anillos del piston.pdf

Segmentos de pistones | 1

Segmentos de pistones para motores de combustin

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2 | Segmentos de pistones

OS TRAIGO LA FUERZA DEKOLBENSCHMIDT, PIERBURG YTRW ENGINE COMPONENTS!

Grupo Motor Service.Calidad y servicios de un solo proveedor.El Grupo Motor Service es la distribuidora responsable de las actividades de posventa de Kolbenschmidt pierburg a escala mundial. Es uno de los principales proveedores de componentes para motores en el mercado libre de repuestos y comercializa las prestigiosas marcas KoLBEnSCHMiDT, piERBURG y TRW Engine Components. El amplio y completo programa de Motor Service permite a sus clientes adquirir todo tipo de piezas para motores de un solo proveedor. Como empresa especializada en resolver los problemas del comercio y de los talleres, Motor Service ofrece adems una extensa gama de servicios y la competencia tcnica que posee como filial de un gran proveedor de la industria del automvil.

Kolbenschmidt pierburg. Un prestigioso proveedor de la industria del automvil internacional.Las empresas del Grupo Kolbenschmidt pierburg cooperan desde hace muchosaos con los fabricantes de automviles y desarrollan componentes innovadores y soluciones de sistema y gozan de una competencia reconocida en las reas dealimentacin de aire y reduccin de contaminantes, bombas de aceite, de agua y de vaco, pistones, bloques de motor y cojinetes de friccin. Los productos cumplen los altos requerimientos y normas de calidad de la industria automotriz. Reducida emisin de contaminantes, consumo econmico de carburante, fiabilidad, calidad y seguridad, estos son los factores decisivos que impulsan las innovaciones de Kolbenschmidt pierburg.

ResponsabilidadTodas las informaciones de este folleto se han investigado y recopilado meticulosamente. no obstante pueden presentarse errores, se pueden pro-ducir traducciones incorrectas, pueden omitirse informaciones o las infor-maciones ofrecidas pueden dejar de ser actuales. portanto, no podemos ofrecer ninguna garanta ni asumir la responsabilidad legal por las informa-ciones puestas a disposicin. Queda excluida cualquier responsabilidad de nuestra parte por cualquier tipo de daos, sobre todo daos directos o indi-rectos, as como daos materiales e inmateriales resultantes del uso o el mal uso de las informaciones ofrecidas en este folleto, o causados por infor-maciones incompletas o incorrectas contenidas en l, siempre que dichas informaciones no se deban a mala fe o negligencia grave de nuestra parte.

por tanto, no asumimos ninguna responsabilidad en caso de que los repara-dores de motores o mecnicos no dispongan de los conocimientos o expe-riencia necesarios para realizar la reparacin.

no es posible predecir la medida en que los procedimientos tcnicos e indi-caciones para la reparacin descritos aqu podrn aplicarse a las generacio-nes de motores futuras. Esto debe ser comprobado, en caso dado, por los reparadores de los motores o por el taller.

2a edicin 01.2010n de artculo 50 003 958-04iSBn 978-3-86522-494-1

Redaccin:Motor Service Technical Market Support

Layout y produccin:Motor Service MarketingDiE nECKARpRinZEn GmbH, Heilbronn

La copia, reproduccin, traduccin, ntegras o parciales, requieren nuestro previo consentimiento por escrito conindicacin de las fuentes.

Reservado el derecho de introducir modificaciones y divergencias en las figuras. Queda excluida toda responsabilidad.

Editor: MS Motor Service international GmbH


indice

indice pgina

1 | fundamentos segmentos de pistones 5

1.1 | Requisitos exigidos a los segmentos de los pistones 5

1.2 | Las tres funciones de los segmentos de los pistones 6

1.3 | Tipos de segmentos de pistones 8

1.4 | Denominaciones de segmentos de pistones 18

1.5 | Estructura y forma de los segmentos de pistones 19

1.6 | funciones y propiedades 26

2 | Montaje y servicio 39

2.1 | Evaluacin de los componentes automotrices usados 39

2.2 | Evaluacin de pistones usados 40

2.3 | Evaluacin de los orificios de los cilindros usados 42

2.4 | Montaje de pistones y sus segmentos 48

2.5 | puesta en marcha y primer rodaje del motor 55

2.6 | problemas de selladura y huellas de desgaste en

los segmentos de los pistones 59

2.7 | Lubricacin y consumo de aceite 69


Pictogramas y smbolosLos pictogramas y smbolos mencionados a continuacin se

emplean en este prospecto informativo:

En l encontrar consejos, aclaraciones e informaciones

complementarias tiles para el manejo.

Atencin Hace hincapi en las situaciones peligrosas que

pod ran causar lesiones personales o daar los componentes

del vehculo.

prlogo

El tema Los segmentos de los pistones existen desde que hay motores de combustin interna. no obstante, las lagunas en torno al tema de los segmentos de los pis tones abundan entre los expertos y los usuarios. ningn otro componente automotriz es considerado de manera tan crtica puesto que se trata de la prdida de potencia y del consumo de aceite. En ningn otro caso de componentes automotrices media un abismo tan grande entre las expectati-vas y las inversiones de capital como en el de los segmentos de los pistones a la hora de cambiarlos.

Con demasiada frecuencia se pierde la confianza en los segmentos a causa de las gran-des expectativas depositadas en ellos. Y por la falta de conocimientos fundados surgen a menudo esas semiverdades y falsedades, esos clichs y estimaciones errneas divul-gadas en los talleres y entre los consumidores finales. Pero lo que ms afecta a los seg-mentos son las reparaciones baratas p.ej. cuando se reutilizan conjuntos deslizantes desgastados y el mal montaje.

El folleto

En este folleto trataremos el tema de los segmentos de los pistones desde la perspectiva del usuario. Hemos desistido de profundizar demasiado en las particularidades constructi-vas y hemos optado por enfocar el tema desde puntos de vista pragmticos. Sin embargo cuando tocamos ciertos temas concernientes a la concepcin o a la evolucin tcnica, lo hacemos con el propsito de complementar o para facilitar al lector la comprensin de la problemtica.

El contenido del folleto es fundamentalmente un estudio de los segmentos de los pistones relacionados con los sectores de los automviles y los vehculos utilitarios. por supuesto que los motores concebidos inicialmente para los vehculos pero que se emplean en naves, locomotoras, maquinarias de construccin y motores estacionarios, han sido tomados tambin en consideracin. El lector hallar, adems de la seccin que se ocupa de los fundamentos tcnicos, informa ciones detalladas en la seccin prctica denominada Montaje y servicio para instalar y cambiar los segmentos y tambin ciertas recomenda-ciones tiles y emparenta das como la lubricacin, el consumo de aceite y el rodaje del motor.

no es complicado hacer correctamente una reparacin o un reacondicionamiento si se tienen conocimientos de las relaciones entre las diferentes piezas motrices. En este folleto mostraremos lo que es necesario hacer para obtener reparaciones ptimas pero tambin indicaremos lo que puede suceder si se desacatan ciertas reglas.


fundamentos segmentos de pistones | 1

1.1 Requisitos exigidos a los segmentos de los pistonesLos segmentos de los motores de combus-tin tienen que reunir todos los requisitos para poder sellar dinmica y linealmente. Ellos tienen que resistir tanto las influen-cias trmicas como las qumicas y deben cumplir tambin la serie de funciones y reunir las propiedades mencionadas a con-tinuacin:

Funciones: Impedir que los gases pasen de la

cmara de combustin al crter del cigeal a fin de que no se pierda la presin del gas ni la potencia motriz respectiva.

Sellar, es decir, impedir que el aceite lubricante pase del crter del cigeal a la cmara de combustin.

Asegurar un espesor bien definido de la pelcula lubricante en la pared del cilindro.

Distribuir el aceite lubricante en la pared del cilindro.

Estabilizar el movimiento del pistn (disminuir el cabeceo del pistn). parti-cularmente cuando los motores estn fros y en caso de que medie todava una gran holgura del pistn en el cilindro.

Transferir el calor (disipacin trmica) del pistn hacia el cilindro.

Propiedades: Escasa resistencia a la friccin para que

el motor no pierda mucha poten cia. Buena capacidad de resistencia al des-

gaste frente a la fatiga termomecnica, a la corrosin qumica y trmi ca.

El segmento no debe ocasionar un des-gaste excesivo en el cilindro, ya que esto puede reducir drsticamente la vida til del motor.

Larga vida til, seguridad funcional y efectividad de costes durante todo el perodo de servicio.


Fig. 1

1.2 | Las tres funciones de los segmentos de los pistones

1.2.1Selladura contra la fuga de gases de combustinLa funcin principal de los segmentos de compresin consiste en impedir el paso de los gases de combustin entre el pistn y la pared del cilindro y proseguir hacia el crter del cigeal. En la mayora de estos motores eso se logra con la ayuda de dos segmentos de compresin que conjunta-mente forman un laberinto para el gas.

Los sistemas sellantes de los segmentos en los motores de combustin, por su concepcin, no son jams eficaces en un 100 % y dejan fugar siempre cantidades

1.2.2 Rascado y distribucin de aceiteotra de las funciones de los segmentos de los pistones, adems de la selladura entre el cigeal y la cmara de combustin, es la regulacin de la pelcula de aceite. Los segmentos distribuyen el aceite uniforme-mente por la pared del cilindro. La tarea de rascar el exceso de aceite la cumple princi-palmente el segmento rascador de aceite (3er. segmento), sin embargo los segmen-tos combinados con compresor y rascador (2do. segmento) tambin lo hacen.

Fig. 2

mnimas de gas a travs de los segmentos que penetran luego en el crter del cige-al. Esta fuga sin embargo es un fen-meno normal que no puede evitarse total-mente en virtud de su construccin. La transferencia excesiva de gases calientes entre el pistn y la pared del cilindro tiene que ser evitada en todo caso. Las consecuencias seran la prdida de potencia, el aumento de calen tamiento en los componentes y la prdida del efecto lubricante. La vida til y la funcionalidad del motor peligraran. En los captulos siguientes abordaremos ms a fondo los temas sobre las diferentes funciones sellantes de los segmentos y la emisin de gases transferidos (blow by).


1.2.3 Disipacin trmicaEl control trmico del pistn es otra de las funciones importantes que desempean los segmentos. La mayor parte del calor absorbido por el pistn durante la combus-tin es transmitida por los segmentos a la superficie del cilindro. Los segmentos de compresin cumplen sobre todo una fun-cin determinante respecto a la disipacin trmica. Dependiendo del tipo de motor, el segmento superior de compresin puede disipar un 50 % del calor de combustin absorbido por el pistn en la pared del cilindro.

Si no tuviera lugar esa disipacin trmica y continua de los segmentos, el pistn se agarrotara al cabo de breves minutos en el agujero del cilindro y hasta podra fundirse. Visto desde esta perspectiva es compresi-ble que los segmentos del pistn tengan que hacer un buen contacto en todo momento con la pared del cilindro. Si el agujero del cilindro se ovala o se bloquean los segmentos del pistn en sus ranuras (por carbonizaciones, suciedades, defor-maciones), no es ms que una cuestin de tiempo hasta que se manifiesten las con-secuencias del sobrecalentamiento del pistn por la falta de disipacin trmica.

1.2 | Las tres funciones de los segmentos de los pistones Las tres funciones de los segmentos de los pistones | 1.2

55 %

30 %

15 %

Fig. 3


1.3 | Tipos de segmentos de pistones

1.3.1Segmentos de compresin

Segmentos rectangularesEl trmino de segmento rectangular se refiere a aqul que tiene una seccin transversal de forma rectangular. Ambos flancos del segmento son paralelos. Este tipo de segmento es el tipo ms sencillo y popu-lar entre los segmentos de compresin. En la actualidad ellos se emplean sobre todo como primer segmento de compresin en todos los motores de gasolina pero tam-bin en parte en los motores diesel para automviles de turismo.

El chafln y el escaln interior causan el retorcimiento del segmento en posicin montada (tensados). La posicin del chafln o del escaln interior ocasiona la rotacin positiva del segmento en el canto superior. para ms informacin sobre cmo acta exactamente el retorci-miento, lea el captulo 1.6.9. Retorci-miento de los segmentos.

Segmento rectangular

Segmento rectangular con chafln interior (bisel)

Segmento rectangular con escaln interior

Segmentos de compresin con funcin para rascar el aceite

Estos segmentos cumplen una doble ayudan al segmento de compresin a impedir el paso de los gases y al rascador de aceite a regular la pelcula de aceite.

Segmento de periferia cnica

Fig. 1

Nota importante:En todos los tipos de motores (automvi-les, vehculos utilitarios, de gasolina y diesel) los segmentos de periferia cnica se usan principalmente en la segunda ranura.


Estos segmentos tienen una superficie de friccin cnica. Dependiendo del tipo e diseo, la divergencia angular respecto al segmento rectangular vara entre unos 45 y 60 minutos. Debido a la forma que tiene el segmento cuando es nuevo, ste roza slo la arista inferior y establece entonces un contacto nicamente puntual en el agu-jero del cilindro. por eso se genera una ele-vada presin superficial mecnica en esa zona que elimina la cantidad deseada de material. Ese desgaste primario de adap-tacin crea una forma perfectamente redonda al cabo de breve tiempo que pro-porciona un buen efecto sellante. Despus de un rodaje prolongado de muchos cien-tos de miles de kilmetros se rebaja la superficie cnica por el desgaste del mate-rial de manera que el segmento de compre-sin cnico desempea entonces la funcin de un segmento rectangular. El segmento concebido como cnico cumple todava bien su funcin sellante como segmento rectangular.

Debido a que la presin del gas se hace sentir tambin en la superficie del seg-mento se reduce levemente la intensidad de la presin del gas (la presin puede pene-trar en el intersticio ubicado entre la pared del cilindro y la superficie de friccin del segmento del pistn). Durante el perodo del primer rodaje del segmento se genera una presin reducida de selladura y un rodaje ms suave y con menos desgaste (fig. 2).

Aparte de la funcin que cumplen los seg-mentos de periferia cnica actuando como segmentos de compresin, ellos poseen tambin buenas propiedades para rascar el aceite. Ellas se obtienen gracias a la arista superior rebajada del segmento. El segmento desliza sobre la pelcula de aceite al efectuar el movimiento ascen-dente desde el punto muerto inferior hacia el superior. Las fuerzas hidrodinmicas (formacin de una cua de aceite) alzan levemente el segmento de la superficie del cilindro. En el caso del movimiento en sen-tido inverso, la arista penetra ms profunda-mente en la pelcula de aceite y lo rasca de esta manera sobre todo hacia el crter del cigeal. En los motores de gasolina los segmentos de periferia cnica se emp lean tambin en la primera ranura.

Tipos de segmentos de pistones | 1.3

La posicin del chafln o del escaln interior en la arista inferior provoca en este caso el retorcimiento inverso del seg-mento (lea el captulo 1.6.9 Retorcimiento de los segmentos).

Fig. 2

Segmento de periferia cnica con chafln interior en la parte inferior

Segmento de periferia cnica con escaln interior en la parte inferior


Segmento con escaln En este caso, la arista inferior de la super-ficie de friccin del segmento tiene una escotadura rectangular o mecanizada en la parte trasera que, adems de desempe-ar una funcin hermetizadora, se encarga tambin de rascar el aceite. La escotadura proporciona un cierto espacio en el que se acumula el lubricante rascado antes de que regrese al crter de aceite.

Antiguamente el segmento con escaln era utilizado como segundo segmento de compresin en numerosas variantes de motores. Hoy en da se utilizan sobre todo los segmentos de periferia cnica con escaln en vez de los simples con escaln. Los segmentos con escaln se emplean tambin en los pistones para compresores de aire y forman parte del equipamiento del sistema de frenado por aire compri-mido. Ah se utilizan principalmente como primer segmento de compresin.

Segmento con escaln

Segmento de periferia cnica con escaln

Este segmento es una optimacin del simple con escaln. El efecto rascador de aceite se intensifica mediante las superfi-cies cnicas.

En el caso de los compresores de aire, el segmento de periferia cnica con escaln no se emplea solamente en la segunda ranura sino tambin en la primera.

El escaln circular no se mueve hasta la punta de la juntura sino termina antes a fin de optimar la funcin sellante. Con esto se logra reducir mejor la fuga de gases que con el segmento normal de periferia cnica con escaln (lea tambin 1.6.5. Holgura de las puntas de las junturas).

Segmento de periferia cnica con escaln y con juntura cerrada



Segmento trapezoidalLos segmentos trapezoidales o los semi-trapezoidales se emplean para contrarres-tar la carbonizacin de las ranuras y evitar as que queden los segmentos queden fijos en las ranuras. Especialmente cuando las temperaturas son demasiado altas dentro de la ranura se corre el peligro de que el aceite motriz contenido en la ella se carbonice por el efecto trmico. En el caso de los motores diesel se produce, adems de una posible carbonizacin, la forma-cin de holln. ste favorece tambin la produccin de sedimentos en la ranura.

Funcin de limpiezaLas carbonizaciones son trituradas mecnicamente debido a la configura-cin de los segmentos trapezoidales y a sus movimientos en la ranura causados por el vaivn del pistn, (lea el captulo 1.6.11 Movimientos de los segmentos de los pistones).

Ambos flancos de estos segmentos no son paralelos sino estn situados trapezoidal-mente. El ngulo asciende generalmente a 6 , 15 o 20 .

En el caso de los segmentos semi-trape-zoidales, el flanco inferior es perpendicu-lar a la superficie de friccin del seg-mento.

Segmento doble-trapezoidal

Segmento semi-trapezoidal

Si los segmentos del pistn quedaran fijos en la ranura a causa de los sedimentos, los gases calientes de la combustin pasa-ran sin obstculos entre el pistn y la pared del cilindro y los sobrecalentaran. Las consecuencias seran: cabezas de pis-tones fundidas u otros daos graves en los pistones. El segmento trapezoidal se emplea preferentemente en los motores diesel en la ranura superior y a veces tam-bin en la segunda debido a las elevadas temperaturas y a la formacin de holln.

AdvertenciaLos segmentos trapezoidales (semi-trape-zoidales y dobles) no deben ser insertados en las ranuras rectangulares normales. El uso de estos segmentos implica una meca-nizacin especfica de las ranuras del seg-mento en el pistn para darles la forma correcta.

Fig. 1 Fig. 2



Funcin:Estos segmentos estn concebidos espe-cialmente para repartir el aceite en la pared del cilindro y para rascar el exceso de aceite. Los segmentos tienen normal-mente dos labios para optimar la funcin de rascar y sellar. Cada labio rasca el exceso de aceite que hay en la pared del cilindro. En la arista inferior del segmento y tambin entre los labios rascadores se acumula en consecuencia un cierto volu-men de aceite que deber ser evacuado de ese sector. Desde el punto de vista del movimiento en vaivn del pistn dentro del agujero del cilindro, la funcin sellante se optimar mientras ms cercanos estn un labio del otro.

Esto concierne particularmente al volumen del aceite rascado por el primer labio, que desciende luego entre los dos labios y tiene que ser evacuado de ese sector pues de lo contrario pasar por encima del seg-mento rascador y deber ser eliminado entonces por el segundo segmento de compresin. por ese motivo, los segmen-tos de una y dos piezas tienen intersticios longitu dinales u orificios entre ambos labios. El aceite eliminado por el labio superior pasa a travs de estos orificios del cuerpo del segmento y contina su curso hacia el lado trasero del segmento.

A partir de ese momento se efectuarn los dems drenajes del aceite rascado de maneras diferentes. Uno de los mtodos consiste en conducir el aceite a travs de los orificios punzados en la ranura del rascador hacia el lado interior del pistn para que pueda volver a gotear en el crter (fig. 1). En el caso de los coverslots (tapaderas) (fig. 2 + 3) el aceite rascado regresar al lado exterior del pistn pasando por la escotadura que rodea el buln del eje del pistn en su parte externa. pero tam bin puede emplearse una combina cin de ambas versiones.

Los dos mtodos han dado buenos resultados en lo que respecta al drenaje del aceite rascado. Tanto el uno como el otro mtodo pueden ser aplicados depen-diendo de la forma del pistn, del proceso de combustin o del objetivo para el cual sern empleados. Una decisin genral y definitiva a favor del uno o del otro mtodo slo puede ser tomada relativamente en teora. por ese motivo la decisin sobre cul de esos mtodos es el ms apropiado para los pistones en cuestin debe tomarse despus de haber practicado varias pruebas.

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 1

1.3.2 Segmentos rascadores de aceite


Nota importante:En el caso de los motores de dos tiempos se emplea la lubricacin mixta para el pistn. por eso puede prescindirse del uso de un segmento rascador de aceite depen-diendo de la construccin.


Tipos de construccin:Segmento rascador de aceite de una piezaEstos segmentos no se utilizan ms en los motores modernos. Los segmentos rascadores de una pieza reciben nica-mente la tensin de su seccin transversal. por ese motivo estos segmentos son rela-tivamente rgidos y poco adaptables a la forma. por lo tanto no sellan tan pti-mamente como los segmentos rascadores de aceite de varias piezas. Los segmentos de una pieza son fabricados con fundicin gris.

Segmento rascador de aceite con ranuraVersin simple con labios rascadores en ngulo recto y ranuras para drenar el aceite.

Segmento de bordes achaflanados simtricamenteEn comparacin con el rascador de aceite con ranura, las aristas de los labios de fric-cin de este segmento estn achaflanadas para optimar la presin superficial.

Segmento de bordes achaflanados paralelosEn este tipo de segmento los labios de fric-cin estn achaflanados nicamente en el lado de la cmara de combustin. por eso es ms fuerte el efecto rascador cuando el pistn efecta el movimiento descen-dente.

Fig. 4



ste segmento est compuesto de un cuerpo y un resorte espiral colocado en la parte trasera. La seccin transversal del cuerpo de este segmento es nota blemente ms delgada en compara cin con la del rascador de una pieza . por eso el cuerpo del segmento es relativa mente flexible y su capacidad de adaptacin a la forma es excelente. El asiento del resorte en espiral en el lado interior del segmento est mecanizado bien en forma semicircular o en V.

La tensin propiamente dicha proviene de un resorte espiral de acero termore-sistente. Este resorte est ubicado detrs del segmento y lo presiona contra la pared del cilindro. Los resortes estn en con-tacto directo con el lado interno del cuerpo del segmento y forman una unidad durante el funciona miento. Aunque el resorte no gira contra el segmento, la

unidad entera s rota libremente en la ranura al igual que los dems segmentos. En el caso de los segmentos rascadores de aceite de dos piezas, la presin radial es siempre simtrica porque la presin de apriete se reparte homogneamente sobre todo el permetro del resorte espiral (lea tambin en este respecto el captulo 1.6.2. Distri bu cin de la presin radial).

para aumentar la durabilidad de los seg-mentos, los dimetros exteriores de los resortes se rectifican y sus espirales se abobinan ms estrecha mente en el nivel de la juntura del segmento o estn revesti-dos con una funda de tefln. Adoptando esas medidas disminuye el desgaste por la friccin entre el cuerpo del segmento y el resorte espiral. El cuerpo del segmento de dos piezas es de fundicin gris o de acero.

Segmento rascador de aceite de dos piezas (versin con resorte en espiral)

Fig. 1


Nota importante:El ancho de la abertura es decir, la dis-tancia entre los extremos del cuerpo del segmento desmontado sin resorte expan-sor en la parte trasera es insignificante para los segmentos rascadores de varias piezas. Sobre todo en el caso de los seg-mentos de acero el ancho de la abertura puede llegar a cero aproximadamente. Esto no representa un problema ni da pie para reclamaciones.


Segmento rascador de aceite con ranura y con resorte en espiral de tipo tubularEs el tipo ms sencillo y sella mucho mejor que el segmento rascador de aceite con ranura de una pieza.

Segmento de aristas achaflanadas y para-lelas con resorte espiral de tipo tubularLa forma de su superficie de friccin es la misma que la del segmento de aristas achaflanadas y paralelas pero sella mejor.

Segmento de aristas achaflanadas simtri-camente con resorte espiral de tipo tubularLa forma de la superficie de friccin es la misma que la del segmento de aristas achaflanadas pero sella mejor. Este es el segmento rascador de aceite ms popular porque puede emplearse en cualquier tipo de motor.

Segmento de aristas achaflanadas simtricamente con resorte espiral de tipo tubular y con labios cromadosSus propiedades son las mismas que las del segmento de aristas achaflanadas simtricamente con resorte espiral pero es ms resistente al desgaste y por eso tam-bin dura ms. por esa razn es ideal para los motores diesel.

Segmento de aristas achaflanadas simtri-camente con resorte espiral de tipo tubular de acero nitradoEste segmento est envuelto por una banda de acero perfilado y una capa antiabrasiva que lo rodea por todas partes. El segmento es adems sumamente flexible y menos frgil que los de fundicin gris menciona-dos anteriormente. El aceite se drena entre los labios a travs de los orificios troquela-dos de forma redonda. Este tipo de seg-mento se emplea preferentemente en los motores diesel.



Segmento rascador de aceite de tres piezasEste segmento est compuesto de dos lminas delgadas de acero comprimidas contra la pared del cilindro por un resorte expansor y distanciador. Los segmentos rascadores de aceite con lminas de acero tienen superficies de friccin cromadas o totalmente nitradas. stas ltimas opti-man las propiedades antiabrasivas tanto en la superficie de friccin como entre el resorte expansor y las lminas (desgaste secundario). Los segmentos rascadores de tres piezas son sumamente adaptables y se emplean preferentemente en los moto-res de carburante de los auto mviles.

Fig. 1

Diferentes tipos de resortes expansores

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

Situacin de montaje



Fig. 6

1.3.3 Equipamiento clsico de segmentos de pistonesLas exigencias exigidas a los segmentos de los pistones son tan complejas que un solo segmento es incapaz de satisfacerlas. Esto slo puede ser log rado empleando una combinacin de varios segmentos de diferente tipo de construccin. por eso la combinacin de un segmento de compre-sin, un segmento combinado rascador-compresor y un verdadero segmento ras-cador de aceite (fig. 6) se ha acreditado en la construccin moderna de automviles. Los pistones con ms de tres segmentosse utilizan raramente en la actualidad. La capacidad de selladura no se optima al emplear ms de dos segmentos de com-presin y ellos aumentan adems las pr-didas por friccin.

1.3.4 Segmento ptimo de pistnno existe un segmento ptimo como tam-poco un equipamiento insuperable de seg-mentos. Cada segmento del pistn es un especialista en su dominio. Cada tipo y composicin de segmentos constituye al fin y al cabo un compromiso respecto a los requisitos completamente diferentes y en parte divergentes. Basta modificar un solo segmento para desequilibrar el ajuste de todo el kit de segmentos. El ajuste defini-tivo de los segmentos para un motor que ser construido nuevamente se hace siem-pre despus de haber practicado muchos ensayos en el banco de pruebas y tambin en condiciones de funcionamiento normal. La tabla a continuacin no pretende ser nte-gra pero muestra la manera en que las dife-rentes propiedades de los segmentos pueden influir en sus diferentes funciones.


segmento de compresin

segmento com-presor y rascador

segmento rascador de aceite

Friccin Primer rodaje Vida til

Alta tensin del segmento

Baja tensin del segmento

Material resistente al desgaste

Material ms blando

poca altura del segmento

Mucha altura del segmento

favorable - positivo Regular - neutro Desfavorable - negativo


1.4 | Denominaciones de los segmentos de los pistones

abertura del segmento

puntas de junturas

superficie interior del segmento

superficie de los flancos del segmento

superficie de friccin del segmento

dorso del segmento (al frente de las puntas de las junturas)

holgura (en fro)

dimetro del cilindro

espesor radial de la pared

holgura radial

altura de la ranura

holgura axial

altura del segmento del pistn

dimetro bsico de la ranura

dimetro del cilindro


1.5.1 Materiales del segmentodel pistnLos materiales con los que se confeccionan los segmentos de los pistones son selec-cionados de acuerdo con las propiedades de deslizamiento y las condiciones en las cuales tienen que funcionar. La buena elasticidad y la resistencia a la corrosin son factores tan importantes como la robustez para evitar la deterioracin en condiciones extremas de funcionamiento. La fundicin gris es el material principal con el que se fabrican los segmentos de los pistones en la actualidad. Desde el punto de vista tribolgico, la fundicin gris y las inclusiones de grafito que contienen las estructuras proporcionan excelentes pro-piedades para la marcha de emergencia (lubricacin seca por grafito). Ellas son muy importantes sobre todo cuando deje de fun-cionar la lubricacin con aceite motriz o cuando la pelcula lubricante haya desapa-recido. Por otra parte, las venas de grafito incorporadas dentro de la estructura sirven adems de depsito de aceite e impiden que se destruya la pelcula lubricante cuando las condiciones de funcionamiento sean adversas.

Los materiales empleados de fundicin gris son los siguientes: Hierro fundido con estructura de grafito laminar (fundicin de grafito laminar), templado y revenido o no. Hierro fundido con estructura de grafito globular (fundicin de grafito nodular), templado y revenido o no.

Proceso de fundicin de segmentos de pistones

En lo que concierne a los materiales, se emplea el acero cromado con micro-estructura martenstica y el acero de resortes. Las superficies estn templadas a fin de aumentar su resistencia al des-gaste. Esta resistencia se logra por lo general con la nitruracin*.

Estructura y forma de los segmentos de pistones | 1.5

* En lenguaje tcnico, la nitruracin es un procedimiento para templar el acero incorporando nitrgeno. La nitruracin se efecta normalmente a temperaturas de 500 hasta 520 C aproximadamente y el tratamiento dura entre 1 y 100 ho ras. En la superficie de la pieza se forma una capa extremadamente dura de nitruro ferroso por la difusin del nitrgeno. Esta capa puede alcanzar un grosor de 10 a 30 m dependiendo de la duracin del tratamiento. Los procedimientos ms usuales son la nitruracin en bao de sal (p.ej. para los cigeales), la nitruracin con gas (para los segmentos de los pistones) y la nitruracin por plasma.


1.5.2 Materiales de revesti-miento para las superfi-cies de friccinLos labios o las superficies de friccin de los segmentos de los pistones pueden ser revestidos para optimar las propiedades tri-bolgicas. La prioridad est centrada tanto en el aumento de la resistencia al des-gaste como en la certeza de que la lubrica-cin y la sella dura funcionarn en condi-ciones extremas. El material de revestimiento tiene que armonizar tanto con los materiales del segmento del pistn y de la pared del cilindro como con el

Propiedades: Elevada resistencia trmica. Buenas propiedades durante la marcha

de emergencia. Ms blandos que el cromo. Menos resistentes al desgaste que los

segmentos cromados (ms sensibles a las suciedades).

Ms sensibles al oscilamiento de los segmentos (por eso puede quebrarse el molibdeno en casos de sobrefatiga, p.ej. cuando ocurra una combustin deto-nante u otras averas similares).

Revestimientos de molibdeno La superficie de friccin de los seg men tos de compresin (pero no la de los rascado-res de aceite) puede ser reves tida parcial o completamente con molibdeno a fin de impedir las huellas de quemaduras. Esto puede realizarse tanto con el mtodo de pulverizacin a llama como con el de pul-verizacin al plasma. El molibdeno resiste altas temperaturas gracias a su elevado punto de fundicin (2.620 C). La estruc-tura porosa del material se obtiene adems mediante el proceso de revesti-miento. El aceite se acumula entonces en esas microcavernas ubicadas en la super-ficie de friccin de los segmentos (Fig. 2), lo que permite que dicha superficie contine lubricndose incluso en casos de funcionamiento en condiciones extre mas.

Fig. 1

Fig. 2

lubricante . El uso de superficies de fric-cin revestidas est muy difundido en el caso de los segmen tos de los pistones. Los segmentos de los motores en serie suelen ser de cromo, molibdeno o ferrxido.

pero tambin se emplean capas de cer-mica cromada y segmentos revestidos en el procedimiento de deposicin fsica al vapor (physical Vapour Deposition). En las pequeas series de produccin (especial-mente en el caso de los motores de los automviles de carrera) se emplean el nitruro de titanio (Tin) y el nitruro de cromo (Crn).

1.5 | Estructura y forma de los segmentos de pistones

* Tribologa (del griego: frotar o rozar) abarca la investi-gacin y la tecno loga de la interaccin de las superficies en movimiento relativo. Esta ciencia se ocupa de estudiar los efectos de la friccin, del desgaste y de la lubricacin.


Propiedades: Elevada vida til (buena resistencia al

desgaste). Superficie dura e insensible. Desgaste reducido del cilindro (aprox.

un 50 % en comparacin con los seg-mentos sin revestimiento).

Muy resistentes a las huellas de quema-duras.

Escasas propiedades para la marcha de emergencia en comparacin con las de los revestimientos de molibdeno.

Debido a la buena resistencia al des-gaste, los perodos del primer rodaje son ms prolongados que cuando se usan segmentos no reforzados o rasca-dores con lminas de acero o los de tipo U-flex.

Revestimientos cromadosEstos revestimientos pueden ser confec-cionados con el mtodo galvnico y tam-bin con el de pulverizacin al plasma. En el caso de los segmentos rascadores de aceite se emplea el revestimiento galv-nico.

Fig. 3


1.5.3 Tipos de revestimientos de las superficies de friccin

Fig. 4 - Completamente revestido Fig. 5 - Compartimentado Fig. 6 - Compartimentado unilateralmente


Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

1.5.4 Desprendimientos de las capas de revestimientoLos revestimientos de las superficies de friccin se desprenden de vez en cuando cuando las capas de molibdeno y xido ferroso sean proyectadas. El motivo princi-pal reside en los errores cometidos al montar los segmentos de los pistones (gran distorsin de los segmentos al mon-tarlos en el pistn como aparece ilustrada en la fig. 1). El montaje de los segmentos en el pistn quiebra el revestimiento solamente en el dorso de los segmentos (fig. 2). Si el revestimiento se desconcha en la punta de la juntura (fig. 3), eso es un indicio de que los segmentos han oscilado por ciertos pro-blemas de combustin (p.ej. la combustin detonante).



Fig. 4

Fig. 5

Fig. 6

1.5.5 Mecanizacin de las superficies de friccin (torneadas, lapeadas, rectificadas)por lo general los segmentos de hierro fundido slo son torneados finamente en las superficies de friccin. Debido al perodo breve del primer rodaje de los seg-mentos ordinarios, se prescinde de la recti-ficacin o del lapeado de la superficie de friccin. Si las superficies estn revesti-das o templadas slo sern rectificadas o lapeadas . El motivo reside en que los seg-mentos, debido a su gran resistencia al desgaste, tardaran mucho tiempo hasta obtener la forma redonda necesaria para sellar ptimamente. Las consecuencias podran ser la prdida de potencia y un elevado consumo de aceite.

1.5.6 formas abombadas de las superficies de friccin La forma de la superficie de friccin es otro de los motivos por los que se utiliza el mtodo de rectificacin o de lapeado. Los segmentos rectangulares adoptan una forma abombada en la superficie de fric-cin al cabo de cierto tiempo debido al movimiento ascendente y descendente y debido al movimiento del segmento en la ranura (retorsin del segmento) (fig. 5 y 6). Esto se manifiesta positivamente en la estructura de la pelcula lubricante y en la vida til de los segmentos.



Las superficies de friccin simtricas y abombadas (Fig. 1) que han sido configuradas durante el primer rodaje o durante la produccin poseen excelentes propieda-des deslizantes y proporcionan un espesor bien definido de la pelcula lubricante. El espesor de la pelcula lubricante se man-tiene constante durante los movimientos ascenden tes y descendentes del pistn gracias al abombamiento simtrico. Las fuerzas que hacen nadar el segmento en la pelcula lubricante tienen la misma intensidad en ambas direcciones.

Existe la posibilidad de abombar los seg-mentos asimtricamente para controlar mejor el consumo de aceite si el abomba-miento ha sido creado durante la produc-cin de los segmentos. El vrtice del abombamiento no estar entonces en el centro de la superficie de friccin sino un poco ms abajo (fig. 2).

Los segmentos revestidos son creados con una forma levemente abombada ya desde el momento de producirlos. Ellos no necesi-tan el primer rodaje para obtener la forma deseada pues ya tienen la requerida desde el principio as como una superficie de fric-cin rodada previamente. por esa razn no se desgastarn demasiado los segmentos por el primer rodaje ni se presentarn pro-blemas relacionados como el excesivo consumo de aceite. Debido al contacto pun-tual de la superficie de friccin del seg-mento, se produce una elevada presin especfica de apriete contra la pared del cilindro. El segmento, por lo tanto, mejora el efecto sellante para evitar las fugas de gas y de aceite. Se reduce adems conside-rablemente el peligro de sufrir lesiones por las aristas afiladas. Los segmentos croma-dos tienen de todas maneras una arista achaflanada para impedir que la pelcula de aceite sea traspasada durante el primer rodaje. En ciertos casos desfavorables, la capa cromada que es muy dura podra desgastar y degradar prematuramente la pared del cilindro y pues ella es mucho ms blanda.

Fig. 1 Abombamiento simtrico

Fig. 2 Abombamiento asimtrico



1.5.7 Tratamiento de superficiesLas superficies de los segmentos de los pistones pueden ser pulidas, fosfatadas o cobreadas dependiendo de la versin. Esto slo influye en el comportamiento corrosivo de los segmentos. Los segmen-tos pulidos brillan cuando son nuevos pero estn totalmente desprotegidos respecto a la corrosin. Los segmentos fosfatados tienen una superficie negra y mate y la capa de fosfato los protege contra la corrosin. Los segmentos cobreados estn resguar-

El segmento deslizar bien sobre la pel-cula de aceite mientras efecta su movi-miento ascendente hacia el punto muerto superior pues la lubricacin cuneiforme proporciona una superficie activa mucho ms extensa por encima del vrtice del segmento que viceversa (fig. 3). El seg-mento entonces tender ms bien a apar-tarse de la pelcula lubricante. Eso signi-fica que el espesor de la pelcula lubri-cante no se reducir tanto durante la carrera ascendente. El segmento no puede nadar tan ptimamente en la pelcula de aceite durante la carrera de descenso debido a que la superficie activa es ms reducida debajo del vrtice (fig. 4). El segmento rasca entonces una cantidad consider able de aceite y ste retorna al crter del cigeal. Los segmentos asimtricos abombados sirven por eso para controlar el consumo de aceite espe-cialmente en los casos en que las condi-ciones de funcionamiento de los motores diesel sean desfavor ables. Esto ocurre, p.ej. durante las fases prolongadas de marcha en ralent y despus de un funcio-namiento a plena carga que provocan con frecuencia la expulsin de aceite en el sis-tema de gases de escape y la produccin de humo azul al volver a acelerar.

Fig. 3

Fig. 4

dados tambin contra la corrosin y cuen-tan con una leve proteccin contra las hue-llas de quemaduras durante la fase del primer rodaje. El cobre surte un cierto efecto de lubrica cin seca y por eso sus propiedades de funcionamiento son mni-mas para los casos de emergencia durante el primer rodaje.

Los tratamientos de las superficies no influyen sin embargo en el funciona miento de los segmentos. Desde el punto de vista de la calidad da lo mismo el color que tengan los segmentos.



1.6 | funciones y propiedades

1.6.1 Tensin tangencialEl dimetro de los segmentos de los pis-tones es mayor cuando estn en posicin destensada que cuando estn monta-dos. Esto es necesario para alcanzar la presin polidireccional requerida para el apriete cuando ellos estn montados en el interior del agujero del cilindro.

Es difcil medir en la prctica la presin de apriete en el interior del agujero del cilin-dro. por ese motivo se calcula la fuerza diametral que presiona el segmento en la pared del cilindro con la ayuda de una frmula determinada a partir de la fuerza tangencial. La fuerza tangencial es la que se necesita para apretar las puntas de las junturas en la holgura (fig. 1). Dicha fuerza se mide con una banda flexible de acero coloca da en la circunferencia del segmento. La banda es tensada entonces hasta alcanzar la holgura prescrita para la juntura del pistn. La fuerza puede ser leda en un dinammetro. La medicin de los segmentos rascadores de aceite se rea-liza bsicamente con un resorte expansor montado. La disposicin de la medida para que el muelle expansor adopte su forma natural detrs del cuerpo del segmento es sometida a vibraciones a fin de lograr mediciones exactas. En el caso de los segmentos rascadores de lminas de acero de tres piezas se necesita una fijacin axial adicional debido a las caractersticas de su construccin porque las lminas de acero se ladearan y entonces sera imposible efectuar la medicin. La figura 2 muestra la representacin esquemtica de la medicin de la fuerza tangencial.

Fig. 1

Fig. 2

F

Ft

Ft

Nota importante:Los segmentos de los pistones pierden la tensin tangencial debido al desgaste radial causado por la friccin mixta o por un perodo prolongado de funcionamiento. Slo tiene sentido medir la tensin en los segmentos nuevos cuya seccin transver-sal est todava completa.


funciones y propiedades | 1.6

1.6.2 Distribucin de la presin radialLa presin radial depende del mdulo de elasticidad del material, de la abertura del segmento cuando est desten sado y de la seccin transversal del segmento. Hay dos mtodos principales para diferenciar la dis-tribucin radial de la presin. El ms sen-cillo es la distri bucin de la presin radial y simtrica (Fig. 3). sta se manifiesta sobre todo en los segmentos rascadores de aceite de varias piezas compuestos de un portasegmento flexible o de lminas de acero con una tensin interna relativa-mente baja. El resorte expansor colocado detrs de l comprime el portasegmentos o las lminas de acero contra la pared del cilindro. La presin radial acta simtrica-mente gracias al resorte expansor que se apoya en el lado trasero del portasegmento o en las lminas de acero cuando est com-primido (situacin de montaje).

En el caso de los motores de cuatro tiem-pos se ha abandonado el uso de la distri-bucin simtrica de la presin radial en los segmentos de compresin. En su lugar se emplea una distribucin piriforme (oval positiva) a fin de evitar la tendencia al bamboleo de las puntas de las junturas a altas revoluciones (fig. 4). El bamboleo comienza siempre en las puntas de las junturas y stas lo transmiten a todo el permetro del segmento. El aumento de la fuerza de apriete en las puntas lo contrarresta en este sector porque los segmentos estn ms comprimidos contra la pared del cilindro y eso reduce con efec-tividad la oscilacin o la impide.

FIg. 3 Distribucin simtrica de la presin radial

Fig. 4 Distribucin de la presin radial oval positiva


Fig. 1


Nota importante:Debido a que las cmaras de compresin condicionadas por el principio de funcio-namiento se llenan mal en ralent, la pre-sin del gas intensifica menos la fuerza de apriete de los segmentos. Ese fenmeno se percibe particularmente en los motores diesel. Los motores que marchan en ralent durante un tiempo prolongado con-sumen ms aceite porque el efecto rasca-dor no recibe el apoyo de la presin delgas. Los motores expulsan entonces a menudo nubes azules de aceite a travs del tubo de escape al acelerar despus de una fase prolongada de marcha en ralent pues el lubricante que ha podido acumu-larse en la cmara de combustin y en el sistema de los gases de escape se que-mar tan slo al acelerar.

1.6.3 Intensificacin de la presin de apriete con la presin de combustinMucho ms importante que la tensin propia de los segmentos es la intensi-ficacin de la presin de apriete produ-cida por la presin de combustin que reciben los segmentos de compresin mientras el motor est funcionando.

La presin de combustin genera hasta un 90 % de la fuerza de apriete total del primer segmento de compresin durante el ciclo de trabajo. La presin concentrada detrs de los segmentos de compresin los comprime con ms fuerza contra la pared del cilindro de la manera como est ilustrada en la figura 1. El impacto de la presin de apriete intensificada acta principalmente en el primer segmento de compresin y sigue apretando el segundo segmento pero con menos fuerza.

La presin del gas en el segundo seg-mento del pistn puede ajustarse variando la holgura del primer segmento de compre-sin. A travs de un intersticio un poco ms amplio llega ms presin de combustin al lado trasero del segundo segmento de compresin e intensifica ah la presin de apriete. En el caso de que haya ms canti-dad de segmentos de compresin, la pre-sin del gas proveniente de la combustin no refuerza la presin de apriete a partir del segundo segmento de compresin.

Los verdaderos segmentos rascadores de aceite funcionan debido a su propia tensin. En este caso la presin del gas no puede obrar como un reforzador de apriete debido a la forma especial de los segmentos.

La distribucin de la fuerza en el seg-mento del pistn depende adems de la conformacin de su superficie. En el caso de los segmentos de periferia cnica y en el de los segmentos de compresin abomba-dos y rectificados, la presin del gas llega tambin al inter sticio obturador situado entre la superficie de friccin del segmento y la pared del cilindro que acta ahora a la inversa de la presin de gas ejercida detrs del segmento (lea el captulo 1.3.1 Seg-mentos de compresin).

La fuerza de apriete axial que acta en el flanco inferior de la ranura es producida por la presin de gas. La tensin propia de los segmentos no surte efecto alguno en la direccin axial.


Fig. 3

1.6.4 Presin especfica de apriete Esta presin depende de la tensin del seg-mento y de la superficie de apoyo del seg-mento en la pared del cilindro (f A). Si es necesario duplicar la fuerza especfica de apriete, hay dos posibilidades para hacerlo: duplicar la tensin del segmento, o bien reducir a la mitad la superficie de apoyo del segmento en el cilindro. En la figura aparece indicada la fuerza resul-tante (fuerza especfica de apriete = fuerza superficie) que acta en la pared del cilindro es siempre igual aunque la tensin del segmento haya sido duplicada o reducida a la mitad.

En los motores nuevos la tendencia est orientada al uso de segmentos ms planos, pues lo que se pretende es dismi-nuir la friccin interna en el motor. pero eso slo se logra reduciendo la superficie de contacto activa del segmento en la pared del cilindro. Al dividir la altura del segmento en dos, se reduce tambin la mitad de la tensin del segmento y por lo tanto la friccin.

Ya que la fuerza remanente acta en una superficie ms pequea, la presin espe-cfica de apriete en la pared del cilindro (fuerza superficie) se man tiene tan cons-tante con la mitad de la superficie y la mitad de la tensin como con el doble de la superficie y el doble de la tensin.

Fig. 2

AdvertenciaLa sola tensin del segmento no puede ser tomada en consideracin para evaluar la presin de apriete y el comportamiento de selladura. por ese motivo es necesario que fijarse siempre en el tamao de la superfi-cie al comparar los segmentos de los pis-tones.

F

F



Un requisito esencial para que los seg-mentos de los pistones funcionen cor-rectamente es que puedan girar con libertad en las ranuras. Si los segmentos se quedaran atascados, ellos no podran sellar ni disipar el calor. La holgura que tiene que existir tambin con la tempera-tura de servicio permite que la medida de la circunferencia del segmento perma-nezca siempre inferior a la del cilindro a causa de su dilatacin trmica. Si la hol-gura desapareciera totalmente por la dila-tacin trmica, las puntas de las junturas del segmento quedaran comprimidas las unas contra las otras. Al continuar ejer-ciendo presin, el segmento tendra que torcerse para compensar el alarga miento provo cado por el calentamiento. puesto que es imposible que el segmento se expanda en la direccin radial por la dila-ta cin trmica, la diferen cia de longitud puede ser compensada nica men te en la direccin axial. La figura 2 muestra cmo se deforma un segmento cuando se estre-cha el agujero del cilindro.

Fig. 2

1.6.5 Holgura de las puntas de las junturasLa holgura es un atributo importante para asegurar el funcionamiento de los segmen-tos de los pistones. Ella es comparable con la tolerancia que debe haber entre las vlvu-las de admisin y de escape. El segmento se alarga y el dimetro se elonga o se ampla cuando los componentes estn calientes a causa de la dilatacin trmica natural. Dependiendo de la diferencia entre la tempera tura del entorno y la de servicio se requiere ms holgura en fro o menos para asegurar el funcionamiento en caliente.

100 C

0 C

Fig. 1




Fig. 3

El clculo mencionado a continuacin muestra cmo cambia la longitud circunfe-rencial de un segmento con la temperatura de servicio basndonos en un ejemplo de un segmento con 100 mm de dimetro.

Ejemplo:

Dimetro del cilindro d 100 mmTemperatura medioambiental t1 20 CTemperatura de servicio t2 200 CDilatacin longitudinal de hierro fundido 0,000010

Como puede apreciarse en este ejemplo, se requiere un mnimo de 0,6 mm de hol-gura para obtener un funcionamiento correcto. pero no slo se dilatan los pisto-nes y sus segmentos, sino tambin aumenta el dimetro del agujero del cilin-dro por el calentamiento producido por la temperatura de servicio. por ese motivo la holgura de las junturas puede ser un poco ms pequea. pero el agujero del cilindro no se expande tanto como los segmentos a causa de la dilatacin trmica. por una parte porque la estructura del bloque del cilindro es ms rgida que la del pistn , y, por otra parte porque la superficie del cilindro no se calienta tanto como el pistn y sus segmentos.

El dimetro del agujero del cilindro se expande adems irregularmente por la dilatacin trmica desigual en toda la superficie de deslizamiento del cilindro. El cilindro se dilata ms en el sector supe-rior, expuesto a la combustin, que en el sector inferior en donde el impacto calor-fico es ms reducido. Entonces se produ-cir una dilatacin trmica irregular del agujero del cilindro y esta divergencia le proporcionar una leve forma de embudo (fig. 3).

Alargamiento del segmento con la temperatura de servicio

l = l1 t l = l1 (t2 - t1)

l = 314 0,000010 180 = 0,57 mm

permetro del segmento

U = d

U = 100 3,14 = 314 mmU = l1


1.6.6 Superficies de contacto de los segmentos de los pistonesEl segmento no sella solamente en la superficie de friccin sino tambin en el flanco inferior. El efecto sellante en la superficie de friccin del segmento se limita a la pared del cilindro mientras que el flanco inferior de la ranura asegura la her-metizacin en el lado trasero del segmento. Si no existe este contacto, los gases de combustin o el aceite podrn atravesar el segmento por el lado trasero de ste.

Con la ayuda de las figuras uno puede ima-ginar con facilidad que el desgaste (ms la suciedad y el funcionamiento durante un tiempo prolongado) son factores que afec-tan la selladura del lado trasero del seg-mento y que aumentan la transferencia de gases y de aceite a travs de la ranura. Equipar las ranuras desgastadas con seg-mentos nuevos es intil por ese motivo. Las irregularidades en el flanco de la ranura no sellan hacia el segmento y la ranura ensancha da no deja espacio para los movimientos del segmento. puesto que el segmento no puede ser mantenido cor-rectamente en la ranura a causa de la excesiva holgura vertical, los segmentos se elevarn con mucha ms facili dad del flanco, bombearn el aceite (Fig. 2 y 3), oscilarn y no sellarn bien. La superficie de friccin del segmento se abombar adems demasiado. Esto producir una pelcula espesa de aceite y provocar el consumo exce sivo de lubricante.

Fig. 2 Ciclo de aspiracinclo de aspiracin

Fig. 3 Carrera de compresin

Fig. 1



1.6.7 Espacio de estrangulacin y fuga de gases de pase (blow by) Debido a que es imposible por motivos constructivos obtener una selladura absoluta con los segmentos utilizados en los motores, se producen fugas conocidas tambin como gases de pase blow by. Los gases de combustin pasan a travs del ms mnimo inter sticio del pistn y sus segmentos y penetran en el crter del cigeal. La cantidad de gas fugado se determina mediante el tamao de la ven-tana de estrangulacin que resulta de la holgura de la juntura y la mitad de la holgura del pistn. Al contrario de lo que muestra la representacin grfica, la ventana estranguladora es sumamente pequea. La regla emprica para la expul-sin mxima de los gases de pase blow by se calcula con alrededor de un 1 % del volumen del aire aspirado. Durante el fun-cionamiento se genera un volumen ms o menos importante de gases de pase blow by dependiendo de la posicin del segmento del pistn. Si la holgura de la juntura del primer segmento est justa-mente por encima de la del segundo seg-mento de compresin en la ranura, se produ-cirn ms gases blow by. Eso suele ocu-rrir en intervalos regulares durante el fun-cionamiento porque los segmentos rotan varias veces en las ranuras. Si las holgu-ras de las puntas de las junturas estn situadas exactamente en sentido opuesto, la fuga de gas tomar naturalmente otra va a travs del laberinto obturador de

Fig. 4

modo que habr menos prdidas de gas. El gas fugado que penetra en el crter del cigeal ser devuelto al sector de aspiracin y pasar a travs del sistema de purga del crter y se efectuar la combus-tin. El motivo reside en que estos gases son nocivos para la salud. Ellos sern neu-tralizados entonces al volver a la cmara de combustin en el motor. La ventilacin del crter del cigeal es necesaria adems porque la sobrepresin en el crter podra provocar una fuga excesiva de aceite en los retenes radiales del motor.

Si la expulsin de los gases de pase blow by aumenta, eso implica que los segmen-tos del pistn han sufrido un enorme des-gaste al cabo de un perodo prolongado de funcionamiento o que la cabeza del pistn se ha agrietado y permite que los gases de combustin penetren en el crter del


cigeal. pero la geometra defectuosa de un cilindro causa tambin una expul sin excesiva de gases de pase blow by (lea el captulo 2.3.5 Geometra y redondez de los cilind ros).

En los motores estacionarios o en los colo-cados en el banco de prueba se miden y se controlan constantemente las emisiones de gases blow by y stas se utilizan como indicador de averas en el motor. Si el volumen medido de los gases sobre-pasa el valor mximo permitido, el motor se parar automticamente. Esto impide que el motor sufra daos graves y onero-sos.


1.6.8 Holgura vertical de los segmentosEsta holgura (fig. 1) no es slo el resultadodel desgaste en la ranura del segmento.La holgura vertical es una cota funcionalimportante para garantizar el funciona-miento correcto de los segmentos del pistn. Ella permite que los segmentos del pistn puedan moverse con libertad en las ranuras (lea tambin el captulo 1.6.11 Movimientos de los segmentos de los pisto-nes). La holgura tiene que el tamao ade-cuado para impedir que el segmento se atasque con la temperatura de servicio y para que pase suficiente presin de com-

1.6.9 Retorcimiento de los segmentosEl escaln interior o el chafln interior del segmento del pistn ocasiona un retorci-miento cuando est tensado (o sea, mon-tado). Este retorcimiento no surte efecto y el segmento yace plano en la ranura

Fig. 2 Segmento destensadoRetorsin an inefectiva

Fig. 3 Retorsin positiva Fig. 4 Retorsin negativa

Fig. 1

bustin por la ranura y se site detrs del segmento (lea tambin el captulo 1.6.3 Intensificacin de la presin de apriete con la presin de combustin).Sin embargo, la holgura vertical tam-poco debe ser demasiado grande, puesto que entonces el segmento recibe menor conduccin axial. El seg-mento tendera entonces a bambolear y la retorsin sera excesiva (captulo 2.6.7 oscilamiento de los segmentos). En consecuencia, el segmento del pistn se desgastara (su superficie de friccin se abombara demasiado) y aumentara el consumo de aceite (captulo 1.6.6. Superficie de contacto de los segmentos de los pistones).

cuando est desmontado y destensado (fig. 3). Cuando el segmento est mon-tado es decir, tensado el segmento se aparta hacia el lado ms dbil, o sea, hacia donde falta material debido al chafln o al escaln. El segmento se retuerce o se retorsiona. El retorcimiento positivo o negativo de un segmento depende de la posicin del chafln o del escaln en la arista inferior o superior (fig. 3 y 4).



Retorsin del segmento en condiciones de funcionamiento La retorsin positiva y negativa de los seg-mentos es efectiva cuando la presin de combustin no acta sobre el segmento (fig. 5). Tan pronto la presin de combus-tin llegue a la ranura, el segmento se comprimir de manera plana en el flanco inferior de la ranura y optimar el control del consumo de aceite (fig. 6).

Los segmentos rectangulares y los de peri-feria cnica que efectan una retorsin positiva tienen en principio un buen com-portamiento cuando rascan el aceite. Cuando el pistn efecta su movimiento descendente y fricciona la pared del cilin-dro, el segmento puede elevarse leve-mente del flanco inferior y el aceite puede pasar a travs del intersticio sellante. El consumo de aceite aumentar en conse-cuencia.

El segmento que efecta una retorsin negativa sella el lado externo en el flanco inferior y el lado interior en el flanco supe-rior. De esa manera queda bloqueada la entrada de la ranura y el aceite no puede traspasarla. por ese motivo la retorsin negativa de los segmentos influye positi-vamente en el consumo de aceite sobre todo en los casos del funcionamiento con carga parcial y con vaco en la cmara de combustin (rgimen de desaceleracin con el motor). El escaln en la super ficie de friccin de los segmentos de periferia cnica que se retuercen negativa mente es alrededor de 2 superior que el de los seg-mentos normales de periferia cnica. Eso es necesario porque la retorsin negativa del ngulo vuelve a anularse parcialmente.

Fig. 5 Fig. 6



1.6.10 Capacidad de adaptacin a la formaEsto significa que el segmento se adapta a la forma de la pared del cilindro para lograr un buen efecto sellante. La capacidad de adaptacin depende de varios factores: la elasticidad del segmento, la del cuerpo de ste (segmentos rascadores de aceite de dos piezas) o la de las lminas de acero (segmentos rascadores de aceite de varias piezas) as como de la presin de apriete del segmento o del cuerpo en la pared del cilindro. La adaptacin a la pared ser tanto mejor cuanto ms elstico sea el segmento o el cuerpo y cuanto ms elevada sea la presin de apriete. Los segmentos con alturas y secciones transversales grandes son muy rgidos y generan fuerzas de inercia ms intensas debido a su ele-vado peso. por ese motivo ellos no se adaptan tan bien a la pared del cilindro como los segmentos con alturas y seccio-nes transversales pequeas, y, por ende, con fuerzas de inercia ms dbiles.

La adaptacin a la forma de la pared del cilindro de los segmentos rascadores de aceite de varias piezas es excelente porque ellos tienen un cuerpo o lminas de acero muy flexibles pero sin pretender generar a la vez una fuerte tensin. Como ya hemos mencionado en este folleto, la presin de apriete de los seg-mentos rascadores de aceite de varias piezas proviene de los resortes expanso-res correspondientes. El cuerpo del seg-mento o las lminas de acero son muy flexibles y adaptables.

Fig. 1

La adaptacin ptima es especialmente importante cuando las divergencias de forma provocan irregularidades y desnive-les en el cilindro. stas son causadas por las deformaciones (trmicas y mecnicas) y los errores cometidos al efectuar la mecanizacin y el montaje. Lea en este respecto el captulo 2.3.5 Geometra y redondez de los cilindros.



1.6.11 Movimientos de los segmentos de los pistonesRotacin del segmentoLos segmentos tienen que poder rotar en las ranuras para rodar y sellar perfecta-mente. La rotacin se genera por una parte a causa de la estructura bruida (rectifi-cada en cruz), y por la otra, a causa del movimiento bascular del pistn en el punto muerto superior e inferior. La rota-cin de los segmentos es menor cuando stos tienen ngulos ms planos de bru-ido mientras que las tasas de rotacin de los segmentos con ngulos ms inclinados son ms elevadas. La rotacin del seg-mento depende adems de la velocidad del motor. Entre 5 y 15 revoluciones por minuto son cifras realistas de rotacin esto lo mencionamos slo para que el lector tenga una idea de la magnitud gira-toria del segmento.Los segmentos de los motores de dos tiempos estn asegurados contra torsin. Esa medida impide que los segmentos se tuerzan y que las puntas de las junturas reboten en los canales de gas. Los motores de dos tiempos se emplean sobre todo en motocicletas, utensilios de jardinera u otros similares. En estos casos se acepta el desgaste irregular de los segmentos oca-sionado por la rotacin obstaculizada o por la posible carbonizacin en las ranuras o por la vida til limitada. De todas maneras el tipo de aplicacin est concebido desde el principio para una vida til ms breve del motor. Los requisitos relacio nados con el kilometraje que deben reunir los vehculos con motores normales de cuatro tiempos que circularn por las carreteras son mucho ms estrictos.

Movimiento axialEl caso ideal es que los segmentos estn apoyados en los flancos inferiores de la ranura. Esto es importante para la funcin de selladura porque los seg mentos no slo hermeti zan las super ficies de friccin sino tambin los flan cos inferiores de los seg-mentos. El flan co inferior de la ranura sella el segmento para que el gas o el aceite no puedan pasar al lado trasero del seg-mento. La superficie de friccin del seg-mento sella el lado delantero que est en contacto con la pared del cilindro (lea tambin el captulo 1.6.6 Superficies de contacto de los segmentos de los pistones).En los segmentos actan tambin fuerzas centrfugas que los alzan del flanco infe-rior de la ranura a causa de los movimien-tos ascendentes y descendentes del pistn. La pelcula de aceite dentro de la ranura amortigua la elevacin de los segmentos del flanco ocasionada por las fuerzas cen-trfugas. Los problemas principales en este respecto residen en que las ranuras de los segmentos se ensanchan por el des-gaste y la holgura se agranda. por eso se alza el segmento de su superficie de apoyo en el pistn y oscila sobre todo partiendo de las puntas de las junturas. El resultado es la prdida de la capacidad sellante del segmento del pistn y el elevado consumo


Al efectuar el montaje, la disposicin de las junturas del segmento a 120 las unas respecto a las otras sirve solamente para que un motor nuevo arranque mejor. poste-riormente cualquier posicin imaginable de los segmentos es posible dentro de las ranuras a menos que la rotacin no haya sido impedida debido al tipo de construc-cin (motores de dos tiempos).

de aceite. Este fenmeno se manifiesta especialmente durante el ciclo de aspira-cin cuando los movimien tos ascendentes y descendentes del pistn y el vaco gene-rado en la cmara de combustin alzan los segmentos fuera de la base de la ranura y el aceite fluye entonces por el lado trasero del segmento y penetra en la cmara de combustin. La presin de la cmara de combustin comprime los segmentos en el flanco inferior durante los tres ciclos res-tantes.


Retorcimiento del segmento Las fuerzas de inercia, la retorsin del segmento y la holgura provocan un movi-miento del segmento como lo muestra la figura. Ya hemos mencionado en el cap-tulo 1.5.6 formas abombadas de las superficies de friccin que los segmentos de los pistones se abomban con el trans-curso del tiempo cuando no fueron fabrica-dos con dicha forma.

Movimiento radial Los segmentos en realidad no se mueven radialmente en vaivn sino el pistn efec-ta a causa del movimien to de inversin dentro del agujero del cilindro un cambio de colocacin de una pared del cilindro a la otra. Esto ocurre tanto en el punto muerto superior como en el inferior. De ah pro-viene el movimiento radial del segmento dentro de la ranura. Esto ocasiona la des-truccin de la capa carbonizada de aceite que se est formando (sobre todo en el caso de los segmentos trapezoidales) y tambin la rotacin del segmento en corre-lacin con el bruido en cruz.

Fig. 1 Fig. 2

Fig. 3 Fig. 4



Montaje y servicio | 2

Fig. 6

2.1Evaluacin de los componentes automotrices usadosComo parte integrante de un sistema deselladura formado por el pistn y sus seg-mentos, el cilindro y el aceite motriz, los segmentos slo pueden cumplir bien sus tareas en la medida en que el resto de los componentes lo permitan. Si el grado de eficacia de un componente que sella se reduce debido al desgaste, disminuir en consecuencia el grado total de efectividad del sistema de selladura.

La reutilizacin de conjuntos deslizantes (pistn y cilindro) que ya han sido rodados debera ser ponderada concienzudamente. El sistema de selladura funcionar tan bien como lo haga el componente ms dbil del conjunto. por ello, no es reco-mendable e incluso es intil el intento de reacondicionar un motor cambindole ni-camente los segmentos del pistn. Si los segmentos estn desgastados, se puede partir de la base de que los conjuntos des-lizantes tambin lo estarn. El cambio de segmentos reutilizando un pistn o una camisa del cilindro desgastados no apor-tar los resultados deseados. intentar solucionar as problemas, como la prdida de potencia o el consumo excesivo de aceite, es una tarea sin porvenir que apor-tar, como mximo, resultados a corto plazo. Las causas fundamentales de estos problemas estn mencionadas en el captulo 1.6.6 Superficies de contacto de los seg-mentos de los pistones, entre otros.

Fig. 5


0,12

AdvertenciaLa magnitud del desgaste se refiere a las aristas exteriores de la ranura que sern medida. Es decir, no debera ser posible que un calibre de espesor de 0,12 mm pueda ser insertado entre el segmento del pistn y la ranura como lo muestra la figura 2. En este caso se puede decir que la ranura del segmento ya est desgas-tada.

2.2.1Medicin y evaluacin de las ranuras de los segmentosSi hay que montar segmentos nuevos en un pistn usado, el factor determinante para adoptar la decisin de volver a utili-zar ese pistn es la holgura vertical de los segmentos. El segmento en cuestin ha sido insertado en la ranura limpia y medido con un calibre as como lo muestra la fig. 6 (pgina 39). Si hay que medir un segmento nuevo en un pistn usado, es mejor emplear el mtodo ilustrado en la figura que montar el segmento en el pistn. El montaje y desmontaje repetido de un segmento en el pistn ocasiona cier-tas veces la deformacin del material del segmento lo que afecta negativamente el funcionamiento.

Fig. 1

Holgura vertical del segmento (mm) Utilizacin del pistn

0,05-0,10El pistn puede ser usado sin inconvenientes.

0,11-0,12 Sumo cuidado es indispensable.

> 0,12El pistn est desgastado y tiene que ser reemplazado.

2.2 | Evaluacin de pistones usados


Evaluacin de pistones usados | 2.2

La revisin de la holgura vertical es impo-sible en el caso de los segmentos trape-zoidales cuando estn tensados y desten-sados. Debido a la forma trapezoidal, la holgura vertical se ajusta correctamente a la ranura slo cuando el segmento est comprimido a la medida del cilindro o cuando est montado en el agujero del cilindro.

Efectuar una medicin en esas circunstan-cias es muy difcil. por ese motivo, la prueba tiene que limitarse a la inspeccin visual del desgaste de la ranura (fig. 2).

Mtodo de prueba en la produccin

Fig. 2

Fig. 3

Medida nominal


2.3.1Superficies deslizantes muy brillantes de los cilindros (camisas de cilindros de fundicin gris)Las superficies del cilindro muy bril lantes y lisas en donde hayan desaparecido las estras de bruido son el resultado del desgaste natural despus de un perodo

2.3.2Zonas brillantes limitadas localmente a causa de una deformacin de la camisa del cilindroLas deformaciones del cilindro crean ovali-dades en ciertos lugares dentro del agu-jero del cilindro (fig. 1). En este sentido la ubicacin del rea lustrosa coincide con el sector en donde se ha originado la deforma-cin. Los seg mentos se mueven sobre estas contracciones y eliminan ms material en ese sector. La falta de lubricacin y la abra-sin por friccin mixta ocurren cuando el pistn pasa a lo largo de esa contraccin al nivel del contacto puntual con la pared del cilindro.

de rodaje prolongado o de la suciedad y friccin mixta despus de un perodo breve de rodaje. El hecho que hayan desapare-cido todas las estras bruidas es un indi-cio certero de que el agujero del cilindro est desgastado. no vale la pena entonces volver a efectuar mediciones con los ins-trumentos correspondientes. Esos aguje-ros deberan ser renovados (camisa del cilindro) o taladrados y bruidos otra vez.

Las causas son: Las deformaciones trmicas debidas

a los sobrecalentamientos locales. La mala transmisin trmica al agente refrigerante (debida a las sucieda des) producen esas deformaciones.

El desacatamiento de los pares pre

scritos de apriete, el uso de anillos tri-cos errneos u otras deformaciones debidas a una distorsin.

Soluciones: Limpieza a fondo y rectificacin even-

tual del agujero del cilindro tanto del tipo hmedo como seco.

Acatamiento absoluto de las normas de

apriete en el caso del montaje de la culata del cilindro.

Limpieza en intervalos regulares de las

aletas del radiador de los cilindros enfriados por aire.

Certeza de que el sistema refrigerante

funciona de acuerdo con lo prescrito (velocidad circulatoria, limpieza).

Uso de las empaquetaduras prescritas

(mediciones, composicin del material).

Fig. 1

2.3 | Evaluacin de los orificios de los cilindros usados

Los sitios brillantes y localmente limitados en la superficie del cilindro despus de un breve perodo de rodaje (la estructura bru-ida ha desaparecido tambin en ese sector) son indicios de que se ha produ-cido una friccin mixta en el rea brillantey por eso ha aumentado el desgaste de la pared del cilindro. Las dos causas princi-pales de donde provienen esos sitios bri-llantes y localmente limi tados son.


Evaluacin de los orificios de los cilindros usados | 2.3

2.3.3Zonas brillantes y pulidas en el sector superior del cilindro (bore polishing)En el sector superior de la superficie del cilindro por donde pasa la pared de fuego (fig. 2) hay sitios pulidos. El motivo reside en los sedimentos duros ad heridos a la pared de fuego que han sido ocasionados por una combustin irregular o la mala calidad del aceite o las bajas temperaturas de la combustin debidas a las fases fre-cuentes de marcha en ralent o del funcio-namiento con carga parcial. La capa carbo-nizada de aceite (fig. 3) causa un desgaste abrasivo de la pared del cilindro, estro pea la pelcula de aceite, ocasiona una friccin mixta, eleva el desgaste de los segmentos del pistn y aumenta, en consecuencia, el consumo de aceite.

Soluciones: Funcionamiento del motor de acuerdo

con lo prescrito. Uso de aceites cuya calidad c oincida

con la prescrita. Uso de aceites cuya calidad coincida

con la prescrita. Mantenimiento, inspeccin y ajuste del

sistema de inyeccin de acuerdo con lo prescrito.

Fig. 3

Fig. 2


2.3.4Desgaste de las superfi-cies deslizantes de los cilindrosEste tipo de desgaste (fig. 1) sobreviene despus de un largo kilometraje al nivel de los impactos basculantes del punto muerto superior e inferior. En ese sector se reduce la velocidad con que se mueve el pistn y ste llega al punto de inversin o hasta se inmoviliza por breve tiempo. Eso merma el efecto lubricante porque el segmento no puede seguir nadando durante un lapso breve en la pelcula de aceite hacia la pared del cilindro por la falta de veloci dad relativa y establece entonces un contacto metlico con dicha pared. para explicar este fenmeno hay que imaginarse el esqu acutico.

X

Las figuras 2 y 3 muestran lo que sucede cuando se monta un pistn nuevo en un agujero desgastado del cilindro. Debido a que el pistn nuevo est intacto y sus seg-mentos tienen todava aristas afiladas, ellas golpearn la arista de desgaste del cilindro durante el funcionamiento. El incremento desmesurado de las fuerzas mecnicas, el gran desgaste y la oscila-cin de los segmentos del pistn junto con un consumo elevado de aceite son las con-secuencias.

Fig. 1

Fig. 2 Fig. 3

El esquiador se hundira en el agua tan pronto el capitn disminuyera la velocidad de la lancha y sta fuera insuficiente para mantenerlo en pie sobre los esques.

Este tipo de desgaste es ms intenso en el sector en donde se invierte el segmento y se sita cerca del punto muerto superior del pistn (por motivos constructivos) pues la superficie del cilindro est expuesta en ese sector a la combustin y por eso se perju-dica la lubricacin.Este tipo de desgaste es ms intenso en el sector en donde se invierte el segmento y se sita cerca del punto muerto superior del pistn (por motivos constructivos) pues la superficie del cilindro est expuesta en ese sector a la combustin y por eso se perju-dica la lubricacin.

Tipo de cons-truccin del motor

Lmite del desgaste de la superficie del cilindro X

Motores de gasolina

0,1 mm

Motores diesel 0,15 mm




2.3.5Geometra y redondez de los cilindrosEl requisito esencial para que el pistn selle ptimamente es la geometra per fecta del cilindro. Los problemas de selladura de los segmentos de los pistones provienen de las divergencias

Las ovalidades geomtricas se clasifican por orden jerrquico. Un orificio perfecto del cilindro exento de ovalida des o formas divergentes en sentido axial equivale a una rectificacin de primer orden (Fig. 4). Los orificios ovales debidos a menudo a una mala mecani zacin o una disipacin trmica deficiente son deformaciones de segundo orden (fig. 5). Las ovalidades triangulares de tercer orden (fig. 6) son por el resultado de un solapamiento de las deformaciones de 2do. y 4to. orden. Las de 4to. orden (fig. 7), o sea, las cuadradas son causadas generalmente por las defor-maciones ocasionadas al apretar los torni-llos en la culata del cilindro.

La magnitud de la deformacin puede fluc-tuar entre cero y algunas centsimas de milmetros. Las deformaciones que supe-ren ms de una centsima de milmetros (0,01 mm) pueden exceder la tolerancia debido a las holguras al efectuar el mon-taje del pistn o el juego permitido durante el funcionamiento de ste. Los segmentos slo pueden sellar con seguri-dad ovalidades leves de segundo orden, es decir, el agujero del cilindro deformado levemente que haya adoptado una forma trapezoidal en sentido axial. Las deforma-ciones de 3er. y 4to. orden ocasionadas al apretar los tornillos y/o por una mala mecanizacin limitan rpidamente la capacidad de los segmentos para sellar.

El problema de la mala hermetizacin se agrava ms con los orificios ovalados de los cilindros, sobre todo en el caso de las construcciones nuevas de pistones cuyos segmentos se hallen a una altura de un milmetro aproximadamente o incluso menor. La reduccin constructiva de las alturas de dichos segmentos sirve para disminuir las prdidas de friccin dentro del motor y, en consecuencia, para dismi-nuir el consumo de carburante. La dismi-nucin de las superficies de apoyo de esos segmentos en la pared del cilindro precisa una tensin menor. De lo contrario sera excesiva la presin superficial especfica de los segmentos y empeoraran las pro-piedades tribolgicas. Esa disminucin constructiva de la tensin de los segmen-tos no produce efectos negativos en las geometras correctas. Los segmentos sellarn excelentemente, causarn prdi-das escasas de friccin y disfrutarn de una larga vida til. En el caso de los cilin-dros ovalados y deformados, la tensin insuficiente impide que los segmentos se adapten a la pared del cilindro, o slo se ajusten lentamente, motivo por el cual no pueden cumplir su funcin sellante de manera ptima.

Clasificacin de las ovalidades del cilindro

Fig. 7

Fig. 6

Fig. 5

Fig. 4

de la forma del cilindro, las ovalidades, los errores de medida y las deformaciones de los agujeros del cilindro. Esos problemas incrementan el flujo de aceite en el cilindro, aumentan la expulsin de los gases de pase blow by y causan complicaciones de ndole trmica y de potencia. Todo eso se manifiesta posteriormente en el des-gaste prematuro y hasta en daos en los pistones.


2.3.6Causas de ovalidades y deformaciones de los orificios de los cilindrosLas causas de las ovalidades y las defor-maciones pueden ser las siguientes: Deformaciones debidas a una disipa-

cin trmica deficiente por averas en el sistema de circulacin del agente refri-gerante, o, en el caso de motores venti-

1. Fuerza de los tornillos de fijacin en la culata del cilindro

2. fuerza de la presin de la culata y de la junta

3. Deformacin del cilindro (represen- tada de manera muy exagerada)

La figura muestra una deformacin del cilindro del 4to. orden que resulta frecuentemente por motivos de construccin del apriete de los tornillos de la culata (aunque ellos hayan sido hecho atornillados segn los pares prescritos).

Fig. 1

lados, a causa de aletas del radiador sucias o aceitadas excesiva mente y/o problemas de ventilacin. Los sobreca-lentamientos locales en la superficie del cilindro incrementan la dilatacin trmica dentro de ese sector y deforman el cilindro.

Deformaciones trmicas de tipo cons-tructivo que resultan de dilataciones diferentes cuando el motor est en marcha.

Deformaciones trmicas de tipo cons-tructivo que resultan de dilataciones diferentes cuando el motor est en marcha.

Ovalidades por las presiones de meca

nizacin demasiado elevadas o por el uso de herramientas errneas al efec-tuar el bruido.

Deformaciones del cilindro por inexacti-tudes de forma y aprietes de tornillos que divergen de los pre scritos.

1. 2.

4.

A

A

A

A


3.A-A



2.3.7Rectificacin de los orificios de los cilindros usadosSuele suceder en la prctica al cambiar un pistn o sus segmentos que se usen cepillos o piedras de bruido bajo presin de resorte (fig. 2 y 3). Eso tiene poco que ver con el bruido. La superficie deslizante del cilindro ms o menos desgastada es sim-plemente limpiada y durante ese proceso se vuelve levemente rugosa. pero ese mtodo no optima la geometra del cilindro. Debido a que los cuerpos rectifica-dores estn bajo presin de resorte, ellos seguirn imitando con exactitud cada deformacin sin optimar la geome tra del cilindro. La escasa presin de apriete impide que se formen rugosida des con una profun-didad razon able que contribuyan a mejo-rar el efecto lubricante. Los nuevos seg-mentos sern un poco ms resistentes a la friccin y ellos podrn adaptarse por eso ms rpidamente a la pared del cilindro. Es imposible eliminar entonces las huellas de desgaste existentes en el cilindro ni opti-mar su superficie. De acuerdo a la experien-cia, si los segmentos de los pistones estn desgastados, la pared del cilindro tambin estar deteriorada igualmente. El hecho de que el agujero del cilindro luzca mejor es tan slo el resultado de una mera opera-cin cosmtica que no equivale a un mtodo adecuado para reacondicionar o reparar.

Fig. 2 Fig. 3


2.4 | Montaje de pistones y sus segmentos

Los problemas y daos ms graves que afectan a los segmentos de los pistones son causados durante el montaje. Los segmen-tos tienen entonces que soportar el mximo esfuerzo mecnico. El mal montaje reper-cute negativamente en la forma y en la distribucin radial del segmento definidas durante la produccin. En consecuencia, la selladura requerida no funcionar en absoluto o slo lo har parcialmente.

Un segmento debe ser expandido sola-mente hasta que el dimetro interior pueda rozar el dimetro exterior del pistn. Ms expansin conducira a la flexin del segmento sobre todo en su dorso (fig. 2) de donde surgiran graves problemas cuando est montado porque sellar mal.

Las roturas, los desprendimientos de capas (sobre todo en los segmentos relle-nados con molibdeno), las escasas fuerzas de apriete en el dorso del segmento hasta los inters ticios en forma de hoz (fig. 4) son problemas que perjudican o anulan el fun-cionamiento de los segmentos.

Fig. 1

Fig. 2

Advertenciano hay que torcer jams los segmentos de los pistones para incrementar la tensin. Al separar las puntas de las junturas del segmento, ste se dobla slo en el dorso. La tensin en el segmento no puede aumentar por ese motivo. Al contrario: El segmento pierde su redondez y no puede sellar bien si se comba o se tuerce dema-siado.


Montaje de pistones y sus segmentos | 2.4

2.4.1Montaje y desmontaje de segmentos de pistones

Limpie a fondo las suciedades adheridas al pistn usado. fjese sobre todo en que las ranuras de los segmentos estn exen-tas de aceite carbonizado y de sucieda-des. Limpie si es preciso los orificios de drenaje de aceite con un taladro u otra herra mienta apropiada.

Procure que no se daen los flancos de las ranuras al eliminar el aceite carboni-zado. El flanco inferior de la ranura es una superficie que sella. Los daos que ocasionan las rayas pueden tener como consecuencia un elevado consumo de aceite o una emisin desmesurada de gases de pase cuando el motor est funcionando.

Use la tenaza para segmentos al efec-tuar el montaje y desmontaje de stos. otros medios auxiliares como los bucles de alambre o los atornilladores daan el segmento y tambin el pistn.

no apriete jams los segmentos manualmente (excepto los segmentos rascadores de lminas de acero). no slo existe el peligro de que se rompa el segmento o de que se doble y se sobredi-late, sino se corre tambin el riesgo de que la persona sufra lesiones cuando se quiebre el segmento o ella roce las aris-tas afiladas.

Fig. 3

AdvertenciaApretar el segmento del pistn deprisa y manualmente sin que ste se rompa desmuestra la habilidad del mecnico, sin embargo daar el segmento del pistn ya durante el montaje.

Maletn plstico para montaje de segmentosReferencia 50 009 913


no monte jams el segmento del pistn de la manera indicada en la (fig. 1). Si el segmento se dobla y no yace de manera plana en la ranura dejar de girar en ella y se desgastar unilateralmente o no sellar bien. El problema es ms grave todava cuando el segmento se desconcha o cuando se quiebra la capa de molibdeno. Si la capa deslizante no ha desaparecido ya al efectuar el mon-taje, ella ser eliminada posteriormente durante el rodaje del motor. El pistn y la superficie del cilindro se daan cuando se desprende la capa desli-zante. El pistn se agarrota en el agu-jero del cilindro porque los gases calientes de la combustin pasan entre el pistn y la pared del cilindro. Las par-tculas desprendidas de la

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