Inyector
Un
inyector
es un dispositivo utilizado para bombear fluidos utilizando el efecto
Venturi.
Utiliza un fluido a alta presión que sale por una boquilla a alta
velocidad y baja presión convirtiendo su energía potencial en
energía cinética. En esta zona de baja presión se mezcla con el
fluido que se quiere bombear y le imparte energía cinética
(velocidad). A continuación ambos fluidos mezclados entran por otra
boquilla donde la energía cinética vuelve a convertirse en
potencial, disminuyendo la velocidad y aumentando la presión. El
fluido bombeado puede ser o líquido o gaseoso y, en algunos casos
puede llevar sólidos en suspensión. En todos los casos el fluido
propulsor y el bombeado salen totalmente mezclados a la salida del
inyector. Una de las aplicaciones más frecuentes del inyector es en
la
Inyección de combustible en los motores termodinámicos.
A-
Vapor a alta presión procedente de la caldera, B- Válvula de aguja,
C- Manija de la válvula de aguja, D- Aquí se mezclan el vapor y el
agua, E- Entrada de agua, F- Cono de mezcla, G- Boquilla y cono de
salida, H- Cavidad y tubo de salida, K- Válvula anti-retorno.
Historia
El
inyector fue inventado por el francés Henri
Giffard en
1858 y se utilizó originalmente para inyectar agua en las calderas
de vapor. En este caso el fluido a alta presión es el vapor de la
caldera que sale a alta velocidad por la boquilla y se mezcla con
agua lo que produce su condensación. El chorro resultante de agua
tiene energía cinética suficiente para entrar en la caldera.
Usos
Aparte
del ya indicado para calderas de vapor, se utilizan bombas de
inyector para bombear diesel que podrían dañar otro tipo de bombas.
También se usan inyectores para hacer disoluciones ya que los
fluidos se mezclan muy eficientemente en el inyector. Como ejemplo se
puede citar la carbonatación de bebidas carbónicas donde la bebida
sin carbónico se inyecta a alta presión y arrastra el gas carbónico
que se disuelve inmediatamente por lo que a la salida del inyector se
obtiene bebida ya carbonatada.
Las
pruebas básicas a que han de someterse los inyectores
son las siguientes:
son las siguientes:
1.
Prueba de "zumbido" del inyector permite averiguar si la
válvula de aguja oscila durante la inyección (lo cual es necesario
para la correcta atomización del combustible), ya que al hacerlo
produce el característico zumbido.
2. Observación de la forma del chorro permite determinar si el conjunto inyector (tobera y válvula de aguja) está sucio o dañado.
3. Comprobación de la presión de apertura del inyector - permite comprobar si la aguja se levanta de su asiento en la tobera al alcanzar el combustible la presión correcta.
4. Prueba de fugas por el inyector permite determinar si el conjunto inyector (tobera y válvula de aguja) es estanco.
5. Prueba de fugas internas en el inyector permite averiguar el grado de desgaste interno del conjunto debido a falta de estanqueidad entre las dos partes del cuerpo del inyector o a desgaste entre la aguja y su alojamiento.
2. Observación de la forma del chorro permite determinar si el conjunto inyector (tobera y válvula de aguja) está sucio o dañado.
3. Comprobación de la presión de apertura del inyector - permite comprobar si la aguja se levanta de su asiento en la tobera al alcanzar el combustible la presión correcta.
4. Prueba de fugas por el inyector permite determinar si el conjunto inyector (tobera y válvula de aguja) es estanco.
5. Prueba de fugas internas en el inyector permite averiguar el grado de desgaste interno del conjunto debido a falta de estanqueidad entre las dos partes del cuerpo del inyector o a desgaste entre la aguja y su alojamiento.
Antes
de llevar a cabo ninguna de las pruebas indicadas a continuación
monte el inyector en el aparato de comprobación utilizando el
adaptador adecuado y siguiendo las instrucciones del fabricante del
instrumento. Purgue la bomba y la tubería de combustible de acuerdo
con las correspondientes instrucciones y mueva rápidamente la
palanca del comprobador de forma que se produzca la inyección dos o
tres veces a fin de desalojar cualquier partícula de suciedad o
depósito de carbonilla que pueda haber en el inyector. El
comprobador suele ir equipado con una válvula reguladora de caudal
de gasoil, la cual deberá ajustarse al caudal mínimo necesario para
accionar el inyector.
A
- "Zumbido" del inyector
Para que el conjunto inyector pulverice correctamente el combustible es preciso que la aguja oscile hacia atrás y hacia adelante, a una frecuencia muy elevada, durante la fase de inyección. Al llegar al inyector el combustible a presión impulsado por la bomba de inyección se produce una variación de la presión de impulsión durante el periodo comprendido entre el comienzo y el final del suministro. Esta variación hace que oscile la válvula de aguja del inyector, oscilación que puede percibirse por el zumbido y la vibración que produce (fig.1) cuando se acciona el inyector en un aparato de comprobación. Si no hay zumbido o éste es irregular lo más probable es que se deba a que el inyector se encuentra en mal estado o a que la válvula de aguja se pega. La palanca del comprobador deberá accionarse a un ritmo uniforme para que se produzca el zumbido y el manómetro deberá estar cerrado.
B
- Forma del chorro
Un chorro no uniforme, de aspecto estriado o fragmentado indica que el inyector está sucio o presenta algún tipo de daño. Las formas de chorro deseables en la mayoría de los tipos de inyectores. El chorro proyectado por el inyector debe ser regular, en forma de abanico, centrado con respecto al eje del inyector, sin interrupciones ni estrías y sin gote.
Si
el chorro sale del inyector oblicuamente, formando estrías o con
interrupciones ello indica que está sucio o dañado.
Téngase en cuenta no obstante que algunos inyectores de orificios
múltiples comúnmente utilizados en motores de inyección directa
producen varios chorros finos en abanico. En este
caso la forma del chorro deberá comprobarse de la misma manera pero
sin tener en cuenta los huecos entre los diferentes chorros. De todos
modos cualquier falta de simetría en la forma del chorro de un
inyector de orificios deberá inspirar sospechas a menos que se
compruebe que existe una clara desviación intencionada en la
disposición de los orificios de la tobera.
Téngase
en cuenta que el inyector tipo Pintaux tiene un orificio
auxiliar a un lado del orificio central, que produce un chorro
adicional descentrado. Bombeando más despacio con la palanca del
comprobador de inyectores se conseguirá que la inyección se
produzca únicamente por ese orificio auxiliar del inyector Pintaux.
Ante cualquier irregularidad en la forma del chorro deberá
desarmarse, limpiarse y examinarse el conjunto inyector. Para
comprobar la forma del chorro el manómetro deberá estar cerrado.
C
- Presión de apertura del inyector
Al alcanzarse una presión determinada el inyector deberá abrirse de repente, sin ningún goteo previo. La presión de apertura de los inyectores figura especificada en la sección de datos técnicos de cada motor. Se verifica bombeando con la palanca del comprobador de inyectores a razón de una embolada por segundo aproximadamente (salvo indicación en contrario) y observando la lectura de presión del manómetro al comienzo del suministro, instante en que la aguja del instrumento oscila ligeramente.
Si
la presión de apertura es superior a la prescrita ello puede
obedecer al pegado de la espiga de presión, a una obstrucción
parcial de uno o varios orificios de la tobera o a una precarga
incorrecta del muelle de presión. Si por el contrario es inferior a
la prescrita puede deberse a que la válvula de aguja esté pegada en
posición abierta, el muelle roto o a que la precarga de este último
sea incorrecta. Los inyectores con tornillo de ajuste de la precarga
del muelle pueden calibrarse correctamente actuando sobre el
tornillo, mientras que los que llevan un suplemento de reglaje de
precarga encima del muelle (fig. 6) puede cambiarse el suplemento por
otro del espesor adecuado. Es normal tener que reajustar la presión
de apertura de los inyectores a los 70.000 km.
Para
aumentar la presión de apertura hay que actuar sobre el tornillo de
ajuste del muelle de modo que penetre a mayor profundidad en el
cuerpo del inyector o, si éste es del tipo de reglaje por
suplemento, colocar un suplemento de precarga más grueso. Si lo que
se requiere es reducir la presión de apertura habrá que proceder a
la inversa. Normalmente la presión de apertura se ajusta a un valor
ligeramente superior al recomendado para compensar la ligera
reducción que se produce
durante la fase inicial de utilización del inyector. Por ejemplo un
inyector con una presión de apertura recomendada de 175 bar lo mejor
es calibrarlo para que abra a 180 bar. Algunos inyectores ajustables
mediante tornillo llevan en éste una tuerca de bloqueo que es
preciso aflojar para poder realizar el ajuste, debiendo apretarse de
nuevo una vez efectuado éste.
D
- Goteo por el inyector
En la sección correspondiente a cada motor se prescribe un determinado valor de verificación, expresado en presión y segundos, para la prueba de goteo de los inyectores. El inyector deberá mantener la presión prescrita durante el tiempo estipulado sin que se produzcan fugas de combustible o de gasoil de pruebas. El modo más fácil de detectar tales fugas es colocando un trozo de papel absorbente debajo del inyector durante la prueba. Si el inyector gotea después de limpiar la tobera y la válvula de aguja, deberá sustituirse por uno nuevo.
E
- Fugas internas en el inyector
La prueba de fugas internas consiste en medir el tiempo que tarda en producirse una caída sostenida de la presión del combustible desde un valor justo por debajo de la presión de apertura hasta un valor inferior especificado de antemano. El valor de verificación para esta prueba, expresado en gama de presión y segundos. Al efectuar esta prueba es importante asegurarse de que el inyector no presente goteo por el orificio u orificios de inyección.
Una
caída de presión demasiado rápida indica la existencia de una
holgura excesiva entre el vástago de la aguja y su alojamiento en el
cuerpo del inyector (lo que hace necesario sustituir el conjunto
inyector por uno nuevo) o falta de estanqueidad entre las dos partes
principales del cuerpo del inyector (normalmente va montada entre
ellas una arandela de cobre
Un
inyector defectuoso puede dañar el electrodo de la bujía de
incandescencia; por lo tanto si ha habido problemas con los
inyectores en motores de inyección indirecta deberá comprobarse el
estado de dichas bujías.
El
estado de los inyectores tiene una importancia critica para el buen
funcionamiento del motor y por ello es necesario comprobarlos
periódicamente. Los síntomas de suciedad o desgaste de los
inyectores son la emisión de humo negro en el escape, fuerte
golpeteo del motor, pérdida de potencia, sobrecalentamiento, fallos
de encendido y mayor consumo de combustible.
NOTA:
El gasoil es perjudicial para la piel y los ojos. La exposición
prolongada de la piel a dicho combustible puede provocar dermatitis.
Por ello cuando se manipule algún componente del sistema de
combustible es aconsejable utilizar guantes protectores o al menos
protegerse las manos con una crema adecuada.
Desmontaje
y montaje de los inyectores
Como
norma general deberá tenerse en cuenta los siguientes puntos:
1.
Antes de aflojar cualquier conexión del sistema de combustible
compruebe que esté libre de grasa y suciedad, para evitar la posible
contaminación de las tuberías de combustible. Se puede utilizar
aire comprimido para eliminar la suciedad de los racores pero nunca
después de haber abierto cualquier parte del sistema de combustible.
2.
Primero afloje los racores de conexión de la tubería de combustible
al inyector y a la bomba de inyección. Si las tuberías de
combustible se mantienen unidas por medio de una o varias
abrazaderas, retire éstas.
3.
Desacople las conexiones de retorno del inyector, teniendo la
precaución de recoger las arandelas de cobre si los racores son del
tipo orientable.
4.
En los inyectores de sujeción por mordaza o brida con más de una
tuerca o tornillo de fijación, afloje estos elementos graduales y
uniformemente para no deformar el inyector y después retire las
tuercas o tornillos y la mordaza. Si el inyector está muy apretado
en la tapa tendrá que utilizar un extractor adecuado.
5.
En casi todos los inyectores, la estanqueidad entre éstos y la tapa
se consigue por medio de una arandela de cobre. Esta
arandela cierra la parte superior del inyector y en algunos casos
éste asienta sobre una arandela ondulada o cóncava situada en la
parte inferior del alojamiento para el inyector la cual
actúa como aislante térmico. Estas arandelas deberán renovarse
cada vez que se desmonte el inyector. Suelen ir encajadas con apriete
en el alojamiento del inyector y a menudo hay que utilizar un alambre
doblado para extraerlas. Algunos inyectores van montados con un
casquillo aislante además de la arandela de estanqueidad
y a veces este casquillo sustituye a la arandela cóncava u ondulada.
Si el citado casquillo es de tipo desmontable deberá renovarse
también cada vez que se desmonte el inyector.
6.
Tapone el extremo de todas las tuberías de combustible desconectadas
para evitar que entre suciedad. La presencia de suciedad en el
sistema de combustible puede provocar graves averías en las
delicadas superficies internas de la bomba de inyección y los
inyectores, mecanizadas con gran precisión.
7.
Es indispensable limpiar meticulosamente los alojamientos de los
inyectores antes de volver a montar éstos.
8.
Cualquier partícula de suciedad que quede en el alojamiento puede
ocasionar fugas de compresión, lo mismo que si se vuelven a utilizar
arandelas de estanqueidad viejas, ya aplastadas, y tales fugas pueden
originar fuertes erosiones en el inyector debido a las altas
temperaturas de los gases de la fuga. Además los depósitos de
carbonilla formados entre el cuerpo del inyector y las paredes de la
tapa debido a la fuga pueden hacer que el inyector se agarrote en el
alojamiento. Si los inyectores son de montaje a rosca y tienen
prescrito un determinado par de apriete, respete éste al volver a
montarlos. Utilice una llave de inyectores o una llave de vaso de
suficiente profundidad para poder utilizar una llave dinamométrica.
Desarmado,
limpieza y armado de los inyectores
Todos
los inyectores pueden desarmarse ya que el porta inyector y el cuerpo
del inyector van unidos a rosca. Con este fin el inyector está
provisto, en los lugares adecuados, de caras planas o hexágonos para
las correspondientes llaves. La mayoría de los inyectores tienen
componentes parecidos, siendo los más importantes el cuerpo del
inyector, el porta inyector, la tobera, la válvula de aguja y el
muelle de presión. Los tipos de inyectores más utilizados .
Los
motores de inyección indirecta suelen llevar inyectores Bosch y CAV
de montaje a rosca el muelle de presión
que mantiene apretada la aguja contra su asiento en el inyector se
monta con una precarga conseguida por medio de un suplemento o de un tornillo de ajuste. Esta precarga determina la
presión de apertura del inyector y normalmente no es preciso
reajustarla. No obstante si el resultado de la prueba de apertura
indica que el inyector está descalibrado, puede ajustarse el
tornillo de precarga o añadirse un suplemento de distinto espesor
para corregir el defecto.
Es
esencial limpiar escrupulosamente el inyector antes de desarmarlo.
Para ello lo mejor es utilizar un recipiente limpio con petróleo y
una brocha de cerdas duras. Cualquier mota de polvo o partícula de
suciedad que penetre en el inyector puede ocasionar un grave desgaste
del mismo.
Entre
las piezas del cuerpo del inyector suelen ir montadas arandelas de
estanqueidad de cobre; estas arandelas compresibles han de renovarse
cada vez que se desarme el inyector. Para desarmar y armar el
inyector lo mejor es sujetarlo firmemente en un útil especial o en
una morza de banco, teniendo la precaución en este último caso de
no apretar el tornillo excesivamente.
NOTA.-
Si se desarma más de un inyector es importante que no se mezclen los
componentes de unos con los de otros ya que tal intercambio
descompensaría las tole-rancias de montaje y perjudicarían el
funcionamiento de los inyectores.
Los
equipos especiales de limpieza suelen contener un cepillo metálico
de latón, raspadores de toberas y agujas, un surtido de alambres de
limpieza de orificios y de varillas para limpieza de canalizaciones,
de varios diámetros, y un porta alambres/portavarillas para usar
estos utensilios con más facilidad. El latón es el único metal que
puede utilizarse sin peligro para escarbar en los orificios o raspar
los componentes de los inyectores.
Para
limpiar las piezas de los inyectores puede utilizarse nafta. Durante
la limpieza deberá prestarse especial atención a la superficie de
asiento y a la válvula de aguja del inyector que deberán secarse
perfectamente con un paño que no desprenda pelusa.
Los
depósitos de carbonilla del exterior de la tobera pueden eliminare
con un cepillo de latón. Los depósitos de carbonilla
endurecidos pueden rasparse con un trozo de madera dura o una pletina
de latón y, si es necesario, reblandecerse sumergiéndolos antes en
nafta o gas oil.
El
vástago de presión de los inyectores de espiga debe
examinarse minuciosamente para ver si existen depósitos de
carbonilla en la zona del escalón, donde varia el diámetro del
vástago. Los orificios y las canalizaciones de combustible deberán
limpiarse totalmente de obstrucciones y depósitos utilizando
alambres y varillas de latón de los diámetros adecuados.
NOTA.-
Dado que los alambres de limpieza son muy finos y pueden romperse
fácilmente quedando atascados los pequeños trozos de alambre en los
orificios sin posibilidad de extraerlos, se recomienda dejar que el
alambre asome sólo lo imprescindible del porta alambres a fin de que
ofrezca la máxima resistencia posible a la flexión.
Una
vez limpia todas las piezas deberán enjuagarse a fondo el inyector
con disolvente y la superficie del asiento y el cono de la aguja
deberán secarse con un paño que no desprenda hilachas. Para
comprobar si la tobera y el cono de la aguja están perfectamente
limpios puede introducirse la aguja en la tobera y escuchar el sonido
que produce la primera al dejarla caer contra el asiento de la
segunda; deberá ser un claro chasquillo metálico. Si no es así,
será necesario limpiar mejor ambas piezas.
NOTA:
Si se observa que el inyector presenta una tonalidad azulada por
haberse sobrecalentado o si el asiento presenta un aspecto mate en
vez de brillante, no intentar esmerilar ambas superficies de contacto
para adaptarlas; en lugar de ello cambiar la tobera y la aguja (sí
se dispone de estas piezas) o el inyector completo.
eAntes
de armar el inyector, sumergir la tobera y la aguja en gasoil limpio
para que la aguja se deslice con facilidad en su guía. Una vez
armado el inyector comprobar su funcionamiento en un banco de pruebas
de inyectores como se indicará en futuras notas.
INSPECCIÓN
Y REAJUSTE DE UNA BOMBA ROTATIVA
Ante
todo se limpiara bien todos los elementos, empleando los útiles
correspondientes.
Se
elimira todo rastro de carbonilla del extremo inferior de la aguja
utilizando para ello un cepillo de latón y se pulimentará luego con
un trozo de madera blanda. Póngase mucho cuidado al limpiar las
agujas, pues un simple pelillo o mota pueden originar pérdidas o
alteraciones en la pulverización. Cuando las toberas están
gastadas, el asiento queda marcado y ronca con dificultad en el banco
de ensayo. Algunos técnicos con muy buena mano se atreven a
reconstruir el asiento con polvo de óptico, o líquido de
pulimentar, pero es una práctica que nos parece desechable ya que la
limpieza reconstruida tiene una duración mucho menor y por muy hábil
que sea lo fácil es conseguir deteriorar la zona de guía de la
aguja. Recomendaríamos siempre colocar elementos nuevos.
Todas
las superficies pulimentadas deberán tener aspecto brillante y sobre
todo no aparecer azuladas debido a recalentamientos, o morenas a
causa de los depósitos de descomposición del combustible.
El
exterior de la tobera(pero su asiento superior) se limpia de
carbonilla con cepillos metálicos. Los orificios de alimentación,
las paredes de la bolsa de combustible y los orificios de tobera o de
pulverización se limpian con los útiles adecuados.
Conviene
asegurarse que la cara superior de asiento no está deformada ni
rayada y perfectamente limpia.
Para
ablandar las formaciones carbonosas y las gomas o lacas, que aparecen
demasiado duras, se pueden preparar una solución de sosa cáustica
al 10% disolviendo 50 gramos de sosa en 0,5 litros de agua con
detergente de lavado. Se colocan los inyectores en el líquido y se
hierve durante una hora aproximadamente. Debe cuidarse mucho de no
sobrepasar esta concentración, ni siquiera por evaporación del agua
(colocar tapa de condensación), ya que si así fuera quedarían
deteriorados los ajustes e inutilizadas las piezas. Se lavan después
con agua corriente y después en las cubas de lavado con aditivo
antioxidante. El aire comprimido es la mejor herramienta de limpieza.
Una
ves todo bien limpio y a punto, podemos comprobar los siguientes
puntos:
Cámara
superior de asiento. Con azul y contra un buen mármol se comprueban
los toques que dan fe de su planitud. Si estuviese deformada o
simplemente rayada, es inútil tratar de aprovechar la tobera.
Ajuste
aguja-guía. Se comprueba mediante un ensayo de deslizamiento. La
aguja previamente sumergida en gasóleo limpio o líquido de prueba y
vuelta a colocar en la tobera, se levanta con la mano hasta un tercio
de su guía, sosteniendo a 45° aproximadamente la tobera. Debe caer
deslizando su propio peso, sobre el asiento.
Asiento
de la aguja. Ante todo, se observará el extremo cónico de la aguja.
Puede estar golpeado o rayado, lo que hace inútil la tobera, pero
tambien puede presentar la zona de asiento excesivamente gastada. Por
poco que la yema del dedo se note resalte ya será imposible
reajustarla.
Si
la aguja está bien, se empleará la lupa luminosa para observar el
fondo donde está el asiento. También debe aparecer en perfecto
estado.
Otros
puntos. Nada debe presentar señales de roce o golpes y especialmente
los orificios y la punta de la tobera y los asientos de los empalmes
a alta presión.
A
veces se observara que la punta de la tobera está como erosionada o
desgastada por el roce de una llama y así es en realidad. Eso quiere
decir que el motor ha estado quemando inadecuadamente bastante tiempo
(seguramente pistones, segmentos, y válvulas piden una limpieza) o
en el mejor de los casos que por falta de junta o de grueso de junta
suficiente la tobera penetraba demasiado ene la cámara y su
temperatura alcanzaba valores inaceptables. Estas toberas son
inaprovechables.
Algunas
veces ocurre que la tobera no penetra bastante en al cámara y
entonces ocurre además, que l pared de la cámara de combustible en
la culata también está quemada o agrietada. Si está agrietada
(pierde en la prueba con agua a presión o tiene algún siento
partido) es inaprovechable, pero si al erosión no ha alcanzado los
asientos de la válvula no tiene importancia.
Por
ello si alguna parte sale defectuosa, rayada, desgastada o con
huelgos excesivos, debe cambiarse la totalidad de la cabeza
hidráulica por otra que corresponda al tipo de bomba y su sentido de
giro.
Desgastes.
Que las superficies adquieran brillo en las zonas de mayor carga no
tiene importancia si al superficie no tiene defectos. Lo que no es
admisible es la excesiva holgura de los pistoncillos por la pérdida
de presión que representa y que puede comprobar como lo hicimos con
la aguja del inyector.
Las
zapatas y los rodillos deben quedar totalmente libres y la superficie
de contacto entre rotor y cabeza hidráulica también.
Juegos
longitudinales.
Se comprende que los juegos no tienen demasiada importancia cuando no
llevan a variaciones en los tiempos o carreras de distribución, pero
en cambio, los montajes han de ser de mucha precisión y los juegos
mínimos sí pueden influir en el momento de abertura o cierre o en
la acción de los reglajes y del regulador. En todos los casos,
aceptar variaciones mayores de 0.08mm, sería ya muy perjudicial para
el buen funcionamiento del conjunto motor-bomba de inyección.
Tubos
de impulsión
Antes de volver a chocar un tubo de comunicación entre bomba e
inyector, es necesario saber que no tiene herrumbre o cascarilla
interior, y aún menos obstrucciones, codos violentos o grietas en
sus extremos. Al desmontarlos no debe olvidarse nunca de colocarlas
fijaciones intermedias que se han dispuesto para eliminar las
vibraciones provocadas por las alternativas del motor y que suelen
ser las causantes de las grietas de los tubos.
Prueba
de baja presión.
Conviene probar todas las bombas después de su montaje. Se aplica
aire comprimido a 1.5 bar por la salida de sobrantes y purga. A
continuación se sumerge en el baño de gasóleo limpio y se
descubren las posibles fugas por la aparición de burbujas. Antes de
pasar a ulteriores comprobaciones deben resolverse las fugas.