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SISTEMA DE ADMISIÓN DE AIRE/ESCAPE Sistema de admisión de aire/escape Después de completar este tema, podrá identificar los componentes principales en el sistema de admisión de aire/escape y describir como funcionan.
Conceptos básicos En este segmento, trataremos de los componentes del sistema de admisión de aire/escape e identificaremos la finalidad de cada uno. Podrá identificar distintos sistemas de admisión de aire como NA (aspiración natural). T (turbocomprimido), TA (turbocomprimido y posenfriado), ATTAC (postenfriado aire a aire), JWAC (posenfriador del agua de las camisas) y SAC (posenfriador de circuito independiente). Sistema de Admisión de aire/escape Los motores diesel necesitan grandes cantidades de aire para quemar el combustible. El sistema de admisión de aire debe suministrar el aire necesario para la combustión. El sistema de escape debe sacar los gases calientes de la combustión. Cualquier reducción del flujo de aire o de gases de combustión en el sistema reducirá el rendimiento del motor.
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Componentes del sistema de admisión de aire/escape Un sistema corriente de admisión de aire/escape incluye el antefiltro (1), el filtro de aire (2), el turbocompresor (3), el múltiple de admisión (4), el posenfriador (5), el múltiple de escape (6), el tubo de escape (7), el silenciador y las tuberías de conexión (8).
Antefiltros Los antefiltros se usan con frecuencia en los sistemas de admisión de aire de los motores diesel. El antefiltro atrapa contaminantes pesados, grandes, que están suspendidos en el aire. El aire filtrado es crucial para el rendimiento del motor. La suciedad produce desgaste y daña los componentes del motor.
Como funciona el antefiltro Los antefiltros se usan con frecuencia en los sistemas de admisión de aire de los camiones de carretera. Los antefiltros atrapan contaminantes pesados, grandes, que están suspendidos en el aire.
Filtro de aire El aire sale del antefiltro e ingresa al filtro de aire. El filtro de aire evita que partículas pequeñas de suciedad o escombros entren al motor. El aire filtrado es crucial para el rendimiento del motor. La suciedad aumenta el desgaste y daña los componentes del motor. La caja del filtro de aire contiene el elemento del filtro.
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Como funciona un filtro de aire El filtro de aire evita que partículas de suciedad o escombros entren al motor.
Turbocompresor El aire fluye del filtro de aire al turbocompresor. Los turbocompresores : 1. Ayudan a mantener la potencia del motor a grandes altitudes. 2. Aumentan la potencia. Los turbocompresores suministran más aire al motor, lo que permite quemar más combustible. Diseño del turbocompresor Un turbocompresor tiene dos partes: 1. Lado de admisión de aire o del compresor. 2. Lado del escape o de la turbina. Los gases de escape del múltiple hacen girar la turbina del turbocompresor.
Como funcionan los turbocompresores Los gases de salida giran el lado de la turbina. Debido a que las ruedas del compresor y de la turbina están en el mismo eje, el compresor también gira. Mientras más rápido gire el compresor, se inyectará mayor cantidad de aire en el sistema de admisión de aire, lo cual aumenta la presión del aire y su densidad. El aumento de la presión de aire se llama refuerzo.
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Válvula de derivación de gases de escape Las válvulas de derivación de los gases de escape se encuentran en algunos turbocompresores. Si el refuerzo es más alto que el de la especificación, la válvula de derivación de gases de escape se abre para descargar los gases alrededor de la turbina. El gas de escape reduce la velocidad de la turbina y del compresor, lo cual controla la presión de refuerzo. Aire caliente de los turbocompresor El turbocompresor suministra más aire para aumentar la combustión. A medida que el aire se comprime, se calienta, se expande y por lo tanto se hace menos denso. Esto indica que no hay aire suficiente para una buena combustión a ajustes mayores de combustible. En la mayoría de los motores con turbocompresión, se usa un posenfriador para reducir la temperatura del aire de admisión. Posenfriador Los turbocompresores aumentan la temperatura del aire de admisión hasta unos 300 ºF. El aire caliente de admisión es menos denso. El posenfriador enfría el aire de admisión.
Ventajas del posenfriador A medida que el aire se enfría, se vuelve más denso. Esto permite que se pueda inyectar más aire en cada cilindro.
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Ubicación del posenfriador Los posenfriadores reciben este nombre porque enfrían el aire luego que éste pasa por el turbocompresor. Algunos posenfriadores se encuentran entre el turbocompresor y el múltiple de admisión. Otros se encuentran dentro del múltiple de admisión.
Ubicación del posenfriador Los posenfriadores se llaman así porque enfrían el aire después de atravesar un turbocompresor. Ciertos posenfriadores están ubicados entre el turbocompresor y el múltiple de admisión. Otros se encuentran en el interior del múltiple de admisión.
Múltiple de admisión El aire fluye, del posenfriador, al múltiple de admisión y a la válvula de admisión de cada cilindro. El múltiple de admisión se monta en la culata.
Múltiple de escape El aire entra en la cámara de combustión para la combustión. Los gases de combustión salen por las válvulas de escape y van al múltiple de escape. El múltiple de escape se monta en la culata, fijo, sobre las válvulas de escape.
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Silenciador Los gases de escape son enviados del turbocompresor a través del tubo de escape y del silenciador. El silenciado disipa el ruido de escape y suaviza el funcionamiento de la máquina.
Tubo de escape Luego que los gases de escape pasan por el silenciador, van al tubo de escape. El tubo de escape descarga los gases de escape lejos del operador o de la máquina. Los gases de escape salen del tubo de escape a la atmósfera.
Diseños marinos /industriales Además de los componentes básicos estudiados, en los motores marinos e industriales se pueden usar (1) un múltiple de escape enfriado por agua y (2) un turbocompresor enfriado por agua.
Tipos de sistemas de admisión de aire Hay varios tipos de sistemas de admisión de aire: 1. Aspiración natural (NA). 2. Turbocomprimido (T). 3. Turbocomprimido y posenfriado (TA).
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Sistemas de aspiración natural Los sistemas de admisión de aire que no tienen turbocompresor ni posenfriador se conocen como sistemas de “aspiración natural”. También se conoce con las letras NA.
Sistema con turbocompresión (T) Algunos sistemas de admisión/escape tienen turbocompresores pero no tienen posenfriadores. Estos se conocen como sistemas con turbocompresión o sistemas “T”.
Sistemas T
Esta es la forma típica como se ve un sistema tipo “T” del motor.
Sistema con turbocompresión y posenfriador (TA) Uno de los sistemas de aire de admisión más comunes se conoce con el nombre de sistema con turbocompresión y posenfriador (este sistema se conoce con las letras “TA”). Estos sistemas tienen un turbocompresor y un posenfriador. Se pueden usar diferentes tipos de posenfriadores.
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Antefiltro transparente El antefiltro de flujo transparente retiene de 70% a 80% de la suciedad del aire que pasa por él. El aire entra al antefiltro por las aspas fundida que hay en la base. La corriente de aire sigue la curva del contenedor y se arremolina a su alrededor. A medida que la espiral va hacia la parte superior del contenedor, las fuerzas centrifugas empujan las partículas de polvo hacia el exterior, cerca de la pared del contenedor. Cuando la corriente de aire se reduce en el ducto central, el polvo, que es más pesado que el aire, es llevado hacia arriba por su impulso, hacia fuera y hacia adentro del espacio de aire muerto que hay de las paredes del contenedor. Antefiltro ciclónico
El aire restante que lleva la mayor parte de suciedad, sale por las paredes de los tubos inferior y superior y entra en la cámara formada por las divisiones que sostienen la parte superior e inferior de los tubos. Desde aquí, la corriente de aire cargada de polvo va luego al tubo de expulsión de polvo.
La corriente de aire entra a través de la rejilla gruesa y va hacia la parte superior del tubo de ciclón. Los canales en espiral que se encuentran en la parte superior del tubo arremolinan el aire. A medida que el remolino de corriente de aire desciende, la fuerza centrifuga empuja las partículas de polvo hacia fuera, contra las paredes del tubo. La corriente de aire se divide en la base de los tubos: cerca del 90% va a la parte inferior de la tubería que conduce hacia el filtro de aire.
Sistemas posenfriados Hay varios posenfriados:
tipos
de
sistemas
(1) posenfriamiento del agua de las camisas. (2) posenfriado aire a aire. (3) posenfriador de circuito independiente.
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Sistemas de aire posenfriados por agua de la camisa (JWAC) En el sistema de aire posenfriado de agua de la camisa, o JWAC, se usa refrigerante del motor para enfriar el aire de la admisión. La caja del posenfriador se instala dentro del múltiple de admisión. El refrigerante del motor circula y disipa calor del aire de admisión, antes de que llegue al múltiple de admisión. Los sistemas JWAC tienes muchas aplicaciones mecánicas. Sistema posenfriado aire a aire (ATAAC) En algunos de los sistemas de admisión de aire se usa el aire del exterior para enfriar el aire de admisión. Este sistema se denomina “posenfriado de aire a aire” o ATAAC. El posenfriador se ve como un radiador pequeño instalado en la parte delantera del radiador. El aire del medio ambiente sopla en el posenfriador, y enfría el aire caliente de admisión Sistema ATAAC Esta en la forma como se ve un sistema típico de aire ATAAC en un motor.
Sistema posenfriado por circuito separado (SCAC) Los sistemas “posenfriados por circuito separado” o SCAC, se usan principalmente en aplicaciones marinas. EL agua enfría el aire de admisión, ya que los sistemas de enfriamiento del motor y el SCAC están separados. Los sistemas SCAC tienen su propio intercambiador de calor, bomba y suministro de agua.
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El sistema SCAC Este es un sistema típico SCAC, tal como se ve en un motor.
Pruebas del sistema de admisión aire/escape En esta sección se vera las pruebas de sistemas de admisión de aire/escape tales como refuerzo, restricción de aire de admisión y densidad de gases de escape. También veremos paso a paso, el procedimiento para la prueba de gases de densidad de humos usando el procedimiento de vacío rápido. Pruebas de los sistemas de admisión de aire Cualquier cambio en el flujo de aire o gases de escape a través del sistema afectara el rendimiento del motor. Se puede usar una gran variedad de pruebas para determinar si el sistema de admisión y escape funcionan correctamente. Estas pruebas incluyen: 1. Revisión del indicador de filtro de aire. 2. Revisión del refuerzo. 3. Prueba de densidad de los gases de escape. 4. Revisión por restricción del aire de admisión. Indicador del filtro de aire Algunos motores tienen un indicador de cambio del filtro de aire. El indicador puede instalarse en la cabina, en el compartimiento del motor o en la caja del filtro de aire.
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Como funciona el indicador Un diafragma, dentro del indicador, se mueve en respuesta al vacío que hay dentro del filtro. A mayor vacío o restricción, el diafragma se mueve más hacia arriba. Usted puede restaurar el diafragma al oprimir el botón correspondiente. Lecturas del indicador Ya que el indicador de filtro se puede restaurar en cualquier momento, puede haber restricción de admisión sin que le muestre el indicador. Si el diafragma del indicador esta en la zona de “cambio”, revise el elemento del filtro de aire.
Inspección visual del filtro de aire Revise visualmente el filtro de aire. La presencia de suciedad excesiva puede indicar el taponamiento del filtro. Para determinar si hay restricción del filtro, será necesario medir la restricción del aire de admisión con un manómetro de vacío o uno de agua. Reemplaza el filtro si la restricción del aire de admisión medida es mayor que el máximo nivel permitido. Prueba de presión de refuerzo Para determinar si entra suficiente aire al múltiple de admisión, use la prueba de presión de refuerzo. El refuerzo se mide con el grupo de manómetros de presión del motor Caterpillar. EL refuerzo es una medida de la diferencia entre la presión atmosférica y la presión del múltiple de admisión. Para la medida de la presión de refuerzo, asegurese de que el motor este apagado. Conecte el tubo y el adaptador a la toma de prueba recomendada en el múltiple de admisión. Consulte la ubicación exacta en el Manual de Servicio. Conecte el tubo al La presión de refuerzo se afecta por manómetro compuesto. Arranque el motor y déjelo restricción de aire en el filtro o por en funcionamiento hasta que alcance la temperatura escapes en el múltiple de admisión y el de operación normal. Cargue el motor hasta el punto turbocompresor. de regulación. Lee la presión de refuerzo en el manómetro y compárelo con el valor de la especificación.
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Consulte el Manual de Servicio Consulte siempre el Manual de Servicio para el motor en que esta trabajando, para determinar el manómetro que debe usar. EL manómetro de agua mostrado antes puede no ser el mas adecuado para hacer ciertas mediciones de presión de refuerzo.
Prueba de la densidad de los gases de escape Las pruebas de la densidad de los gases de escape miden la proporción de combustible que quema el motor. La herramienta de medición de densidad de los gases de escape se basa en la medición de la cantidad de luz que los gases de escape bloquean al pasar por el sensor. La densidad resultante se lee como un porcentaje. Por ejemplo, 04 indica que los gases de escape bloquean 4% de la luz. Procedimiento de la prueba de densidad de los gases de escape La densidad de los gases de escape se mide usando el procedimiento vació rápido. Procedimiento de la prueba de vació rápido: 1. Arranque el motor y ponga el vehículo 2. Presione el acelerador 3 veces para despejar el tubo de escape. 3. Conecte el sensor en la parte superor del tubo de escape y conecte el medidor. 4. Encienda el motor. 5. Acelera hasta 3 veces en velocidad alta en vació. 6. Promedie las 2 lecturas más cercanas y compare el resultado con el valor especificado.
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Prueba de restricción de aire de admisión Una restricción de aire de admisión puede afectar el rendimiento del motor. Las pruebas de restricción del aire del motor miden la caída de presión en un componente. La causa más común de la restricción de aire es un filtro de aire obstruido, pero otros componentes también pueden estar obstruidos. Procedimiento de la prueba de restricción de aire de admisión Para realizar la prueba de restricción de aire de admisión, con el grupo de manómetros para motor Caterpillar, siga estos pasos: 1. Asegúrese de que este apagado el motor. 2. Conecte un tubo en la toma de prueba en la caja del filtro de aire. Es posible que tenga que quitar el indicador de filtro de aire. Consulte las instrucciones especiales para obtener la localización exacta de la conexión.
3. Conecte el tubo al manómetro de vació. 4. Arranque el motor y llévelo a las velocidades recomendadas para revisar la restricción de aire de admisión.
5. Compare las lecturas con las especificaciones encontradas en el Manual de Servicio.
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