidamente el diseo de la alimentacin del combustible tipo riel comn de alta presin el cual es capaz de producir presiones en el riel de los inyectores mayores de 1 800 Bar. El riel comn permite una notoria flexibilidad en el volumen, rapidez y sincronizacin de la cantidad de petrleo inyectado.Una de las ventajas que distingue al common rail es la habilidad de separar cada evento de inyeccin diesel en cinco o ms pulsos. Antes que la electrnica fuera incorporada en la inyeccin diesel de los motores gigantes, el petrleo era inyectado en el interior del cilindro en una sola "inyectada". Esta forma abrupta de inyeccin ocasionaba descontrolados aumentos de la presin de combustin y golpes ruidosos en los cilindros. Esta caracterstica ruidosa distingui a los diesel. Tambin las excesivas presiones de combustin en el cilindro ocasionaban elevadas temperaturas de combustin y excesivas emisiones de xidos de nitrgeno (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 inyeccin. El ruido y el elevado nivel de emisiones an es alto. El anlisis a travs del osciloscopio es necesario en los common rail, la onda de voltios describe la condicin del transistor perifrico en la ECM mientras la onda de amperios refleja el esfuerzo del campo magntico en el solenoide de la vlvula de retorno del inyector.

Posteriores mejoras ocurrieron en el Common Rail de Alta Presin como la inyeccin fraccionada del combustible (pre-inyeccin, inyeccin y post-inyeccin) dentro de las 2 milsimas de segundo,tiempo que dispone la flama de combustin. Esta seal es aplicada a solenoides con menos de 1 ohm y despus a cristales piezoelctricos que se expanden y encogen. As se estabiliza los picos irregulares de presin de la combustin en el cilindro, dndole una personalidad distinta al diesel. Un motor diesel con estas mejoras en el riel comn es silencioso, produce menos emisiones y es ms potente.

El sistema common rail se impuso hace rato 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 desafo del common rail son las mnimas tolerancias entre las partes movibles especialmente en el interior de los inyectores as como en la bomba de alta presin. Esta casi perfecta precisin requiere de un combustible ultra limpio y procedimientos de servicios exageradamente limpios y ordenados. En un asiento minero, estos requisitos deben cumplirse.

La "programacin" de los inyectores common rail

Los inyectores common rail para vehculos livianos y pesados estn diseados y fabricados con extrema precisin. 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 fabricacin se volvera exagerado. Con tolerancias reducidas de manufactura, los inyectores common rail aun su costo es altsimo. Precisamente, buscando la disminucin de este costo, una alternativa es "aflojar" las tolerancias de fabricacin 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 fbrica y marcado de acuerdo a sus caractersticas 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 nmero estndar obtendr un pulso ms prolongado ordenado por la ECM. Esta estrategia reduce el costo de fabricacin de los inyectores common rail y a la vez permitir que todos ellos inyecten el mismo nivel de caudal.

El diagnstico del sistema common rail

En el caso particular del motor C175, el tcnico puede diagnosticar al sistema de combustible por medio de la captura de los cdigos de falla en dos diferentes maneras. El mtodo ms rpido es utilizando el panel Advisor localizado en el tablero de instrumentos. El Advisor es conectado al enlace de datos CAT, una de las tres redes presentes en el 793F y nos dar acceso a los mdulos de la mquina y del motor. Si navegas en el men de servicio del Advisor, conseguirs acceso a los parmetros en vivo, cdigos de diagnstico as como tambin grabacin de datos durante el manejo (caja negra).

El otro mtodo es un diagnstico ms detallado, el tcnico deber utilizar el escner 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 mdulos.

El programa Caterpillar ET juega un papel importante durante el reemplazo de un inyector. Antes de abrir el circuito de combustible common rail, ET es utilizado para determinar la presin residual. Si es muy elevada, representa un peligro para el tcnico, con el ET se reduce la presin residual a niveles seguros y el trabajo puede continuar. Antes de desmontar la tapa de vlvulas, se limpia la parte superior del motor con aire presurizado.

Las secuencias y especificaciones de torque son necesarias cuando se instala el nuevo inyector. Los O-rings en el cuerpo del inyector deben ser lubricados con aceite nuevo de motor. Antes de instalar el inyector, toma nota el nmero de serie (grabado en el sujetador del inyector).Una vez que los inyectores son instalados, el prximo paso es realizar la "programacin" de los inyectores con el programa ET.

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 pgina web de Caterpillar o adquirirlo en un CD. Una vez realizada la "programacin" de los inyectores, se acciona la bomba elctrica a bordo para "llenar" de petrleo a todo el circuito primario de combustible. Se termina borrando los cdigos de falla y el camin est listo para regresar al servicio."La fortaleza del escner es la debilidad del osciloscopio y viceversa la debilidad del escner es la fortaleza del osciloscopio". El diagnstico acertado es utilizando ambos instrumentos a la vez. El escaner est 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 ms sofisticados conforme adoptan la tecnologa que ya fue desarrollada en los automviles diesel.

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