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Libro blanco Turbos GARRETT – Parte 2

Lunes, diciembre 5th, 2011

Explosión y contención

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Detección de averías

Viernes, noviembre 5th, 2010

Los turbocompresores son maquinas rotativas que operan a altas velocidades y temperaturas. La mayoría de los daños de los turbos pueden producirse por las siguientes causas:

* Problemas relacionados con la lubricación
* Entrada de cuerpos extraños en su interior.
* Temperatura operativa extrema.
* Problemas en materiales o mano de obra.

Falta de lubricación:

La falta de una lubricación correcta puede arruinar un turbo en cuestión de segundos. Con velocidades de rotación que se acercan a las 200.000 r.p.m. en algunos modelos, todos lo cojinetes tienen que recibir una suministración de aceite que pueda lubricar y enfriar. Cuando la lubricación se ralentiza, se para o queda interrumpida por cualquier motivo, ocurre primero, contacto metal a metal en los casquillos eje y en los taladros cojinete. Sin aceite, la fricción generará calor suficiente para colocar en azul el eje y/o collarín axial. La superficie de contacto del cojinete axial, collarín y/o plato admisión porta-aros también mostrarán señales de daño. Una vez los cojinetes están dañados, aumenta “el movimiento del eje”. En lugar de girar en un movimiento perfectamente circular, el eje comienza a orbitar. A medida que aumenta la holgura del cojinete, el movimiento del eje se intensifica, y se acumula el daño produciendo que los demás elementos como axiales y taladros se dañen después. Este daño permite un movimiento más violento del eje. Cuando el movimiento del eje llega a un cierto punto, las ruedas de la turbina y compresor rozarán con sus carcasas respectivas, dañando los álabes y haciendo retrocedes la tuerca de la turbina. Una vez rotos los álabes se producen una descompensación que provocará la rotura del eje.

Falta de lubricación y desgaste por juego axial:

Si en el supuesto, el turbo deja de operar cuando comienza el problema, el daño puede no ser tan extenso como se describe. Pero dado el efecto inmediato de la lubricación insuficiente, el usuario puede no ser capaz de reaccionar rápidamente para solucionar el problema. Cuando la unidad ha sido dañada, normalmente expieza por los casquillos y el eje, que este se extiende hacia las ruedas, provocando grandes destrozos en las turbinas como muestra en la figura inferior.

Carcasa Central enloada:

Incluso el aceite “Premium”, se descompone si las temperaturas suben lo suficiente durante la operación o paro. Cuando estas temperaturas llegan a la carcasa central, se forman depósitos en su interior. A medida que se acumulan los depósitos quedan restringidas las vías de aceite a través de la unidad elevando más las temperaturas y agravando el problema. Obviamente, una vez se inicia el problema, no puede controlarse sin la identificación y corrección de todas las causas.

Cuerpo extraño en el aceite:

Concurrente con la formación de estos depósitos en la carcasa central, las vías de suministro de aceite y de drenaje se restringen. Estos depósitos migran para llenar la mayor parte de las líneas de suministro de aceite y de drenaje. Los depósitos de de carbón granular, parte del suministro de aceite a los cojinetes, daña las superficies y aumenta las holguras o se acumula en las superficies del cojinete, disminuyendo el espacio para que se desarrollen las películas de aceite y taponen los agujeros de engrase de los casquillos. Todos estos depósitos alteran el sistema de cojinetes e impiden la operación normal (a esto le llamamos cuerpo extraño en el aceite). Provocando un daño excesivo del cojinete por material extraño en el aceite llevará eventualmente a movimiento del eje y, finalmente, fallo del turbocompresor. Otros problemas de lubricación son como baja presión del aceite, grado incorrecto del aceite o no cambiarlo lo suficiente afectarán eventualmente los cojinetes del turbocompresor.

Elevadas temperaturas en el escape:

Generalmente, el origen del calor que causa el problema procede de los gases de escape. Las temperaturas de escape elevadas pueden producir las relaciones incorrectas aire/combustible del motor, problemas de sincronización, sistemas de escape restringidos, mal funcionamiento del sensor de oxigeno del sensor de escape u otros problemas del sistema de control del motor. Las temperaturas excesivas de escape pueden dañar al turbocompresor directa o indirectamente. Con daño directo, las temperaturas excesivas sobrecalientan la carcasa central y de la turbina descomponiendo materiales del cuerpo pasando a los agujeros de engrase y provocando daños en los casquillos y cojinetes. Puede originarse un roce de rueda reduciendo la velocidad del eje y de los casquillos. Mientras tanto, el material de la carcasa erosionada llega a separarse y convirtiéndose en un objeto extraño. También puede originarse un agrietamiento de la carcasa de turbina como resultado de las excesivas temperaturas. El daño indirecto ocurre por temperaturas de escape excesivas cuando el conjunto rotativo comienza a girar más rápido que la velocidad operativa designada para dicho turbo, debido a la energía del calor adicional. Si esto sucede, la rueda del compresor puede destruirse debido al alto esfuerzo de carga. La rueda de turbina se destruye debido al esfuerzo producido por las altas temperaturas y a la elevada velocidad.

Paro en altas temperaturas y sobrecarga continuada:

En muchas ocasiones tenemos problemas que han surgido en la reparación del turbo anterior y se han reproducido de nuevo. Por ejemplo: Cuando un motor vaya largo de combustible es igual a avería, (sobrecarga/mas caudal) por aumento de temperatura, en consecuencia puede provocar una avería muy importante al turbo hasta provocar su destrucción, esto es debido a una sobrecarga de caudal provocando un aumento de temperatura del motor no se eleve, el caudal de las bombas sea el correcto y en las retenciones de escape, que provocan un aumento muy importante de temperatura al no poder evacuar correctamente los gases. Agrietamiento válvulas by-pass

La rotura del asiento de la válvula viene provocada debido a las altas temperaturas y fuertes tensiones que tiene la zona de escape. Una de las averías más usuales es cuando los vehículos pierden potencia, debido a una grieta en el asiento de la válvula by-pass, y esto ocasiona una fuga de gases. Otro punto que no deja de ser importante es el actuador sobre la válvula que se encuentra bien regulado. Los actuadores de válvula “poppet” dependen hasta cierto punto de la vibración del motor para superar la fricción estática.

Descompensación de material por temperaturas elevadas:

Cuando hay un exceso de temperaturas, el conjunto del turbo empieza a girar más rápido que la operación operativa, es debido a la energía de calor adicional. Si esto llega a suceder, la rueda del compresor puede llegar a destruirse debido al gran esfuerzo de sobrecarga continuada en el motor.

Cuando hay una descomposición de material, no solo puede dañar solamente al turbo, si no que, pueden ser trasladadas a la cámara de combustión del motor, provocando la fusión de los materiales, una posible perforación de pistones y gripamiento de los mismos. Si esto sucede, se tiene que tener mucha precaución en retirar todos los restos de materiales del motor y la localización de la avería, de lo contrario, la avería se repetirá.

Cuando un objeto extraño entre el compresor o turbina, daña rápidamente el turbo. Esto se encuentra bajo una inspección previa se puede ver el material que ha ocasionado dicha destrucción. Este objeto extraño que ha impactado contra los alabes de la turbina provocando una destrucción de lo mismo, además de un desequilibrio del conjunto rotativo que afecta al movimiento del eje en su propio alojamiento.

Una vez llegado a la conclusión de la avería, también hay que tener una especial atención, que no haya penetrado algún material en la admisión o en el filtro.

Objeto extraño en la turbina:

Cuando la rueda compensadora es dañada por la penetración de algún cuerpo extraño en el rodete de admisión, el daño, se extiende hasta el cuerpo central y en los cojinetes llegando a provocar una descompensación total e incluso la rotura del eje.

Rotura del eje:

Una causa común de rotura, podría suceder por un impacto al rodete, provocando un desequilibrio total al turbo, con una descompensación y unas altas vibraciones que el eje no puede absorber, con la cual provoca el razonamiento de la turbina y en consecuencia la rotura del eje.

Otra causa común de rotura, es la sobrecarga del turbo continuada, el cual provocará una velocidad excesiva a la rueda compresora, vibraciones y desequilibrio en el turbo llegando a la rotura del eje. La inyección también debe ser revisada por si acaso no este largo de combustible provocando una excesiva subida de temperatura y también provocando la rotura del eje.

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