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Daos de pistones

3.5 Pistn y roturas de segmentos

3.5.0 Roturas de pistones en general

La rotura violenta (Fig. 1) proviene siempre de un cuerpo extrao que colida con el pistn cuando el mo-tor est en marcha. Estos cuerpos extraos pueden ser fragmentos desprendidos de la biela, del cig-eal, de las vlvulas u otros similares.

En el caso de la rotura por fatiga (Fig. 2) aparecen lneas en la super-fi cie del pistn que indican el inicio de la rotura y su progreso paulatino. Las superfi cies rotas brillan a menudo por la friccin. La causa reside en una sobrefatiga del material del pistn. Las sobrefatigas son provocadas por combustiones detonantes, fuertes sacudidas del pistn, p.ej., por cho-

ques de la cabeza del pistn contra la culata del cilindro, material averiado o por un juego demasiado holgado de la falda. Las deformaciones del buln a causa de la sobrefatiga (fl exin u ovalacin) agrietan el buje o el so-porte. Estas roturas tambin pueden provenir de fi suras producidas por tensiones trmicas en las cabezas de los pistones.

Fig. 1

La penetracin de agua o carburante tambien puede provocar una rotura vi-olenta del cilindro. Las superfi cies de una rotura de este tipo es gris, rugosa y carente de lneas. El pistn se rompe de golpe sin resquebrarse.

Fig. 2

Las roturas de los pistones pueden producirse por golpes violentos o por fatiga.

Descripcin detallada de averas

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3.5.1 Rotura en la bancada del buln

Descripcin del daoEn el eje central del taladro del buln hay una grieta tpica de fatiga de la bancada en la fase inicial (Fig. 2). La grieta se ha ensanchado en forma semi-circular alrededor del punto partida. Al cabo de breve tiempo la grieta avanza hacia el pistn y quiebra la cabeza en dos, como se aprecia en la Fig. 1. (El pistn ha sido aserrado desde abajo

DiagnsticoLas roturas en la bancada son produc-to de la sobrefatiga. Esto ocurre sobre todo cuando la alimentacin de aceite

es defi ciente. Una grieta en la banca-da ocasionada por la sobrefatiga del material contina abrindose poste-

Causas probables Problemas de combustin, especial-

mente por combustin repentina causada por el encendido retardado.

Empleo excesivo o impropio de medios auxiliares (estrangulador) al arrancar en fro.

Penetracin de agua, carburante o aceite en el cilindro con el motor parado (impacto de lquido)

Aumentos de potencia (p.ej., chip-tuning) empleando un pistn en serie.

Empleo de bulones errneos o de peso ms liviano. Suspensin de buln sobrefatigada por deforma-cin ovalada del buln.

riormente aunque las condiciones de servicio sean normales y acaba rompiendo el pistn entero.

Descripcin detallada de averas

Fig. 2 Seccin transversal de una bancada buln de pistn

Fig. 1

para examinarlo; la grieta original atra-vesaba el taladro desde el buln hasta la cabeza del pistn).

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Fig. 1

3.5.2 Rotura por colisin de la cabeza del pistn con la culata del cilindro

Descripcin del daoEn el pistn ilustrado en la Fig. 1 hay seales de colisiones en la cabeza del pistn. El pistn ha golpeado la super-fi cie de la cabeza y ambas vlvulas. El resultado de las sacudidas y del impacto violento se manifi estan en una rotura en direccin al buln.

Al pistn ilustrado en la Fig. 2 se le ha roto la falda en la ranura segmento lubricador inferior. Las superfi cies indican que se trata de una rotura por fatiga de material.

Fig. 2

Descripcin detallada de averas

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DiagnsticoEl pistn est agrietado por la rpida secuencia de impactos sumamente fuertes recibidos al chocar la cabeza con la culata del cilindro. En los pisto-nes con expansor poligonal (segmen-

to rascador de aceite) como en la Fig. 2 la falda se rompe casi siempre en el sector de la ranura inferior. El impacto en la culata ladea el pistn en el cilindro y golpea con la falda la

pared del cilindro. El pistn se rompe en este sector porque el espesor del material en esta rea es menor que el de la pared de fuego, por ejemplo.

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Causas probables El intersticio -o sea, la distancia m-

nima entre la cabeza del pistn y la culata del cilindro- ubicado el punto muerto del pistn es muy reducido. En este caso podra haber ocurrido lo siguiente:

a) Montaje del pistn con una altura

de compresin errnea. En muchas ocasiones se mandrina la super-fi cie plana del bloque del cilindro al reacondicionar los motores. Si despus de efectuar la mecaniza-cin se emplean pistones con la altura de compresin original, el tamao del saliente del pistn pue-de ser demasiado grande. Por eso se ofrecen pistones con una altura de compresin reducida para casos de reparaciones, de modo que el saliente quede dentro del sector de tolerancia determinado por el fabri-cante del motor.

b) Grosor insufi ciente de la junta de culata. Muchos fabricantes ofrecen juntas de culatas de diferentes grosores para un mismo motor. Esto es necesario, por una parte, para compensar las tolerancias de los componentes en la produccin, y por la otra, para adaptar los sa-lientes de los pistones al efectuar reparaciones. Al hacer reparaciones es indispensable asegurarse de que se empleen juntas de culatas cuyo material tenga el grosor prescrito. Esto es importante para que el in-tersticio conserve la medida prees-tablecida despus de haber hecho la reparacin. El grosor de la junta tiene que determinarse de nuevo a partir del saliente del pistn, de conformidad con las indicaciones del fabricante del motor, cuando se mandrine o sustituya el bloque del cilindro despus de haber hecho una reparacin.

Atencin: Una prueba de movilidad efectuada a mano despus de un reacondicio-namiento del motor rotndolo varias veces en fro no garantiza que el pistn no chocar contra la culata del cilindro cuando funcione caliente. La distancia que medi entre la cabeza del pistn y la culata del cilindro disminuye a causa de la dilatacin longitudinal que sufren el pistn y la biela por el calor. En motores de vehculos utilitarios con grandes alturas de compresin se presentan cambios sustanciales de dimensiones que restringen todava ms la liber-tad de movimiento del pistn en unas dcimas de milmetros en el punto muerto superior.

Juego demasiado holgado en el alojamiento de la biela o un cojinete salido, relacionado sobre todo con sobrevelocidades al descender mon-taas.

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3.5.3 Erosin de material en el sector del segmento (rotura)

Descripcin del daoEl material se ha desgastado mucho en el sector de la primera ranura del segmento y la rotura llega hasta la cabeza del pistn. La ranura del segmento muestra un gran desgaste axial. En la cabeza del pistn se apre-cian hendiduras profundas causadas por fragmentos rotos del 1er. seg-mento. La falda del pistn presenta en algunos sitios un aspecto mate apomazado.

Fig. 2

Fig. 1

Descripcin detallada de averas

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DiagnsticoDebido al gran desgaste axial del segmento, sobre todo de la primera ranura, el dao slo puede haber ocu-rrido por la penetracin de suciedad en la cmara de combustin. La suciedad acumulada en la ranura del segmento es la causa de ese desgaste abrasivo. El juego vertical del segmento ha au-

mentado cada vez ms. El segmento, debilitado en su seccin transversal, termina rompindose porque no es capaz de aguantar la presin de la combustin. Los fragmentos despren-didos del segmento pueden moverse por ese motivo sin impedimentos en la ranura cuyo tamao aumenta con

rapidez y producen la erosin ilustrada mediante el golpeteo continuo. Una vez que la erosin ataca fi nalmente la cabeza del pistn, los fragmentos del segmento penetran entre la cabeza del pistn y la culata del cilindro y conti-nan causando daos.

Descripcin detallada de averas

Causas probables Este fuerte desgaste axial de la ra-

nura y de los segmentos del pistn slo puede ocurrir por la pene-tracin de cuerpos extraos en la cmara de combustin. Lea en este respecto el punto 3.11.2 Desgaste del pistn, de segmentos y del cilin-dro por suciedad.

En el caso de un gran desgaste radial de los segmentos sin menos-cabo axial, la causa probable es el derrame de carburante. Lea en este respecto el punto 3.11.3 Desgaste del pistn, de segmentos y del cilin-dro por derrame de combustible.

En el caso de ranuras y segmen-tos en buen estado, stos pueden daarse al cabo de breve tiempo despus de haber reacondicionado el motor por la comisin de errores al volver a montar el pistn. Los seg-mentos pueden romperse cuando se monte el pistn en cilindro y ste no penetre lo sufi ciente en la ranura.

Esto suele suceder cuando la banda tensora empleada para el segmento no est colocada y apretada debi-damente; o cuando se ha empleado una herramienta introductora err-nea o daada al montar el pistn.

Bamboleo del segmento causado por un juego demasiado elevado. Esto ocurre cuando se monta un jue-go nuevo de segmentos al reparar el motor a pesar de que las ranuras del pistn estn desgastadas. Si el juego es demasiado holgado los segmentos bambolean y se rompen. Otro motivo puede residir en el empleo de un juego de segmentos errneos. Si el tamao del segmen-to no corresponde a la profundidad de la ranura, el juego ser dema-siado holgado ya desde el montaje mismo.

Este tipo de dao tambin puede provenir de emplear un pistn inadecuado para el objetivo pre-

visto. Los pistones para los mo-tores Diesel estn equipados con portasegmentos de hierro fundido niquelfero debido a la carga y a la durabilidad requerida. Por motivos econmicos, los pistones sin porta-segmentos para motores Diesel se emplean normalmente slo cuando no hay grandes expectativas de un largo rodaje. Esto puede darse en el caso de las mquinarias agrcolas. Si un pistn sin portasegmentos tiene que funcionar durante lapsos prolongados o con kilometrajes altos, la resistencia al desgaste de las ranuras para los segmentos no bastar para que el motor goce de una larga vida til. La ranura se ensanchar por el desgaste natural y el bamboleo generado romper el segmento en cualquier momento.