Análisis de Fallas. Camisas y Pistones..pdf

8/15/2019 Análisis de Fallas. Camisas y Pistones..pdf

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Análisis de Fallas

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Camisas y Pistones


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Indice

P

Objeto del Análisis """""""""""""""

Diseño y Construcción

CamisadefCilindro ......................Anillosde Empaquede laCamisa. . . . . . . . . . . . . .Pistones .................................AnillosdeIPistón............................Bielas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Pernos del Pistón ........................

. . . .......

Requerimientosparauna OperaciónAdecuada. . . . . . . . . . . . .. Condiciones del Medio Ambiente

Condiciones de los Sistemas del Motor

Sistema de Enfriamiento

Sistema de Lubricación

Sistema de Combustible

SistemaAdmisióndeAire

Sistema de Escape

TécnicasdeOperación

Condiciones de Diseño

Aplicación

InstalaciónyMantenimiento

Método para Localizar Fallas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

AnálisisllustradodeFallas

Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


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Objetodel Análisis

Este Manual se edita para ayudar al técnico a

conocer las condiciones de trabajo del motor que

causan las fallas del conjunto pistón/camisa. Los mo-

tores diesel son destinados a funcionar en condiciones

que muy a menudo contribuyen directamente a este

tipo de fallas. El mejor conocimiento y la relación de

estas condiciones le permitirán al técnico encauzar sus

esfuerzos de mantenimiento, aumentando la vida útil

del motor del cual es responsable.

El análisis del área del conjunto pistón/camisa

es una tarea compleja. La tremenda cantidad de prue-

bas que se han hecho y los innumerables documentos

que se han escrito en función de tales pruebas nos

llevan a la conclusión de que rara vez se da una causa

específica capaz de producir el rayado del conjunto

pistón/camisa u ocasionar el desgaste de los anillos.

Este tipo de daño por lo general se deriva de una

combinación de condiciones límites en el funciona-

miento total del motor, pudiendo ser una sola de ellas

la causante del incidente. Tres excepCiones a este

hecho pueden ser (1) la pérdida efectiva del refrige-

rante, (2) pérdida total del flujo del refrigerante, o (3)

una falla mecánica que causa que una pieza deje total-

mente de funcionijr. El amarre puede ocurrir por cual-

quiera de las causas por separado o por una combina-

ción de numerosas condiciones límites.

La información que contiene este Manual debe-

rá tomarse únicamente como gu ía en la determina-

ción de las causas de una falla específica.

Para asistencia técnica con reldcíon a la instala-

ción y reparación de pistones y camisas, véase el

Manual de Taller aplicable al motor involucrado.


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Camisa del Cilindro

Material:

Las camisas intercambiables son del tipo húme-

do, fundidas centrífugamente de aleación de hierro

para asegurar la resistencia a las altas temperaturas y

fracturas. Se incluye el carbono para aumentar la

capacidad de retención en el hierro de la pel ícula de

aceite. Cobre o níquel, manganeso, y cromo son in-clu ídos en' pequeñas cantidades para aumentar sufuerza y reducir las fracturas.

Diseño:

La camisa del cilindro es parte integrante de la

cámara de combustión. Con las válvulas, inyectores, y

pistón, forma la cámara de combustión del tipo abier-

to. Aunque a este tipo de cámara se le considera la

menos compleja, sí requiere gran fuerza y rigidez.

La base o pestaña que se asienta en el monoblo-

que está diseñada para que quede plana o con un

pequeRo declive hacia arriba hasta la orilla exterior

para que bajo la extrema presión (hasta 90 toneladas

cuando se aprietan los tornillos) sea absorbido el es-

fuerzo en este radio. Un esfuerzo excesivo puede cau-

sar cuarteaduras a partir del radio inferior de la pesta-

ña de la camisa.

La protusión de la camisa sobre el plano del

monobloque es necesaria para asegurar el sellado de la

junta y,la torsión uniforme de presión de apriete.

Otra área crítica es la parte baja de la camisa,

donde los anillos exteriores de empaque sellan la

cámara de agua. Además, los chaflanes interior y ex-

terior de la orilla inferior son necesarios para evitar

que la cámara sea mellada durante su instalación o se

dañe el pistón durante su funcionamiento.

Función:

. Provee una cámara durable a la presión directa dela compresión.

. Formay sella la cámara del agua que rodea y en-fría la camisa.

. Guía el pistón.

. Transmite el calor de la combustión al refrigerante.

. Provee larga duración y es reemplazable.

"',


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Diseño y Const rucción

Anillos de Empaque de la Camisa

Anillo "O" inferior: El anillo "O" es de silicón,

compuesto especialmente para resistir la temperatura

del aceite lubricante con el que entra en contacto. Su

instalación correcta en la ranura y el cuidado durante

la instalación de la camisa en el monobloque son ne-

cesarios para conservar la capacidad de sellado del

anillo. Los daños del anillo pueden resultar por distor-

sión de la camisa en la área de alojamiento del anillo

inferior o por fugas.

Anillo "O" superior: Este anillo es de Buna o

de Neopreno, que es de alta resistencia al agua,anti-congelantes, cromatos y otras materias refri-

gerantes; pero toleran moderadamente el aceite. Los

procedimi.¡¡ntos de instalación son muy importantes.

Sello ancho: Este sello de Neopreno es de alta

resistencia a los abrasivos y no se afecta por las varias

mezclas de refrigerantes. Está diseñado especialmen

para proteger los anillos "O" de daños causados

los abrasivos existentes en el elemento refrigerante.

Sugestiones para instalación:

* Proteja los anillos "O" de cortaduras, sobre-exp

sión ó estiramiento durante la instalación.

* No permita que los anillos "O" resbalen h

afuera del lugar durante la instalación de la cam

en el monobloque.

* Lubrique ligeramente con un aceite delgado an

de su instalación. (El uso excesivo de aceite, gr

o lubriplate puede llenar el espacio de las ranu

de los anillos previsto para permitir la dilatación

sellado durante el funcionamiento).


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Pistones

Material:

Los pistones son fundidos, de aleación de alu.minio, principalmente con manganeso y cobre o n(.

quel, para aumentar su durabilidad y resistencia a las

altas temperaturas. También se incluye silicón para

aumentar la fluidez del metal en su estado líquido yreducir la expansión térmica del pistón acabado.

Diseño:

El uso del aluminio para el pistón disminuye el

peso de la maza alterna o reciprocante que permite

reducir los contrapesos del cigüeñal y lograr así una

reducción considerable del peso total.

Al usar aluminio con un alto coeficiente de di.latación térmica en una camisa de hierro de bajo

coeficiente de di latación y lenta expansión, dicta la

ligera forma de barril de la falda del pistón y la forma

ovalada del mismo, visto desde arriba. Estas formas

permiten una tolerancia mínima de funcionamiento

en la dirección de empuje y permiten la dilatación de

acuerdo con el eje de simetría del perno del pistón en

función de las temperaturas de funcionamiento.

La capacidad del aluminio para transmitir elcalor, permite que el calor de la combustión sea

absorbido por la cabeza del pistón, transmitiéndola

fácilmente a los anillos, a la pared del cilindro y alaceite lubricante.

Ya que la ranura del anillo de compresión se

localiza en el área de alta temperatura, un inserto

metálico con alto contenido de níquel (NI-Resist) es

empleado para reforzar y aumentar la duración del

pistón.

Función:

* Soporta los anillos para sellar la cámara de com-bustión y controla la pel ícula de aceite.

* Transmite la presión de la combustión al cigüeñal.

* Transmite el calor a.través de los anillos.

* La forma saliente provee la turbulencia adecuada

del combustible y del aire.


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Diseno y ConstrucciónAnillos de Pistón

Material:

Los anillos superiores de compresión son de

hierro maleable o dúctil que proporcionan alta resis-

tencia y flexibilidad. Son cromados, ya que están

expuestos a extrema temperatura (el punto de fusión

del cromo es algo más de l,8710C (3,400


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Diseno y ConstrucciónBielas

Material:

Como la fuerza es esencial en la biela, las espe-

cificaciones exijen forjas de acero de alta calidad (en

algunos casos bombardeado con chorro de perdigo-

nes), reforzado por un diseño de estructura usando la

construcción del tipo de viga 1.Se toma gran cuidadodurante la forja, tratamiento térmico, y durante el

proceso de maquinado para eliminar la posibilidad de

puntas de esfuerzo al forjar la biela.

Diseño:

La biela deberá resistir aproximadamente 24

toneladas de presión por compresión durante la

carrera de potencia y un esfuerzo tremendo durante

el clielo de rotación. Es esencial que el radio (ver

ilustración) entre el cuerpo de la biela y la cabeza del

tornillo sea maquinado cuidadosamente, y se deberán proteger 'contra golpes durante trabajos de reparación

o de instalación.

t¡,

La biela y la tapa son acabadas como unidad, y

las tapas no se deben de intercambiar durante el cam-

bio de los cojinetes.

La torsión que se aplique a los tornillos, deberá

ser la especificada en el Manual de Taller para evitar

esfuerzos que puedan causar la falla de la biela o se

rompa durante el funcionamiento.

Las perforaciones para el aceite en la biela lubri-

can el área del orificio del perno, la limpieza es esen-

cial para asegurar una lubricación adecuada.

Función:

Controla la carrera vertical del pistón.

Transmite la presión de la combustión del pistón al

cigüeñal.


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Diseno y Construcción

Perno del Pistón

Material:

Los pernos del pistón son de una calidad espe-

cial de acero de alto carbono. La superficie exterior

está endurecida y cementada. Luego es rectificada y

finalmente pulida a espejo.

El seguro que mantiene el perno en su lugar esde acero de alta calidad y cumple su función satisfac-

toriamente si se instala correctamente.

El buje en que va montado el perno en la biela

es una pieza cil índrica de tres capas que rara vez fallasi se lubrica debidamente. Se instala a presión en la

cabeza de la biela, y si ésto se hace correctamente su

duración es larga.

Diseño:

Para evitar una tolerancia excesiva a tempera-

turas de funcionamiento, el ajuste entre el perno y el

pistón es cuidadosamente controlado. Cuando las par-tes metálicas están frías, el perno es más grande que el

orificio del pistón. Para asegurar un ajuste adecuado,

los pistones y pernos de recambio se surten en juegos.

Sugerencias para el montaje:

Es necesario calentar el pistón para poder

lar el perno en el orificio del mismo.

Para que el calentamiento sea uniforme se

rá sumergir el pistón en agua hirviendo duranteminutos (o en un horno a 82.5°C (180OF). E

aplicado incorrectamente (como usando un so

puede causar una distorsión permanente del pist

Una instalación forzada, sin suficiente también puede causar la fractura o rotura del durante el funcionamiento debido al esfuerzo está sometido.

Olvidar la instalación del seguro en su ran

el orificio del perno del pistón es algo que OCU

relativa frecuencia. No solo se requiere el segur

que deberá ser asentado correctamente en la

para que no se desplace de su alojamiento dura

funcionamiento. Una falla en el motor se puede

nar por la instalación inadecuada de esta p

pieza.


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Requerimientos para

una Operación Adecuada

Como una tercera parte del calor producido porla combustión de un motor Diesel es transmitida

como energía a través del cigüeñal, las otras dos terce-

ras partes deberán ser disipadas por los sistemas del

motor. Aproximadamente un tercio escapa a través de

las válvulas, múltiples y tubos de escape. El otro ter-

cio deberá ser eliminado por lo que podemos llamar el

sistema de enfriamiento - el agua de enfriamiento, elaceite lubricante y el aire que circula alrededor de las

superficies del motor. El calor adicional es creado por

las pequeñas tolerancias y las piezas en movimiento

(fricción), y también se debe tomar en cuenta.

Es obvio que la eliminación contínua yeficien-

te del calor es necesaria ya que la acumulación decalor producido a este paso, muy pronto excedería el

punto de fusión de los metales involucrados.

Muchas series de pruebas que se han efectuadoen relación con el funcionamiento de motores de

combusfión interna han demostrado que el Motor

Diesel resiste una gran cantidad de esfuerzos en una o

más áreas si el enfriamiento es suficiente. Sin embar-

go, cuando hay un esfuerzo indebido en cualquier

área, una pérdida de enfriamiento de cualquier magni-

tud hará que falle el motor.

La atención de todos los sistemas que requieren

para la disipación del calor se hace más importante

cuando nos damos cuenta de que la temperatura del

motor se toma de un solo punto. Si el sobrecalenta-miento se localiza en una área retirada del sensor

(bulbo) es posible que falle el motor antes que el

equipo sensitivo mande aviso al indicador.

Las condiciones que se enlistan a continuación

son las que se requieren para un funcionamiento ópti-mo del motor. Muchas de ellas son apuntes de diseño

que se deberán incorporar con los de la instalación

original. Muchas otras sin embargo, son de la respon-

sabilidad y función de mantenimiento y de repara-

ción. La deficiencia en cualquiera de estos aspectos

puede afectar drásticamente la eficiencia total de en-friamiento del motor.

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Requerimientos para


Condiciones del medio ambiente

Efecto de la temperatura de admisión sobre el tiempo dedesgaste de los anillos del pistón.

Clima frío - Menos de O°C (32°F)

. Se pueden obtener accesorios especiales para el

arranque en frío. No se aconseja el uso excesivo de

éter, ya que resultan fuertes detonaciones y daños

posteriores.

. Cuando se requiere el uso de éter, se aconseja usaraparatos medidores. Si no se pueden obtener, se

deberá hacer girar el motor antes y continuarmientras se rocía cerca de la toma de aire.

. Arreglos de toma de aire abajo del cofre surtiránaire más caliente.

. Las velocidades de marcha lenta deberán ser cuan-

do menos de 800 a 1,000 RPM.

. La protección con anticongelante se especifica enlos Manuales.

Clima caliente - más de 33°C (90°F).

El radiador ventilador tolva y la circulación del

.La admisión de aire se deberá hacer de la fuen

, más fría.

. El sistema de admisión de aire deberá ser diseña

pan~impedir aumentos de la temperatura arriba17°C (30°F) del ambiente.

. Se deberá tomar cuidado especial para manten

las áreas externas e internas del radiador limpias

la tubería del aire y del agua sin restricciones. Tdas las piezas del veh ículo que puedan interfe

con el flujo del aire, tales como defensas ancha

parrillas sólidas, deberán ser revisadas.

. La marcha lenta antes de parar el motor es imp

tante (600 a 800 RPM)y se recomiendaun mmo de cinco (5) minutos.

. Son esenciales el líquido refrigerante especific

y el debido mantenimiento del resistor corrosión.

Operación en lugares altos.

. Las precauciones en clima frío son necesardurante el funcionamiento a grandes altitud

sobre el nivel del mar.

.Se requiere en el sistema de enfriamiento un tap

de presión adecuado para compensar la presión mosférica.

Ambiente polvoso:

. Se requiere atención especial al purificador de asu tamaño y su mantenimiento.

.EI montaje del purificador del aire deberá ser

un lugar tal que le entre lo menos posible tierr

polvo.

Las áreas de reparación deberán ser protegidas c


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Requerimientos para


Sistema de enfriamiento

El diseño del tanque superior del radiador deberá proveer

agua de reemplazo y eliminar el aire del elemento enfriador.(También se puede usar un tanque auxiliar).

Componentes:

*EI radiador, ventilador y la tolva para la circula-ción del aire son piezas diseñadas; sin embargo, alrectificar el motor, se deberán considerar los cam-bios necesarios por ser un motor diferente. Dondeocurran problemas de enfriamiento, se deberánrevisar estos componentes.

. La bomba de agua puede ser "taponeada" (obs-tru rda) por vapor (1) durante un pronto arranquedespués de parar el motor muy caliente, (2) en pre-sencia de agua con aire o (3) un flujo excesivo deagua para una bomba que se esté usando.

.La corrosión en el impulsor de la bomba de agua,corta o restringe el flujo del agua.

Banda o polea de la bomba de agua y el ventiladordesgastadas reducen la eficiencia del sistema.

. Es necesario mantener un resistor apropiado, pararetardar la corrosión.

. Los elementos calcáreos, etc. . . . en el agua de en-friarfliento, la oxidación y otros tipos de corrosio-nes deberán ser controlados por el resistor.

. El tanque superior del radiador deberá asegurar unlleno adecuado.

. La obstrucción del panal del radiador (insectos,tierra) reduce en mucho la eficiencia de enfria-miento.

.EI ajuste de la cortina puede regular el enfriamien-to y el calentamiento satisfactoriamente si se ajus-ta para mantener la temperatura del tanque supe-

rior entre 80 y 85 °C (175 y 185o F) bajo carga

completa.

Condición del agua de enfriamiento.

. La capacidad para transferir el calor del elementoenfriador se reduce mucho si contiene tierra, aire ogases.

. La tierra se deposita en la cámara del agua delmotor, en la tubería y en el radiador, restringe lacirculación del agua, reduce la transferencia delcalor y causa puntos de calentamiento.

. Un nivel bajo de agua corta el flujo pudiendo

originar un tapón de aire en la bomba de agua.

. Los minerales y sustancias qu ímicas, etc., en elagua pueden regular las intervenciones de mante-

nimiento del resistor de corrosión.

. El agua con que se llena también deberá ser tra-tada.

. El elemento enfriador que contenga aire acelerarála erosión; puede ser el resultado de un bajo nivelen el sistema y obstruyéndose el flujo debido a lasbolsas de aire.

Pérdida del elemento enfriador o del flujo:

. El motor fallará en cualquier caso.. Pérdidas causadas por roturas en el radiador, man-

gueras, conexiones o cualquier otro componente.

. Pérdidas debido a falta de tapón (flojo o defec-tuoso) del radiador, resistor de corrosión, o abra-zaderas de las mangueras.

. Pérdida lenta por el mal sello de juntas, anillos deempaque, abrazaderas de las mangueras.

La camisa a la izquierda trabajó 9,000 horas con un elementoenfriador adecuado. La camisa a la derecha trabajó 800 horascon un deficiente mantenimiento del resistor de corrosión y

con agua que canten fa aire.


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Requerimientos para


Sistema de lubricación.

Componentes.

. Filtros de flujo completo y de paso se requierenpara la mayoría de las operaciones. Su manteni-

miento y cambio de elementos deberá ser de acuer-do con las instrucciones del Manual de Taller.

.No se debe permitir que las mangueras se resequen.

Se aconseja que se cambien a tiempo para evitar

una falla interna, endurecimiento y roturas.

.En su instalación se debe evitar que se doblen enexceso y que sean prensadas entre las piezas del

vehículo que puedan restringir la circulación o que

corten la manguera.

.Solamente se deberán usar mangueras que cum-

plan con las especificaciones de resistencia al calor.

.EI mantenimiento y funcionamiento del enfriador

del aceite deberá ser óptimo.

.Los aditamentos en ángulo deberán ser de acuerdocon las condiciones de funcionamiento de la uni-

dad.

.Vaciar con regularidad el carter será con el fin de

quitar el sedimento y el agua de condensación.

Lubricante:

. Use el aceite de acuerdo con las especificacionesrecomendadas (Véaseel Manual).

.Mantenga el aceite a su nivel.

.Evite que se contamine el lubricante con polvo,agua, etc.

.La técnica de funcionamiento deberá asegurar la

circulación del lubricante durante todo el tiempo.

.Se deberán mantener los intervalos de cambios de

aceite, según las condiciones de trabajo.

Sistema de combustible.

Componentes:

.EI tiempo de inyección de los inyectores afectadebida combustión.

Un tiempo excesivamente adelantado (el combtible en la cámara de combustión antes de alcan

la temperatura de ignición) produce detonacionque causan fugas (blow-by), que se queme el tón y dañan a los anillos.

'"Angula de aspersión del inyector incorrecto o orificios de la copa obstruídos contribuyen aerosión, detonaciones en falso y a la contamnación del aceite.

. Un tapón hidráulico puede ser causado pQr un tque de combustible más alto que los il1yecto(tanque sin flotador) o un inyector con fugas permite que el combustible se escurra dentro dcámara de combustión.

.EI tanque del combustible deberá ser diseñadoconectado de acuerdo con el Manual de Taller.

Combustible:

.Se deberán observar las especificaciones que se den el Manual de Taller.

Sistema de admisión de aire.

Componentes:

.EI tipo de purificador del aire y su capacidad derán ser apropiados para el funcionamiento del tor en que se usará. (Los purificadores computos se han encontrado efectivos cuando se les

dado su mantenimiento adecuado, y se recomidan para muchas aplicaciones).

.EI mantenimiento del purificador de aire debhacerse con regularidad; el tiempo entre sus rsiones dependerá de las condiciones de trabajo

que funcionará el motor.

.La tubería deberá estar libre de fugas, ser detamaño adecuado y sin restricciones o ánguagudos.

.La toma de aire deberá estar a 90 cm. (3 pies)tubo de escape, y en un lugar donde no salpitierra o agua.


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Requerimientos para


Este arreglo de admisión-escape causa problemas en el motor.

Aire

. La temperatura del aire que se admite no debe serni muy alta ni muy baja. Temperaturas extremasafectan el tiempo de ignición y llevan a problemasen el área del cilindro.

Requerimientos del sistema de escape

Restricción:

La restricción en el escape debido a problemas

en la tuber ía o en el silenciador aumentan la tempe-ratura en la cámara de combustión.

Ubicación:

La salida del escape deberá estar cuando menos a

90 cm. (3 pies) de distancia de la toma de aire paraevitar la entrada de nuevo de los gases calientes y

cargados de hollín.

Técnicas de operaciones

Arranque en frío:

. Ponga a trabajar el motor y no se exceda de las600 RPM., hasta tener la lectura de la presión del

aceite indicada. Mantenga el motor trabajando a800-1,000 RPM hasta que el agua alcance una tem-

peratura de 60°C (140°F)

.Acelere gradualmente después del calentamie

Esto asegurará una buena lubricación y un constante del elemento enfriador antes de qu

temper~turas del motor sean altas.

.Sobre-acelerar o desbocar un motor frío, dañ

superficies de los metales, aumentan las de

ciones en falso, fugas (blow-by) y daños al tu

cargador.

. El aire frío tarda más para llegar a la tempera

de combustión, lo que crea una condición sim

un rápido tiempo de inyección causando deciones en falso.

Paro del motor en caliente

.Un motor Diese! deberá estar en marcha lenta

RPM) cuando menos durante 5 minutos ante

pararlo, después de haber funcionado al 75 %su carga completa o más.

. Pararlo antes de que las superficies calientesdan ser enfriadas por el aire o la circulaciónaceite, tiende a la acumulación de carbón barniz en las superficies calientes.

.Después de pararlo en cal iente, no se deberá pa trabajar un motor durante cuando menos 1nutos. Esto puede causar un tapón de vapor bomba de agua y obstruir el flujo del elemenfriador.

Exceso de combustible

.Cuando el paso del combustible se ajusta arrib

las especificaciones, se puede obtener más p

cia. Sin embargo, el exceso de combustible ldetonaciones en falso, fugas (blow-by), desgas

los anillos, rayado y otros daños en el áreacámara de combustión.

.Las obstrucciones en los tubos de drenaje d

inyectores también dan por resultado dañoexcesode combustible.

Asentamiento indebido:

.Algunos motores nuevos o reconstru ídos son

dos con rayados ligeros de los anillos duran

asentamiento. La pre-Iubricación, llenado del

y lubricante apropiado son necesarios para

daños que pueden causar fallas


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Requerimientos para


Condiciones de diseño

Diseño original:

. Las aleaciones de los metales que se usan en cadapieza son efectuadas para que resistan el calor y laspresiones calculadas para el área bajo condicionesnormales de trabajo.

.Los componentes de los sistemas están diseñados

para disipar el calor en condiciones funcionales cal-culadas.

.La configuración de las piezas es la apropiada para

sellar, soportar la torsión y facilitar su instalación.

- El ajuste a presión de la camisa mantendrá firmea la misma en el cilindro.

- La protusión o prominencia de la camisa es laapropiada para que selle la junta.

- El ángulo de la pestaña de la camisa absorberá elesfuerzo de la presión de torsión.

- El chaflán en las orillas inferiores de la camisapermite su instalación y el pistón trabaja sin me-llas o roturas.

- La camisa del agua está diseñada para una circ

lación óptima y eliminar los puntos calient

manteniendo el balance térmico entre las partdel motor.

- En el diseño de las ranuras de los anillos se tom

en consideración el acabado del lado y el ángu

de la ranura para el anillo especificado y cuand

ambas piezas están en buenas condicione

(Véase la ilustración arriba).

- El sello y los anillos de empaque, debidament

lubricados e instalados, evitarán que el líquidenfriador se pase al cartero

- El radio apropiado cuidadosamente maquinad

absorbe el esfuerzo. (Areas de relieve de la bie

y del pistón).

- El acabado de la camisa y de las superficies los anillos se logrará cuando sean asentad

(run-in) correctamente. ~

. El diseño o construcción del motor provee torancias apropiadas de funcionamiento para conciones moderadas de sobrecarga.


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Requerimientos para


Aplicación:

. El modelo del motor que se aplique deberá tener la

potencia suficiente para el trabajo en que se re-quiere.

* Los componentes del sistema de enfriamiento delvehículo deberán ser los apropiados para enfriar elmotor en su máximatorsión, a su potencia indicada,bajo las condiciones más adversasque se presenten.

Instalación y Mantenimiento

Camisas:

. La protusión o prominencia de la camisa, especial-

mente en los cilindros adyacentes, deberá ser firme

para permitir el sello de la junta.

. Los procedimientos de apriete deberán permitirpresiones iguales(VéaseManual de Taller).

. El movimiento en el área de la pestaña deberápermitir mantener el ángulo de relieve para evitar

cuarteaduras bajo el esfuerzo de apriete.

.EI pulido de las camisas (donde se recomienda)deberá ser técnicamente correcto. El filo arriba de

la carrera del anillo se deberá quitar con cuidado

para evitar los puntos débiles tales como mellas ycuarteaduras.

. Se requiere cuidado especial durante el almacena-miento o fuera de trabajo para evitar que la hume-dad penetre.

* Los errores en la instalación de los anillos o deempaques, o usar lubricante equivocado, puedenser causas de fallas de la camisa.

.Tierra en el bloque, el ajuste a presión de la camisa

o la pestaña, pueden arruinar el sello y corroer lassuperficies de ajuste.

Una instalación cuidadosa conserva los motores

Daño causado por un tornillo de biela flojo.

Pistones:

. Los anillos nuevos no sellarán si la ranura está gas-tada más allá de lo especificado o está dañada.

. Bajo carga completa, la tolerancia entre el anillo y

los costados de la ranura pueden ser tan pequeños

hasta .05 mm (.002"); por lo tanto, la .Iimpiezadurante la instalación es crítica.

. Los anillos de recambio deberán ser los especifica-

dos para que den la abertura correcta, una super-ficie compatible con el diámetro interior de lacamisa y la tolerancia requerida.

. La instalación del perno del pistón y de la biela

deberán tener el alineamiento requerido para el

pistón, sin dañar Ias superficies del metal y no

someter a un esfuerzo al pistón al forzar el pernodurante su instalación.

. Las tapas de las bielas no son intercambiables pueslos orificios de los cojinetes son maquinados mien.

tras se ensamblan y se les aplica un par de apriete.

. El radio de la biela no se debe golpear y además losasientos disparejos causan roturas.

. El seguro del perno del pistón necesita una instala-ción cuidadosa.

La limpieza es esencial


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Método para localizar Fallas

.Oesarme el motor siguiendo los procedimientos delManual de Taller.

.Observe la condición y la colocación de las piezasinvolucradas.

.Quite el conjunto del pistón y de la biela observan-

do la condición de los cojinetes, bujes, anillos, bie-

las y demás. Quite las camisas y examine el interior

y exterior.

. Limpie todas las piezas según los métodos apro-bados usando los líquidos limpiadores recomen-dados y los procedimientos.

. Marque las piezas para conservar el órden en quefuncionan en el motor, para facilitar su identifica-ción o su reemplazo.

. Vuelva a examinar las piezas con más cuidadobservar la condición del metal y de marcas

ñas, rayaduras y decoloraciones.

.Recuerde que cuando falla un pistón/camisa,

componentes del mismo motor pueden pre

síntomas del mismo tipo de fallas. Es positerminar la causa de la falla en los otros cil

. Lo anteriormente citado, el registro de mmiento del motor y su condición total, todo

pueda saber de las técnicas de manejo del op

y la información que contiene este Manual

drá ayudar para local izar el origen de la falla

No destruya la evidencia - Observe al desarmar


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Fallas del Pistón

""

Rayado en cuatro puntos:

Cuatro rayas verticales, una a cada lado del orificio

del perno del pistón, en ambos extremos del mismo.

Puede ocurrir rápidamente la falla.

.Pérdida del elemento enfriador.

. No fluye el elemento enfriador.

. Arranque en frío incorrecto y/o práctica de paroen caliente.

. .

.Perno instalado en pistón frío.

Rayado de empuje o anti-empuje:

El rayado vertical alrededor de la falda del pis-

tón a 90° del orificio del pistón, por lo general se

desarrolla con el tiempo.

. Procede de anillos rayados.

. Exceso de combustible.

. Distorsión.

- Dilatación térmica del pistón (al arrancar).

- Camisa (relación del anillo "0").

-Alojamiento del bloque.

Rayado irregular:

Areas de rayado vertical irregular o en toda la su-

perficie de la falda.

.Procede de anillos rayados.

.Flujo intermitente del elemento enfriador.

. Bajo niveldel elemento enfriador.

. Falta de lubricación.

. Congelación parcial del radiador.

.Arranque en frío indebido.

. Repetición de paradas en caliente, del motor.


. Alta temperatura del agua.


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Fallas del Pistón

Cabeza del pistón dañada (A).

. Falla de la válvula.

. Rotura de anillo, inserto o espacio entre anillos.

. Falla del turbo-compresor.

. Impurezasen el sistema de admisión al instalar.

Fractura en los resaques de la válvula (B)

. Puntas débiles al maquinar el radio.

.Extremas detonaciones en falso.- Exceso de éter.

- Funcionamiento en frío.

- Tiempo adelantado.

- Carga cíclica.

Fractura de los espacios entre anillos:

Los daños que se muestran de los espacios entrelos anillos pueden ser a resulta de la falla del inserto.Las fallas en los espacios entre los anillos puedenvenir también de:

. Detonaciones en falso.

. Rotura del anillo.

.Abertura de los anillos alineados.

. Porosidad de fundición.

. El uso excesivode éter u otros para arrancar.

Pistón quemado:

Esto es un término que comulimente se aplica ala erosión del metal, por lo general alrededor de lacabeza del pistón.

. Detonaciones debido a:- Restricciones en el abastecimiento del aire.

- Aire frío.

- Tiempo adelantado.

- Exceso de combustible.

- Usar éter en forma líquida al arrancar.

. Copa cuarteada.

.Copa del inyector.

A B


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18

Fallas del Pistón

Lubricante oxidado:

Depósitos de color negro o café en el pistón, en las

superficies internas o externas de la falda.

I

. Alto escape de gases de combustión (blow-by).

. Temperaturas excesivas del aceite.

. Aceite de mala calidad.

. Intervalos muy grandes entre cambios de aceite.

. N ivel de aceite muy alto.

. Aire mezclado en el aceite.

Instalación del perno del pistón o del seguro:

. Calentar el pistón incorrectamente hace que se

fuerce el perno en su orificio causando fatiga

durante su funcionamiento. El seguro no asentado

completamente corta o raya la camisa y/o permite

el mal alineamiento del pistón.

. Pistón no calentado hasta cerca de los 930 C

(2000 F) para la instalación del perno.

. Seguro no asentado en la ranura. (Ilustración).

.Olvido de instalación del seguro.

Rotura del pistón:

Cuarteaduras por el esfuerzo debidas a mala co-locación pueden formar las siguientescurvaturas de la

[cabeza. Las cuarteaduras en el orificio del perno porlo general son resultado de:. -

. Detonaciones.


. Funcionamiento a mayor caballaje que el indicado.


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Fallas de los Anillos

del Pistón

Desgaste de los anillos:

Rayado vertical y decoloración de la superficie del

anillo (Cara selladora). Esta es la causa principal de

consumo de aceite y el rayado del pistón/camisa.

. Aflojamientos o instalación indebida.

. Excesode combustible.

. Enfriamiento defectuoso.

. Mal hermanado del turbo-cargador o falla de man-tenimiento.

. Alta temperatura del aire admitido o restricción.

. Abertura del anillo muy pequeña.

. Filtración deficiente (Airey/o aceite).

Rotura del anillo:

El anillo roto que se muestra pudo ser causado por

el área "quemada" que está arriba de él. Las otras

roturas de los anillos pueden ser por:

. Expansión excesivadurante su instalación.

. Dañado durante la instalación del pistón en lacamisa.

. El anillo golpeando el filo que se dejo en la camisausada al cambiar los anillos.

.EI uso del anillo equivocado.

. Detonaciones.

Anillos pegados:

La formación de depósitos hasta el punto que

evitan el suficiente movimiento hacia afuera para queel anillo selle. Esto virtualmente no existe en los

ani lIos trapezoidales.

*Sobrecalentamiento intermitente.

.Mucho tiempo entre cambios de aceite.

. Funcionamientoen frío.


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20 Fallas de la Camisa

Rayado:

Ranuras verticales en el diámetro interior de la ca-

misa.

(A) A todo lo largo de la camisa (Ilustrado).

. Procedente de:

- Desgaste del anillo.

- Rayado del pistón.

- Arranque indebido (en frío).

,.. Esmeril o tierra en el aire de admisión.

. Rotura del seguro (ranuras locales).

. Rotura del anillo, el espacio entre orillas, inserto.

(B) Camisa inferior:

,.. Problema en la instalación de los empaques "O".

,.. Distorsión del diámetro interior del bloque.

Cuarteaduras:

(A) Area de la pestaña (Ilustrado)

. Maquinado incorrecto de la pestaña del abocarda-

do o del ajuste a presión.

. lainas incorrectas en el área de la pestaña de abo-cardado.

. Demasiado apriete de los tornillos de la cabeza.. Protusión incorrecta.

,..Distorsiónde la parte superior del bloque.

(B) Camisa baja de altura:

. Problema del anillo de empaque "O",

. Procede del sobrecalentamiento, puntos calientes,

corrosión, rayado.

Cavitación:

Erosión de una serie más o menos regular de pica-

duras en el diámetro exterior de empuje o diametral-

mente opuesto al mismo de la camisa. No hay cau-

sa específica comprobada, pero sí ocurre en presencia

de:

,.. Elemento enfriador con aire.

,.. Movimiento de la camisa.

,..Altas temperaturas del elemento enfriador.

,.. Tratamiento inadecuado del agua.

,.. Bajo flujo del elemento enfriador.


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Fallas de la Camisa

Corrosión (Reacción férric,!)

La acumulación del material poroso de pro-

tóxido de hierro (orin) en el diámetro exterior de la

camisa. Esto ha sido encontrado frecuentemente enun espesor de 1/32" hasta 1/16" (Mucho menos evi-dente es el orin ocasional en el diámetro interior de la

camisa debido a la humedad en el cilindro).

* Falta de tratamiento (del agua)

. Largo almacenamiento sin evacuar el elementoenfriador.

* Manutención indebida del resistor de corrosión.

* Contenido extremadamente alto de minerales yproductos químicos en el agua usada.

Desgastes:

El cortar las superficies y/o áreas máquinas diseña-das para ajustar o sellar. (La ilustración es de la partesuperior de la camisa con la caja desgastada).

* Apriete indebido de los tornillos de la cabeza.

* Protección inconsistente de la camisa.

. El ajuste a presión de la camisa no es firme (mo-vimiento).

.Junta de la cabeza dañada o desgastada.

Decoloración del diámetro exterior de la camisa:

El diámetro exterior de la camisa se puede deco-

lorar o hacerse áspero sin una reacción efectiva delmetal.

Verde claro o mediano:

Decoloración normal debido a los cromatos en

el elemento enfriador. No deberá aumentar si seda el mantenimiento adecuado.

Beige o café:

Por lo general denota sobrecalentamiento.


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22 Fallas de la Camisa

Escamas:

Capas de un material del tipo calcáreo color beige

depositadas por el agua en el diámetro exterior de la

camisa. -

. Tratamiento inadecuado del agua.

. Una fuerte concentración de minerales y/o produc-

tos químicos del elemento enfriador.

Material abrasivo en el elemento enfriador:

Donde el elemento enfriador en movimiento entra

en contacto con el diámetro exterior de la camisa y

contiene material abrasivo (la camisa que se ilustra

fue dañada por la materia limpiadora usada por el

fabricante del radiador) la superficie fue desgastada y

dañado el sello. Las materias abrasivas entran en el

agua como:

. Arena del panal.

. Materiales limpiadores.

. Arena en el agua.

Roturas verticales:

La camisa tiene una alta resistencia contra las rotu-

ras verticales y cuando se nota una fractura como la

que se enseña, la razón puede ser:

. Dañada durante su manejo.

. Severa cavitación.

. Procede del pistón pegado.


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Glosario

Abatimiento (Draw-Down) - La cantidad de agua

que se puede quitar o perder de un lleno total de un

sistema de enfriamiento antes de que el aire pueda

entrar en el refrigerante (mezclar).

Aereacion - Presencia de aire en un momento dadoen el líquido refrigerante.

Aire Arrastrado - Una substancia o material que espropenso a mezclarse con otro; por ejemplo en este

caso burbujas de aire o de gas que se encuentran pre-

sentes en el refrigerante (aire arrastrado).

Ajuste a Presión - Un ajuste de dos superficies queno permite movimiento en lo absoluto de las super-

ficies ajustadas una en relación con la otra.

Aleación - Uso de más de un metal en combinación,para obtener o dar características deseables al metal omaterial básico.

Ambiente - Se refiere a las cond iciones que rodean

un objeto o área; en este caso particular se refiere a la

temperatura climatológica, ambiente en el cual seopera el motor.

Cavitación - Es un tipo de corrosión en el cualpequeñas partículas de una superficie metálica son

arrancadas y las picaduras por ellas formadas se ensan-

chan en áreas mayores y llevan a la destrucción total

de la superficie o área corro ída.

Combustión (Blow-By) - Gases formados por la

combustión del combustible y aire, los cuales

ordinariamente deben ejercer una presión sólamente

sobre la corona del pistón y primer anillo de compre-sión.

Cuando los anillos no sellan, estos gases de combus-tión pasan a través o entre la camisa hacia el carter deaceite.

Contrapesos - En algunos motores un cambio en lospesos de las masas alternas o reciprocantes (pistones,

bielas, pernos, etc.) permite una reducción en los

contrapesos del cigüeñal y por lo tanto en áreas bajas

o inferiores del motor que dan como resultado una

considerab le reducción en el peso total del motor.

Corrosión - Es un proceso de desgaste generalmentconsiderado como una reacción química de uelemento con otro.

Chaflán - Superficie maquinada con cierto ángulocortado a partir de una superficie plana y con un

fracción de un ángulo de 900.

Desaereación - Eliminación de aire o gas de un fluidocomo, refrigerante, lubricante, etc.

Desgaste - Donde se ha perdido la película de aceitentre dos superficies que se rozan, sobrecalentándose

una en ambas superficies, dañando el acabado superficial sin haber cambio molecular de metal ó bie

donde se rozan las superficies y se funden sus partícu

las.

Detonación - Combustión que no está bajo control la cual es debida por un residuo o mezcla después d

una combustión normal y que es encendida bajo alta

presiones y se quema a mayor temperatura y presiones de las normales.

Erosión - Un proceso de desgaste conocido generalmente como un proceso mecánico donde una super

ficie se mueve contra otra, desgastando gradualmente

el material de la superficie más suave o de ambas s

son simi lares.

Fugas de Gases de Combustión (Blow-By) - Gase

formados por la ignición y aire, los cuales ordina

riamente deben ejercer una presión sólamente sobre l

corona del pistón y primer anillo de compresión.

Cuando los anillos no sellan, estos gases de combus

tión pasan a través o entre la camisa hacia el carter daceite.

Marcha Lenta - En este texto, 600 a 800 RPM s

co nsidera "marcha lenta" norma I para motore

Diese!.

Operación Angular - Operación del motor durante e


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Glosario

cual el vehículo (es decir el motor mismo) está ope-

rando hacia adelante, hacia atrás, o a los lados, en

diferentes ángulos y que necesita aditamentos para

succionar el aceite independiente de la posición en

que se encuentra el veh k:ulo o el motor.

que causan roturas durante el funcionamiento.

Radio - Cómo se usa en este boletín, un cortemaquinado en el metal que se hace sobre un arco de

un círculo (1/4 de círculo en extensión) o una unióncóncava de dos superficies de metal.

Optimo - Condiciones máximas de funcionamientocon la mejor eficiencia para lo cual fue diseñado unmotor o sistema.

Rayado - Un estado avanzado de desgaste donde lassuperficies que se rozan se derriten y se funden jun-

tas, las partículas de metal son transferidas de una

pieza a la otra.

Potencia inferior a la nominal (Deration) - Operaciónde un motor o unidad de fuerza o unidad de potencia

a menos caballaje para el cual fue diseñado o cons-

tru ído.

Rozamiento - Una superficie áspera donde l,1nmate-

rial está desgastando a otro. Con las piezas de metaldel motor que usualmente se refiere a una superficiedesgastando (fatigando) a otra, por ejemplo, la cabezacontra la parte superior de la camisa.

Puntos de Fatiga - Daños exteriores (mellas, quema-

duras, rayaduras) o defectos internos (metal poroso,

inclusiones, etc.) que son puntos de fatiga en el metal

Térmico - Refiriéndose al calor, por ejemplo el ba-lance térmico en un motor significa un balance entre

calorías recibidas (combustible) y calorías aprove-

chadas (movimiento). También un balance entre las

varias áreas del motor (enfriando una área y calen-tando otras).

Notas

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Documents

Análisis de Fallas. Camisas y Pistones..pdf