Analisis de Falla - 09 - Pistones, Anillos y Camisas

7/28/2019 Analisis de Falla - 09 - Pistones, Anillos y Camisas

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MDULO 09

PISTONES, ANILLOSY CAMISAS


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- 1 -AFA Mod. 09 Pistones - Fundamento

E. SOTO 6 SIGMA DESARROLLO TCNICO

MDULO 9PISTONES, ANILLOS Y CAMISAS

INTRODUCCIN

1 -- Bienvenidos a la continuacin del seminario sobre anlisis de fallas! En estasesin se estudian las fallas de pistones, anillos y camisas.

2 -- Veamos primero la funcin de los pistones, anillos y camisas, los materiales yprocedimientos de fabricacin. Luego repasamos el funcionamiento y caractersticasde desgaste de esas piezas. Al estudiar el desgaste normal y las fracturas,utilizaremos los 8 pasos aplicables al anlisis de fallas y el examen ocular paradescubrir los indicios que nos guan al origen de las fallas.

3 -- El diagnstico de fallas de pistones, anillos y camisas puede ser complicado,porque los sistemas de admisin de aire, combustible, escape, lubricacin yenfriamiento influyen en estos componentes. An la breve operacin anormal de unode estos sistemas puede producir dao que resulta en falla ms tarde. Esa falla

puede entonces ocultar el dao original y dificultar el diagnstico. Por esta raznnecesitamos saber cules son los indicios del desgaste normal y del desgasteanormal de pistones, anillos y camisas para estar seguros de que buscamos la causaoriginal de una falla en la direccin correcta.


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PISTONES

NOMENCLATURA

4 -- Empecemos por la nomenclatura, funcin y estructura de los pistones.

5 -- En la corona del pistn est el crter de combustin y los rebajos paravlvulas. Los pistones con cmara de precombustin tienen tambin taponestrmicos de acero inoxidable en el crter mismo.

Un pistn tiene bandas, ranuras para anillos, perforacin para el pasador yfalda del pistn. Las bandas son la porcin del pistn entre las ranuras paraanillos. La banda superior es la primera banda, la banda siguiente es lasegunda banda y as sucesivamente. En esta rea se encuentra tambin elinserto de hierro fundido donde est el anillo superior o el anillo superior y elintermedio.

La parte inferior de la corona es la cavidad del pistn sobre la perforacinpara el pasador. La seccin reforzada de la perforacin para el pasador es elnervio o refuerzo.


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6 -- Los pistones de los motores series 3500 y 3600 tienen pasajes internosde aceite llamados "conductos de lubricacin o conductos de enfriamientopara disipar el calor de la corona del pistn.

FUNCIONES

7 -- Los pistones tienen seis funciones diferentes:

1) Aspirar aire en la cmara de combustin y expulsar gases de escape.2) Llevar calor y cargas de la combustin.3) Llevar cargas de empuje.4) Sostener anillos.

5) Transferir carga al pasador.6) Transferir calor.


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8 -- A medida que el pistn baja, el aire entra en la cmara de combustin porla vlvula de admisin. Cuando el pistn sube, comprime el aire, generandocalor suficiente para inflamar el combustible al inyectarlo. Despus de la

combustin, los pistones empujan los gases calientes del escape hacia afuerapor las vlvulas de escape.

9 -- Las coronas de aluminio pueden soportar presiones medias decombustin de 1800 psi y temperaturas de 930 a 990C (1700F a 1800F).Las presiones y temperaturas ms elevadas requieren coronas de acero.

10 -- La combustin hace que la falda del pistn golpee las camisas,produciendo as esfuerzos en la falda del pistn. La geometra del pistn,


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como las muescas de alivio para los chorros de aceite, concentra esosesfuerzos.

11 -- Las cargas de los gases de la combustin empujan los anillos decompresin hacia abajo contra las ranuras y hacia afuera contra la camisa,sellando eficazmente los gases dentro del rea de la corona. La cargaexcesiva de gases puede producir desgaste prematuro de las ranuras, grietasdel inserto, aflojamiento de la unin del inserto o fractura de los anillos.

12 -- Las fuerzas de la combustin se concentran en la porcin superior delrefuerzo del agujero para el pasador. Gruesas secciones de aluminiotransfieren esta carga de compresin al pasador del pistn. La sobrecarga dela corona puede producir grietas por fatiga al comienzo o cerca de la partesuperior del agujero para el pasador del pistn.


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13 -- La combustin genera elevadas temperaturas y presiones.Aproximadamente 1/3 del calor generado en la corona se transmite por losanillos a la camisa para ser disipado por el refrigerante. Los otros 2/3 pasan a

la parte inferior de la corona y falda del pistn donde el aceite y el refrigerantelos disipan.

FABRICACIN Y ESTRUCTURA

14 -- Los pistones deben ser resistentes, livianos y buenos conductores delcalor por estas razones, estn fabricados con la mayor cantidad posible dealuminio. Los pistones de los motores series 3200, 3300 y 3400 son enterizosde aluminio fundido mientras que los pistones de la serie 3500, para cargas

ms pesadas, tienen corona fundida de aluminio, soldada a la falda msfuerte forjada de aluminio. Ambos tienen insertos de hierro fundido paraimpedir el desgaste de las ranuras y soportar la carga de los anillos. Lospistones de la serie 3600 para cargas muy elevadas se fabrican con coronade acero forjado y termotratado empernada a la falda de aluminio forjado.


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15 -- Los pistones enterizos de aluminio son fundidos en moldes de aceroreutilizables. El material de los insertos de hierro fundido, denominadofundicin Ni-Resist, est tratado con un adhesivo de aluminio y puesto en elmolde. El aluminio llena el molde, se une con el inserto y se solidifica con unaestructura de granos dispuestos al azar.

16 -- Las piezas fundidas reciben tratamiento trmico para aumentar laresistencia del agujero para el pasador y son fresadas con diversasoperaciones de labrado, taladrado y torneado para darles el pulido casidefinitivo.

17 Los pistones que se han de utilizar en aplicaciones de mayor potencia

recibe; pulido por frotamiento en el agujero para el pasador con el fin de


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aumentar su resistencia a la fatiga. Rodillos de acero endurecido giran en elagujero ensanchndolo unos 10 milsimos de pulgada y enduren de estemodo el aluminio, lo que resulta en mayor resistencia.

18 -- El contorno del pistn es labrado en forma ligeramente ovalada, siendoms ancho en el plano de la falda del pistn y ms estrecho en el plano delagujero para el pasador. A medida que el pistn alcanza la temperaturanormal de operacin, los nervios, ms gruesos, se dilatan ms que la faldadel pistn haciendo que sta tome forma cilndrica.

19 -- Todo pistn terminado pasa por una inspeccin ultrasnica para estarseguros de que el inserto de hierro fundido est firmemente adherido a lapieza fundida de aluminio.


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20 -- El pistn actual de un motor serie 3500 se fabrica soldando con haceselectrnicos una corona de aluminio fundido a una falda de aluminio forjado.Se utilizan faldas de pistn forjadas porque las lneas del flujo de forja creanun agujero ms fuerte para el pasador que el agujero pulido por frotamiento.

Los pistones de los motores 3500 anteriores eran de una pieza de aluminiofundido. Todos los pistones de los 3500 tienen recubrimiento de grafito paratolerar perodos de mnima lubricacin.

ANILLOS DE PISTN

INTRODUCCIN

21 -- Habiendo entendido lo anterior, pasemos a analizar brevemente laspartes, funcin y estructura de los anillos.

NOMENCLATURA

22-- Los anillos son de dos formas bsicas: rectos o de perfil trapecial. Todoslos anillos tienen una abertura que permite su expansin y contraccin. Unresorte expansor detrs del anillo de control del aceite proporciona la correctatensin contra la camisa.


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23 Como los anillos deben tener buena resistencia al desgaste, la cara de losanillos superiores (o de compresin) est revestida de cromo o de molibdeno,mientras que la de los anillos intermedio y la del anillo de control del aceite es

cromada. Los anillos de compresin tienen una lnea bruida en -la cara dedesgaste llamada lnea testigo que se puede usar para medir el desgaste. Lacara de desgaste puede ser recta, con conicidad o esfrica. Los anillospueden estar ensanchados en la esquina superior interna para producir unanillo de flexin.

FUNCIONES

24 -- Los anillos del pistn tienen cuatro funciones bsicas:

1) Sellar los gases de la combustin.2) Controlar el espesor de la pelcula de aceite.3) Transmitir calor.4) Suministrar superficie de desgaste compatible.


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25 -- Los anillos de compresin superior e intermedio sellan las cargas de losgases de la combustin en la corona del pistn. Las cargas de los gases de lacombustin ejercen presin hacia abajo y hacia afuera en la superficie de los

anillos sellando fuertemente los gases a presin. Un poco de gas escapa porla abertura del anillo superior, pero muy poco escapa por la, abertura delsegundo anillo.

26 -- El anillo de control del aceite tiene por fin proporcionar el correctoespesor de la pelcula de aceite en los anillos de compresin y falda delpistn. Esto se logra con un resorte de expansin detrs del anillo de controldel aceite que debe suministrar la presin correcta entre anillo y camisa. Si elanillo de control del aceite no cumple su funcin, el resultado es consumoexcesivo de aceite o desgaste prematuro.


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27 -- Los anillos suministran una superficie de desgaste compatible con lascamisas de hierro fundido. El material de desgaste de la cara de los anillos esmucho ms duro que la camisa. El revestimiento duro se desgasta muylentamente; su vida til sobrepasa un reacondicionamiento general requerido

en condiciones normales de uso.

FABRICACIN Y ESTRUCTURA28 -- La mayora de los anillos se fabrican de hierro fundido dctil; sloalgunos son de hierro fundido gris. Los anillos de hierro fundido gris tienenescamas de grafito que los hacen frgiles, mientras que los de hierro dctiltienen esferas de grafito que los hacen ms fuertes y flexibles.

29 -: La fabricacin de los anillos se hace por docenas en moldes de arena.Se vierte el hierro fundente en moldes que tienen alma en forma de rbol. Elhierro baja por el tronco central y llena la cavidad que forma los anillos.Despus de solidificarse el hierro, se quita la arena y los anillos en bruto seseparan del tronco, se limpian con chorro de abrasivos (granallado) y sepreparan para fresarlos.


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30 -- Los anillos de hierro fundido tienen un corte o abertura y caras decontacto y laterales fresadas; los anillos de flexin tienen dimetro interiorescalonado. Para mayor dureza y resistencia, los anillos fundidos se someten

a procesos de austenizacin, enfriado y revenido.

31 -- El revestimiento duro se hace de dos maneras:

(1) Con bao de cromo electroqumico por electrlisis;(2) Con polvo fino de molibdeno mezclado con otros elementos de alta

temperatura de fusin para alimentar una llama de plasma.

La temperatura producida por la llama de plasma ablanda la mezcla del polvoy la lanza en la cara del anillo con tal fuerza que la adhiere formando unacapa dura de desgaste.


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32 -- La superficie endurecida y las caras laterales se pulen hasta obtener laforma final deseada. Los anillos se apilan formando un cilindro v la seccincon revestimiento duro se presiona contra una pulidora para producir la lneabruida. En los anillos con cara esfrica la lnea bruida est en el centro; los

anillos con cara ahusada la tienen en el borde inferior. Esto completa lamanufactura de los anillos.

CAMISAS

INTRODUCCIN

33 -- Veamos ahora aspectos sobre nomenclatura, funcin y estructura de lascamisas.

NOMENCLATURA

34 -- Las camisas son cilindros de hierro fundido gris con una brida en laparte superior y un anillo levantado denominado presa de fuego.Inmediatamente debajo de la brida, por fuera, hay una ranura para la bandade compresin que sella el extremo superior de la camisa. Las ranuras delextremo inferior son para sellos anulares que sellan el extremo inferior de la

camisa.


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FUNCIONES

35 -- Las camisas cumplen cinco funciones:

1) llevan cargas de combustin2) llevan cargas de empuje del pistn3) proveen superficie de sellado a los anillos4) forman la pared interna de las camisas de agua5) conducen calor

36 -- Las camisas soportan las mismas cargas de los gases de la combustinque los pistones. Las camisas contienen estas cargas y las dirigen hacia lacorona del pistn.


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37 -- Las camisas absorben las cargas de empuje de las faldas de lospistones mantenindolos alineados con las cargas de los gases y con elcigeal.

38 -- El dimetro interior de las camisas se endurece y rectifica parasuministrar una superficie que mantiene aceite, sella las caras de contacto delos anillos del pistn y tiene buena resistencia al desgaste. Esto impide quelos gases de la combustin pasen al carter y minimiza el consumo de aceite.

39 -- Las camisas forman la pared interior de la camisa de agua. Sellan con elbloque y culata la entrada de refrigerante en la cmara de combustin y en elcarter, mientras mantienen afuera los gases de la combustin. Las camisas


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conducen el calor de los anillos y falda del pistn al refrigerante. El calortransferido aqu es de unos dos tercios.

FABRICACIN Y ESTRUCTURA

40 -- Se fabrican de cuatro a seis camisas de hierro fundido y vaciado pormolde de arena. Despus de quedar fras con una estructura de granosesparcidos al azar, se les quita la arena y se limpian por el procedimiento degranallado. Las camisas en bruto se labran en los extremos, por fuera y pordentro, preparndolas para el tratamiento trmico.

41 -- La superficie de las camisas se endurece a una profundidad de , 020pulgadas (0,5 mm) por induccin trmica en el interior a 870C (1600F)

seguida inmediatamente de enfriamiento con agua. La superficietermotratada, resistente al desgaste recibe un temple a 200C (400F) paraalcanzar la dureza Rockwell de 45-50.


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42 -- La superficie de la pieza templada se rectifica a la dimensin final deldimetro interior. El proceso de rectificacin produce el correcto patrnreticular de 130, para retencin del aceite.

43 -- Despus de rectificadas, los filetes de las pestaas de las camisasreciben bruido por frotamiento con un rodillo de acero de diseo especial,endurecido que frota el filete a presin hidrulica. Esto labra en fro el materialaumentando la resistencia a la fatiga.

44 -- Las camisas se lavan para quitar los residuos del bruido y suciedad.Cualquier material abrasivo que se adhiera a la camisa despus de lainstalacin puede rayar los anillos y pistones durante la operacin y resultar

en prdida de control del aceite.


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OPERACIN

45 -- Para que los pistones, anillos y camisas funcionen bien correlativamente, debenestar armados e instalados correctamente. Para los procedimientos correctos,consulte un manual de servicio actualizado.

46 -- El funcionamiento normal de pistones, anillos y camisas depende no solamentedel armado e instalacin correctos, sino tambin del funcionamiento correcto de lossistemas de admisin de aire, combustible, escape, enfriamiento y lubricacin.


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47 -- Cuando un motor arranca, los pistones y anillos estn fros, la abertura de losanillos es ancha y solamente hay aceite residual para lubricarlos. Hay cierto contactospero entre falda de pistones y camisas lo mismo que rayas producidas por

pequeas partculas en la fina pelcula de aceite. Las cargas de los gases de lacombustin hacen que los pistones golpeen las camisas, creando presiones altas ybajas alternas en las paredes externas y cargas de flexin en el filete de la pestaa.

48 -- La corona de los pistones se calienta rpidamente a temperatura de operacin yse expande para calzar mejor en el agujero. El calor se transmite a los anilloshaciendo que las aberturas se cierren. La falda de los pistones se calienta m6slentamente y se expande menos durante estos primeros minutos de poca lubricacin.


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49 -- El suministro de aceite lubricante se produce en los primeros dos minutos y loschorros de aceite comienzan a disipar el calor bajo la corona y falda del pistn. Elenfriamiento de las camisas de agua y del aceite de lubricacin estabiliza lastemperaturas del pistn deteniendo la expansin. El anillo de control del aceite limpiael exceso de aceite en las carreras de ascenso y descenso del pistn dejando

solamente lo necesario para que los anillos de compresin y la falda del pistnpuedan resbalar.

FALLAS NORMALES

50 -- Despus de miles de horas de operacin se desarrollan indicios de desgastenormal, manchas y depsitos. Veremos estos indicios en las coronas, anillos, bandasdonde estn los anillos, falda del pistn, bajo la corona y en las camisas.

51 -- El ciclo trmico y de carga de la corona de los pistones puede producir grietaspor calentamiento despus de unos miles de horas de operacin. Estas grietas sonpor general dentadas y ramificadas como rayos partiendo de los pistones de losmotores con cmara de precombustin.


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52 -- En los pistones de los motores de inyeccin directa, las grietas porcalentamiento se denominan grietas del aro porque se producen en el borde delcrter. Las grietas del aro difieren de las grietas de los motores con cmara de

precombustin en que no son dentadas, son menos numerosas y se producen sobrela falda de empuje.

53 -- Como los pistones de los motores de inyeccin directa se calientan ms que lospistones de los motores con cmara de precombustin, despus de miles de horas deoperacin desarrollan diferente apariencia. Los pistones de los motores con cmarade precombustin desarrollan finos depsitos de carbn negro en la corona y bandassuperiores mientras que los pistones de los motores de inyeccin directa puedendesarrollar estos depsitos en el agujero para el pasador, siendo el agujero msprximo al volante del motor el ms manchado. Un depsito de sedimento colormarrn de la combustin del combustible se extiende bajo el depsito de carbnnegro. Las camisas operan a menor temperatura que las coronas del pistn y formanmayores depsitos sobre la parte superior de la pista de los anillos. Estos depsitospueden avanzar hasta las bandas superiores comiendo el aluminio del pistn. En lospistones con agujero desplazado del pasador, esta comezn del aluminio es normalen cientos de horas de operacin.


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54 -- Es posible que durante las operaciones normales se produzcan asimismo ligerosdepsitos de carbn detrs de los anillos y en las bandas donde estn los anillos. Lospistones de los motores de inyeccin directa, ms calientes, producen ms depsitos

que los pistones de los motores con cmara de precombustin, ms fros.

55 -- En condiciones normales, los anillos desarrollan slo una apariencia ligeramentediferente a la de nuevos. El calor y los gases de la combustin manchan las reasque no entran en contacto, pero el endurecimiento superficial y las caras en contactose desgastan por abrasin con partculas pequeas que circulan en el aceite.Gradualmente este desgaste va ensanchando la lnea bruida hasta producir contactocompleto de las caras. Esto es normal y no indica que los anillos estn desgastados


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56 -- Entre los anillos de control del aceite y sus resortes de expansin se producedesgaste normal por abrasin. Esto puede hacer que el acero ms duro del resortegrabe ranuras en forma de espiral en el material ms blando de los anillos. Por logeneral, estas ranuras son poco profundas y no causan problemas.

57 -- A medida que se gastan los anillos, las camisas tambin se van gastando. Enlos 3/4 de pulgada superiores de la carrera de los anillos se produce un escaln pordesgaste, como consecuencia de partculas abrasivas normales que circulan en elaceite. Al hacer el reacondicionamiento, este escaln puede tener de 0,13 a 0,25 mm(0,005" a 0,010") de profundidad. Encima del escaln, el patrn reticular debera estarcubierto con depsitos finos de carbn negro. Debajo del escaln, las camisaspueden estar rayadas longitudinalmente debido al contacto con la falda del pistndurante los arranques fros.

58 -- Si examinamos la falda de los pistones, descubrimos rayas por abrasin y ligeropulido por adherencia en las caras de empuje, producidos durante el arranque ocuando la pelcula de aceite era fina. El bisel del fondo de las camisas puede tambindesgastar levemente las caras de empuje.


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59 -- Debajo de la corona del pistn es el sitio para buscar machas por calentamiento.Estas manchas varan de marrn claro a negro, segn el tiempo y la temperatura deoperacin del pistn. Cuando la potencia es muy alta, estas manchas pueden

extenderse hacia abajo, a la maza del agujero para el pasador.

FALLAS ANORMALES

60 -- El desgaste anormal y las fracturas de los pistones, anillos y camisas son elresultado de condiciones anormales de los sistemas, operacin y mantenimientoinadecuados, malas prcticas de armado, errores de fabricacin o manufactura,material defectuoso o mal diseo. La causa ms probable de la mayor parte de lasfallas son las condiciones anormales de los sistemas y el mantenimiento y operacin

inadecuados. Las malas prcticas de armado explican algunos problemas, y los defabricacin, materiales y diseo son muy raros.


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61 -- CUIDESE DE IDEAS PRECONCEBIDAS! Cada tipo de desgaste anormalpuede tener varias causas originales. El hecho de haber visto una falda agarrotadapor una prdida en la junta de la culata, por ejemplo, no debemos saltar a la

conclusin de que todos los agarrotamientos de la falda de un pistn se deben aprdidas en las culatas o en los sistemas de enfriamiento. Debemos aprender a dejarque las piezas mismas, a travs de los indicios, nos digan lo ocurrido y que, siguiendodichos indicios, lleguemos a reas de recopilacin de hechos.

62 -- Para analizar las fallas de pistones, anillos y camisas, lo mejor es valerse delmtodo de los Ocho Pasos Aplicables al Anlisis de Fallas. Esto nos ayuda a obtenerlos hechos necesarios, a identificar los tipos de fractura y desgaste y a seguirle lapista a los indicios hasta llegar a la causa real, origina1.de la falla.


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63 -- Al estudiar las fallas de pistones, anillos y camisas se deben recoger hechos delos registros de mantenimiento, aplicacin y funcionamiento, niveles de refrigerante yde aceite, dilucin del aceite con refrigerante o combustible, mangueras agrietadas yreemplazadas recientemente en el sistema de refrigeracin, radiadores tapados o confugas, correas desgastadas del ventilador, aumentos en el ajuste de la cremallera,

filtros de aire tapados o daados, y anotar cuidadosamente todo indicador fsico decondiciones anormales. Para el analista son tan importantes las muestras decombustible y del anlisis peridico de aceite como los mismos pistones, anillos ycamisas. Habr que averiguar las condiciones de un mes o dos meses anteriores a lafalla y tratar de determinar si hubo problemas especficos como cargas noacostumbradas, altas o bajas temperaturas, si se corrigieron fugas o bajos niveles derefrigerante que hubieran podido originar la falla.

64 -- Para poder hacer el mejor anlisis, necesitamos obtener, marcar y protegertodas las piezas relacionadas con la falla. Es difcil determinar si hay un problema enel sistema, cuando las piezas afectadas no estn disponibles para la inspeccin.

65 -- Recomendamos examinar e identificar las piezas al sacarlas del motor. Lospistones y las camisas se deben numerar en la corona y pared exteriorrespectivamente, con pintura, lpiz o estampador de acero. Si los anillos se sacan delos pistones, se deben identificar por separado con el nmero del pistn.


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66 -- Si las piezas se deben transportar a otro lugar, los pistones y los, anillos debenquedar sin limpiar, armados, en sus respectivas camisas y empaquetadoscuidadosamente para protegerlos contra dao fsico y corrosin durante el transporte.

Esto ayuda a evitar la prdida de piezas y reduce al mnimo la confusin con daosecundario.

67 -- Para limpiar las piezas lo mejor es un disolvente suave, no corrosivo comoStanisol y un cepillo de cerda blanda. Esto quita el aceite y las materias extraas, sinperturbar los indicios que buscamos en las piezas.

68 -- La limpieza descuidada o mal hecha borra con facilidad los indicios de desgastey fracturas de los pistones, anillos y camisas. Se debe evitar la limpieza con bolitas de


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vidrio, soplo de arena, cepillos de alambre o disolventes fuertes, estropajo metlico,mientras no se haya registrado la informacin y completado la recopilacin de datos.

69 -- Primero debemos disponer las piezas como se encuentran en el motor parapoder determinar si ocurri una falla aislada o si haba un problema en el sistema. Esnecesario tener siempre buena luz para hacer la inspeccin ocular y contar con lupaspara estudiar en detalle las reas de inters.

70 -- A continuacin debemos estudiar los tipos de fractura y desgaste de cada piezapara hallar la condicin particular que las da y si las fracturas son causas oresultados.


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71 -- Durante la inspeccin debemos dedicar tiempo al examen de las superficies delos pistones, anillos y camisas, ya que algunos indicios pueden estar en reas difcilesde ver. Por ejemplo, el desgaste de la parte posterior de este anillo de control delaceite indica que el sistema de aceite pudo estar contaminado con material abrasivofino. Este indicio se ha podido pasar por alto fcilmente si no hubiramos examinado

bien las superficies de las piezas en cuestin.

72 -- Adems de identificar los tipos de fractura y de desgaste, debemos buscarespecialmente evidencia de calentamiento poco comn, ver si faltan piezas o si haypiezas no genuinas. El calentamiento indica una condicin anormal de funcionamientoque es preciso identificar. La falta de piezas compromete al armado o a lasreparaciones y nosotros debemos determinarlo. Las piezas no genuinas avisan quedebemos estar alerta al hallar los factores de las causas originales y hacer que elcliente comprenda el valor de la calidad de las piezas Cat.

73 -- El calor es el peor enemigo de los pistones, anillos y camisas. Por lo tanto,debemos aprender a reconocer los indicios del exceso de calor: exceso de depsitosde carbn en los pistones y anillos, manchas negras bajo la corona extendindosepor la falda del pistn, erosin de los bordes del aro del crter y aceite con holln, sincalidad funcional. Bajo la corona de este pistn hay indicios de calentamiento que seextienden ms abajo del agujero para el pasador. Las manchas negras y losdepsitos color marrn indican que debemos buscar en otros pistones evidencia deproblemas del sistema. Si este pistn es el nico sobrecalentado, nuestrainvestigacin se puede concentrar en este cilindro.


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74 -- Cuando se sac este pistn, no haba anillo superior ni indicios de habersequebrado durante la operacin (dao de la banda superior o corona). Los indiciossugieren que nunca se instal el anillo y debemos determinar si el motor ha sido

reparado o si es original de fbrica.

75 -- Los motores Caterpillar se reconstruyen algunas veces con piezas no genuinasque no tienen vida til satisfactoria. Aqu vemos un pistn que tuvo gran desgaste enla ranura de los anillos.

76 -- Mirando el interior del pistn comprobamos que falta la marca Caterpillar. Nohay nmero de pieza, ni marca de fbrica ni cdigo de fecha, presentes siempre en

los pistones Caterpillar.


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77 -- Los cdigos de fecha de los pistones son un NUMERAL KOD que muestra elda, el mes y el ao de manufactura del pistn. La interpretacin de este cdigo es:

N U M E R A L K O D0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Por ejemplo, si un pistn lleva el cdigo ME NA OR es que ha sido fabricado el da 23(ME =23) de mayo (NA =05), de 1984 (OR =84). La fecha de manufactura sirve paraverificar si los pistones son genuinos o si han sido reemplazados. Verifique siemprepara asegurarse de que la pieza es Caterpillar legtima.

78 El desgaste por adherencia de los pistones, anillos y camisas se denomina"desgarradura y cuando es tan severa que el pistn se atasca se denominaatascamiento. El atascamiento se puede producir en la corona o en la falda del pistn,sin embargo, el atascamiento de la corona es raro, Al principio el desgaste poradherencia se localiza en el rea del problema. A medida que contina elatascamiento, abarca ms del pistn hasta que, en las ltimas etapas, es difcildeterminar dnde comenz el problema. Veamos primero las causas delatascamiento de la corona y sus indicios.


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79 -- El atascamiento de la banda superior se produce porque la corona se recalientay se expande demasiado. Las causas ms comunes del sobrecalentamiento de lacorona son:

1) Fugas en los inyectores,2) Enfriamiento insuficiente bajo la corona,3) Mal ajuste de la cremallera,4) Alta temperatura del aire de admisin,5) Operacin prolongada con carga alta,6) Restricciones en el escape.

80 -- El indicio de fugas en un inyector de combustible es erosin del permetro y arodel crter, que deja una superficie spera, engrecida en lugar de los bordes normales.El exceso de combustible puede lavar la camisa y producir atascamiento de la faldadel pistn. Los indicios nos hacen verificar el funcionamiento del inyector.


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81 -- El indicio de enfriamiento insuficiente bajo la corona es una mancha muy oscuradentro del pistn que se prolonga hasta el refuerzo donde est el agujero para elpasador. Tambin puede haber, grietas trmicas anormales y atascamiento de los

anillos. La mancha es el resultado de oxidacin trmica del aceite. Como losintervalos prolongados de cambio o la mala calidad de aceite pueden producir unaapariencia similar, debemos obtener hechos sobre intervalos de mantenimiento ycondicin del aceite antes de llegar a la conclusin de que hubo un problema desobrecalentamiento.

82 -- Las toberas del aceite provenan mayor parte del enfriamiento bajo la corona. Sihay sobrecalentamiento, debemos examinar todos los pistones para hallar indicios. Silos encontramos en todos los pistones, estamos frente a un problema del sistema quenos lleva a recoger hechos de la operacin del sistema de lubricacin. Indicios en unpistn son el resultado de un problema del chorro de aceite como rotura del chorro,desalineacin, interrupcin del flujo, mala instalacin, etc. Un sobrecalentamientosimilar de la corona tambin lo producen el mal ajuste de la cremallera, latemperatura elevada del aire de admisin, la operacin prolongada con carga alta ylas restricciones del escape. La clave de la diagnosis correcta est en reconocer quehay un problema del sistema o de operacin. Una rpida verificacin del ajuste de lacremallera y del flujo de escape puede implicar o excluir estos sistemas mientras quelas temperaturas elevadas del aire de admisin o la operacin con carga alta puedentomar ms tiempo de investigacin.


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83 -- El atascamiento de la falda del pistn es ms comn que el atascamiento de lacorona. El aluminio entre la falda del pistn y el agujero para el pasador se arrolla enla superficie del anillo de control del aceite oprimindolo en su alojamiento y

provocando prdida de control del aceite. Esto resulta en el aparente "atascamientode cuatro esquinas". A medida que el atascamiento progresa, toda la falda del pistnpuede quedar implicada hasta que el pistn se agarrota en el cilindro parando elmotor o quebrndose.

84 -- Causas comunes del atascamiento de los pistones:

1) enfriamiento insuficiente2) lubricacin inadecuada3) camisa deforme o con grietas


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85 -- Los indicios de enfriamiento insuficiente se encuentran dentro de la falda delpistn. Mirando e1 interior de las caras de empuje, vemos manchas de color marrn ynegro que nos indican que la camisa no ha enfriado la falda del pistn. Aqu tambines necesario buscar indicios en todos los pistones. Manchas similares en otros

pistones indican un problema del sistema. Recuerden tambin que algunos pistonesfuncionan normalmente ms calientes que otros, por lo tanto los indicios quiz noestn presentes en todos los pistones.

86 -- Insuficiente enfriamiento puede ser el resultado de mal funcionamiento delsistema de refrigeracin, como fugas en las mangueras, abrazaderas flojas, correasde ventilador rotas, ncleos de radiador tapados e impulsores de la bomba de aguagastados. Escamas de las camisas y gases de la combustin en el refrigerantepueden producir tambin enfriamiento deficiente.

87 -- Las causas comunes de la lubricacin inadecuada son: falta de aspersin deaceite en las camisas, exceso de combustible escurrindose por las camisas yarranques en fro. Los indicios son agarrotamiento en las "cuatro esquinas" o en todoel pistn, con pocas o ninguna mancha dentro de la falda del pistn inicialmente. Sino se descubre el agarrotamiento, el calor se acumula con mayor rapidez que laaccin del refrigerante para disiparlo y las manchas de la falda del pistn comienzan.


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88 -- El exceso de combustible puede lavar la pelcula de aceite de la camisa yproducir atascamiento. Los indicios se encuentran en la corona; bajo la corona elenfriamiento es normal hasta las 1ti.mas etapas de la falla. Vemos evidencia de

erosin con combustible en los tres pistones resultando en atascamiento de losanillos y falda del pistn donde el combustible lav las camisas. Una muestra deaceite del programa A.P.A puede tambin revelar dilucin del aceite lubricante.

89 -- En el centro de la falda del pistn vemos atascamiento con adherencia debido aarranques en fro. Cuando la temperatura es muy baja, el suministro de aceite eslento y la pelcula de aceite residual quiz no sea suficiente para impedir que lasasperezas de la superficie rocen. Como se trata de un problema del sistema, losindicios pueden aparecer en varios pistones. Una camisa de dimensiones escasas oun pistn sobremedida pueden dar la misma apariencia. A medida que los pistones seatascan en estas condiciones, el agujero para los pasadores no se ha dilatado, as

que el contacto se produce primero cerca del centro de la falda del pistn.


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90 -- Cuando hay atascamiento de los anillos y resulta en atascamiento del pistn, porlo general se debe a problemas con la calidad del aceite lubricante o de los anillos.Los problemas de calidad del aceite pueden ser el resultado de usar aceite de

viscosidad inadecuada, exceso de calentamiento y oxidacin del aceite exceso decido en el aceite, largos perodos de cambio del aceite o contaminacin del aceitecon abrasivos. Por lo general, los problemas de calidad de los anillos provienen- demal montaje o malos mtodos de manufactura.

91 -- Este pistn tiene anillos atascados que produjo el atascamiento del pistn.Noten que la corona o banda superior no sufri porque el espacio libre de la bandasuperior es mayor en los pistones de la serie 3400.


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92 -- Un examen atento de los anillos indica que el revestimiento duro se arroll perono se despedaz ni se perdi. Esto indica que no es posible que se deba a unproblema de calidad de los anillos y que debemos estudiar la calidad del aceite. SS-

93 -- Las ranuras donde van los anillos estn tan llenas de carbn que los anillos noasientan bien, lo que resulta en excesiva presin en la cara de la camisa y enatascamiento.. Si hicimos lo necesario para obtener todos los antecedentes, notamosque el cliente no usaba el grado y peso correctos del aceite y que los intervalos decambio de aceite eran muy largos. Una muestra del A.P.A indic adems, que losaditivos del aceite estaban agotados y no podan mantener limpias.la ranuras. Esta esuna excelente oportunidad para mostrarle al cliente la razn de estos problemas yayudarlo a evitar costosas reparaciones futuras explicndole las ventajas de usar losaceites e intervalos de cambio recomendados por Caterpillar.

94 -- Este pistn tambin sufri atascamiento de los anillos y del pistn mismo. Aqutambin necesitamos determinar qu ocurri primero, atascamiento de los anillos odel pistn.


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95 -- Al mirar la corona, vemos depsitos negros que parecen normales, sin evidenciade erosin o grietas. La banda superior o corona tiene acumulacin normal de carbn.

96 -- Al mirar bajo la corona, vemos indicios de excesivo calentamiento en el rea delagujero para el pasador pero no tan severos que indiquen que el calor excesivo de lacorona causaba el problema. El chorro de aceite cumpla su funcin y tambin elrefrigerante.

97 -- Mirando ms cerca las ranuras para los anillos se ve que no hay manchasdepsitos anormales. El aceite dej de ser funcional ni se us mucho tiempo. Todorevela que haba problema del sistema y el pistn no parece defectuoso.


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98 -- Una cuidadosa inspeccin visual del anillo de en medio revela manchas fuera delo normal en la abertura. Notamos tambin que la lnea bruida haba desaparecidopor completo lo cual indica que hubo contacto completo entre las caras. La mancha

en cualquier lado de la abertura se debe al escape de gases al carter que ocurredesde hace algn tiempo.

99 -- La cara de desgaste del anillo superior revela partes que faltan del recubrimientocon plasma. Los antecedentes de los registros revelan que el motor tuvo problemasdespus de las 150.000 millas indicando que el montaje del anillo era correcto. E 1mantenimiento se hizo en forma correcta a los intervalos recomendados, con el aceiterecomendado por Caterpillar. Todos los indicios apuntan a este anillo comodefectuoso-.


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100 -- Ahora que nos hemos familiarizado con los indicios del desgaste poradherencia, veamos cules son los indicios del desgaste por abrasin. La mayorparte del desgaste anormal por abrasin se debe a las siguientes razones:

1) combustin incompleta2) aceite deteriorado

3) operacin, en fro4) aceite contaminado5) admisin de aire contaminado6) camisas sucias

Aqu, tambin, estas condiciones se pueden presentar por varias razones.

101-- La combustin incompleta, el aceite deteriorado, el funcionamiento en fropueden afectar a los pistones, anillos y camisas en forma similar. Los indicios son:depsitos de carbn con holln acumulado en la banda superior y en las ranuras paralos anillos y arriba de la pista de los anillos en las camisas. Cuando los pistones

invierten su direccin en el punto medio superior de su carrera, la corona roza contralos depsitos de la camisa, raspando el aluminio de la banda superior del pistn. Esteraspado por abrasin se denomina corte de carbn.

102 -- Los indicios de aceite contaminado con abrasivos son: superficie rayada de lafalda del pistn, desgaste en la ranura donde asientan los anillos y en la cara de losanillos mismos. El rayado vertical de la falda del pistn puede ser muy fino y requerirrayos laterales de luz para verlo. El desgaste de la cara de los anillos se puede vermejor con una lupa y aparece tambin como rayas verticales. Las caras laterales delos anillos se vuelven cncavas y las ranuras para los anillos se vuelven convexas amedida que se desgastan con abrasivos.


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103 -- Veamos ms de cerca este anillo de compresin para determinar las causasdel desgaste anormal. Notemos que el anillo tiene un gran escaln de desgaste en lacara inferior que se ha adelgazado hasta quedar casi como el filo de una cuchilla: Los

otros anillos tienen la misma apariencia.

104 -- Con una lupa es posible ver las rayas verticales en la cara de desgaste,producidas por la abrasin que quit la capa dura. Los indicios dicen que hubo grandesgaste abrasivo en todos los anillos.

105 -- Se examin el sistema de admisin de aire y no se hallaron prdidas nicontaminacin. Luego se quitaron y examinaron los cojinetes para ver si haba

contaminacin en el sistema de lubricacin. Haba partculas abrasivas atrapadas enlas ranuras de lubricacin de los cojinetes de bancada. Otros hechos indicaron que


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esas partculas eran del papel abrasivo utilizado para alisar la tapa del bloque cuandoel cigeal ya estaba instalado. Las partculas se pegaron al cigeal, el aceite lasllev a las paredes de los cilindros y all desgastaron los anillos.

106 -- El aire contaminado de la admisin puede producir desgaste muy rpido de lospistones, anillos y camisas. Si hay elementos de filtro de aire desgarrados, juntas confugas, abrazaderas flojas, etc., los pistones pueden dejar entrar polvo que causadesgaste rpido de anillos y camisas. Por lo general, los anillos de compresin sonlos ms desgastados, pero si la situacin contina, todos los anillos pueden estarigualmente desgastados.

107 -- Los indicios de aire contaminado con partculas abrasivas son desgaste msserio de los anillos de compresin que de lubricacin y rpida prdida de control delaceite. Como el aire de la admisin hace contacto primero con el anillo superior, este

anillo por lo general se desgasta ms, seguido del anillo intermedio. La capa dura sedesgast aqu y hubo contacto directo entre las superficies y posible prdida decontrol del aceite y atascamiento.


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108 -- Las camisas pueden ser una fuente de contaminacin por abrasin. Durante elreacondicionamiento de un motor, es posible bruir y rectificar o pulir las camisas. Sino se limpian como corresponde, las partculas abrasivas se adhieren a las paredes

de la camisa y desgastan la falda del pistn y los anillos. Para los procedimientoscorrectos de limpieza, consulte las pautas de reutilizacin de las camisas. Los indiciosde camisas sucias son desgaste por uso, desgaste abrasivo de anillos y prdida delcontrol del aceite. Los anillos se desgastarn apenas empiecen a funcionar; el controlde aceite empeorar. Si se sospecha que la causa principal son camisas sucias,debemos averiguar las millas u horas de las camisas desde el reacondicionamiento.

109 -- Adems del desgaste por adherencia y por abrasin, los pistones puedenexperimentar desgaste por erosin en las coronas, insertos y agujero para el pasador.Las camisas pueden desarrollar erosin por cavitacin en el lado de enfriamiento. Esposible que la erosin de la corona se deba a restricciones en la admisin de aire,

inyectores con fugas de combustible, problemas de puesta a punto, o materiasextraas. Por lo general, la erosin de los insertos y del agujero para el pasador sonel resultado de otra pieza que fall primero debido a detonacin, arranque con ter,material defectuoso o materias extraas en el cilindro. La erosin de las camisas porcavitacin puede ser el resultado de falta de acondicionador en el refrigerante.


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110 -- La erosin de la corona resulta de las restricciones en la admisin de aire queimpiden la combustin y el enfriamiento adecuados. Los indicios son: prdida dematerial de la corona cerca de las vlvulas de escape que deja una apariencia

"barrosa. Como el sistema de admisin afecta a todos los pistones, esperamosencontrar una apariencia similar en todos ellos. Esta apariencia es tambin tpica delfuncionamiento continuo a gran altitud sin la turboalimentacin adecuada.

111 -- Ya sabemos que el exceso de combustible produce este tipo de erosin del arodel crter y borde de la corona. Cuando todos los pistones tienen esta apariencia, losindicios sealan un problema de exceso de combustible. Se debe verificarcuidadosamente el ajuste de la cremallera. Si esta condicin existe solamente en unpistn, debemos dirigirnos al inyector del combustible como fuente del problema. Sihay bordes agudos, la -- causa puede ser presencia de materias extraas.


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112 -- El crter de este pistn tiene cavidades muy marcadas, producidas por erosin.Esto indica mala sincronizacin de la inyeccin. Podemos confirmarlo mirando lospistones remanentes ya que ste es un problema del sistema.

113 -- La erosin producida por materias extraas saca material del pistn de formasimilar a la operacin de limpieza con choro de arena que deja una superficie arenosaspera. Tambin afecta a todas las superficies, no solamente los bordes filosos. Sihay gran cantidad de material fino produciendo erosin, las manchas negras de hollndesaparecen continuamente. Los pedazos grandes no quitan el holln pero dejanmarcas en las superficies lisas que pueden ayudar a identificar su causa, por ejemplo--cabeza de vlvula, tapn trmico, anillo o buja incandescente partido, etc.

114 -- La erosin del inserto de hierro fundido es un resultado y no una causa. Elindicio es una superficie lisa, irregular, que aparenta limpieza con bolitas de vidrio.Esto nos dice que identifiquemos las materias extraas responsables, por lo general,rotura de un anillo o del inserto de hierro fundido Ni-Resist. Debemos tratar dedescubrir la razn de la rotura examinando otros pistones para hallar claves deoperacin o instalacin anormal. Una causa frecuente de la fractura de los anillos einsertos es la detonacin o el uso inadecuado de ter para el arranque en tiempo fro.


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115 -- La erosin del agujero para el pasador se asemeja a la erosin de1 insertodonde estn los anillos, en donde las materias extraas que causan el problemavienen de un anillo de resorte partido. Algunas veces, las orejetas o lengetas del

anillo de resorte se desprenden, saltan y rebotan en el agujero para el pasador ycausan la erosin del aluminio.

116 -- Como el pasador del pistn es hueco, los pedazos pueden pasar al agujero delotro lado causando dao donde el anillo de resorte est intacto. Por lo general, unanillo de resorte partido es el resultado de mal armado o de material defectuoso.

117 -- La erosin de las camisas es erosin por cavitacin y hace que se formenpicaduras pequeas en el dimetro exterior. Estas picaduras pueden pasar al

dimetro interior y producir fugas de refrigerante. Los indicios muestran niveles de


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acondicionador del refrigerante mal mantenidos y es necesario verificar los registrosde mantenimiento para encontrar pruebas que apoyen esta teora. Si obtenemos unamuestra del refrigerante y la hacemos analizar, los resultados del anlisis pueden darinformacin sobre el nivel del acondicionador en el momento de la falla. Es posibleque necesitemos recalcarle al cliente la importancia del nivel adecuado de

acondicionador en todo momento y ayudalo a evitar futuras paralizaciones.

118 -- El cuarto tipo de desgaste, uno que deja indicios nicos es el desgaste porcorrosin. Las causas de este desgaste son:

1) Operacin en fro2) Alto contenido de azufre en el combustible.3) Aceite de mala calidad4) Aire contaminado5) Acondicionador del agua en proporcin inadecuada Cuando se notan

indicios de desgaste corrosivo, es necesario obtener muestras de aceite y

combustible, analizarlas y recopilar hechos sobre el funcionamiento delsistema de enfriamiento.

119 -- La operacin cuando el motor est muy fro produce la condensacin de losgases de escape que forman cidos. Los aditivos del aceite los neutralizan, pero si laproduccin de cidos contina, acaban con los aditivos del aceite aumentando suacidez sobre los lmites aceptables. Esto resulta en picaduras de los anillos y camisasproduciendo exceso de desgaste de camisas y consumo de aceite.


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120 -- Esta camisa tiene indicios tpicos de corrosin. Vean cmo corroe el cido lasuperficie de la pista del anillo. Vean tambin el escaln producido por el ataqueacelerado del cido. Debemos observar siempre los componentes del tren de

vlvulas, al identificar la accin del cido ya que estas piezas pueden estarseveramente afectadas tambin. Entonces debemos tratar de hallar la causa delproblema. Elevado contenido de azufre en el combustible, aceite con un nivel dealcalinidad que, no es suficiente, o temperaturas de operacin demasiado bajas sonlas causas ms comunes.

121 -- Al observar ms de cerca, vemos escamas de grafito en el hierro fundido,indicio de corrosin con cido en la superficie de la camisa.


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122 Las superficies exteriores de la camisa tienen desgaste por corrosin causadopor el agua y burbujas de vapor. El agua puede corroer la superficie de hierro o quitarel enchapado en escamas. Estas capas aislantes reducen considerablemente laeficacia del sistema de enfriamiento produciendo puntos calientes que puedengenerar atascamiento. Las burbujas de vapor pueden producir erosin por cavitacin

del dimetro exterior si las condiciones son propicias.

123 -- Para impedir que se presenten estas condiciones, el agua es mezclada con losacondicionadores que contienen detergentes y resinas. Esta mezcla de refrigeranteimpide la formacin de escamas en la superficie de las camisas y las protege contrala erosin por cavitacin. El acondicionador del refrigerante debe guardar siempreuna proporcin estable de lo contrario termina por acabarse despus de unos milesde horas de operacin.

124 -- Estas camisas se sacaron de un motor que tuvo acondicionadores adecuadosal comienzo, pero que no se volvieron a restablecer. Despus de varios miles dehoras de operacin, el refrigerante sin acondicionador no pudo seguir protegiendo lascamisas y empez a formarse gran cantidad de escamas en la superficie de lascamisas.


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125 -- Algunas reas no tenan escamas, pero parecan tener erosin por cavitacin.Sin embargo, un cuidadoso examen ocular de lo que parecan pequeas picaduras dela superficie revel que debajo de ellas haba grandes agujeros en la pared de la

camisa.

126 -- Este tipo de corrosin se denomina picadura por concentracin de clulas y seproduce en reas donde hay poco flujo de refrigerante y falta la pelcula protectora. Eloxgeno se concentra en estas reas y acelera la corrosin. Este ejemplo demuestrala necesidad de hacer una inspeccin ocular y descartar las ideas preconcebidas. Lamayora de los anlisis de estos problemas hubiera atribuido estas picaduras aerosin por cavitacin.


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127 -- Si bien el desgaste es la causa de la mayora de las fallas de pistones, anillos ycamisas, es posible algunas veces encontrar piezas quebradas y entoncesnecesitamos saber cmo diagnosticar correctamente la causa de la fractura. Primerovemos las fracturas debidas a operacin anormal y luego las fracturas debidas amateriales defectuosos, a errores de fabricacin o de instalacin.

128 -- Normalmente se producen grietas trmicas alrededor de los tapones trmicos ydel borde del crter. Sin embargo, las grietas trmicas que se prolongan bajo lacorona o al borde lateral de la corona indican cargas o temperaturas anormalmenteelevadas. Los indicios nos llevan a examinar los sistemas que afectan a latemperatura de la corona (admisin de aire, combustible, escape y aceite delubricacin).

129 -- Este pistn tiene rotos el anillo superior y el inserto de hierro fundido Ni-Resist.

Por lo general, la rotura del inserto se debe a problemas del sistema de combustin.Los indicios sugieren que obtengamos hechos sobre el funcionamiento del sistema deadmisin de aire y de inyeccin de combustible.


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130 -- Antes de observar las fracturas del pistn, repasemos los principios aprendidosen la seccin correspondiente de este seminario. Los pistones son fundiciones dealuminio que se fractura al recibir un choque o carga de impacto, y que se rompe porfatiga con cargas cclicas. Las fracturas quebradizas de los pistones son de color grisopaco con apariencia brillante y cristalina en presencia de la luz. Es posible que hayaespiguillas. La fatiga de los pistones se identifica por lo general por el exceso derozamiento y pulido de las superficies de las grietas y por el color brillante. Lasfracturas quebradizas son por lo general resultados mientras que las fracturas porfatiga son causas originales.

131 -- Esta fractura es de color gris opaco y cristalino, con espiguillas que parten del

agujero para el pasador. Indicios, todos, de fractura quebradiza rpida, producida poruna carga de impacto. Esto significa que el pistn quebrado es un resultado y quedebemos buscar ms indicios en otras piezas que han fallado.


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132 -- La cara de empuje de este pistn est pulida y es brillante, lo que indica quehubo fatiga del metal. La parte ms pulida est en el corte para la tobera de aceite,

indicando que la grieta comenz all y se extendi por la falda del pistn a la ranurapara el anillo de control del aceite. El exceso de cargas de empuje de la falda delpistn pueden iniciar grietas por fatiga que se originan en concentradores de esfuerzocomo el corte para la tobera.

133 -- Si bien el medio ambiente y la operacin son responsables de la mayora delas fallas, algunas veces un pistn, anillo o camisa pueden ser la fuente de un defectoque producen una fractura. El resto de esta presentacin ser para familiarizarnoscon las causas y apariencias de los materiales, procesos o montajes defectuosos queoriginan roturas.


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134 -- A la corona de este pistn le falta un pedazo. El "oleaje" indicio de una grietapor fatiga, comienza en la esquina posterior del inserto y avanza hacia el crter. Lamancha en el agujero para el pasador se debe a gran cantidad de escape de gases alcarter. Una grieta por fatiga que se inicia en este lugar, por lo general, se debe a una

falla en la fundicin de aluminio, creada por turbulencia cuando el aluminio rodea elinserto de hierro fundido del molde. Los proveedores de pistones Caterpillar usanpruebas ultrasnicas para reducir al mnimo esta clase de fallas.

135 -- Las grietas agujero para el pasador pueden el resultado de agarrotamientopistn, materias extraas interfieren con el movimiento pistn, mal pulido porfrotamiento o defectos de fundicin.

136 -- Este pistn perdi parte de la falda en las dos caras de empuje. Notamos queno hay indicios de agarrotamiento, desgaste por abrasin, sobrecalentamiento o daode los anillos.


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137 -- Las manchas normales en el interior de este pistn indican que no huboatascamiento ni problemas de la corona. La fractura en la parte posterior es de color

gris opaco, indicio de fractura quebradiza rpida, causada por una carga de impacto.La fractura en el agujero para el pasador puede tener algunos indicios de fatiga.

138 -- Mirando ms de cerca la pieza, vemos el aluminio pulido y brillante de unafractura por fatiga, pero el origen es difcil de determinar. Como las grietas siguen elcamino de menor resistencia y de la carga ms elevada, tienden a pasar de lassecciones gruesas a las delgadas. Esto indica que la grieta empez en el agujeropara el pasador. Hay cuatro causas de este tipo de fractura:

1) sobrecarga2) dao del agujero para el pasador

3) defecto de fundicin4) insuficiente pulido por frotamiento


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139 -- Los indicios de operacin con sobrecarga son las manchas anormales bajo lacorona que no vemos en este pistn. Un agujero daado tiene rayado o muescasdonde comienza la grieta, cosa que no hallamos aqu. Esto nos deja con insuficiente

pulido por frotamiento o un defecto de fundicin.

140 --Si el pulido por frotamiento es insuficiente, la grieta por fatiga puede comenzaren la porcin ms cargada del agujero para el pasador, es decir el centro superior.Esta grieta se inici en el lado del agujero descartando el pulido por frotamiento. Unexamen del punto de iniciacin de la grieta revela dos pequeas reas negras que,por proceso de eliminacin, creemos que son fallas de fundicin. Aunque un anlisisde laboratorio sea necesario para confirmar nuestras conclusiones, podemos estarrazonablemente seguros de que siguiendo los indicios llegaremos a la causa originalms probable.


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141 -- Algunas veces los anillos de pistones pueden tener defectos de material, deprocesos o de armado. Estos defectos se pueden manifestar en anillos partidos oanillos con recubrimiento duro daado. En ambos casos el resultado es prdida decontrol del aceite.

142 -- Como los anillos son piezas de fundicin, pueden tener muchos de los defectosde fundicin que aprendimos en la seccin de Metalurgia. Porosidad e inclusionesson los ms comunes. Sin embargo, la fabricacin de los anillos est cuidadosamentediseada para eliminar casi todas estas condiciones. Si un anillo se quiebra durante elservicio en algn punto que no sea a 180 de la abertura, es posible que se deba a undefecto de fundicin. Debemos primero buscar las causas ms comunes y sospecharlo dems solamente despus de eliminar las otras posibilidades.

143 -- Los anillos con recubrimiento duro de molibdeno rara vez se escaman debido aunin dbil de la capa dura. Si hay problemas de la unin, la capa dura se desprendecasi por completo en lugar de escamarse en reas separadas. No es raro ver en unanillo defectuoso que han desaparecido segmentos de plasma de 45 a 60 dejandola cara acanalada completamente al descubierto.


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144 -- Los problemas de instalacin y armado son la causa de la mayora de losanillos defectuosos que se encuentran en servicio. Si los anillos se expanden enexceso o se tuercen demasiado, la capa dura se agrieta, fragmenta o descascara. El

bisel defectuoso de las camisas o la insuficiente compresin de los anillos puedenrajar los anillos y fragmentar la capa dura al instalarlos.

145 -- Como las camisas son de hierro fundido pueden, como los anillos, tener todaslas diversas clases de defectos de fundicin. Los ms comunes son arena quemada yporosidad de gas, pero durante el fresado se detectan y eliminan casi todos estosdefectos.

146 -- El dao causado por manejo de las camisas en la fbrica puede producir

grietas verticales desde la pestaa al dimetro interior o desde el bisel inferior al


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dimetro interior. Las grietas de la parte inferior son por lo general suficientementegrandes para ser detectadas en la lnea de montaje y las piezas que tienen estasgrietas nunca se instalan. Si son demasiado pequeas para poder verlas, no sepropagan durante el servicio ya que las cargas son muy bajas. Las grietas en elextremo de la pestaa s crecen bajo las cargas de los gases de la combustin y

producen fugas de refrigerante, por lo general antes de 2000 horas de operacin. Laprueba no destructiva ha eliminado casi todos estos defectos de las camisasterminadas.

147 -- Si, durante el servicio, la pestaa de una camisa se agrieta de el filete aldimetro interior, lo ms probable es que se deba a insuficiente pulido porfrotamiento. Este defecto de proceso de manufactura es muy raro y, si ocurre,afectar probablemente a una sola camisa. El nico indicio es el camino que toma lagrieta.

148 -- El montaje inadecuado tambin produce grietas en las pestaas de lascamisas. Sin embargo, la grieta se extiende desde el filete de la pestaa al dimetrointerior cerca de la presa de fuego. Esta fractura es el resultado de que la camisasobresale demasiado o de dejar afuera la junta de la culata. El indicio que se debebuscar es evidencia de contacto entre la culata y la presa de fuego en varias o entodas las camisas.


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149 -- Aqu concluimos nuestro anlisis de fallas de pistones, anillos y camisas.Utilizando los ocho pasos aplicables al anlisis de fallas y con buenas tcnicas deinspeccin ocular hallaremos los indicios que nos conducen a la diagnosis correcta

del problema. Esto es apenas la mitad del trabajo. No olvidemos que debemosobtener la recompensa colaborando con el cliente para ofrecerle el mejor servicio dereparaciones al costo ms bajo posible y continuar en contacto con el cliente paraestar seguros de que el problema ha tenido solucin.


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Analisis de Falla - 09 - Pistones, Anillos y Camisas

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