1. Unidad 2
Sistemas de Admisión de Aire y Escape
Unidad2:SistemasdeAdmisióndeAireyEscape
Objetivos de la unidad:
Al terminar esta unidad, el estudiante podrá:
1. Identificar los componentes del sistema de admisión de aire y
escape en un motor instalado.
2. Quitar, inspeccionar e instalar los componentes del sistema de
admisión de aire y escape de los Motores 3406B y 3406C
Caterpillar.
Referencias de la unidad:
Manual de Operación y Mantenimiento de los
motores 3176B, C-10, C-12 y 3406E para camión SSBU6758
Turbocompresores SSBV0550
Manual de Servicio del Motor 3406B SSBR0544
Manual de Servicio del Motor 3406C SSBR0560
Herramientas:
222-7876 (168-0328) Juego de herramientas del técnico de servicio o
su equivalente
9S9082 Herramienta para girar el motor
6V4186 Pasador

2. NOTAS

3. Lección 1: Componentes, Operación y
Mantenimiento de los Sistemas de
Admisión de Aire y Escape
Lección1:Componentes,OperaciónyMantenimientodelosSistemasdeAdmisióndeAireyEscape
Introducción:
Un buen rendimiento en la operación de los motores diesel requiere
una cantidad correcta de aire en la cámara de combustión y que los
gases de escape puedan salir con mínima restricción. Por tanto, si
deseamos obtener rendimiento máximo y larga vida útil del motor, es
esencial el control de la temperatura del aire de admisión y de la
temperatura de los gases de escape.
Objetivos:
Al terminar esta lección, el estudiante podrá explicar la operación del
sistema de admisión de aire y escape e identificar los componentes
del sistema.
Referencias:
Manual de Operación y Mantenimiento de los
motores 3176B, C-10, C-12 y 3406E Para Camión SSBU6758
Turbocompresores SSBV0550

4. Fig. 2.1.1 Componentes del sistema de admisión de aire
Componentes del sistema de admisión de aire
El sistema de admisión de aire y escape consta de los siguientes
componentes:
• Filtro de aire
• Turbocompresor
• Posenfriador
• Culata, válvulas y pistones
• Múltiple de escape
Unidad 2 2-1-2 Fundamentos del Motor
Lección 1

5. Fig. 2.1.2 Filtro de aire
Filtro de aire
El aire entra en el motor a través del filtro de aire. El filtro de aire
contiene un elemento filtrante que retiene el material extraño del aire
antes de que éste entre en el motor. Hay diferentes tipos de filtros de
aire disponibles actualmente en los motores Caterpillar. Consulte
siempre el manual de operación y mantenimiento del motor para usar
los procedimientos de mantenimiento correctos.
Unidad 2 2-1-3 Fundamentos del Motor
Lección 1
Fig. 2.1.3 Indicador de servicio típico
Los filtros de aire del motor deben tener mantenimiento regular. La
mayoría de los filtros de aire están equipados con un indicador de
servicio. El indicador sirve para determinar la restricción del filtro de
aire. El indicador de servicio es el método más exacto para
determinar cuándo necesita servicio el filtro de aire. Debe darse
servicio a los elementos del filtro de aire del motor, limpiarlos o
reemplazarlos, bien sea cuando el diafragma amarillo esté en la zona
roja o el pistón de color rojo se sitúe en una posición visible.

6. Fig. 2.1.4 Filtro de aire de elementos secos
Fig. 2.1.5 Limpieza del elemento seco
Los filtros de aire de elementos secos pueden limpiarse con aire seco
y filtrado a una presión máxima de 207 kPa (30 lb/pulg²). El
elemento debe limpiarse por el lado limpio de la parte de afuera,
manteniendo la punta de la pistola de aire paralela a los pliegues del
filtro de aire.
Los filtros de aire de elementos secos son, sin duda, los más usados
en los motores Caterpillar. Los filtros de aire de elementos secos
constan generalmente de un material filtrante de papel plegado usado
para quitar la suciedad del aire.
Este tipo de filtro de aire requiere reemplazo o limpieza cuando se
dispara el indicador de servicio.
Unidad 2 2-1-4 Fundamentos del Motor
Lección 1

7. Fig. 2.1.6 Filtros AIRSEP®
Otro tipo de filtro de aire se encuentra en los motores Caterpillar,
principalmente en equipos de aplicaciones marinas de alto
rendimiento. El filtro se denomina AIRSEP®. Los elementos del filtro
AIRSEP son materiales filtrantes de fibra plegada impregnados con
un fluido especial a base de petróleo. Esto hace que los elementos
AIRSEP manejen un flujo alto de volumen de aire con muy poca
restricción y limpien también el aire que entra al motor. Estos
elementos son reutilizables, pero requieren un procedimiento especial
de mantenimiento. Los filtros AIRSEP se limpian usando el juego de
limpieza 109-9720. Siga las instrucciones del Manual de Operación y
Mantenimiento.
Unidad 2 2-1-5 Fundamentos del Motor
Lección 1

8. Fig. 2.1.7 Antefiltro de una tapa
Fig. 2.1.8 Caja de recolección de polvo
Otro tipo de antefiltro usado en el equipo Caterpillar es un tambor
con paletas en espiral. Las paletas hacen que el aire de entrada gire.
Como la suciedad es más pesada que el aire, la suciedad es enviada
hacia afuera debido a la acción de rotación. La suciedad entonces cae
a una caja recolectora.
Los antefiltros deben inspeccionarse y limpiarse diariamente.
Antefiltro
Algunos motores también están equipados con un antefiltro. El
antefiltro está ubicado antes de la entrada al filtro de aire principal. El
propósito del antefiltro es quitar la mayor parte de la suciedad antes
de que entre en el filtro. Esto aumenta el tiempo de servicio del filtro
de aire.
El tipo más simple de antefiltro es una tapa de rejilla en la parte
superior a la entrada de la caja del filtro de aire.
Unidad 2 2-1-6 Fundamentos del Motor
Lección 1

9. Unidad 2 2-1-7 Fundamentos del Motor
Lección 1
Fig. 2.1.9 Turbocompresor
Turbocompresor
La mayoría de los motores diesel están equipados con un
turbocompresor para mejorar el rendimiento y la eficiencia del motor.
El turbocompresor recibe el aire limpio que pasa a través del filtro de
aire. La rotación de la rueda compresora del turbocompresor succiona
el aire, que luego es comprimido y enviado con presión a los
cilindros.
Fig. 2.1.10 Ventajas de los turbocompresores
Ventajas de los turbocompresores
Los turbocompresores tienen las siguientes ventajas importantes:
1. Potencia - El aire comprimido contiene más oxígeno por unidad
de volumen. A mayor cantidad de oxígeno en el cilindro, mayor
cantidad de combustible que puede inyectarse para obtener una
mejor potencia de salida.
2. Eficiencia - El turbocompresor permite una combustión más
eficiente que resulta en emisiones bajas y mayor economía de
combustible.

10. Fig. 2.1.11 Operación del turbocompresor
Operación del turbocompresor
Los gases de escape pegan contra los álabes de la turbina y hacen
girar la rueda de la turbina. La rueda de la turbina está conectada por
un eje a la rueda compresora. Los gases de escape empujan la turbina
y hacen que la rueda del compresor gire a velocidades de 80.000 a
130.000 rpm, lo cual comprime el aire de admisión.
Cuando la carga del motor aumenta, mayor cantidad de combustible
se inyecta en los cilindros. El aumento de la combustión produce
mayor cantidad de gases de escape y hacen que la turbina y la rueda
del compresor giren más rápido. Mientras más rápido gira la rueda
del compresor, más aire entra en los cilindros. Las rpm máximas del
turbocompresor dependen del ajuste de inyección de combustible, del
ajuste de velocidad alta en vacío y de la altitud sobre el nivel del mar.
Unidad 2 2-1-8 Fundamentos del Motor
Lección 1

11. Fig. 2.1.12 Posenfriadores
Posenfriadores
Cuando el turbocompresor comprime el aire de entrada, aumenta la
temperatura del aire. El aire caliente tiene menor densidad, por tanto,
menos oxígeno. Si el aire comprimido caliente se entrega al motor, se
perdería la eficiencia ganada por la compresión.
Los posenfriadores se usan junto a los turbocompresores para bajar la
temperatura del aire que llega al turbocompresor antes de que éste
entre en el cilindro. Esto hace que el aire sea más denso y contenga
más oxígeno por unidad de volumen. Este aumento de oxígeno en el
cilindro se traduce en mayor potencia y eficiencia del motor.
Hay diferentes tipos de posenfriadores usados en los motores
Caterpillar. Sin embargo, todos los posenfriadores tienen el mismo
propósito: disminuir la temperatura del aire de admisión, lo que
proporciona aire más denso y refrigerado al cilindro.
Unidad 2 2-1-9 Fundamentos del Motor
Lección 1

12. Unidad 2 2-1-10 Fundamentos del Motor
Lección 1
Fig. 2.1.14 Posenfriador con agua de las camisas (JWAC)
Posenfriador con agua de las camisas (JWAC)
El sistema de posenfriador con agua de las camisas tiene un conjunto
de núcleo cargado con refrigerante. Éste usa el refrigerante del motor
para enfriar la carga de aire que entra a los cilindros. La bomba de
refrigerante envía el refrigerante a los núcleos del posenfriador. El
posenfriador enfría el aire presurizado del turbocompresor, antes de
que el aire entre al múltiple de admisión.
Posenfriador de aire a aire (ATAAC)
En el sistema del posenfriador de aire a aire, se instala un núcleo
enfriador separado al frente del radiador del vehículo. El aire a
temperatura ambiente pasa a través del núcleo del posenfriador por
acción del ventilador. El posenfriador de aire a aire enfría el aire
presurizado proveniente del turbocompresor, antes de que el aire entre
al múltiple de admisión. Éste es un método altamente eficaz para
proveer al posenfriador de un gran volumen de aire enfriado. Por esta
razón, la configuración ATAAC se encuentra con mayor frecuencia en
las aplicaciones de los camiones de carretera.
Fig. 2.1.13 Posenfriador de aire a aire (ATAAC)

13. Fig. 2.1.15 Posenfriador de circuito separado
Posenfriador de circuito separado (SCAC)
Un sistema con posenfriador de circuito separado es similar al
sistema con posenfriador de agua de la camisa, con pequeñas
diferencias. El circuito de enfriador separado del agua de la camisa
del motor se usa para enfriar el motor. El agua de la camisa actúa en
forma normal y enfría la culata, el bloque, el aceite de la transmisión,
etc. El sistema con posenfriador de circuito separado tiene una bomba
de refrigerante propia, tuberías y un intercambiador de calor para el
posenfriador. Este sistema se usa típicamente en aplicaciones donde
se requiere posenfriamiento máximo. En la mayoría de las
aplicaciones marinas se usan posenfriadores de circuito separado,
junto con los intercambiadores de calor diseñados para usar el agua
de la quilla para enfriar el circuito. En la mayoría de los camiones de
minería Caterpillar grandes se usa este tipo de posenfriador.
Unidad 2 2-1-11 Fundamentos del Motor
Lección 1

14. Fig. 2.1.16 Carrera de admisión
Carrera de admisión
El aire llena los orificios de entrada en la culata. En la carrera de
ADMISIÓN, a medida que el pistón se desplaza hacia abajo en el
cilindro, las válvulas de admisión se abren y el aire llena el volumen
del cilindro.
Unidad 2 2-1-12 Fundamentos del Motor
Lección 1
Múltiple de admisión
Desde el filtro de aire (turbocompresor/posenfriador, si está equipado)
el aire entra en el múltiple de admisión. El múltiple de admisión
envía el aire a la culata.

15. Unidad 2 2-1-13 Fundamentos del Motor
Lección 1
Fig. 2.1.17 Carrera de compresión
Fig. 2.1.18 Carrera de potencia
Carrera de potencia
Cuando el pistón se acerca a la parte superior de su recorrido, se
inyecta combustible en el cilindro. El combustible se mezcla con el
aire caliente y se produce la combustión. La potencia producida por
la combustión envía el pistón hacia abajo, lo cual produce la carrera
de POTENCIA.
Carrera de compresión
En la carrera de COMPRESIÓN el pistón comienza a moverse hacia
arriba y las válvulas de admisión se cierran. El aire atrapado en el
cilindro se comprime. Cuando el aire inyectado al cilindro se
comprime, aumenta su temperatura hasta el punto en que hará que el
combustible se queme.

16. Fig. 2.1.19 Carrera de escape
Fig. 2.1.20 Flujo de gases de escape
Flujo de gases de escape
Los gases que escapan del cilindro pasan por el múltiple de escape al
turbocompresor, si está equipado. Desde el turbocompresor los gases
de escape pasan a través de la tubería de escape, del silenciador.
Los gases de escape calientes que salen de los cilindros contienen alta
energía calorífica sin usar. La turbina de escape del turbocompresor
captura parte de esta energía calorífica.
Carrera de escape
Casi al final de la carrera de POTENCIA, las válvulas de escape se
abren. Cualquier presión residual de la combustión saldrá por el
múltiple de escape. En el movimiento hacia arriba del pistón o carrera
de ESCAPE, los gases se barren fuera del cilindro. Al terminar la
carrera de escape, las válvulas se cierran y el ciclo se inicia
nuevamente.
Unidad 2 2-1-14 Fundamentos del Motor
Lección 1

17. Ejercicios en clase
1. Explique la función de los siguientes componentes del sistema de admisión de aire y escape del
motor:
Antefiltro:
Filtro de aire:
Turbocompresor:
Posenfriador:
NOTA: Consulte las publicaciones “Turbocompresores” (SSBV0550) y “Manual de Operación y
Mantenimiento de los Motores 3176B, C-10, C-12 y 3406E Para Camión” (SSBU6758), para
responder las siguientes preguntas:
2. Indique cinco causas posibles de la falla del turbocompresor:
3. Indique cinco inspecciones que se deben realizar al turbocompresor en el intervalo de
mantenimiento MP de nivel 2::
4. Indique los artículos y los intervalos de mantenimiento del sistema de aire:
Unidad 2- Fundamentos del Motor
Copia del Estudiante - Ejercicio 2.1.1
CopiadelEstudiante-Ejercicio2.1.1

18. ESPECIFICACIONES DE LOS SISTEMAS DE AIRE DEL MOTOR CATERPILLAR
Temperatura máxima del aire de admisión: - 48 °C (120 °F) ambiente
Restricción máxima del filtro de aire -
Filtro nuevo - 15 pulgadas de agua
Filtro usado - use el indicador de servicio del filtro de aire
En motores diesel para carretera - 25 pulg de agua
Otros motores diesel - 30 pulg de agua
Motores de gas - 15 pulg de agua
Restricción máxima del posenfriador -
Posenfriador con agua de la camisa - 7,6 cm (3 pulg) de mercurio
Posenfriador de aire a aire - 10,1 cm (4 pulg) de mercurio
Temperatura de escape máxima -
Turbocompresión - 642 °C (1.200 °F) (en algunos motores puede ser más alta)
De aspiración natural - 697 °C (1.300 °F)
Restricción máxima de gases de escape -
Con turbocompresión - 68,5 cm (27 pulg) de agua
Aspiración natural - 86,3 cm (34 pulg) de agua
Motores diesel para carretera - 101,6 cm (40 pulg) de agua
Temperaturas máximas del múltiple de admisión -
Con turbocompresión - 161 °C (325 °F)
Con turbocompresión, posenfriamiento con agua de la camisa - 117 °C (245 °F)
Con turbocompresión, posenfriamiento con circuito separado [29 °C (85 °F) del agua]
51 °C (125 °F)
Con turbocompresión, posenfriamiento de aire a aire - 65 °C (150 °F)
Datos de conversión -
0,5 lb/pulg² = 1” Hg = 1’ H2O = 3,5 kPa
1 lb/pulg² = 2” Hg = 2’ H2O = 7 kPa
15 lb/pulg² = 30” Hg = 30’ H2O = 103 kPa
Unidad 2 - 1 - Fundamentos del Motor
Lección 1, Hoja 1

19. Lección 2: Cómo Quitar e Inspeccionar los
Componentes del Sistema de
Admisión de Aire y Escape
Lección2:CómoQuitareInspeccionarlosComponentesdelSistemadeAdmisióndeAireyEscape
Introducción:
Para llevar a cabo un diagnóstico, reparación y servicio eficaces del sistema
de admisión de aire y escape del motor diesel, es necesario conocer cómo
quitar, inspeccionar e instalar los componentes relacionados.
Objetivos:
Utilizando la sección “Desarmado y armado de componentes” del Manual de
Servicio del Motor 3406, el estudiante podrá demostrar su capacidad para
quitar, inspeccionar e instalar correctamente los componentes de los sistemas
de admisión de aire y escape.
Referencias:
Manual de Servicio del Motor 3406B SSBR0544
Manual de Servicio del Motor 3406C SSBR0560
Turbocompresores SSBV0550
Herramientas:
222-7876 (168-0328) Juego de herramientas del técnico de servicio o
equivalente
9S9082 Herramienta para giro
6V4186 Pasador
Material complementario:
Manual de Prácticas de Fundamentos del Motor Cat
Fundamentos del Motor CD ROM
(Desarrollado por Illinois Central College)

20. NOTAS

21. Unidad 2 1 Fundamentos del Motor
Copia del Estudiante - Práctica 2.2.1
Ejercicios de la práctica de taller
Usando como guía el Manual de Servicio del Motor 3406, quite el turbocompresor del Motor 3406.
Usando como guía la publicación “Turbocompresores” (SSBV0550), quite las cajas del turbocompresor
y revise sus componentes.
Quite el múltiple de escape y revíselo en busca de fisuras o erosión.
A medida que desarma el motor que le fue asignado, tenga cuidado de poner las piezas en forma
ordenada de modo que se facilite el armado correcto. Anote la posición de las empaquetaduras. Se debe
hacer una inspección visual de las piezas a medida que las quita. Si hay piezas rotas o faltan algunas,
regístrelo y notifíquelo al instructor.
1. Quite el turbocompresor: Iniciales del instructor
- Quite las cajas del turbocompresor ________
- Inspeccione las hojas de la turbina ________
- Inspeccione las hojas del compresor ________
- Inspeccione el eje del turbocompresor ________
- Revise el contrajuego del turbocompresor ________
2. Quite el múltiple de escape:
- Revise en busca de fisuras y erosión ________
CopiadelEstudiante-Práctica2.2.1

22. NOTAS