Análisis de Rotura de Camisas de Pistón

64 | Daos de pistones Deteccin y reparacin MSI Motor Service International

Daos de pistones

3.10 Cilindros y camisas de cilindros

Descripcin detallada de averas

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Daos de pistones

3.10.1 Rotura longitudinal de camisas

Descripcin del daoLa grieta se abre generalmente en sentido vertical, partiendo del collarn de la camisa hacia arriba. Las camisas secas tambin estn estropeadas en parte por el espesor relativamente delgado de su pared.

DiagnsticoLas roturas de este tipo sobrevienen a menudo por tratamientos descuida-dos (golpes). Basta una fi sura o una incisin microfi nas para causar una rotura que afectar posteriormente el funcionamiento del motor aunque el

dao no se note a primera vista. Lo mismo que en el caso precedente, un asiento defectuoso o sucio entre la camisa y el bloque del cilindro puede ocasionar tambin daos similares. En el caso de las roturas causadas por

asientos de collarines defectuosos, las grietas longitudinales aparecen casi siempre acompaadas con otras horizontales.

Fig. 1


Causas probables Tratamiento impropio o descuidado

de las camisas durante el transporte o las reparaciones y dems daos causados por roturas o mellas.

Impactos de lquidos Partculas extraas debajo de las

superfi cies de contacto y obturacin Asientos de collarines defectuo-

sos (Lea tambin el punto 3.10.2 Rotura de collarines de camisas de cilindros)


Daos de pistones

Fig. 1

3.10.2 Rotura de collarines de camisas de cilindros

Descripcin del daoEl collarn de la camisa del cilindro est desprendido completamente (Fig. 1). La rotura parte del fondo del borde inferior del collarn y se extien-de diagonalmente hacia arriba en un ngulo de unos 30.

DiagnsticoEstos tipos de daos ocurren por mo-mentos de fl exin debidos a un mal montaje (suciedad y formas erronas). Las causas de esas roturas son muy variadas. En la mayora de los casos, el collarn de la camisa sale de su sitio al apretar la culata del cilindro. En el caso de las nuevas generaciones de motores para vehculos utilitarios con bomba-tobera o sistema de inyeccin common rail, el bloque del motor tiene que hacer mayores esfuerzos por las elevadas presiones generadas por la combustin. El crter del cigeal puede deformarse en el sector de apoyo del collarn de la camisa debido a la dureza del acero de las juntas de culatas empleadas en estos tipos de motores. La deformacin en ese sitio no salta a la vista si no se emplea un medio auxiliar adecuado.

Un mtodo fcil para detectar si se ha deformado es entintar el collarn. El mtodo consiste en untar una capa de tinta sumamente delgada sobre la superfi cie del asiento del collarn ubicada en el bloque del motor. Luego hay que colocar una nueva camisa sin juntas sobre dicha superfi cie y opri-mirla en el asiento. Despus se extrae la camisa. La superfi cie del asiento de la camisa debera estar cubierta uniformemente con tinta alrededor de toda la periferia. Si hay reas que no han quedado entintadas, enton-ces hay que mandrinar el asiento. Es mejor efectuar este trabajo en una mandrinadora estacionaria o con un mquina para refrentar collarines de camisas (lea el anexo sobre herra-mientas). Este consejo es importante para garantizar un paralelismo perfec-to respecto a la superfi cie del crter (Fig. 2).

Fig. 2



Daos de pistones

Causas probables Empleo de juntas diferentes a las

prescritas (las imitaciones tienen de vez en cuando otras formas y dimetros).

Pares de apriete y ngulos de giro diferentes a los prescritos.

Limpieza defi ciente del asiento de la camisa en el bloque del motor.

Falta de rectangularidad y/o planei-dad del asiento del collarn (Fig. 2 y Fig. 5).

Forma incorrecta del asiento man-drinado. Diseo del asiento diferente al de la camisa del cilindro. El paso entre la superfi cie del asien-to del collarn y el dimetro de adap-tacin debe tener un chafl n entre 0,5 y 1,0 milmetros x 45 (C) a fi n de evitar que la moldura hueca del collarn roce el canto. Si el operario no toma en cuenta lo antedicho, el collarn puede aplastarse fcilmente cuando l apriete la culata del cilin-dro. (Fig. 3). El operario ha de fi jarse adems en que el radio del asiento de la camisa (D) ilustrado en la (Fig. 4) no sea excesivo para que la camisa no roce en el canto exterior o interior del collarn.

Si el collarn de la camisa no sobre-sale en la superfi cie obturadora del cilindro de acuerdo con la medida prescrita (B), es decir, si est situa-do levemente hacia atrs (Fig. 6), la camisa no presionar con sufi -ciente fuerza el asiento cuando sea montada. Entonces el movimiento pendular del pistn har que la camisa bascule durante la marcha y la accin de las fuerzas constantes que actan sobre el collarn acaba-rn rompindolo. Si el asiento del collarn no ha sido mandrinado al reparar el motor, pueden emplear-se arandelas de ajuste de acero o camisas con collarines de sobreme-dida para lograr el saliente necesa-rio con respecto a la superfi cie del cilindro. Es preferible usar camisas con collarines de sobremedida* que colocar una arandela de ajuste debajo pus la primera solucin proporciona mayor estabilidad des-de un punto de vista tcnico.

* MSI suministra camisas de cilindros con collarines de sobremedida para la mayora de los motores. Para mayor informacin, lea el catlogo actual: Pistones, cilindros, conjuntos.

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

Fig. 6



Daos de pistones

Fig. 3 Seccin transversal de una camisa

Fig. 2

Fig. 1

3.10.3 Cavitacin en camisas de cilindros

Descripcin del daoLa camisa hmeda del cilindro tiene picaduras de cavitacin marcadas en el sector de la chaqueta de agua. Las picaduras han llegado al punto de causar un hueco en el interior del cilindro.

DiagnsticoLa cavitacin ocasionada por las vibraciones de la pared del cilindro se manifi esta sobre todo en la rampa del pistn (en el lado de presin o en el opuesto). La presin de combustin, las fuerzas laterales ejercidas por el pistn y el cambio de contacto produci-do entre los extremos del punto muer-to inferior y superior ocasionan las vi-braciones de alta frecuencia. Si el agua refrigerante no es capaz de resistir

estas vibraciones en la pared del cilin-dro, la pelcula lquida se desprender momentneamente de la camisa del cilindro. La zona de depresin genera-da contribuir entonces a la formacin de burbujas de vapor que implotarn a una velocidad extraordinaria contra la pared del cilindro. El agua desplazada chocar sbitamente contra la superfi -cie del cilindro al implotar las burbujas. La energa generada por la colisin

desprender partculas muy pequeas de la superfi cie del cilindro. A medida que pasa el tiempo stas se converti-rn en verdaderos agujeros (erosiona-dos). Una peculiaridad de la cavitacin es que los huecos se ensanchan en el interior del objeto (Fig. 3) y forman especies de cavernas en el material, de donde proviene el origen etimolgico de este fenmeno.



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Causas probables Juego incorrecto del pistn (nuevo

montaje de pistn usado o cilindro muy grande).

Asiento de la camisa mal encajado en el crter.

Falta de agente anticongelante permanente con anticorrosivo o de aditivos equivalentes al agua de en-friamiento. El producto anticorrosi-vo contiene inhibidores que impiden la formacin de espuma, mas stos se consumen con el tiempo. Por eso es necesario cambiar el producto anticorrosivo cada 2 aos y ajustar la relacin correcta de mezcla.

Empleo de agentes inadecuados como agua salada (del mar), agua agresiva o contentiva de cidos u otros fl uidos.

Presin inicial insufi ciente en el sistema refrigerante: La presin inicial del radiador no se mantiene porque la tapa del radiador no es idnea (prdida de presin por vlvula de sobrepresin daada) o porque hay picaduras en el sistema refrigerante. Cuando la temperatura de ebullicin del agente refrigeran-te es ms elevada que la presin atmosfrica, la presin inicial en el sistema refrigente corresponde a la prescrita. Si bien la presin inicial en el sistema refrigerante impide la generacin de burbujas, no puede suprimir sin embargo la causa que las origina.

Temperatura de servicio demasia-do baja: Si un motor no alcanza la temperatura normal de servicio por ciertas circunstancias o por un termostato daado, el siste-ma refrigerante no podr generar sobrepresin en el sistema por la escasa dilatacin trmica del agente refrigerante. Los pistones tampoco se dilatarn correctamente a causa de la baja temperatura de servicio. En suma, los pistones funcionarn con un juego incrementado. Ambos casos antes descritos propician la formacin de burbujas y la cavita-cin.



Daos de pistones

Fig. 2

Fig. 1

Descripcin del daoEn los agujeros del cilindro aparece un desgaste irregular con reas individuales pulidas y brillantes. El pistn, en contraste, no tiene huellas de desgaste ni de friccin. El motor ha perdido aceite en los lu-gares de obturacin, especialmente en los retenes radiales. En la Fig. 1 se ve con claridad la corrosin en el dimetro exterior del casquillo que ha causado la prdida de redondez del cilindro.

DiagnsticoMarcas brillantes e irregulares en las superfi cies de rodadura en los cilindros son siempre un indicio de que ste se ha deformado. Sobre todo las camisas hmedas o secas pueden haberse deformado inmediatamente despus del montaje. Los segmentos de los pistones no podrn mantener entonces un cilindro deformado en

un estado perfectamente hermtico que impida la penetracin de aceite y gases combustibles. El aceite pasa por los segmentos y penetra en la cmara de combustin en donde se carboniza. El aumento de los gases de combustin que atraviesan los pistones incrementa, desde luego, la presin en el crter del cigeal. Esta

sobrepresin conduce a prdidas de aceite en diversos lugares de obtu-racin en el motor, sobre todo en los retenes radiales. Adems de esto, las guas de las vlvulas presionan el aceite en los canales de aspiracin y de escape y el motor entonces los aspira y los quema o expulsa.

3.10.4 Desgaste irregular del cilindro



Daos de pistones

Causas probables Apriete irregular o errneo de los

tornillos de la culata del cilindro Superfi cies refrentadas del bloque y

de la cabeza del cilindro carentes de planeidad

Roscas sucias o deformadas de los tornillos de la culata del cilindro

Juntas de culatas inadecuadas o errneas.

Asiento defectuoso del collarn en el crter, saliente errneo de la ca-misa y gua inferior deformada y/o quebrada son causas que alteran considerablemente un cilindro.

Asiento de la camisa muy fl ojo o demasiado apretado en el crter (en camisas secas de cilindros).

Cilindros individuales con aletas detenidos y carentes de un parale-lismo exacto con respecto al crter del cigeal y la culata del cilindro. Si varios cilindros tienen una culata comn, hay que prestar atencin a que los cilindros de aletas tengan la misma altura. Es de suma impor-tancia que este tipo de construccin cuente con spoilers instalados.

En el caso de las camisas secas, a menudo se forman protuberancias considerables en los agujeros del fondo del crter producidas por la corrosin (herrumbre de contacto, Fig. 1). En este caso, hay que limpiar

con esmero el agujero del cilindro. Si el resultado de la limpieza ha sido infructuoso, hay que mandrinar los agujeros del cilindro y montar seguidamente la camisa con un saliente exterior. Las camisas que tienen paredes muy delgadas han de hacer contacto en toda su longi-tud y periferia. Si esto no ocurre, las camisas se deformarn ya a partir del momento en que han sido mon-tadas en los agujeros y mucho ms durante la marcha del motor. En el caso de las camisas de cilin-dros secas se hace una diferencia entre los modelos Pressfi t y Slipfi t. Las de tipo Pressfi t se presionan en el bloque del motor y despus hay que taladrarlas y bruirlas. Las Slipfi t, en cambio, estn acabadas y slo es necesario empujarlas en el agujero. Esta ltima tiende a de-formarse y corroerse -al contrario de la Pressfi t- debido al juego restante que queda entre la camisa Slipfi t y el agujero del cilindro.

Agujeros deformados en bloques de cilindros sin camisas. Ciertos moto-res tienden a deformarse al montar la culata del cilindro. Si estos moto-res son taladrados y bruidos de la manera normal, pueden presentarse problemas posteriormente.

Recomendacin: Es recomendable atornillar una placa prensada (es decir, un patrn de bruir) en el caso de bloques de cilindros sin camisas, con cilindros taladrados directamente en el bloque en la superfi cie plana del cilindro. Esta placa tiene los mismos agujeros que el bloque del cilindro, salvo en lo que concierne a los canales de agua, y algunos centmetros ms de espesor. Atornillando y apretando con los pa-res preestablecidos para los tornillos de la culata se consiguen las mismas relaciones de tensin mientras se mecaniza como si la culata estuviera montada. Las deformaciones de los agujeros del cilindro que pudieran haber resultado al apretar los torni-llos, quedan defi nidas de esta manera y son tiles a la hora de mecanizar. Practicando este mtodo, el operario tiene la certeza de que el agujero del cilindro permanecer redondo y ciln-drico (siempre que l haya mecaniza-do perfectamente).

* MSI suministra camisas de cilindros con sobremedidas exteriores para muchos motores. Para mayor informacin, lea el catlogo: Pistones, cilindros, conjuntos



Daos de pistones

Fig.1

3.10.5 reas brillantes en el sector superior del cilindro

Descripcin del daoEn la superfi cie de rodadura del cilindro destacan zonas pulidas muy lustrosas y carentes de estructuras bruidas. En el pistn no se perci-ben huellas notables de desgaste. El consumo de aceite del motor ha aumentado.

Fig. 2

Fig. 3



Daos de pistones

DiagnsticoEstos tipos de desgastes ocurren cuando se forma una capa dura en la pared de fuego del pistn causada por el aceite carbonizado y los residuos de la combustin (Fig. 3). Esta capa tiene propiedades abrasivas y aumen-ta el desgaste en el sector superior del cilindro por los movimientos ascensionales y viceversa y el cambio de contacto del pistn. Las reas lus-trosas no provocan en s el excesivo consumo de aceite porque el cilindro no sufre una ovalacin fuerte a causa

Causas probables Excesivo fl ujo de aceite para mo-

tores en la cmara de combustin por defectos del turbocompresor, insufi ciente separacin de aceite con la purga del motor, defectos de los retenes de las vlvulas, etc.

Sobrepresin en el crter del cige-al por fuga de gases expulsados o por una vlvula de purga defectuosa.

Acabado insufi ciente del cilindro, de ah el aumento del fl ujo de aceite hacia la cmara de combustin (lea tambin el punto 3.11.3 Desgaste del segmento del pistn poco des-pus del reacondicionamiento del motor).

Empleo de aceites para motores no permitidos o de baja calidad.

de ellas y los segmentos del pistn pueden seguir cumpliendo su funcin obturadora. La lubricacin del cilindro tampoco se perjudica porque todava hay sufi ciente aceite a pesar de la prdida de la estructura bruida en las venas de grafi to de la superfi cie de cilindro. Al evaluar ese tipo de dao es importante que las zonas lustrosas slo aparezcan en el cilindro que hace contacto con la pared de fuego carbo-nizada. Si aparecen en otras partes por las que no pasa la pared de fuego,

la causa del dao residir probable-mente en una deformacin del cilindro (punto 3.10.4 Desgaste irregular del cilindro), en un desbordamiento de carburante (punto 3.11.1 Desgaste del pistn, de los segmentos y de los cilindros por derrame de carburan-te) o en la penetracin de suciedad (punto 3.11.4 Desgaste del pistn, de los segmentos y de los cilindros por suciedad).



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3.10.6 Rotura de la camisa por impactos lquidos

Descripcin del daoLa superfi cie del casquillo tiene una rotura grande y reas con marcas de gripado en el sector superior (Fig. 1 y Fig. 2). El pistn correspondiente tiene tambin seales de agarrotamiento en el lado de presin y de contrapresin. En la cabeza del pistn se ha formado una depresin cncava en el sector en donde estn las reas afectadas en la falda (Fig. 3).

Fig. 1

Fig. 4

Fig. 2 Fig. 3



Daos de pistones

DiagnsticoEl cilindro ha sufrido un impacto lqui-do mientras estaba en funcionamien-to. La elevada presin del lquido ha reventado la camisa y ha abierto una cavidad en la cabeza del pistn. El

impacto ha empujado el material del pistn hacia fuera y esto ha reducido considerablemente el juego en este sector de modo que se ha producido un agarrotamiento en ambos lados del

pistn y la camisa. No se puede saber con exactitud si este problema ha surgido mientras el motor estaba en marcha o durante la fase de arranque.


Causas probables Succin imprevista de agua al so-

brevenir crecidas, cruzar charcos o aguas bajas, o por salpicaduras de grandes cantidades de agua levan-tadas por los vehculos mientras transitan.

Rebosamiento de agua en el cilindro con el motor parado por fugas en la junta de la culata del cilindro o grietas en los componentes.

Rebosamiento del cilindro con carburante con el motor parado por toberas de inyeccin con fugas. La presin restante en el sistema de inyeccin se descarga a travs de la tobera con fugas dentro del cilin-dro. Tanto en este caso como en el anterior los problemas sobrevienen al arrancar.

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