Tecnologías de prevención de apilamiento en húmedo para grupos electrógenos diésel Cat® 3500

Roger Rosborough 
Electric Power, Caterpillar Inc.

RESUMEN

¿Qué es el apilamiento en húmedo y qué lo provoca?

¿Qué tecnologías ha implementado Caterpillar para ayudar a evitar el apilamiento en húmedo?

Este documento responde a estas preguntas al tiempo que explica las estrategias de desactivación de cilindros implementadas en toda la gama Cat^® 3500.

INTRODUCCIÓN

Los grupos electrógenos diésel que funcionan con cargas bajas (<30 %) durante períodos prolongados de tiempo pueden dar lugar a una condición denominada apilamiento en húmedo, que también se conoce como fluido no quemado del escape del motor o fluido no quemado del múltiple de escape. Se puede identificar por la salida de un líquido negro y espeso de las juntas del sistema de escape (múltiple, turbocompresor o tubos). Este fluido negro suele estar compuesto por partículas de carbono combinadas con combustible no quemado o aceite lubricante, lo que le da la apariencia de aceite lubricante usado. El aspecto de este líquido negro no suele ser una indicación de un problema del motor, pero es antiestético. Sin embargo, los períodos prolongados de subcarga pueden provocar un desgaste acelerado de los componentes; el informe técnico LEXE0832 "El impacto de la subcarga de los grupos electrógenos" lo describe con más detalle y aconseja cómo gestionar y evitar que esto ocurra.

Los motores diésel Cat 3500 han implementado varias tecnologías que pueden ayudar a prevenir el problema del apilamiento en húmedo.

Estas tecnologías incluyen:

• Optimización del diseño del conjunto de pistón para proporcionar un mayor raspado de la película de aceite.
• Sellos de escape (ES), es decir, sellos de vástago de válvula de escape, que se utilizan cuando es necesario para evitar la acumulación de fluido no quemado en el interior del múltiple de escape
• Desactivación de cilindro por frío (CCC)
• Desactivación de cilindro en vacío (ICC)
• Estas dos últimas tecnologías están controladas por el software del motor y pueden desactivarse en el software mediante la herramienta de servicio de Técnico Electrónico CAT (ET, Electronic Technician). Se describen en detalle a continuación.

DESACTIVACIÓN DE CILINDRO POR FRÍO

La tecnología CCC mejora la combustión cuando el motor está frío, lo que debería ayudar a evitar que el combustible no quemado entre en el múltiple de escape. La finalidad del CCC es que el módulo de control del motor (ECM, engine control module) realice las siguientes funciones:

• Reducir el humo blanco en el arranque en frío.
• Minimizar la duración de la sincronización avanzada (modalidad en frío).
• Reducir el uso de la inyección de éter (si está instalada).

El ECM apaga automáticamente un inyector unitario electrónico a la vez durante los siguientes sucesos:

• Arranque en frío
• Tiempo prolongado a baja carga

El ECM monitorea el cambio de la cremallera de combustible para determinar si un cilindro explota. Si el cilindro explota, el ECM activa el inyector unitario electrónico. Si el cilindro no explota, el inyector unitario electrónico permanece desactivado.

Para que la estrategia CCC se active, el motor debe haber completado la inyección de éter (si está instalada) y estar operando dentro de ciertas gamas de carga del motor, temperaturas del refrigerante y velocidad del motor. Los casos en los que el CCC se desactiva incluyen un fallo del sensor de temperatura del refrigerante o si se realiza una prueba en el CCC utilizando la herramienta de servicio Cat ET.

DESACTIVACIÓN DE CILINDRO EN VACÍO

El ICC desactiva el combustible de múltiples inyectores en una secuencia predeterminada en lugar de uno solo a la vez. El patrón de desactivación del cilindro y la sincronización varían según la serie del motor, lo que está diseñado para garantizar que se mantengan las temperaturas óptimas de los gases de escape con un impacto mínimo de las vibraciones en el motor. Las condiciones resultantes del múltiple de escape evitan el apilamiento en húmedo.

Las condiciones de habilitación para la activación del ICC incluyen el funcionamiento del motor a velocidad nominal, donde la velocidad del motor es estable y la carga está entre el 0 % y un límite superior predeterminado que puede variar de un motor a otro, normalmente dentro de un 10 – 25 % de carga. Otros parámetros, como las temperaturas del refrigerante y del aire del múltiple de admisión, también deben estar dentro de los márgenes predeterminados.

Si tanto el CCC como el ICC están habilitados en el software y se cumplen las condiciones de funcionamiento para activar ambos, el CCC tendrá prioridad sobre el ICC, ya que ambos no pueden funcionar simultáneamente. Los parámetros del motor se monitorean muchas veces por segundo. Si cualquier parámetro se desvía de su gama predeterminada, entonces el CCC o el ICC (cualquiera de las estrategias activadas) se desactivará inmediatamente.

RESUMEN

A través de extensas pruebas y validaciones, varias combinaciones de las tecnologías descritas anteriormente se implementan en los motores Cat 3500 para optimizar la capacidad de funcionamiento a baja carga mientras se protege el motor.