Escuela de IngenieríaTécnico en Mecánica Automotriz y Autotrónica

_ Informe NºI__

“Investigación de tipos y fallas de pistones”

Tipo de trabajo : Investigación sobre los tipos y fallas en los pistones

Equipo de trabajo: Nicolás Pérez

Docente: Carlos Moris

Sección : 024V

Fecha de entrega: Jueves 28 de abril del primer semestre del año 2011.

1. Índice.

Temas Páginas

1) Índice. 1

2) Descripción del pistón. 2

3) Fallas comunes de los pistones. 3

4) Conclusión. 5

5) Bibliografía. 6

2. Descripción del pistón.

El pistón es un cilindro metálico usualmente con forma de vaso invertido que se encuentra dentro de la cámara de combustión; la parte superior de este recibe la presión originada por la explosión, se llama fondo o cabeza del pistón, cuya forma depende de la cámara de combustión, de la relación volumétrica y del recorrido de las válvulas, entre otros. En la falda (pared delgada que sirve para guiar al pistón en el cilindro) hay un orificio que lo atraviesa y sirve para alojar el pasador o eje de pistón, llamado bulón, al que se sujeta el pie de la biela. Dicho bulón, que es un eje de Acero duro, tratado y rectificado, hueco, a veces cromado, y centrado en el pistón, se apoya en los cojinetes que forman los salientes interiores redondos y huecos. Su movimiento es impulsado por el eje cigüeñal a través de la biela que va sujeta al pistón a través del bulón. El pistón durante su desplazamiento debería ajustar perfectamente dentro del cilindro, asegurando la estanqueidad, para que no existan fugas de aceite y gases que hicieran perder fuerza a la compresión y a la explosión.Debido a este ajuste se produciría un fuerte rozamiento, para lo cual se deja un pequeño espacio entre el pistón y el cilindro, y para evitar fugas, se colocan anillos elásticos de fundición que tiene un diámetro algo mayor que el pistón, alojados en unas hendiduras que les permite contraerse cuando el pistón se monta y se mete en el cilindro, estos anillos se hacen de material menos duro que el bloque, para que en el frotamiento con las paredes de los cilindros sean los anillos los que se desgasten.Hoy en día los pistones se construyen de aleaciones de aluminio, siendo la cabeza plana o llevar alojamiento para la cámara de compresión (en algunos motores Diesel) y para las válvulas, para que no tropiecen con el mismo cuando se abran. Debido a que actualmente los motores son cada vez más bajos, se aprovechan más los espacios y las válvulas cuando se abren ocupan alojamientos que el pistón lleva en la cabeza.Gracias a los nuevos tipos de aleaciones se consiguen estructuras de pistón que dilatan muy poco, con lo cual pueden montarse ajustados en frío y en caliente no se gripan.

Durante el trabajo del pistón la fuerza F de la explosión se transmite perpendicular a la cabeza del pistón, originando una en la biela Fb y otra transversal Ft que empuja el pistón hacia la pared izquierda del cilindro (visto el motor desde la parte delantera, girando hacia la derecha como en la imagen de la derecha.)Durante la compresión y el escape, la fuerza F, actuando en la biela Fb, crea otra componente Ft en un sentido transversal cuando el pistón sube, de menor valor que la Ft creada en la explosión, pero que actúa sobre la pared derecha en sentido transversal del motor. Se puede decir por tanto que el pistón “roza” sobre todo en las partes de la falda transversal al bulón, por lo que a veces se suprime la falda por debajo del bulón que prácticamente no frota, y por eso se usan pistones con “delantales”.Para disminuir los efectos de la fuerza Ft, componente transversal de la fuerza de la explosión F, en algunos motores se descentra el eje del bulón con respecto al eje del cilindro y apoyo del cigüeñal, consiguiendo anular prácticamente dicha fuerza y evitar el campaneo del pistón en el momento de la explosión de la mezcla (detalle C). Los mismos efectos se consiguen descentrando el punto de apoyo del cigüeñal en la bancada (detalle D).

3. Fallas comunes de los pistones.

Gripado por falta de juego en la falda del pistón: Esta se provoca debido a que el espacio calculado entre la falda del pistón y la superficie de rodadura del cilindro era insuficiente o el juego se habría reducido debido a deformaciones la camisa del bloque.Esta falla tiene diversas causas siendo las principales un agujero del cilindro muy pequeño, un cilindro deformado o con protuberancias, deformaciones o suciedad en las roscas de los agujeros o en la de los tornillos de la culata, empleo de juntas de culata erróneas o inadecuadas y deformaciones del cilindro a causa de calentamiento desigual ocasionado por incrustaciones, suciedad u otros factores perturbantes en el sistema de enfriamiento.Gripado por falta de lubricación:Esta falla se produce cuando se pierde la película de lubricante en determinados lugares debido a la elevada temperatura o el derrame de carburante, siendo 2 las ilustraciones más comunes de esta falla:

A) Película de aceite completamente destruida: Aparecen huellas continuas de gripado usualmente en la falda del pistón con superficies muy rayadas y de color oscuro, cuando la falla es reciente no se constatan gripados en el lado opuesto del pistón.

B) Falta de Aceite:En este caso el gripado es idéntico al anterior, salvo en el color de la superficie, la cual queda de color metálico y no oscura. Debido a que la falta de aceite se manifiesta en toda la superficie del cilindro, suelen quedar huellas de gripado en el lado de presión y contrapresión desde la fase inicial de la falla.

Estas fallas se deben principalmente a la falta de aceite en el motor y a problemas en la bomba de aceite y obstrucción del filtro de aceite.

Gripado unilateral de la falda del pistón sin puntos de contrapresión:Estos daños surgen cuando la película de aceite se quiebra en una de las mitades del cilindro. El daño aparece la mayoría de las veces en el lado de presión y rara vez en el opuesto.Sus causas probables son el colapso parcial del sistema de enfriamiento por falta de refrigerante, suciedad sedimentada en el exterior del cilindro, falta de presión de aceite en el caso de motores construidos con un lado de presión en el cilindro que ejerce grandes esfuerzos y al que las toberas en la biela inyectan aceite adicionalmente, dilución del aceite o lubricantes de calidades inadecuadas.

Desgaste por falta de lubricación ocasionada por exceso de carburante:

El carburante no quemado y condensado en la superficie del cilindro a diluido la película de aceite por eso el conjunto pistón cilindro se mueve sin lubricación. El resultado: rayas delgadas a lo largo de la superficie del pistón producidas por el rozamiento de este con la camisa.

En este caso el lugar dañado del pistón será siempre en los puntos donde se apoya la falda del pistón en el cilindro, como el daño visto en la imagen.

Gripado en la cabeza del pistón Diesel:

Esta falla se produce cuando por una avería en la tobera de inyección hace que el combustible no pulverizado choque con la película de aceite que cubre la pared del cilindro debilitándola al punto de producir una marcha en seco. Debido a esto el pistón pierde parte de su material fundiéndose por la falta de aceite creando una especie de soldadura en la pared del cilindro que ha hecho desprender porciones más o menos grandes de la cabeza del pistón.

A continuación se indica una lista de fallas de pistones: Gripado por recalentamiento en la cabeza del pistón. Gripado por falta de lubricación causado por anillos candentes. Consumo excesivo de aceite ocasionado por suciedad – desgaste de

pistones, anillos y superficies de rodadura de cilindros. Consumo excesivo de aceite por desbordamiento de carburante. Rotura de bulón. Agujeros en la cabeza de pistón Erosión de la pared de fuego y en la cabeza del pistón. Rotura por colisión de la cabeza del pistón con la culata del cilindro. Huellas de impactos en la cabeza del pistón. Rotura de la vacada del bulón. Gripado en los agujeros del bulón. Gripado por falta de juego al lado del agujero del bulón. Gripado en la cabeza del pistón por empleo de pistones erróneos. Gripado por recalentamiento en la cabeza del pistón. Rotura en la pared o del cordón entre anillos. Erosión de material en el sector del anillo (rotura). Consumo excesivo de aceite por asimetría del pistón. Etc.

4. Conclusión.

Este trabajo tiene por objetivo dar una pequeña referencia sobre los daños que se pueden producir en los pistones, estos daños pueden ser provocados por distintos problemas ya sea de montado del pistón, problemas en la temperatura a la cual están expuestos los pistones, así como por errores en el montaje y otros sistemas del motor.

Observando las imágenes de este trabajo podemos darnos cuenta de la importancia que tiene para el funcionamiento del motor el mantener de manera adecuada todos los sistemas relacionados al motor, para que este funcione siempre de manera óptima y no provocar daños graves que a su vez pueden derivar en daños irreparables tanto a los pistones como al conjunto biela cigüeñal y así como a las camisas y también al bloque motor.Debemos entender también que diagnosticar fallas no es siempre sencillo debido a que en las imágenes no siempre se puede representar de forma fidedigna el daño ocasionado por la falla lo cuál con un diagnóstico eficaz se puede concretar y reparar de forma definitiva.

5. Bibliografía.

Manual de automóviles “Arias-Paz” 55 ; edición. Editorial Cie Inversiones Dossat 2000 S.L.

Daños de pistones: Detección y reparación. MSI Motor Service International GmbH