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Número de Boletín de Servicio Fecha
4018584 01-AGOSTO-1980
Boletín de Servicio
Consumo de Aceite en Motores Diesel de 4Tiempos de Alto Rendimiento
Prefacio
Esta publicación se escribió para familiarizar al personal de campo con las causas del consumode aceite excesivo. La inspección y el análisis de los componentes internos del motorproporciona un conocimiento de los factores que contribuyen al desgaste de los anillos de pistóny la camisa de cilindro. El conocimiento de la relación entre la operación del motor y los factoresde desgaste que causan el consumo de aceite excesivo permite que los esfuerzos se encaucen aprolongar la vida de servicio del motor.
de Cuenta/Proyecto
El consumo de aceite excesivo se define como la adición de aceite lubricante al cárter en uníndice inaceptablemente alto.
Los Motores de Hoy
Los "componentes" del motor que afectan el control del aceite son los mejores disponibles con latecnología actual. Los motores nuevos empiezan con un consumo de aceite extremadamentebajo. Las pruebas de consumo de aceite de auditoría de calidad del motor (EQA) de sesenta (60)horas en el último año (1979 y 1980) han mostrado que todos los motores empiezan su vida conun consumo de aceite promedio de 59.2 a 118.4 ml (2 a 4 onzas) por hora. Vea la Figura 1.
Figura 1: Consumo de Aceite en las Pruebas EQA de 60 Horas en la Planta de MotoresCummins®
Historial de las Mejoras
Cara con Ángulo de 2°
Al pasar los años muchas mejoras se han implementado para eliminar con efectividad losproblemas mecánicos conocidos. Los grados del ángulo en las caras de los anillos intermediosse aumentaron de 1/2 a 2 grados para asegurar el contacto de la orilla inferior en el segundoanillo intermedio en 1972 y, en abril de 1978 al primer anillo intermedio. Los cambios corrigieronel escaso desgaste a los pocos kilómetros de toda la cara de los anillos intermedios.
Camisas Parco II
En julio de 1978, después de extensos cambios en el proceso de manufactura, se produjeron lasprimeras camisas Parco II. Los cambios de manufactura se modificaron desde la fundición de lascamisas hasta su forma final. El proceso Parco II no produce una camisa grabada de más.Desde la fecha de su implementación, no se ha observado ninguna camisa grabada de más.
Camisas Bruñidas en Cruz
En agosto de 1979 se logró un mejor control de la textura de la superficie de las camisas con laimplementación del bruñido en cruz. Este proceso corrigió casi todos los problemas ocasionalesde consumo de aceite que se encontraron en la prueba. Las pruebas generales en el motor deproducción mostraron una disminución del 25 por ciento en el consumo debido al bruñido en cruz.
Cummins Inc. no recomienda el bruñido en campo ya que el equipo requerido para quitar el grano
y el compuesto para el bruñido de la superficie de la camisa no es efectivo. Enseguida delproceso de bruñido, la planta lava las camisas con toberas de alta presión y se inspecciona lasuperficie una muestra estadística. Tal equipo no está disponible en el campo y no se puededuplicar económicamente.
Anillos Big Cam II
En diciembre de 1979 los parámetros de diseño que influían perjudicialmente en el control deaceite se estrecharon. Cambiar los anillos superiores produjo esquinas más agudas en la orillade barrido y un mejor patrón de asentamiento de la orilla frontal de la ranura del anillo.
Categorizar/Generalizar
Debido a estas mejoras de los "Componentes", una queja por consumo de aceite es un problemaque debe evaluarse en base a cada motor y NO categorizarse o generalizarse. Ya pasaron losdías de la camisa de cilindro grabada de más y la incrustación del anillo de aceite "culpable-de-todo". La mitad de las fallas por consumo de aceite antes de las camisas de cilindro Parco IIparecen haber sido causadas por camisas de cilindro bruñidas de más.
Por lo tanto, antes de julio de 1978, el análisis era mal acabado de la camisa (ver la Figura 2), elanálisis estaba correcto cerca de la mitad de las veces. Después de julio de 1978, el análisisestaba equivocado todas las veces. Ni una camisa bruñida de más se ha observado desde lasParco II.
Las condiciones de la camisa de cilindro que dan como resultado consumo de aceite son:
Camisas desgastadas debido a los abrasivosMuescas.Rozamiento.
Figura 2: Índices de Falla de Consumo de Aceite Antes y Después de Parco II
Compatibilidad del Aceite
Evolución del Aceite Lubricante
Antes de la introducción de los aceites lubricantes universales en 1971, los aceites para motoresdiesel de servicio pesado se separaban de los aceites lubricantes para motores a gasolina. Losaceites para flotilla mezclados se llamaban universales ya que se usaban tanto para motoresdiesel de servicio pesado como de gasolina. Su crecimiento en ventas fue fenomenal y, de hecho,para 1974 eran aproximadamente el doble de las ventas del aceite diesel CD.
Los aceites universales son componendas ya que deben funcionar en ambientes tanto de motor adiesel como a gasolina. Estos dos ambientes, sin embargo, exigen características dedesempeño significativamente diferentes. La temperatura a la cual el lubricante está sujeto en lavecindad del anillo superior del pistón del motor diesel es más grave que en el motor a gasolina.Igualmente, el problema de la oxidación del motor es más grave en el motor a gasolina, debido ala conducción a baja temperatura de parar-y-avanzar y la presencia de sales de plomo que seencuentran en los aditivos para la gasolina. Además, los motores a gasolina requieren de unaditivo anti-desgaste de un nivel mayor para proporcionar la protección adecuada a los muycargados árbol de levas y buzos (deslizamiento vs. rodamiento).
La componenda del aceite universal se logra con cambios en los aditivos de aceite paraproporcionar un rendimiento óptimo en el servicio tanto para diesel como para gasolina. Lacomponenda, sin ambargo, no se asegura del desempeño óptimo en ninguno de los dos. Lascomponendas típicas de los aditivos se pueden ilustrar considerando los ditiofosfatos de zinc(ZDPs) para el aditivo antioxidante/antidesgaste.
Los ZDPs de alquilo se han usado en lubricantes por muchos años para proporcionar la
protección anti-desgaste en los motores a gasolina. Desafortunadamente, estos aditivos sonperjudiciales para el desempeño de los lubricantes usados en los motores diesel turbocargados.Los ZDPs de arilo son térmicamente más estables que los ZDPs de alquilo y se usan y prefierenampliamente como aditivos anti-desgaste en los lubricantes para motor diesel. Sin embargo,estos ZDps de arilo no son tan efectivos en los motores de gasolina modernos y por sí mismos noproporcionan suficiente protección anti-desgaste.
Inicialmente, la componenda del aceite universal era una mezcla de ZDPs de alquilo y arilonecesaria para obtener un nivel de desempeño aceptable en ambos tipos de servicio. Amediados de los '70 los ZDPs de arilo (preferido para el diesel) se eliminaron de los aceites y sesustituyeron por ZDPs de alquilo de cadena larga. Diferencias similares en los desempeños enmotores a diesel y gasolina son comunes para otras clases de aditivos, como los dispersantes deceniza, etc.
Clasificación CC/CD
La prueba Caterpillar® 1-G, introducida en 1954, establece un estándar de desempeño para losaceites usados en motores diesel de cuatro tiempos turbocargados. Aún hoy se reconoce comoparte de la prueba de clasificación. El uso de esta prueba para evaluar los motores de hoy hamostrado que un buen desempeño en la prueba no necesariamente proporciona un desempeñosatisfactorio del motor. Las pruebas de "Tipo" las han introducido muchos fabricantes paraagregar requisitos más estrictos al desempeño satisfactorio de sus motores.
Los paquetes de aditivos en un aceite base típicamente los califica el fabricante de aditivos. Unavez que estos paquetes de aditivos han sido calificados, se pueden usar en muchas mezclas deaceite base para lograr el grado de viscosidad requerido. En la composición del aceite base,parecen jugar un papel mayor en la formación de los depósitos del pistón.
Los depósitos del pistón parece que se forman en la zona del cinturón del anillo de altatemperatura de la descomposición y polimerización de los compuestos pesados del aceite base.Una vez que se forman, los depósitos de pistón aceleran el consumo de aceite con el resultadofinal siendo la pérdida catastrófica del control del aceite.
Como la clasificación CC/CD no controla la composición del material base o el desempeño deladitivo en todas las posibles composiciones de los materiales base, no es efectivo para el controlde los depósitos del pistón y el subsecuente consumo de aceite.
Historia de los Depósitos del Pistón
Los depósitos del pistón como una causa de la pérdida del control del aceite no es nueva. Loseuropeos identificaron el problema a principios de los '70 y lo llamaron "pulido del cilindro".Acabados resultantes como espejo se desarrollaban en la superficie del cilindro cuando larozaban los depósitos del plano superior. Los europeos identificaron procedimientos de pruebade motor que produjeron depósitos y pulido del cilindro consistentes. Utilizando estosprocedimientos de prueba, identificaron los aceites lubricantes que resistían la formación de losdepósitos. Se evaluaron y aprobaron nuevas formulaciones de aceite las cuales minimizaron elproblema. Hasta finales de los '70, los fabricantes de motores diesel de los Estados Unidos
ignoraron los resultados europeos. Muchas pruebas de depósitos de pistón están en proceso entodos los Estados Unidos para definir con más claridad el aspecto del control del aceite y lograrlos resultados europeos. Hoy, todos los fabricantes de los Estados Unidos están preocupadoscon los depósitos del pistón y el control del aceite.
Estos depósitos que parecen "carbón" negro son los productos derivados de la descomposicióntérmica del aceite que se forman en la zona del cinturón de anillos debido a las condiciones y lastemperaturas. El mecanismo de formación está siendo estudiado y, hasta ahora, no se entiendecompletamente. Sin importar qué tan bajo en un motor sea el consumo inicial de aceite, cuandolos depósitos se empiezan a formar en cantidades anormales, le sigue un consumo de aceiteacelerado.
Los intervalos de cambio de aceite prolongados se sabe que componen el problema de losdepósitos porque el índice de consumo del aceite usado es más alto que el índice de consumodel aceite nuevo. El aceite usado también tiene coke y precursores de depósitos los cuales seforman durante el servicio normal.
Aceites de Multi-Viscosidad
Cummins Inc., como los europeos y otros, ha mostrado que los aceites monogrados son menosefectivos que los aceites de multi-viscosidad para contolar estos depósitos. Los materiales baseen los aceites monogrado producen más depósitos que los materiales base más ligeros usadosen los aceites multigrado. Los aceites multigrado exhiben una mayor viscosidad en las ranuras deanillo de pistón que bloquean esta ruta de fuga y, una menor viscosidad en la pared de la camisacon alta resistencia al corte lo que resulta en una mejor acción de barrido del anillo. El resultadofinal es menos aceite que alcanza la zona de alta temperatura donde se forman los depósitos. Elaceite que no alcanza esta zona forma menos depósitos debido a su material base más ligero.
Figura 3: Cómo Trabajan los Aceites de Multi-Viscosidad
Los aceites de Multi-Viscosidad prolongan el tiempo en que se deteriora el control de aceite porun factor de 3 en las pruebas de motor de laboratorio.
Figura 4: Investigación e Ingeniería de la Evaluación del Aceite
En algunas flotillas ha resultado en un aumento de la durabilidad del motor con respecto alconsumo de aceite.
Figura 5: Durabilidad de los Camiones con Formula 290 BC Puestos en Servicio en Mayo de1978
En evaluaciones controladas de prueba de flotilla, el consumo de aceite típicamente disminuyó enun 50 por ciento.
Promedios de Consumo de Aceite de
Lubricación
Basándose en el Formula 290 a Intervalos de
Drenado de 25,700 km (16,000 mi)
Grupo de Prueba
Número 1
Grupo de
Prueba
Número 2
19771978 (9meses)
19771978 (9meses)
Aceite Lubricante Grado SAE 15W/40 15W/40 15W/40 30
Consumo de Aceite de Lubricación (MPQ)(Millas por cuarto [de galón])
1118 897 967 413
Por Ciento de Disminución – 19.8 – 57.3
Millaje del Motor 138,200 122,100 145,000 115,100
Nota: El Grupo Número 1 tuvo 23 motores.
El Grupo Número 2 tuvo 10 motores.
El Grupo Número 2 tuvo 10 motores.
Figura 6:
Figura 7: Promedios de Economía de Aceite - Motores Seleccionados de la Flotilla
Cummins Inc. recomienda aceites multi-viscosidad como el aceite preferido. El aceite de multi-viscosidad se usa exclusivamente como de prueba de motor en las plantas Cummins® y como dellenado de planta en los camiones OEM que instalan motores Cummins®. La red dedistribuidores ha cambiado a aceites de multi-viscosidad.
Los aceites de multi-viscosidad no son la cura pero son una mejora muy significativa. Norestituyen el control de aceite en motores que tienen grandes depósitos en el plano superior.Actualmente, Cummins Inc. tiene un programa para desarrollar un procedimiento de prueba demotor y evaluar aceites por su consumo y por sus características de depósitos en el pistón. Unalista calificada de lubricantes disponibles comercialmente en una meta a largo plazo de esteproyecto, así como desarrollar mejores aceites lubricantes. Las compañías petroleras y susproveedores de aditivos para aceite están trabajando en programas similares.
Antes del Desensamble
Ahora, el reto es el de determinar con exactitud los contibuyentes primarios al problema del usodel aceite. Un análisis inexacto puede dar como resultado reparaciones innecesarias y costosasque pueden o no resolver el problema.
Para evaluar una queja por consumo de aceite se requiere:
1. El análisis de la aplicación del motor.2. La revisión del historial de mantenimiento.
3. La inspección de las fugas externas.
La suma de muchas pérdidas de aceite pequeñas da como resultado un gran problema deconsumo de aceite. Después de corregir todos los problemas que no exijan el desensamble delmotor, cambie a aceite de multi-viscosidad y opérelo otros 8000 km (5000 mi) o 30 días.Recuerde cambiar o drenar el filtro de aceite de derivación si el camión ha tenido un cambio defiltro reciente. Sólo como último recurso se deben desensamblar y reconstruir los motores.
NOTA: El cambio inicial a aceite de multi-viscosidad puede causar que se tape el filtro. Si
esto sucediera, los filtros y el aceite se deben cambiar y continuar con la evaluación.
Revisión de la Aplicación
La inspección de la aplicación es importante porque el consumo de aceite depende con muchode la potencia de salida (factor de carga). (Fig. 8) Un factor de carga menor y mejores aceiteslubricantes son las únicas razones conocidas para la ausencia de problemas por consumo deaceite en los motores NTE europeos. Debe determinarse si el motor es uno de 290 BHP en unaaplicación de 400 BHP. Si así es, se debe esperar una vida más corta por el deterioro en elcontrol de aceite. Para determinar el factor de carga promedio en el motor se necesitan, lacapacidad de éste, información de la transmisión, relación del eje trasero y el peso bruto vehicularde salida y, la ruta y el peso bruto vehicular de entrada. Otra información útil de la aplicación es elperiodo del motor en ralentí durante el invierno.
Desde un punto de vista del análisis de fallas, determine si el nivel de aceite del motor estácorrecto. ¿La bayoneta o la unidad de adición de aceite automática están calibradasapropiadamente? Demasiado aceite en el cárter aumenta el consumo de aceite. Si estáextremadamente alto, el cigüeñal se sumerge en el aceite e inunda los cilindros y/o calienta elaceite lubricante lo cual disminuye la viscosidad.
Anote el nivel de aceite lubricante del motor en la bayoneta, drénelo y recolecte el aceite delmotor. Mida el volumen de aceite recolectado. ¿La calibración de la bayoneta estuvo correcta? Sise usó una unidad de adición de aceite automática ¿estaba calibrada correctamente paramantener el nivel de aceite a la mitad entre los niveles alto y bajo? Si el nivel de aceite del motorestaba muy alto, corrija la calibración de la bayoneta o el sensor de adición automática.
Figura 8: Índice de Consumo de Aceite
¿El motor está operando muy caliente o muy frío? El sobrecalentamiento causa un aumento en latemperatura del pistón y el aceite lo que da como resultado una degradación más rápida delaceite lubricante y, una acumulación más rápida en los depósitos de carbón del pistón. Comoregla de oro, por cada 11°C [20°F] de aumento en la temperatura, los índices de reacción químicaque producen los depósitos se duplican.
El sobre-enfriamiento puede causar que se forme condensado en el aceite, provocando así que elpaquete de aditivos del aceite lubricante se sedimente y la posibilidad que tape los filtros. Elcondensado se presenta durante el proceso de combustión normal y no se vaporiza totalmente nisale por el respiradero si se enfría de más.
Antes de desensamblar el motor, el sistema de admisión de aire debe revisarse total yexhaustivamente. Busque fugas en el lado limpio del filtro de aire y en los componentes nuevosdel sistema de admisión de aire. Las fugas o los componentes nuevos en el sistema de admisiónde aire pueden indicar un filtrado de aire inadecuado y el subsecuente desgaste por abrasivos delos componentes del cilindro. El sistema de admisión de aire debe revisarse con un métodoapropiado. Se debe poner atención cuidadosa al inspeccionar todas las conexiones yabrazaderas de la tubería. La superficie de empaque y la planicidad de la placa base de algunossistemas de filtro de aire delantero merecen atención especial. Esta placa base fácilmente setuerce, lo cual da como resultado problemas con el sellado del empaque del filtro de aire.Recuerde, la mayoría de los problemas de desgaste por abrasivos de los componentes delcilindro son el resultado de un filtrado de aire inadecuado.
Cuando los identifique, estos problemas de aplicación deben corregirse. Corregirlos ayuda amitigar un problema de consumo de aceite o puede evitar que se repita una falla.
Revisión del Historial de Mantenimiento
Una inspección del historial de mantenimiento es importante porque puede proporcionar clavespara identificar lo que contribuye al problema de uso de aceite. Una inspección del historial demantenimiento incluye determinar si el mantenimiento siempre lo realizó personal calificado entalleres con buenas prácticas. En todos los casos y, especialmente si la respuesta a la preguntaanterior es NO, se debe tener cuidado al examinar el motor. Antes que las fallas del motor,particularmente se deben notar el refrigerante o el combustible en el aceite y, elsobrecalentamiento. El refrigerante en el aceite puede dar como resultado la sedimentación deladitivo y que se tape el filtro. La pérdida de los aditivos del aceite da como resultado un aumentoen el desgaste y, la imposibilidad del aceite de neutralizar los productos derivados de lacombustión ácida. Estos productos de la combustión ácida aumentan mucho el índice deacumulación de los depósitos del pistón. El que se tape el filtro resulta en la circulación de aceitesin filtrar, el cual puede contener desechos y suciedad los cuales aceleran el desgaste de loscomponentes del cilindro.
El combustible en el aceite se sabe que aumenta el índice de acumulación de depósitos en elpistón. Esto ocurre porque el combustible volátil migra hacia la zona del cinturón de anillos, seoxida parcialmente por las altas temperaturas y los gases de paso y, forma resinas insolubles lascuales se funden al pistón caliente. El sobrecalentamiento, como se menciona anteriormente,eleva la temperatura del pistón lo cual aumenta el índice de acumulación de los depósitos delpistón.
La calibración de la bomba de combustible es crítica. La sobre-dosificación de combustible
también eleva la temperatura del pistón.
Un buen historial de mantenimiento incluye:
Marca del aceite lubricanteViscosidad del aceite lubricanteIntervalos de cambio del aceite lubricanteElemento del filtro de flujo pleno y el intervalo de cambioElemento del filtro de derivación e intervalo de cambioElemento del filtro de aire e intervalo de cambio
Además, el historial pasado del camión, respecto a filtro tapado, uso de aditivos para aceite ycombustible y, se debe obtener el mezclado de aceite lubricante y combustible. Ésta esinformación útil para las correlaciones sobre por qué ocurren los problemas de consumo deaceite al índice que lo hacen hoy. Ahora que se han revisado los problemas de aplicaciónpotenciales y el historial de mantenimiento, es momento de considerar cómo el aceite lubricantese escapa de los motores.
Inspección de Fuga Externa
Examine el motor si tiene fugas externas antes de limpiarlo. Recuerde, si bien una sola fuga noresulta en un excesivo consumo de aceite, varias fugas pequeñas pueden hacer la diferencia.Revise si por el tubo del respiradero del cárter se escapa aceite. Alguna pérdida es normal. Lapérdida de aceite en un NTC 400 operando a potencia y velocidad nominal por el respiradero esde 14.8 a 29.6 ml (0.5 a 1.0 oz) por hora.
Figura 9: Pérdida de Aceite de un NTC-400 por el Respiradero
Tome en cuenta todas las fuentes de fuga externa para que las pueda investigar y reparar. Mida elpaso de gases en un dinamómetro de chasis sólo si aparece una pérdida excesiva de aceite através del respiradero.
Prueba del Motor
Revise si el motor tiene una sobredosificación de combustible fuerte por el método en la página5-3-3 del Manual de la Bomba de Combustible PT™, Boletín 3379084. La sobredosificación decombustible da como resultado un aumento en la temperatura del pistón, lo cual aumenta el índicede acumulación de los depósitos del pistón.
Inspección de Fuga Interna
Habiendo eliminado o corregido los problemas de fuga externa, se debe realizar la inspección defuga interna. Sólo se han identificado tres cosas que contribuyen a la fuga interna: sellos del
turbocargador, guías de válvula (Sólo motor NA) y compresores de aire.
Para determinar si los sellos del lado de la turbina están fugando, quite los tubos de escape yexamine si el rodete de la turbina tiene depósitos en exceso. Las fugas de sello de la turbina dancomo resultado aceite que escapa del motor hacia el escape.
NOTA: Los puertos de escape mojados no siempre constituyen un consumo de aceite.Si un motor se opera sin la sobre-presión del turbocargador, se sobredosifica y expele el
exceso de combustible por el escape.
Para determinar si los sellos del lado del compresor están fugando, quite el puente de aire yexamínelo junto con el múltiple de admisión. El exceso de aceite y/o sus residuos indican unafuga.
Para determinar si el compresor de aire es el responsable de la fuga interna, revise si los tanquesde suministro de aire del camión y la fuente de admisión del compresor de aire tienen aceite(múltiple de admisión o filtro de aire). Si se presenta aceite en exceso en cualquier lugar, elsospechoso es el compresor de aire.
Ni el turbocargador ni el compresor de aire individualmente pueden fugar suficiente aceite paraque resulte en un uso de aceite excesivo, pero muchas fugas pequeñas juntas pueden dar comoresultado en un exceso de uso de aceite y de su consumo. Repare el turbocargador y/o elcompresor de aire, si se requiere.
Re-Evaluación Usando Aceite de Multi-Viscosidad
Si se han encontrado y reparado fugas externas o internas o se corrigieron los problemas, NOproceda con el desensamble del motor para determinar la causa del consumo de aceite en lacámara de combustión. Recomiende cambiar a un aceite de Multi-Viscosidad y re-evalúe elconsumo de aceite por unos 8,000 km (5,000 mi) o 30 días. En más de un 50 por ciento esprobable que corrigiendo las fuentes anteriores de fugas de aceite y cambiando a un aceite demulti-viscosidad se resuelva el problema.
Si se han realizado las inspecciones y evaluaciones anteriores y el consumo persiste, se requieredel desensamble del motor y de la inspección de las partes internas. Durante el desensamble elmotor debe inspeccionarse con cuidado para determinar con exactitud la causa del consumoexcesivo.
Análisis de Fallas
El consumo de aceite en la cámara de combustión se define como la fuga de aceite que pasa losanillos de pistón y se quema. Las causas de esta pérdida de aceite son las camisas de cilindro,pistones, anillos de pistón y los depósitos del pistón. Éstas se consideran por separado desde unpunto de vista del análisis de fallas.
Análisis del Pistón y de los Depósitos del Pistón
Los depósitos del plano superior del pistón y de la ranura del anillo superior han mostrado causarla pérdida del control de aceite cuando empiezan a pulir y raspar las camisas de cilindro. Elexceso de depósitos en el plano superior y la ranura del anillo superior por sí mismos noconstituyen un defecto en el material o la mano de obra. Un pistón que exhibe depósitos en elplano superior que dieron como resultado la pérdida del control de aceite aparece en la Figura10.
Figura 10:
Un pistón desmontado de un motor con un consumo de aceite de 570 MPQ a las 300,000 millasaparece en la Figura 11.
Figura 11:
Este pistón no exhibe depósitos grandes de carbón en el plano superior. En el laboratorio, consólo limpiar los depósitos del plano superior del pistón ha mostrado restablecer el control deaceite básico sin cambiar ningún componente.
Una vez que se desmontan los pistones, necesita evaluarse el grado al cual sus depósitosestaban afectando el consumo de aceite. Las áreas del plano superior y en la ranura, que hansido pulidas, son áreas donde hubo una pérdida del control de aceite. Cuando realice el análisisde fallas, esas áreas necesitan documentarse estimando los porcentajes de llenado para cadapistón y la ranura superior. Aproximadamente sólo toma llenar un 30 por ciento del plano superioro un 70 por ciento de la ranura superior para que un pistón sea el que contribuye más en elconsumo de aceite. Vea la Figura 12.
Figura 12: Ejemplos de Depósitos de Pistón
Errores en el Esamble
Cuatro errores de ensamble del anillo de pistón resultan en consumo de aceite:
Anillos intermedios invertidosRotura o traslape del expansor del anillo de aceiteAnillos faltantesInstalar anillos incorrectos
Los anillos intermedios invertidos se identifican fácilmente porque el lado pulido del anillo, quesella en la ranura de pistón inferior, no está adyacente a la banda de desgaste de la cara delanillo. Vea la Figura 13 y la Figura 14.
Figura 13:
Figura 14: Anillos Intermedios
Los expansores del anillo de aceite traslapados se pueden identificar examinándolos antes dequitar del pistón el anillo de aceite. El examen de los extremos del expansor enseguida deldesmontaje también muestra un patrón de pulido característico. Vea la Figura 15.
Figura 15:
Un patrón de asentamiento peculiar atrás de la ranura del anillo de aceite del pistón tambiénofrece la evidencia de un expansor traslapado.
Rozamiento y Muescas
Las camisas con roces o muescas se agrupan en dos categorías. La primera son las fallas amenos de 24,000 km (15,000 mi) normalmente causadas por:
Espacios de partes inapropiados.Asentamiento en prueba de motor inapropiado.
La segunda categoría cubre las fallas a más de 24,000 km (15,000 mi) causadas por:
Anillos de pistón rotosDesgaste por abrasivos
SobrecalentamientoCromo despegado del anillo superior.
Las camisas de cilindro con rozamiento se identifican fácilmente por las muescas verticales colorpaja (vea la Figura 16) así como por un anillo de pistón con rozamiento asociado (vea la Figura17).
Figura 16:
Figura 17:
Muchas veces el daño de la camisa es más grave y notable que el daño al anillo de pistón,particularmente al principio del proceso de rozamiento cuando el control de aceite se pierdeinicialmente. Las muescas en la camisa de anillos de pistón rotos se caracterizan por una ranuraprofunda (vea la Figura 18).
Figura 18:
Los problemas con los pistones que dan como resultado el consumo de aceite sonprincipalmente el desgaste de la ranura de anillo causado por:
Anillos de pistón rotosDesgaste por abrasivosMuescas en el pistónRozamiento del pistón.
El rozamiento y muescas del pistón pueden otra vez categorizarse como fallas a menos y más de24,000 km (15,000 mi) debido a las mismas razones mencionadas anteriormente bajo camisascon rozamiento y muescas.
Los defectos del anillo de pistón que dan como resultado consumo de aceite son:
Anillos de pistón rotosAnillos de pistón ensamblados incorrectamenteAnillos de pistón desgastados con abrasivosAnillos de pistón con rozamiento debido al sobrecalentamientoCromo despegado del anillo superior.
Los anillos de pistón rotos normalmente son causa del mal ensamble, sobre-expansión (cuando larotura está a 180° de la abertura) y, defectos en el material del anillo de pistón. Los espacioslaterales excesivos también pueden dar como resultado anillos rotos.
Desgaste por Abrasivos
Los anillos de pistón desgastados por abrasivos son un asunto controvertido. Las fuentes de losabrasivos son bien conocidas: filtrado de aire inadecuado, filtrado de aceite inadecuado causadopor filtro tapado y, abrasivos de reconstrucciones sucias u otras fuentes externas. La controversiainvolucra el grado de desgaste de los anillos. Es el factor más significativo que debe tomarse encuenta. Una banda de desgaste con contacto en toda la cara del anillo superior con el cromadodesgastado en el anillo y uniones y, el primer anillo intermedio desgastado en el contacto de todala cara normalmente son señales que la falla la causaron los abrasivos por un filtrado de aireinadecuado. Los anillos de aceite desgastados a todo lo ancho y profundidad del cromado asícomo un desgaste significativo de los anillos intermedios inferiores indican un desgaste conabrasivos por un filtrado de aceite inadecuado. En todos los casos, debe tomarse en cuenta eltiempo desde que el motor fue nuevo o reconstruido.
Un anillo de compresión superior nuevo, un anillo de compresión superior con una banda dedesgaste centrada normal y, un anillo de compresión superior desgastado con abrasivos debidoa un filtrado de aire inadecuado se muestran para ilustrar el grado de desgaste que se sabe dacomo resultado consumo de aceite (vea la Figura 19).
Figura 19:
Se ha aplicado sulfato de cobre al anillo superior desgastado para mostrar que el cromado se haconsumido. La carga en la orilla superior (banda de desgaste arriba del centro del anillo superior)
no da como resultado consumo de aceite a menos que el anillo se haya desgastado hasta elcromado en el filo superior del anillo. Se muestran un nuevo anillo intermedio con cara inclinada ados grados, un anillo intermedio con un patrón de asentamiento aceptable y, un anillo intermediodesgastado con abrasivos debido a un filtrado de aire inadecuado para ilustrar este grado dedesgaste (vea la Figura 20).
Figura 20:
Se muestran un anillo de aceite nuevo, un anillo de aceite con un patrón de asentamientoaceptable y, un anillo de aceite desgastado con abrasivos para ilustrar grados variables dedesgaste. Se ha aplicado sulfato de cobre a los carriles del anillo de aceite para mostrar que elcromado se ha consumido (vea la Figura 21).
Figura 21:
Se muestra un juego de anillos muy desgastado con abrasivos debido a un filtrado de aireinadecuado para, una vez más, ilustrar el desgaste con abrasivos (vea la figura 22).
Figura: 22
Encadenado, las marcas como de víbora observadas en la cara lateral del anillo inferior, tambiénindica que los abrasivos estuvieron presentes en el motor. Estas marcas las produce una solapartícula de abrasivo grande atrapada entre el anillo que se desplaza y la ranura del anillo depistón estacionaria (vea la Figura 23).
Figura 23:
Las camisas desgastadas con abrasivos son muy raras a menos que se involucren grandescantidades de suciedad. Como referencia, se muestran las camisas que exhiben este problema(vea la Figura 24). Si se encontraran tales patrones de desgaste, inspecciónelos buscandograndes incongruencias en los sistemas de filtrado de aire y aceite. Deben revisarse los registrospara verificar el tipo de taller que reconstruyó el motor la última vez, ya que la suciedad integradao un abrasivo para bruñido de camisa no autorizado pudo haber sido la causa.
Figura 24:
Los casos de desgaste de camisa son raros ya que las partículas abrasivas normalmente seincrustan en la camisa de fundición de hierro que es más suave en lugar de asentarse en losanillos de pistón que son más duros (vea la figura 25).
Figura 25:
La mayoría del desgaste por abrasivos ocurre en los anillos de pistón que se desplazan y pasansobre las partículas abrasivas incrustadas. Esto se trató antes cuando se consideró el desgastede los anillos de pistón. El desgaste de la camisa ocurre sólo cuando abrasivos extremadamenteduros se incrustan en el anillo superior cromado o cuando un exceso de suciedad pasa por elmotor. En cualquier caso, ocurre el desgaste de la camisa en el área de recorrido del anillo (vealas Figuras 26, 27, 28 y 29).
Figura 26: Una Partícula de Sílice Incrustada en la Cara del Anillo Superior
Figura 27: Partícula de Óxido de Aluminio en un Rastro Abrasivo en la Cara del Anillo
Intermedio Superior
Figura 28: Óxido de Aluminio Incrustado en un Rastro Abrasivo en el Cromo de la Orilla delCarril del Anillo de Aceite Superior
Figura 29: Partículas de Sílice Abrasivo Incrustadas en la Cara Desgastada del Carril del Anillode Aceite
Sobrecalentamiento
Las causas del sobrecalentamiento son:
Pérdida de refrigeranteTemperatura del refrigerante excesivamente altaSobredosificación de combustibleProcedimientos de arranque en frío inapropiados.
Descamado del Cromo
El descamado del cromo es un problema nuevo cuya causa aún no ha sido definida. Es eldesprendimiento del cromado del anillo de compresión superior, iniciándose normalmente en elfilo superior del anillo. Ocurre en aplicaciones tanto de-carretera como fuera-de-carretera. Semuestra un anillo de compresión superior descamado (vea la Figura 30).
Las causas posibles del desprendimiento del cromo son:
Abrasivos que adelgazan el cromo, haciendo que se desprendaCombustible con alto contenido de azufre que ataca el cromado y destruye la unión que
adhiere el cromado a la base de hierro.Unión inicial del cromado malaAltas temperaturas que destruyen térmicamente la unión del cromo a la base de hierro.
Cummins Inc. ha investigado muchos anillos y a sus proveedores, pero la(s) causa(s) de esteproblema se ha(n) escapado a la investigación. El problema ahora está siendo considerado porun instituto de investigación para definir la(s) causa(s).
Figura 30:
Procedimientos de Reconstrucción
Se requiere de instrucciones especiales cuando se reconstruye debido a un excesivo consumode aceite:
1. Vuelva a usar los pistones, excepto aquellos que estén dañados o exhiban ranuras de anillodesgastadas.
2. Las camisas sin daño también deben volver a usarse, excepto aquellas desgastadas porproblemas de filtrado de aire inadecuado; las camisas exhiben un pulido brillante sobre latotalidad de las áreas de recorrido del anillo.
3. Las camisas de cilindro y pistones a volver a usarse deben limpiarse lavándolos como sedescribe en el manual de taller del motor y luego inspeccionarse.
4. Se debe tener mucho cuidado cuando se laven las ranuras de anillo del pistón para no
deformarlas.
Se planea un Tópico de Servicio/Partes que cubra el volver usar las camisas de cilindroparticularmente en fallas por consumo de aceite. También se debe seguir el asentamiento delmotor nuevo como se publica en los Manuales de Servicio o los Manuales de Análisis de Fallas yReparación.
En Resumen
1. Los componentes de hoy son los mejores disponibles con la tecnología actual. Esto dacomo resultado motores nuevos con un consumo de aceite extremadamente bajo.
2. Una queja por consumo de aceite es un problema el cual debe evaluarse en base a cadamotor y NO categorizarse o generalizarse. El reto actual es el de determinar con exactitudlos contibuyentes primarios a los problemas del uso de aceite.
3. La evaluación de las quejas por consumo de aceite exige un análisis de la aplicación delmotor, el historial de mantenimiento del motor, las fugas externas y, los componentesinternos del motor, en ese orden. Sólo como último recurso se deben desensamblar yreconstruir los motores.
4. Si se observan fugas externas o internas, repárelas y vuelva a evaluar el consumo del aceitepor 8,000 km (5,000 mi) o 30 días y, el uso de un aceite de multi-viscosidad que satisfagalas recomendaciones de Cummins Inc.
5. Si no se presentan fugas externas ni internas y, el motor (que ha operado con aceite demulti-viscosidad por más de 24,000 km [15,000 mi]) no se llenó de más con aceite, serequiere del desensamble e inspección de las partes internas. Evalúe con cuidado lossistemas de admisión de aire antes del desensamble para ayudarse en el análisis de fallassubsecuente.
6. Con el análisis de fallas, establezca cuál de los siguientes problemas de componentesinternos causó un consumo de aceite enorme.
a. Depósitos de carbón en el plano superior y en la ranura del anillo superiorb. Anillos de pistón ensamblados incorrectamentec. Camisas y anillos de pistón con rozamiento y ranurasd. Pistones con rozamiento y ranurase. Anillos de pistón rotosf. Anillos de pistón desgastados debido a abrasivos
g. Camisas desgastadas por abrasivosh. Ranuras de anillo de pistón desgastadasi. Cromo despegado del anillo de pistón superior.
7. Asigne el costo de reparación a la parte responsable.8. Repare el motor, volviendo a usar los pistones y camisas de cilindro si no están
defectuosos.9. Use aceite de multi-viscosidad.
Reporte 1 - Consumo de Aceite NH
Nombre del Cliente:______________________________________________________Modelo del Motor:________________________________________________________
Número de Serie del Motor:_________________________________________________Marca/Modelo del Vehículo:___________________________________________________Distribuidor/Director:_____________________________________________________Millas/Horas:___________________________________________________________Número CPL:_________________________________________________________Fecha:_________________________________________________________________
Cuestionario Previo al Desensamble
1. Revise la AplicaciónA. Revise el nivel de Aceite; Muy Lleno:_____, Correcto:_____, Muy Bajo:_____B. Drene el aceite y vuélvalo a llenar para revisar las marcas de la bayoneta; Llenado de
más con: _____qts, Llenado de menos con:_____ qtsC. Historial de sobrecalentamiento; Sí:_____, No:_____D. Historial de sobre-enfriamiento; Sí:_____, No:_____E. Sistema de admisión de airea. Instalado apropiadamente; Sí:_____, No:_____b. Partes-ductería nueva, etc.; Sí:_____, No:_____c. Fugas en el sistema de admisión de aire; Sí:_____, No:_____d. Todas las abrazaderas apretadas; Sí:_____, No:_____e. Alguna parte habilitada en el sistema de admisión de aire; Sí:_____, No:_____
2. Revisión del Historial de Mantenimiento
A. Fallas anterioresa. Combustible en el aceite; Sí:_____, No:_____b. Refrigerante en el aceite; Sí:_____, No:_____c. Materia extraña en el aceite; Sí:_____, No:_____d. Sellos del turbocargador con fuga; Sí:_____, No:_____e. Problemas con el inyector; Sí:_____, No:_____
B. Aceite Lubricantea. Marca:_______________b. Viscosidad:_____________c. Intervalo de cambio:_______________millas/horas
C. Filtro de aceite de derivacióna. Modelo:_______________b. Elemento:_______________c. Intervalo de cambio:_______________millas/horas
D. Filtro de flujo plenoa. Elemento:_______________b. Intervalo de cambio:_______________millas/horasc. Historial de taponamiento; Sí:_____, No:_____
E. Filtro de Airea. Marca y Modelo:_______________b. Elemento:_______________c. Intervalo de cambio:_______________millas/horasd. Alguna vez usó un elemento reacondicionado; Sí:_____, No:_____
3. Revisar si hay Fugas ExternasA. Fugas de fundiciones agrietadas o porosas, empaques relacionados y, retenes de
flechaa. Bloque de cilindro; Sí:_____, No:_____b. Cabeza(s) de cilindros; Sí:_____, No:_____c. Carcasa del turbocargador; Sí:_____, No:______d. Cubiertas de engrane; Sí:_____, No:_____e. Cubiertas de válvulas; Sí:_____, No:_____f. Caja de balancines; Sí:_____, No:_____
g. Carcasa de levas; Sí:_____, No:_____h. Retenes de cigüeñal; Sí:_____, No:_____i. Retenes del mando de accesorios; Sí:_____, No:_____j. Líneas y conexiones de aceite externas; Sí:_____, No:_____
k. Filtros de Aceite; Sí:_____, No:_____l. Aceite escapa del respiradero (tubo de arrastre); Sí:_____, No:_____
NOTA: Lávelo con vapor sólo si es necesario para determinar el lugar exacto de fugas
múltiples.
4. Prueba del MotorA. Presión del conducto de combustible revisado; Sí:_____, No:_____
a. A revisar con el método en la página número 5-3-3 del Manual de Bomba deCombustible PT™, Boletín 3379084-01.
b. Revisar con este método sólo da errores grandes en la presión.c. Presión; Alta @_____, Baja @_____
5. Revise si hay Fugas InternasA. Fugas por los sellos internos hacia las cámaras de combustión o al escape
a. Sellos del lado de la turbina del turbocargador; Sí:_____, No:_____b. Sellos del lado del compresor del turbocargador; Sí:_____, No:_____c. Compresor de aire-exceso de aceite en los tanques de aire; Sí:_____,
No:_____6. Re-evalúe Usando Aceite de Multi-Viscosidad
A. 8,000 km (5,000 mi) o 30 díasB. Filtros de aceite nuevosC. Registrar consumo
7. Sólo después de haber realizado las revisiones anteriores, corregido las fugas,usado aceite de multi-viscosidad y aún persista el consumo de aceite, desensambleel motor para determinar qué ha fallado en los cilindros para causar el consumo deaceite.
Firmado:___________________________________________
Reporte - 2 Consumo de Aceite NH
Nombre del Cliente:______________________________________________________Modelo del Motor:________________________________________________________Número de Serie del Motor:_________________________________________________Marca/Modelo del Vehículo:___________________________________________________
Distribuidor/Director:_____________________________________________________Millas/Horas:___________________________________________________________Número CPL:_________________________________________________________Fecha:_________________________________________________________________
Cuestionario de Análisis de Fallas Después del
Desensamble
1. Análisis de Camisa de Cilindro
Pulir los depósitos del pistón por el reverso y arriba del anillo superior; Sí:_____, No:_____Números de Cilindro y lado de escape o admisión____________________; Sí:_____,No:_____Números de cilindro de camisa con rozamiento o marcadas _______________________;Sí:_____, No:_____Números de cilindro de camisas desgastadas o rayadasprofundamente_____________________________; Sí:_____, No:_____
2. Análisis del Pistón
Depósitos de pistón en el plano superior y/o la ranura superiorPistón Número 1; % Cobertura del Plano:_____, % Llenado de Ranura:_____Pistón Número 2; % Cobertura del Plano:_____, % Llenado de Ranura:_____Pistón Número 3; % Cobertura del Plano:_____, % Llenado de Ranura:_____Pistón Número 4; % Cobertura del Plano:_____, % Llenado de Ranura:_____Pistón Número 5; % Cobertura del Plano:_____, % Llenado de Ranura:_____Pistón Número 6; % Cobertura del Plano:_____, % Llenado de Ranura:_____(Vea los ejemplos en el Libro ”Resumen Técnico del Consumo de Aceite”)
Pistón Número 1 Desgaste de la Ranura del AnilloAnillo Superior - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____1o. Intermedio - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____2o. Intermedio - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____Anillo de Aceite - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____
Pistón Número 2 Desgaste de la Ranura del AnilloAnillo Superior - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____1o. Intermedio - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____2o. Intermedio - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____Anillo de Aceite - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____
Pistón Número 3 Desgaste de la Ranura del AnilloAnillo Superior - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____1o. Intermedio - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____2o. Intermedio - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____Anillo de Aceite - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____
Pistón Número 4 Desgaste de la Ranura del AnilloAnillo Superior - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____1o. Intermedio - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____
2o. Intermedio - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____Anillo de Aceite - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____
Pistón Número 5 Desgaste de la Ranura del AnilloAnillo Superior - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____1o. Intermedio - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____2o. Intermedio - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____Anillo de Aceite - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____
Pistón Número 6 Desgaste de la Ranura del AnilloAnillo Superior - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____1o. Intermedio - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____2o. Intermedio - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____Anillo de Aceite - Fuera de Especificación; Sí:_____, No:_____
Pistones con rozamiento y ranurasPistón Número 1:_____Pistón Número 2:_____Pistón Número 3:_____Pistón Número 4:_____Pistón Número 5:_____Pistón Número 6:_____
3. Análisis del Anillo de Pistón
Anillos intermedios invertidos; Sí:_____, No:_____Números de cilindro y lugares de anillo:________________________________
Expansores de anillo de aceite traslapados; Sí:_____, No:_____Números de cilindro:________________________________
Anillos de pistón rotos; Sí:_____, No:_____Números de cilindro y tipo de anillo:________________________________
Anillos de pistón con rozamiento; Sí:_____, No:_____Números de cilindro y tipo de anillo:________________________________
Despegado del cromo en anillos superiores; Sí:_____, No:_____Números de cilindro:________________________________
Desgaste/Cantidad de Desgaste del Anillo de Pistón
Pistón Número 1Anillo Superior; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____1er. Anillo Interm.; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____2o. Anillo Interm.; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____
Pistón Número 2Anillo Superior; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____1er. Anillo Interm.; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____2o. Anillo Interm.; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____
Pistón Número 3Anillo Superior; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____1er. Anillo Interm.; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____2o. Anillo Interm.; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____
Pistón Número 4Anillo Superior; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____1er. Anillo Interm.; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____2o. Anillo Interm.; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____
Pistón Número 5Anillo Superior; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____1er. Anillo Interm.; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____2o. Anillo Interm.; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____
Pistón Número 6Anillo Superior; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____1er. Anillo Interm.; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____2o. Anillo Interm.; 0:_____, 1/4:_____, 1/2:_____, 3/4:_____, Toda la Cara:_____
Firmado:_____________________________________________________
Ultima Modificación: 06-FEB.-2008
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