O LTSP tem duas "camadas". Uma é a do servidor; nela vc instala a base do sistema, os aplicativos, e os serviços de rede necessários pra "subir" os terminais.
Na outra, vc tem os terminais. Cada terminal é uma instalação reduzida do Linux, com o suficiente para o boot. Ocorre que devido a vários pedidos de recursos --- principalmente som e aplicativos locais --- não há mais como manter suporte a terminais muito antigos, e.g. máquinas pentium III ou mais antigas.
Provavelmente vc está batendo exatamente nesse tipo de problema, o pacote atual parece estar baseado no kernel PAE, que permite que o sistema possa reconhecer mais de 4GB de RAM, mesmo funcionando em 32 bits.
Acredito que vc consiga instalar outro kernel (no caso, o "32 bits genérico") na imagem dos clientes; mas como tem muito tempo que não faço isso, não tenho mais os detalhes. Seria basicamente o mesmo procedimento pra vc adicionar algum pacote em particular à imagem dos clientes, passa por vc abrir o diretório da imagem em "chroot" e fazer a instalação dos pacotes, depois atualizar a imagem. Só não sei se vai funcionar, vc fazendo isso a partir de um sistema de 64 bits, sendo a imagem de 32.