“Benjamín Rosales Pareja” - 199.89.54.127199.89.54.127/wp-content/uploads/2016/06/Junior-Macias-Tesis.pdf · Motor de combustión interna: Es un tipo de máquina que obtiene

INSTITUTO SUPERIOR TECNOLÓGICO

“Benjamín Rosales Pareja”

Para ser el mejor, no se requiere ser el más grande.

Tema del trabajo de graduación:

“Acondicionamiento de motor 3406E de aplicación vehicular con sistema de

combustible EUI marca Caterpillar para entrenamiento”

Por: Junior Hernán Macías Moreira.

Presentado ante el ilustre Instituto Superior Tecnológico Benjamín Rosales Pareja

para optar por el título de:

Tecnólogo en Mecánica Automotriz Mención en Sistemas de Inyección a Diesel.

Director del trabajo de graduación:

Ing. Felipe Ortiz Flores

GUAYAQUIL – ECUADOR – 2015

I

AGRADECIMIENTOS.

A DIOS quien guía día a día mi camino

colmándome de éxitos y bendiciones.

A mis PADRES que me han inculcado los

valores y me han enseñado la importancia de la

responsabilidad.

Al Tecnológico Benjamín Rosales Pareja por

el conocimiento brindado para realizar este

proyecto.

II

DEDICATORIA.

El presente trabajo de graduación va dedicado

a mi familia que siempre estuvo a mi lado

alentándome a seguir adelante a pesar de las

adversidades que se presenten.

A mis compañeros que me dieron su ayuda y

consejos de manera incondicional, me enseñaron

a sobrellevar las dificultades y me mostraron que

el trabajo en equipo es la mejor manera de

superar cualquier obstáculo.

III

Certificación del director del trabajo de graduación.

Yo, Ing. Felipe Ortiz certifico que el presente proyecto de graduación titulado:

“Acondicionamiento de motor 3406E de aplicación vehicular con sistema de combustible

EUI marca Caterpillar para entrenamiento”, cumple con todos los requerimientos para

presentarse a la sustentación.

____________________________________

Ing. Felipe Ortiz

IV

TRIBUNAL DE GRADUACIÓN.

______________________ ______________________

Ing. Carlos Arias Ing. Joe Brito

______________________

Ing. Ángelo Parra

V

DECLARACIÓN EXPRESA.

“La responsabilidad del contenido de esta Tesis de Grado, me corresponde

exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma al Instituto Superior Tecnológico

Benjamín Rosales Pareja”.

Junior Hernán Macías Moreira

VI

RESUMEN.

Los motores de combustión interna de encendido por compresión son parte fundamental

de los equipos Caterpillar ya que son el componente que genera la potencia para desarrollar

los diferentes trabajos que realizan en sus múltiples aplicaciones. En el instituto BRP se

estudian las materias de: Fundamentos de motores, Diagnostico y reparación de motor y

Motores electrónicos con el fin de formar personas con el criterio de solucionar problemas

que se presentan en dichos motores. Debido al aumento de estudiantes en el instituto los

recursos para prácticas de estas diferentes materias son insuficientes para la cantidad de

estudiantes lo cual provoca un déficit de conocimiento en los alumnos al realizar las

prácticas. Este trabajo de graduación apunta al mejoramiento de la enseñanza hacia los

futuros estudiantes.

En el capítulo I tenemos una descripción acerca de las diferentes materias que están

involucradas con los motores de combustión interna de encendido por compresión y la

disposición de los diferentes componentes que nos servirán para cumplir con nuestro objetivo

del acondicionamiento.

En el capítulo II encontramos los principios teóricos que nos ayudaran a comprender el

funcionamiento de todos los componentes de los cuales está conformado el trabajo de

graduación.

VII

En el capítulo III se muestra el plan que nos ayudara a realizar el acondicionamiento

mediante ilustraciones veremos las características propias del motor antes de ser intervenido.

En el capítulo IV veremos todas las mejoras e implementaciones que se les realiza a los

componentes involucrados con el acondicionamiento incluyendo una descripción debajo de

cada uno de los pasos seguidos.

Por último tenemos todas las conclusiones y recomendaciones que se pueden hacer luego

de haber concluido el trabajo de graduación.

VIII

Índice General

Capítulo I. .............................................................................................................................. 2

Introducción. .......................................................................................................................... 2

1.1 TEMA: ........................................................................................................................ 2

1.2 ANTECEDENTES. .................................................................................................... 2

1.3 PROBLEMA............................................................................................................... 3

1.4 JUSTIFICACIÓN. ...................................................................................................... 3

1.5 OBJETIVOS. .............................................................................................................. 4

1.5.1 Objetivo General. .................................................................................................. 4

1.5.2 Objetivos específicos. ........................................................................................... 4

1.6 HIPÓTESIS. ............................................................................................................... 5

1.7 MÉTODOS Y TÉCNICAS......................................................................................... 5

1.7.1 Métodos: ............................................................................................................... 5

1.7.2 Técnicas: ............................................................................................................... 5

Capítulo II. ............................................................................................................................. 6

2. Fundamento Teórico. ................................................................................................... 6

2.1 Funcionamiento electrónico y mecánico de motor 3406E. ..................................... 6

2.2 Sistema de admisión de aire y escape. ........................................................................ 7

2.2.1 Filtro de aire. ......................................................................................................... 8

2.2.2 Turbocompresor. ................................................................................................... 9

IX

2.2.3 Múltiple de admisión. ........................................................................................... 9

2.2.4 Culata, válvulas y pistones. ................................................................................ 10

2.2.5 Múltiple de escape. ............................................................................................. 10

2.3 Sistema de lubricación. ............................................................................................. 11

2.3.1 Colector de aceite. .............................................................................................. 13

2.3.2 Tubo, campana y rejilla de succión. ................................................................... 13

2.3.3 Bomba de aceite de motor. ................................................................................. 14

2.3.4 Válvula de alivio de presión de aceite. ............................................................... 14

2.3.5 Válvula de derivación del enfriador de aceite. ................................................... 15

2.3.6 Enfriador de aceite de motor. .............................................................................. 15

2.3.7 Válvula de derivación del filtro. ......................................................................... 16

2.3.8 Filtro de aceite de motor. .................................................................................... 16

2.3.9 Suministro de aceite del motor. .......................................................................... 17

2.4.1 Camisa de agua. .................................................................................................. 19

2.4.2 Regulador de temperatura (Termostato). ............................................................ 20

2.4.3 Radiador. ............................................................................................................. 20

2.4.4 Tapa de presión. .................................................................................................. 21

2.4.5 Bomba de refrigerante. ....................................................................................... 22

2.5 Sistema de combustible. ........................................................................................... 22

2.5.1 Tanque de combustible. ...................................................................................... 24

2.5.2 Filtro primario y secundario de combustible. ..................................................... 24

X

2.5.3 Bomba de cebado. ............................................................................................... 25

2.5.4 Bomba de transferencia. ..................................................................................... 25

2.5.5 Galería de combustible. ...................................................................................... 26

2.5.6 Regulador de presión de combustible. ................................................................ 26

2.5.7 Inyector Unitario Electrónico. ............................................................................ 27

2.6 Sistema electrónico del motor. ................................................................................. 28

Capítulo III. .......................................................................................................................... 30

3. Diseño de la solución. ................................................................................................. 30

3.1 Desarmado de motor. ................................................................................................ 31

3.2 Reparación de componentes del motor. .................................................................... 31

3.3 Armado de motor. ..................................................................................................... 31

3.4 Soporte de motor. ...................................................................................................... 32

3.5 Adecuación de los sistemas del motor. ..................................................................... 32

3.6 Motor acondicionado. ............................................................................................... 32

Capítulo IV. ......................................................................................................................... 33

4. Implementación. ......................................................................................................... 33

4.1 Acondicionamiento del motor. ................................................................................. 34

4.1.1 Reparación de bloque de motor. ......................................................................... 34

4.1.2 Instalación de cigüeñal ....................................................................................... 35

4.1.3 Instalación de camisas. ....................................................................................... 36

4.1.4 Bruñido de superficie de cilindros. ..................................................................... 36

XI

4.1.5 Armado de pistones y bielas. .............................................................................. 37

4.1.6 Instalación de pistones en el motor. .................................................................... 38

4.1.7 Reparación de cabezote. ..................................................................................... 38

4.2 Fabricación de base principal del motor. .................................................................. 39

4.3 Acondicionamiento de sistema de enfriamiento. ...................................................... 40

4.4 Acondicionamiento de sistema de admisión de aire y escape. ................................. 42

4.5 Acondicionamiento de sistema de combustible. ....................................................... 44

5.6 Motor acondicionado. ............................................................................................... 45

Conclusiones. ....................................................................................................................... 46

Recomendaciones. ............................................................................................................... 47

Anexos. ................................................................................................................................ 49

1.- Presupuesto. ............................................................................................................... 50

Bibliografía .......................................................................................................................... 51

Índice de figuras.

Figura No. 2 Corte seccional de motor diesel. ...................................................................... 6

Figura No. 3 Componentes de sistema de admisión de aire y escape. ................................. 7

Figura No. 4 Filtro de aire. ................................................................................................... 8

Figura No. 5 Turbocompresor de aire. .................................................................................. 9

Figura No. 6 Múltiple de admisión. ...................................................................................... 9

XII

Figura No. 7 Culata, válvulas y pistones. ........................................................................... 10

Figura No. 8 Múltiple de escape. ........................................................................................ 11

Figura No. 9 Sistema de lubricación. .................................................................................. 11

Figura No. 10 Colector de aceite. ....................................................................................... 13

Figura No. 11 Tubo, Campana y rejilla de succión. ........................................................... 13

Figura No. 12 Bomba de piñones. ...................................................................................... 14

Figura No. 13 Válvula de alivio de presión de aceite. ........................................................ 14

Figura No. 14 Válvula de derivación de enfriador de aceite. ............................................. 15

Figura No. 15 Enfriador de aceite de motor. ...................................................................... 15

Figura No. 16 Válvula de derivación de filtro de aceite. .................................................... 16

Figura No. 17 Filtro de aceite de motor. ............................................................................. 16

Figura No. 18 Suministro de aceite del motor. ................................................................... 17

Figura No. 19 Sistema de enfriamiento del motor. ............................................................. 18

Figura No. 20 Camisa de agua. ........................................................................................... 19

Figura No. 21 Regulador de temperatura (Termostato). ..................................................... 20

Figura No. 22 Radiador. ..................................................................................................... 21

Figura No. 23 Tapa de presión. .......................................................................................... 21

Figura No. 24 Bomba de refrigerante. ................................................................................ 22

Figura No. 25 Sistema de combustible. .............................................................................. 22

Figura No. 26 Tanque de combustible. ............................................................................... 24

Figura No. 27 Filtros de combustible. ................................................................................ 24

Figura No. 28 Bomba de cebado de combustible. .............................................................. 25

Figura No. 29 Bomba de transferencia de combustible. ..................................................... 25

Figura No. 30 Galería de combustible. ............................................................................... 26

XIII

Figura No. 31 Inyector EUI. ............................................................................................... 27

Figura No. 32 Sistema electrónico de motor. ..................................................................... 29

Figura No. 33 Diseño de la solución. ................................................................................. 30

Figura No. 34 Pasos de diseño de la solución. ................................................................... 33

Figura No. 35 Motor sin acondicionar. ............................................................................... 34

Figura No. 36 Superficie de bloque de motor rota. ............................................................ 35

Figura No. 37 Medición de holgura de los cepos de bancada. ........................................... 35

Figura No. 38 Instalación de camisas del motor. ................................................................ 36

Figura No. 39 Bruñido de camisas. .................................................................................... 36

Figura No. 40 Pistones y bielas armados. ........................................................................... 37

Figura No. 41 Espacio libre de los cojinetes de biela. ........................................................ 38

Figura No. 42 Prueba de vacío de la superficie del cabezote. ............................................ 38

Figura No. 43 Base principal de motor. .............................................................................. 39

Figura No. 44 Tanque de expansión. .................................................................................. 40

Figura No. 45 Mangueras de sistema de enfriamiento. ...................................................... 41

Figura No. 46 Tapa de presión. .......................................................................................... 41

Figura No. 47 Turbocompresor. ......................................................................................... 42

Figura No. 48 Tuberías de admisión de aire. ...................................................................... 43

Figura No. 49 Tubo de escape. ........................................................................................... 43

Figura No. 50 Inyectores reemplazados. ............................................................................ 44

Figura No. 51 Motor acondicionado. .................................................................................. 45

1

Definición de términos.

Motor de combustión interna: Es un tipo de máquina que obtiene energía mecánica

directamente de la energía química de un combustible que explota dentro de la cámara de

combustión.

MEUI: Inyector Unitario Electrónico de accionamiento Mecánico. Es el componente

principal del sistema de inyección de combustible.

ECM: Módulo de control electrónico. Es una computadora que monitorea los diferentes

parámetros del motor y lo controla mediante actuadores.

E.T: Electronic Technician. Es un software utilizado en las computadoras como

herramienta de servicio.

Culata: Conocido también como cabezote, es la parte superior del motor que va instalada

sobre el bloque del motor.

2

Capítulo I.

Introducción.

1.1 TEMA:

“Acondicionamiento de motor marca Caterpillar modelo 3406E de aplicación vehicular

con sistema de combustible EUI para entrenamiento”

1.2 ANTECEDENTES.

Los sistemas de inyección de combustible en los motores de combustión interna de

encendido por compresión han sido modificados con el paso del tiempo con la finalidad de

mejorar varios factores como son: la calidad de la combustión, la reducción de emisiones,

aumento de potencia entregada por los motores, reducción de consumo de combustible, entre

otros.

Debido a la necesidad de mejorar estos factores se han desarrollado sistemas de inyección

que poseen un control electrónico los cuales han pasado a reemplazar a los sistemas de

inyección que son controlados de manera mecánica.

3

En el Instituto Superior Tecnológico Benjamín Rosales Pareja se dicta la clase de: motores

electrónicos, en el sexto ciclo, en el cual se estudia dentro del sílabo lo motores electrónicos

de accionamiento mecánico conocidos como; motores EUI.

1.3 PROBLEMA.

Para entender los principios de funcionamiento de los motores en general y el

funcionamiento del sistema de inyección MEUI (Inyector Unitario Electrónico de

Accionamiento Mecánico), se estudian varios libros, manuales, informaciones técnicas,

publicaciones, etc. Sin embargo es necesario disponer de un motor con este sistema de

combustible en funcionamiento para poder asimilar, entender e interpretar la información que

se expone en los diferentes materiales escritos de referencia mientras se realizan las

diferentes practicas en el transcurso de la carrera. Por tal motivo se plantea lo siguiente:

¿Cómo mejorar el aprendizaje práctico acerca del funcionamiento del motor 3406E

durante las prácticas de taller en el Instituto Superior Tecnológico Benjamín Rosales Pareja?

1.4 JUSTIFICACIÓN.

La elaboración de este trabajo de graduación aportará al conocimiento técnico de los

futuros estudiantes del BRP, además de entregar un motor funcional que pueda ser evaluado

4

y manipulado por instructores y estudiantes durante las diferentes prácticas que se realicen en

el transcurso de la carrera. Adicionalmente el Instituto cuenta con un motor 3406E de

aplicación vehicular.

1.5 OBJETIVOS.

1.5.1 Objetivo General.

Acondicionar un motor 3406E de aplicación vehicular con sistema de combustible EUI

para facilitar el aprendizaje práctico de este motor, utilizando los componentes y recursos de

dos motores averiados.

1.5.2 Objetivos específicos.

a. Desarmar los dos motores averiados 3406E del Instituto para evaluar los

componentes que se pueden reutilizar.

b. Seleccionar los componentes reutilizables para determinar el listado de

repuestos a pedirse.

5

c. Armar el motor 3406E e instalarlo en una base móvil para habilitar los

sistemas de enfriamiento, admisión de aire y escape, arranque y carga.

1.6 HIPÓTESIS.

Mediante el acondicionamiento del motor 3406E de aplicación vehicular podemos facilitar el

aprendizaje práctico acerca del mismo.

1.7 MÉTODOS Y TÉCNICAS.

1.7.1 Métodos:

a) Analítico.

b) Deductivo.

c) Inductivo.

d) Científico.

1.7.2 Técnicas:

a) Encuesta.

b) Documental.

c) Observación.

d) Investigación.

6

Capítulo II.

Figura No. 1 Corte seccional de motor diesel.

2. Fundamento Teórico.

2.1 Funcionamiento electrónico y mecánico de motor 3406E.

El motor diésel es un motor de combustión interna de encendido por compresión el cual

utiliza la energía calorífica que posee el combustible en este caso el diésel, cuando se produce

la combustión, para romper la inercia de sus componentes internos y mantenerlos en

movimiento. (Caterpillar, 2010)

Fuente: Internet. Autor: www.todoautos.com

7

De la combustión resulta una energía mecánica que se transmite a través de los pistones

hacia las bielas en forma de movimiento lineal y luego se transmite hacia el cigüeñal que

transforma el movimiento lineal en circular transmitiendo la energía producida por la

combustión la cual se utiliza para realizar el trabajo.

2.2 Sistema de admisión de aire y escape.

Figura No. 2 Componentes de sistema de admisión de aire y escape.

El sistema de admisión de aire es el encargado de suministrar oxigeno a la cámara de

combustión para realizar la mezcla química de aire y combustible para que tenga lugar la

inflamación y explosión de dicha mezcla y así obtener la energía necesaria para realizar el

trabajo.

Fuente: Internet. Autor: datoscaterpillar.blogspot.com

8

Los componentes principales del sistema de admisión de aire y escape son:

• Filtro de aire.

• Turbocompresor.

• Múltiple de admisión.

• Culata, válvulas y pistones.

• Múltiple de escape

2.2.1 Filtro de aire.

Es el primer elemento por el cual pasa el aire que ingresa al motor. Es un papel

plegado que separa y evita que ingresen al motor impurezas y partículas extrañas que pueden

provocar un desgaste prematuro o daño estructural al motor.

.

Figura No. 3 Filtro de aire.


9

2.2.2 Turbocompresor.

Una vez filtrado el aire pasa por el turbocompresor, este componente permite

introducir un mayor volumen de aire durante la carrera de admisión del cilindro lo cual

permite desarrollar una mayor potencia al motor. (INC., 1986)

Figura No. 4 Turbocompresor de aire.

2.2.3 Múltiple de admisión.

El múltiple de admisión es el componente que reparte el aire que es introducido al

motor por el turbocompresor hacia los diferentes cilindros del motor en cantidades

semejantes.

Figura No. 5 Múltiple de admisión.



10

2.2.4 Culata, válvulas y pistones.

El aire distribuido por el múltiple de admisión ingresa a la culata, este componente

aloja en su estructura las válvulas del motor que son las encargadas de permitir el ingreso de

aire al cilindro y la expulsión de los gases producto de la combustión.

Figura No. 6 Culata, válvulas y pistones.

2.2.5 Múltiple de escape.

Una vez realizada la combustión dentro del cilindro los gases producto de este

proceso son expulsados del cilindro y recolectados por el múltiple de admisión el cual los

dirige hacia la turbina del turbocompresor y luego hacia el tubo de escape. (Caterpillar, 2010)


11

Figura No. 7 Múltiple de escape.

2.3 Sistema de lubricación.

Figura No. 8 Sistema de lubricación.

La lubricación del motor es parte fundamental de su funcionamiento ya que afecta de

manera directa la vida útil de los diferentes componentes del motor.


Fuente: Fundamentos de motores. Autor: Caterpillar.

12

El aceite de motor además de brindar una lubricación adecuada a los componentes

móviles y mantener un contacto mínimo de metal a metal también conserva el motor limpio y

libre de herrumbre y corrosión. Además actúa como refrigerante y sellante lo cual permite a

los componentes trabajar a una mayor temperatura sin sufrir daños por fricción.

El sistema de lubricación es el encargado de proveer una película de aceite entre los

componentes en movimiento que están en contacto para así evitar el desgaste por fricción,

además de distribuir este fluido por todos los compartimentos del motor.

Los componentes del sistema de lubricación son:

1. Colector de aceite (Cárter).

2. Tubo, campana y rejilla de succión.

3. Bomba de aceite.

4. Válvula de alivio de presión de aceite.

5. Válvula de derivación del filtro.

6. Filtro de aceite de motor.

7. Válvula de derivación de aceite de motor.

8. Enfriador de aceite de motor.

9. Suministro de aceite al motor.

.

13

2.3.1 Colector de aceite.

Es una caja metálica que aloja los componentes operativos del motor, es el elemento

que cierra el bloque del motor de forma estanca por la parte inferior y que cumple con la

función de almacenar el aceite lubricante del motor. Adicionalmente este aceite se refrigera al

ceder calor al exterior por medio de este componente.

Figura No. 9 Colector de aceite.

2.3.2 Tubo, campana y rejilla de succión.

Son los componentes que transportan el aceite desde el cárter del motor hacia la

bomba de aceite y evitan el paso de elementos contaminantes que pueden estar presentes en

el aceite.

Figura No. 10 Tubo, Campana y rejilla de succión.



14

2.3.3 Bomba de aceite de motor.

La bomba de aceite es el componente encargado de suministrar flujo de aceite a todo

el sistema de lubricación. La bomba de aceite de motor es una bomba de engranajes

impulsada por el engranaje del cigüeñal.

Figura No. 11 Bomba de piñones.

2.3.4 Válvula de alivio de presión de aceite.

La válvula de alivio del sistema de lubricación se encuentra ubicada en la bomba de

aceite y su función es regular la máxima presión del sistema de lubricación con la finalidad

de evitar fugas y aumentar la vida útil de los sellos del sistema.

Figura No. 12 Válvula de alivio de presión de aceite.



15

2.3.5 Válvula de derivación del enfriador de aceite.

Esta válvula viene incorporada al enfriador de aceite para que permita el paso del

fluido alrededor del mismo durante los arranques en frio en los cuales el aceite por su alta

viscosidad se resista a fluir y así permita la lubricación de los componentes.

Figura No. 13 Válvula de derivación de enfriador de aceite.

2.3.6 Enfriador de aceite de motor.

La función del enfriador de aceite es intercambiar el calor del aceite al refrigerante del

motor para mantener las propiedades de lubricidad y fluidez del aceite del motor.

Figura No. 14 Enfriador de aceite de motor.


Fuente: Internet. Autor: Caterpillar.

16

2.3.7 Válvula de derivación del filtro.

Esta válvula está ubicada en la base del filtro de aceite, su función es derivar el aceite

sin pasar por el filtro durante los arranques en frio o en el caso de que este se encontrara

obstruido o saturado por la contaminación de manera que se mantenga la lubricación en los

diferentes componentes del motor.

Figura No. 15 Válvula de derivación de filtro de aceite.

2.3.8 Filtro de aceite de motor.

El filtro de aceite es el encargado de retener la contaminación, partículas extrañas y

partículas producto del desgaste normal que se presenta en el motor.

Figura No. 16 Filtro de aceite de motor.



17

2.3.9 Suministro de aceite del motor.

El aceite ya enfriado y filtrado pasa al turbocompresor de manera directa y a los

diferentes conductos de aceite que lubrican las principales piezas móviles del motor como

son: los cojinetes de biela y bancada, cojinetes de barra de levas, pistones, válvulas, resortes,

balancines y tren de engranajes, etc., para mantener una adecuada lubricidad y espacios libres

entre componentes para evitar el desgaste por fricción.

Figura No. 17 Suministro de aceite del motor.

Fuente: El aceite lubricante y su motor. Autor: Caterpillar.

18

2.4 Sistema de enfriamiento.

Figura No. 18 Sistema de enfriamiento del motor.

El máximo rendimiento y larga vida útil de un motor depende en gran medida de su

sistema de enfriamiento. La energía calorífica que posee el combustible es aprovechada en

solo un 33 % y el restante se pierde por la disipación del calor por medio de conducción,

convección y radiación del mismo.

La principal función del sistema de enfriamiento es disipar el calor producido por la

combustión que no es utilizado y transferirlo a la atmosfera.

Los principales componentes del sistema de enfriamiento son:

Fuente: El refrigerante y su motor. Autor: Caterpillar.

19

1. Camisa de agua.

2. Regulador de temperatura del agua (Termostato).

3. Radiador.

4. Tapa de presión.

5. Bomba de refrigerante.

2.4.1 Camisa de agua.

La camisa de agua en un conducto grande que se encuentra dentro del bloque y la

culata del motor envolviendo los cilindros. Por medio de este conducto pasa el refrigerante el

cual retira parte del calor generado en la combustión y lo dirige al radiador. (Robert Bosch

GmbH, 2005)

Figura No. 19 Camisa de agua.


20

2.4.2 Regulador de temperatura (Termostato).

El termostato regula la cantidad de refrigerante que pasa al radiador. Cuando el motor

esta frio el termostato permanece cerrado hasta que el motor alcance la temperatura de

operación y luego se abre parcialmente para mantener una temperatura constante en el motor.

En un motor frio los componentes no se expanden y acoplan de manera adecuada

obteniendo una mala combustión y un exceso de temperatura puede provocar daños severos

al motor.

Figura No. 20 Regulador de temperatura (Termostato).

2.4.3 Radiador.

El radiador tiene como función transferir el calor que es retirado por el refrigerante del

motor hacia el ambiente. El radiador tiene tubos en su interior por los cuales fluye el

refrigerante de arriba hacia abajo.


21

Estos tubos tienen aletas unidas a ellos que ayudan a retirar el calor del refrigerante y

transferirlo al ambiente por medio de la convección. La cantidad de aletas por pulgada

determina la capacidad que tiene el radiador de retirar calor del refrigerante del motor.

(Martínez, 2000)

Figura No. 21 Radiador.

2.4.4 Tapa de presión.

La función de la tapa de presión es presurizar el sistema de enfriamiento del motor a

una presión ya determinada, esto permite que la temperatura de ebullición del refrigerante sea

mayor evitando que este se evapore provocando cavitación en el sistema o perdida de

refrigerante por ebullición.

Figura No. 22 Tapa de presión.



22

2.4.5 Bomba de refrigerante.

La bomba de agua es el componente que mueve el fluido refrigerante a través de todos

los conductos de enfriamiento que se encuentran dentro del motor incluyendo la culata y la

camisa de agua.

Figura No. 23 Bomba de refrigerante.

2.5 Sistema de combustible.

Figura No. 24 Sistema de combustible.


Fuente: Diagnostico de sistemas electrónicos. Autor: Caterpillar.

23

El sistema de combustible EUI es un sistema de control electrónico, este reemplaza la

bomba de inyección, tuberías e inyectores de los sistemas mecánicos por un inyector unitario

electrónico.

Un solenoide en cada inyector es activado por el Modulo de Control Electrónico (ECM),

el cual controla la cantidad de combustible que se inyecta a cada cilindro dependiendo de los

diferentes parámetros físicos que son monitoreados por los múltiples sensores y actuadores

que posee este sistema. (Caterpillar, 2010)

El sistema de combustible EUI está conformado por los siguientes componentes:

1. Tanque de combustible.

2. Filtro primario y secundario de combustible.

3. Bomba de cebado.

4. Bomba de transferencia.

5. Galería de combustible.

6. Regulador de presión de combustible

7. Inyector Unitario Electrónico.

24

2.5.1 Tanque de combustible.

El tanque de combustible tiene la función de almacenar el combustible de

manera que no ingrese contaminantes externos, además contribuye a retirar el calor del

combustible de retorno el cual enfría los componentes del sistema de inyección.

Figura No. 25 Tanque de combustible.

2.5.2 Filtro primario y secundario de combustible.

Los filtros de combustible retiran los contaminantes presentes en el combustible, esta

función la realizan mediante un papel filtrante en su interior que retiene estas partículas

extrañas evitando daños en los componentes.

Figura No. 26 Filtros de combustible.



25

2.5.3 Bomba de cebado.

La bomba de cebado se encarga de llenar el circuito de combustible retirando el aire

presente cuando el sistema se vacía por fugas o pérdida de presurización del mismo.

Figura No. 27 Bomba de cebado de combustible.

2.5.4 Bomba de transferencia.

La bomba de transferencia de combustible envía el combustible desde el tanque hasta

la galería ubicada en la culata manteniendo un suministro constante de combustible a presión

para los inyectores.

Figura No. 28 Bomba de transferencia de combustible.



26

2.5.5 Galería de combustible.

La galería de combustible está ubicada en el interior de la culata, este conducto provee

un suministro constante de combustible hacia los inyectores y permite el retorno de

combustible en exceso que no se utiliza y que retira calor de los componentes del sistema de

inyección. (Martínez, 2000)

Figura No. 29 Galería de combustible.

2.5.6 Regulador de presión de combustible.

Esta válvula tiene como función presurizar el sistema de combustible para que trabaje

a una presión determinada con el fin de asegurar un suministro constante de combustible bajo

presión a los inyectores.


27

2.5.7 Inyector Unitario Electrónico.

El inyector EUI se controla de manera electrónica y se acciona de manera mecánica

por el árbol de levas. El ECM controla la activación del solenoide del inyector controlando

así la cantidad de combustible y la sincronización de la inyección.

Estos inyectores poseen códigos alfanuméricos los cuales deben ser calibrados en el

ECM mediante el ET para que todos los inyectores entreguen la misma cantidad de

combustible en cada cilindro. (Bennett, 2013)

El solenoide del inyector trabaja con 105 VDC, el ECM envía este voltaje en forma de

pulsaciones y por un tiempo determinado dependiendo de los parámetros medidos por los

diferentes sensores y la demanda que exija la carga del motor.

Figura No. 30 Inyector EUI.

Fuente: Diagnostico de sistemas electrónicos.

Autor: Caterpillar.

28

2.6 Sistema electrónico del motor.

El sistema electrónico del motor es el encargado de monitorear todos los parámetros

físicos mediante señales eléctricas presentes en el motor así como controlar el desempeño del

equipo dependiendo de la carga o trabajo que deba realizar. EL sistema electrónico consta de

componentes de entrada, componentes de salida y componentes de control.

Los componentes de entrada son todos los sensores, sender y switches que monitorean los

parámetros físicos del motor y los convierten en señales eléctricas que pueden ser de tipo

digital, analógica, sinusoidal o tipo abierto/cerrado. (Bennett, 2013)

Los componentes de salida son todos los solenoides, relés y actuadores que reciben

una señal para activar su funcionamiento. Los solenoides de los inyectores son un claro

ejemplo de un componente de salida.

Los componentes de control son los módulos de control electrónicos, estos receptan

las señales enviadas por los sensores y de acuerdo a los parámetros medidos comanda los

componentes de salida para cumplir con los requerimientos de operación. (INC., 1986)

29

Figura No. 31 Sistema electrónico de motor.

Los principales componentes del sistema electrónico son:

1. Modulo de control electrónico (ECM).

2. Mazo de cables.

3. Sensores

4. Sender´s

5. Interruptores

6. Inyectores EUI.


30

Capítulo III.

Figura No. 32 Diseño de la solución.

3. Diseño de la solución.

El acondicionamiento del motor 3406E Caterpillar será ejecutado realizando el desarmado

de dos motores averiados, reparación y acondicionamiento de los sistemas del motor

necesarios para la correcta puesta en marcha y funcionamiento de un motor 3406E.

Motor acondicionado

Adecuacion de los sistemas del

motor.

Soporte de motor.

Armado de motor.

Reparacion componentes de motor.

Desarmado de motor.

Fuente: Original. Autor: Junior Macías.

31

Este proceso constará de varias fases tal y como se muestra en la figura No. 37 en la cual

se muestra los pasos a seguir. Como resultado se obtendrá un solo motor habilitado utilizando

los mejores componentes de los dos motores desarmados.

3.1 Desarmado de motor.

Se procederá al desarmado de los dos motores para realizar las evaluaciones

correspondientes a sus componentes y determinar los que pueden ser reutilizados.

3.2 Reparación de componentes del motor.

Después de las evaluaciones se procederá a reparar los diferentes componentes del

motor para el armado del mismo.

3.3 Armado de motor.

Una vez reparado los componentes se procederá al ensamblaje del motor siguiendo las

especificaciones del fabricante.

32

3.4 Soporte de motor.

Se diseñará un soporte para el motor el cual proveerá mayor facilidad al momento de

desplazar el equipo hacia las diferentes áreas de pruebas que se destinen durante las prácticas.

3.5 Adecuación de los sistemas del motor.

Una vez que el motor este instalado en el soporte, se continuará con la adecuación de

los sistemas de combustible, sistema de admisión de aire y escape, sistema de enfriamiento y

sistema de arranque y carga del motor.

3.6 Motor acondicionado.

Una vez realizados todos los pasos del acondicionamiento el motor estará listo para su

puesta en marcha y pruebas operacionales.

33

Figura No. 33 Pasos de diseño de la solución.

Capítulo IV.

4. Implementación.

Se inicia con el desmontaje del motor de las bases en las cuales se encuentra y se realiza el

desarmado de todos los componentes para iniciar con las evaluaciones y reparaciones

correspondientes.

Las bases en la que está instalado el motor son inestables siendo peligrosas para el uso

durante las prácticas por lo cual se descarta de la implementación.


34

Figura No. 34 Motor sin acondicionar.

4.1 Acondicionamiento del motor.

4.1.1 Reparación de bloque de motor.

Se realizaron trabajos de soldadura y recuperación de roscas en el bloque del motor por un

proveedor externo ya que presentaba una rotura en la superficie donde va ubicado el perno

que sostiene la bomba de aceite del motor. Las roscas que sujetan los pernos de los directores

de aceite se encontraban aislados por lo que fue necesaria su rectificación (ver figura 36).


35

Figura No. 35 Superficie de bloque de motor rota.

4.1.2 Instalación de cigüeñal

Se instalan los cojinetes de bancada reutilizados y se procede al montaje del cigüeñal

siguiendo los pasos especificados en el manual de servicio. Se realiza la medición del espacio

libre de los cepos de bancada los cuales permiten la correcta lubricación del cigüeñal.

Figura No. 36 Medición de holgura de los cepos de bancada.



36

4.1.3 Instalación de camisas.

Se instalan las camisas del motor con la herramienta de servicio adecuada, estas forman

parte de la cámara de combustión.

Figura No. 37 Instalación de camisas del motor.

4.1.4 Bruñido de superficie de cilindros.

Para mejorar la superficie de las camisas con la finalidad de que se asienten de manera

correcta los rines de los pistones se realizo el bruñido de las camisas según lo indicado por el

fabricante.

Figura No. 38 Bruñido de camisas.



37

4.1.5 Armado de pistones y bielas.

Se instalan los rines reutilizados en los pistones y se colocan los brazos de biela en

conjunto. Se reemplazan los cojinetes de bielas con repuestos originales debido a que tienen

excesivo desgaste.

Según la disposición del fabricante los rines deben instalarse lubricados con la apertura

distanciada una de otra a 120 grados teniendo en cuenta que la apertura del rin de aceite debe

estar del lado contrario al escape y hacia la falda del pistón, nunca hacia el lado del bulón,

esto asegura que el sellado del pistón sea hermético durante el periodo de asentamiento del

motor.

Figura No. 39 Pistones y bielas armados.


38

4.1.6 Instalación de pistones en el motor.

Se instalan los pistones en el motor y se mide el espacio libre de los cojinetes de biela

verificando que se encuentran dentro de lo especificado por el fabricante.

Figura No. 40 Espacio libre de los cojinetes de biela.

4.1.7 Reparación de cabezote.

Se realizaron trabajos en los asientos de las válvulas debido a que las superficies se

encontraban con pequeños desperfectos en la superficie y se realizo pruebas de vacío de la

superficie del cabezote.

Figura No. 41 Prueba de vacío de la superficie del cabezote.



39

4.2 Fabricación de base principal del motor.

Se fabrica una base principal del motor que permita la distribución del peso de manera

equitativa y acople adecuadamente en las superficies destinadas para la sujeción del motor, se

instalan garruchas, dos ruedas móviles en la parte posterior y dos ruedas fijas en la parte

frontal; indicadas para el peso del motor de manera que contribuyan a la facilidad y seguridad

de los estudiantes durante el movimiento del equipo a las diferentes áreas de trabajo o áreas

de prueba.

Posteriormente se instala las bases destinadas para el tanque de expansión y para las

baterías las cuales forman parte del chasis principal del equipo. Una vez finalizado el

ensamblaje de la base se procede a pintarla con pintura anticorrosiva de color negro dando

mayor resistencia contra la corrosión a las superficies metálicas.

Figura No. 42 Base principal de motor.

Fuente: Original.

Autor: Junior Macías.

40

4.3 Acondicionamiento de sistema de enfriamiento.

Para el sistema de enfriamiento se empleo un tanque de expansión fabricado a partir

de un tanque del sistema de frenos de los vehículos de transporte de carga. Se realizaron

varios trabajos de soldadura para bloquear las diferentes salidas del tanque que distribuían el

aire al sistema de frenos, este tanque tiene como base una estructura metálica que forma parte

de la base principal del motor.

Figura No. 43 Tanque de expansión.

Se adaptó una entrada y una salida de refrigerante al tanque de expansión que se acoplan

a la succión de la bomba de refrigerante y a la descarga de la caja de termostatos por medio

de mangueras de caucho. Estas mangueras fueron fabricadas por un proveedor externo, el

interior de las mangueras posee un alambre en forma de espiral que evita que estas sean

deformadas por la presión negativa en la succión de la bomba.


41

Figura No. 44 Mangueras de sistema de enfriamiento.

El tanque de expansión posee una tapa de presión de 13 PSI que presuriza el sistema de

enfriamiento con la finalidad de aumentar el punto de ebullición del refrigerante. Se utiliza

refrigerante ELC marca Caterpillar en el sistema de enfriamiento con la finalidad de

mantener los componentes en buen estado y libres de corrosión.

Figura No. 45 Tapa de presión.



42

4.4 Acondicionamiento de sistema de admisión de aire y escape.

Se acopló un turbocompresor marca Mack que funcionan en los motores MP8 los

cuales trabajan en un rango de potencia de 350 HP hasta 450 HP siendo este rango similar al

rango de potencia en el que se desempeña el motor 3406E Caterpillar.

Las tuberías de suministro de presión de aceite y retorno de aceite del turbo fueron

fabricadas por un proveedor externo y se hicieron de manera que se acoplen con los

conductos del motor destinados para la lubricación del turbo.

Figura No. 46 Turbocompresor.

Se fabricó un codo de acero que se acople a la culata del motor donde ingresa el aire que

envía el turbocompresor. Se instalaron mangueras de caucho de alta resistencia y un tubo

intermedio para transportar el aire que envía el turbo a la culata.


43

Figura No. 47 Tuberías de admisión de aire.

Se fabricó un tubo de escape que permita expulsar los gases producto de la combustión a

una altura considerable el cual se conectará al sistema de extracción de gases equipados en

las bahías de pruebas.

Figura No. 48 Tubo de escape.



44

4.5 Acondicionamiento de sistema de combustible.

En el sistema de combustible fue necesario el reemplazo de la bomba de transferencia de

combustible ya que funcionaba de manera errática y no suministraba combustible al sistema

de alta presión. También se reemplazó la bomba de cebado del sistema ya que al accionarla

no llenaba el sistema de combustible.

Se procedió con la limpieza de las líneas de combustible y del múltiple de retorno. Se

reemplazaron los antiguos inyectores por nuevos ya que no funcionaban y por ende el motor

no encendía.

Figura No. 49 Inyectores reemplazados.


45

5.6 Motor acondicionado.

Después de realizar todos los pasos para el acondicionamiento finalmente tenemos

como resultado un motor que puede ser puesto en marcha, en el cual se pueden desarrollar las

diferentes practicas que se desarrollan a lo largo de la carrera dentro del Instituto Benjamín

Rosales Pareja.

Figura No. 50 Motor acondicionado.

Fuente: Original.

Autor: Junior Macías.

46

Conclusiones.

Mediante el desarmado de las dos unidades 3406E averiadas pudimos identificar los

componentes que se podían reutilizar, en este caso se utilizó el block del mejor motor en el

cual hubo que reconstruir las roscas de sujeción de la bomba de aceite y de los directores de

enfriamiento de los pistones.

Gracias a la reutilización de los componentes en mejor estado se pudo ahorrar en el listado

de componentes para la reparación integral del motor, manteniendo las especificaciones

técnicas del fabricante.

La instalación de un turbocompresor marca Mack para motores MP8 en un motor 3406E

Caterpillar fue posible ya que ambos motores trabajan en un rango de potencia similar por lo

que se desempeña con total normalidad, fue necesario implementar las tuberías de aceite y

aire para realizar esta adaptación.

La instalación de un tanque de expansión permite mantener la temperatura de operación

del motor dentro del rango permitido por un tiempo más prolongado, aumentando el tiempo

de autonomía del sistema de enfriamiento.

47

La implementación de este proyecto de tesis será de gran ayuda en el desarrollo de las

habilidades de los futuros estudiantes dentro del BRP adquiriendo destrezas al desempeñar

las diferentes prácticas utilizando el motor acondicionado.

Recomendaciones.

Antes de realizar cualquier operación que implique manipular el equipo se debe realizar

una correcta inspección visual en busca de fugas de fluidos o componentes faltantes.

En caso de encontrar componentes faltantes o fugas no se debe encender el equipo hasta

corregir el problema presente.

Se deben verificar los niveles de aceite de motor y refrigerante antes de encender el motor.

No se debe por ningún motivo manipular, limpiar o desmontar ningún componente

mientras se encuentre encendido el motor.

Asegúrese de tener la capacitación necesaria si desea efectuar alguna calibración o

regulación en el motor.

48

Manténgase a una distancia segura durante la operación del motor y evite en lo mayor

posible ropas sueltas o accesorios en las manos como anillos, pulseras, etc.

El motor debe operar en un ambiente abierto o con un sistema de extracción de gases para

evitar la concentración de emisiones nocivas para la salud.

Se debe utilizar todo el equipo de protección personal durante la operación del motor para

evitar posible daños físicos de quien lo manipule.

No retirar la tapa de presión del tanque de expansión mientras el refrigerante este caliente

y el fluido se encuentre bajo presión.

No de arranque al motor por más de 15 segundos y en intervalos de por lo menos 2

minutos para permitir que el motor de arranque se enfríe.

Si la base principal llegase a presentar alguna falla estructural evite desplazar el equipo

hasta corregir el problema.

49

Anexos.

50

1.- Presupuesto.

51

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“Benjamín Rosales Pareja” - 199.89.54.127199.89.54.127/wp-content/uploads/2016/06/Junior-Macias-Tesis.pdf · Motor de combustión interna: Es un tipo de máquina que obtiene