Probador de fugas

Un comprobador de fugas es un instrumento de medición que se utiliza para determinar el estado de los motores de combustión interna introduciendo aire comprimido en el cilindro y midiendo la velocidad a la que se produce la fuga.

La prueba de compresión es una forma rudimentaria de prueba de fugas que también incluye los efectos debidos a la relación de compresión, la sincronización de válvulas, la velocidad de arranque y otros factores. Las pruebas de compresión normalmente se deben realizar con todas las bujías quitadas para maximizar la velocidad de arranque. La compresión de arranque es una prueba dinámica de la acción de bombeo real a baja velocidad, donde se mide y almacena la presión máxima del cilindro.

La prueba de fugas es una prueba estática. La prueba de fugas prueba las vías de fuga del cilindro. La prueba de fugas prueba principalmente los pistones y los anillos, el sellado de la válvula asentada y la junta de culata.

La prueba de fugas no mostrará problemas de sincronización y movimiento de válvulas, ni problemas de sellado relacionados con el movimiento del pistón. Cualquier prueba debe incluir tanto la compresión como la prueba de fugas.

Las pruebas se realizan con el motor parado y normalmente con el cilindro probado en punto muerto superior en compresión, aunque las pruebas se pueden realizar en otros puntos de la carrera de compresión y de potencia. Se aplica presión a un cilindro a través del orificio de la bujía y se mide el flujo, que representa cualquier fuga del cilindro. Las pruebas de fugas tienden a hacer girar el motor y, a menudo, requieren algún método para mantener el cigüeñal en la posición adecuada para cada cilindro probado. Esto puede ser tan simple como colocar una barra rompedora en un perno del cigüeñal en un vehículo con transmisión automática o dejar un vehículo con transmisión manual en una marcha alta con el freno de mano puesto.

Las fugas se dan en porcentajes totalmente arbitrarios, pero estos "porcentajes" no se relacionan con ninguna cantidad real ni dimensión real. El significado de las lecturas es solo relativo a otras pruebas realizadas con el mismo diseño de comprobador. Las lecturas de fugas de hasta el 20 % suelen ser aceptables. Las fugas superiores al 20 % generalmente indican que se requieren reparaciones internas. Los motores de carreras estarían en el rango del 1 al 10 % para el máximo rendimiento, aunque este número puede variar. Lo ideal es tomar un número de referencia en un motor nuevo y registrarlo. Se puede utilizar el mismo comprobador de fugas, o el mismo diseño de comprobador de fugas, para determinar el desgaste.

En los Estados Unidos, las especificaciones de la FAA establecen que los motores de hasta 1000 pulgadas cúbicas (16 L) de cilindrada requieren un orificio de 0,040 pulgadas (1,0 mm) de diámetro, 0,250 pulgadas (6,4 mm) de longitud y un ángulo de aproximación de 60 grados. La presión de entrada está establecida en 80 psi (550 kPa) y la presión mínima del cilindro es de 60 psi (410 kPa) como estándar aceptado.

Mientras el comprobador de fugas presuriza el cilindro, el mecánico puede escuchar las distintas partes para determinar dónde puede originarse la fuga. Por ejemplo, una válvula de escape con fugas hará un ruido silbante en el tubo de escape, mientras que una junta de culata puede provocar burbujas en el sistema de refrigeración.

Un comprobador de fugas es básicamente un medidor de flujo en miniatura similar en concepto a un banco de flujo de aire. El elemento de medición es el orificio de restricción y la fuga en el motor se compara con el flujo de este orificio. Habrá una caída de presión a través del orificio y otra a través de cualquier punto de fuga en el motor. Dado que el medidor y el motor están conectados en serie, el flujo es el mismo a través de ambos. (Por ejemplo: si el medidor no estuviera conectado de modo que se escape todo el aire, la lectura sería 0, o 100% de fuga. Por el contrario, si no hay fuga, no habrá caída de presión ni a través del orificio ni de la fuga, lo que dará una lectura de 100, o 0% de fuga).

Las caras de los medidores de presión se pueden numerar de 0 a 100 o de 100 a 0, lo que indica 0 % a presión máxima o 100 % a presión máxima.

No existe un estándar en cuanto al tamaño del orificio de restricción para uso no aeronáutico y eso es lo que lleva a diferencias en las lecturas entre los comprobadores de fugas que generalmente están disponibles de diferentes fabricantes. Sin embargo, lo que se cita con más frecuencia es una restricción con un orificio de 0,040 pulgadas perforado en ella. Algunas unidades mal diseñadas no incluyen un orificio de restricción en absoluto, ya que dependen de la restricción interna del regulador y brindan resultados mucho menos precisos. Además, los motores grandes y los motores pequeños se medirán de la misma manera (en comparación con el mismo orificio), pero una pequeña fuga en un motor grande sería una fuga grande en un motor pequeño. Un motor de locomotora que arroja una fuga del 10 % en un comprobador de fugas está prácticamente perfectamente sellado, mientras que el mismo comprobador que arroja una lectura del 10 % en un motor de aeromodelismo indica una fuga catastrófica.

Con un orificio de 0,040" no turbulento y con un tamaño de orificio efectivo de fuga del cilindro de 0,040", la fuga sería del 50 % a cualquier presión. Con fugas más altas, el orificio puede volverse turbulento y esto hace que el flujo no sea lineal. Además, las rutas de fuga en los cilindros pueden ser turbulentas a caudales bastante bajos. Esto hace que la fuga no sea lineal con la presión de prueba. Para complicar aún más las cosas, los tamaños de orificio de restricción no estándar causarán diferentes porcentajes de fuga indicados con la misma fuga del cilindro. Los comprobadores de fugas son más precisos a niveles de fuga bajos y la lectura exacta de la fuga es solo una indicación relativa que puede variar significativamente entre instrumentos.

Algunos fabricantes utilizan un solo manómetro. En estos instrumentos, la presión de entrada del orificio se mantiene automáticamente mediante el regulador de presión. Un solo manómetro funciona bien siempre que el caudal de fuga sea mucho menor que el caudal del regulador. Cualquier error en la presión de entrada producirá un error correspondiente en la lectura. A medida que un solo manómetro se acerca al 100 % de fuga, el error de la escala de fuga alcanza el máximo. Esto puede o no inducir un error significativo, según el caudal del regulador y del orificio. Con porcentajes de fuga bajos y modestos, hay poca o ninguna diferencia entre los manómetros simples y dobles.

En los instrumentos con dos manómetros, el operador restablece manualmente la presión a 100 después de la conexión al motor, lo que garantiza una presión de entrada constante y una mayor precisión.

La mayoría de los instrumentos utilizan 100 psi (690 kPa) como presión de entrada simplemente porque se pueden utilizar manómetros comunes de 100 psi, que corresponden al 100 %, pero no hay necesidad de una presión mayor que esa. Cualquier presión por encima de 15 psi (100 kPa) funcionará igual de bien para fines de medición, aunque el sonido de las fugas no será tan fuerte. Además del ruido de fuga, el porcentaje de fuga indicado a veces varía con la presión del regulador y el tamaño del orificio. Con 100 psi y un orificio de 0,030", un cilindro determinado puede mostrar una fuga del 20 %. A 50 psi, el mismo cilindro puede mostrar una fuga del 30 % o del 15 % con el mismo orificio. Esto sucede porque el flujo de fuga es casi siempre muy turbulento. Debido a la turbulencia y otros factores, como las presiones de asiento, los cambios de presión de prueba casi siempre modifican el orificio efectivo formado por las vías de fuga del cilindro.

El tamaño del orificio de medición tiene un efecto directo en el porcentaje de fuga.

En general, un motor de automóvil típico presurizado a más de 30-40 psi debe estar bloqueado o girará bajo presión de prueba. La presión de prueba exacta tolerada antes de la rotación depende en gran medida del ángulo de la biela, el diámetro interior, la compresión de otros cilindros y la fricción. Hay menos tendencia a girar cuando el pistón está en el punto muerto superior, especialmente con motores de diámetro interior pequeño. La máxima tendencia a girar ocurre aproximadamente a la mitad de la carrera, cuando la biela está en ángulo recto con el recorrido del cigüeñal.

Debido a su construcción sencilla, muchos mecánicos construyen sus propios comprobadores. Los instrumentos caseros pueden funcionar tan bien como los comprobadores comerciales, siempre que utilicen tamaños de orificio adecuados, buenos manómetros y buenos reguladores.

Comprobador de fugas de vacío