MANUAL DE FMEA

1. Introducción

2. Tipos de FMEA

3. Uso de FMEA

4. Ventajas de FMEA

5. Sincronización de FMEA

6. Procedimiento de FMEA

7. Bibliografía

Introducción

Los clientes expresan expectativas crecientes de alta calidad y productos

confiables. Cada vez es más difícil para los fabricantes, mantener la calidad y

la confiabilidad de sus productos.

Tradicionalmente, la confiabilidad se ha alcanzado con pruebas y el uso

extensivo de técnicas y modelos probabilísticos de la confiabilidad, aplicadas

en las últimas etapas del desarrollo.

El desafío es diseñar temprano calidad y confiabilidad en el ciclo de

desarrollo.

El análisis de los modos y de los efectos de fallas (FMEA) es una metodología

para analizar problemas potenciales en el ciclo de desarrollo, donde es más

fácil tomar acciones para prevenir estas incidencias, asegurando la

confiabilidad desde el diseño. FMEA se utiliza para identificar modos de fallo

potenciales, determinar su efecto sobre la operación del producto e identificar

acciones para atenuar las fallas.

Un paso crucial está anticipando qué pudo ir mal con un producto. Mientras

que anticipar cada modo de fallo no es posible, el equipo de desarrollo debe

formular una lista tan extensa de los modos de fallas potenciales como sea

posible.

1

El uso temprano y constante de FMEA en el proceso del diseño permite que el

ingeniero diseñe productos libres de fallas y produzca productos agradables,

confiables y seguros para el cliente. FMEA también captura la información

histórica para la mejora futura del producto.

Tipos de FMEA

FMEA debe ser hecho siempre que las fallas signifiquen daño o lesión

potencial al usuario del sistema, producto o componente que es diseñado. Los

tipos de FMEA son los siguientes, enfocados a diferentes temas:

Sistema - Funciones globales del sistema

Diseño – Productos y componentes

Proceso - Procesos de fabricación

Servicio - Funciones del servicio

Software - Funciones del software

Uso de FMEA

Históricamente, los ingenieros han hecho un buen trabajo de evaluar las

funciones y la forma de productos y de procesos en la fase del diseño para

asegurar confiabilidad y calidad.

El ingeniero utiliza factores de seguridad como manera de cerciorarse de que

el diseño protege al usuario contra fallas del producto o del proceso.

Según lo descrito en un artículo reciente:

"un factor de seguridad grande no traduce necesariamente a un producto

confiable. En lugar, conduce a menudo a re-diseñado el producto con

problemas de la confiabilidad."

FMEA provee al ingeniero una herramienta que pueda asistir el

abastecimiento confiable, seguro, los productos agradables y los procesos del

cliente. Puesto que la ayuda de FMEA el ingeniero identifica el producto

potencial o fallas de proceso, pueden utilizarlo:

2

Desarrollan el producto o los requisitos de proceso que reducen al

mínimo la probabilidad de esas fallas.

Evalúe los requisitos obtenidos del cliente o de otros participantes en el

proceso del diseño para asegurarse de que esos requisitos no introducen

fallas potenciales.

Identifican las características del diseño que contribuyen a las fallas y

las diseñan fuera del sistema o reducen al mínimo por lo menos los efectos

que resultan.

Desarrollan los métodos y los procedimientos para desarrollar y para

probar el producto/proceso para asegurarse de que las fallas se han

eliminado con éxito.

Sigue y maneja los riesgos potenciales en el diseño. Seguir los riesgos

contribuye al desarrollo de la memoria corporativa y del éxito de los

productos futuros también.

Asegúrese de que cualquier falla que podría ocurrir no dañe o afecte

seriamente a cliente del producto/proceso.

Ventajas de FMEA

FMEA se desarrolla para asistir al ingeniero sobre mejorar la calidad y la

confiabilidad del diseño. Utilizar correctamente el FMEA proporciona al

ingeniero varias ventajas.

Entre otras, estas ventajas incluyen:

Mejorar la confiabilidad y la calidad de producto/proceso

Aumentar la satisfacción de cliente

Identificación y eliminación temprana de los modos de falla potenciales

del producto/proceso

Dar la prioridad a las deficiencias de producto/proceso

Capturar el conocimiento de ingeniería/organización

Acentuar la prevención del problema

Proporcionar el foco para la prueba mejorada y desarrollo

Reducir al mínimo últimos cambios y costos asociados

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Catalizador para el intercambio del trabajo en equipo y de la idea entre

las funciones

Sincronización de FMEA

El FMEA es un documento vivo. A través de ciclo de desarrollo del producto,

cambio y las actualizaciones que se hacen en el producto y proceso. Estos

cambios pueden e introducen a menudo nuevos modos de falla.

Es por lo tanto importante repasar y/o poner al día el FMEA cuando:

Se está iniciando un producto nuevo o un proceso (al principio del

ciclo).

Los cambios se realizan a las condiciones de funcionamiento del

producto o se espera que el proceso funcione controlado.

Un cambio se realiza al producto o diseño del proceso. Se correlacionan

el producto y el proceso. Cuando se cambia el diseño de producto se afecta

el proceso y viceversa.

Se instituyen las nuevas regulaciones.

La regeneración de cliente indica problemas en el producto o el proceso

Procedimiento de FMEA

El proceso para conducir un FMEA es directo. Los pasos básicos son:

1. Describir el producto/proceso y su función. Una comprensión del

producto o del proceso bajo consideración es importante haberlo

articulado claramente mediante un diagrama de árbol o diagrama de

flujo, respectivamente. Esta comprensión simplifica el proceso del

análisis ayudando al ingeniero a identificar esas aplicaciones de

producto/proceso.

2. Desarrollar el diagrama para el producto/proceso. Este diagrama

demuestra componentes importantes o pasos de proceso relacionados.

El diagrama demuestra las relaciones lógicas de componentes y

establece una estructura alrededor de la cual el FMEA pueda ser

desarrollado. Establezca un sistema de la codificación para identificar

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elementos del sistema. El diagrama de bloque se debe incluir siempre

con la forma de FMEA. Registre los datos generales en la hoja de

trabajo de la forma de FMEA: Producto/Sistema, Subsistema/Montaje,

componente, equipo del diseño, fecha de preparación, revisión (letra o

número) y fecha de la revisión. Modifique estos títulos según sea

necesario.

3. Utilice el formato preparado arriba para analizar artículos o funciones

del listado. Si los artículos son componentes, enumérelos de una

manera lógica debajo de su subsistema/montaje basado en el diagrama

de bloque.

4. Identifique los modos de falla. Un modo de falla se define como la

manera en la cual un componente, un subsistema, un sistema, un

proceso, etc. podrían potencialmente fallar en cumplir un requisito. Los

ejemplos de los modos de falla potenciales incluyen:

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o Corrosión

o Fragilidad de hidrógeno

o Corto o abierto eléctrico

o Fatiga del esfuerzo de torsión

o Deformación

o El agrietarse

Un modo de falla en un componente puede servir como la causa de un

modo de fallo en otro componente. Cada falla se debe enumerar en

términos técnicos. Los modos de falla se deben enumerar para la función

de cada paso del componente o del proceso. A este punto el modo de fallo

debe ser identificado si o no la falla es probable ocurrir. Mirar productos

similares o procesos y las fallas que se han documentado para ellas es un

punto de partida excelente.

5. Describa los efectos de esos modos de falla. Para cada modo de falla

identificado el ingeniero debe determinarse cuál será el último efecto.

Un efecto de la falla se define como resultado de un modo de falla en la

función del producto/proceso según lo percibido por el cliente. Deben

ser descritos en términos de lo que pudo ver el cliente o experiencia si

ocurre el modo de falla identificado. Tenga presente el cliente interno

así como el cliente externo. Los ejemplos de los efectos de la falla

incluyen:

o Lesión al usuario

o Inoperabilidad del producto o del proceso

o Aspecto incorrecto del producto o del proceso

o Olores

o Funcionamiento degradado

o Ruido

Establezca una graduación numérica para la severidad del efecto.

Una escala estándar de la industria común utiliza 1 para no

representar ningún efecto y 10 para indicar muy severo con la

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falla que afecta la operación y la seguridad de sistema sin la

advertencia.

El intento de la graduación es ayudar al analista a determinarse

si una falla sería un fastidio de menor importancia o una

ocurrencia catastrófica al cliente.

Esto permite al ingeniero dar la prioridad a las fallas y tratar las

ediciones grandes verdaderas primero.

6. Identifique las causas para cada modo de falla. Una causa de la falla se

define como debilidad del diseño que pueda dar lugar a una falla. Las

causas potenciales para cada modo de falla deben ser identificadas y

ser documentadas.

Las causas se deben enumerar en términos técnicos y no en

términos de síntomas. Los ejemplos de causas potenciales

incluyen:

o El esfuerzo de torsión incorrecto aplicado

o Condiciones de funcionamiento incorrectas

o Contaminación

o Algoritmos erróneos

o Alineación incorrecta

o Cargamento excesivo

o Voltaje excesivo

7. Incorpore el factor de la probabilidad. Un peso numérico se debe

asignar a cada causa que indica cómo esa causa existe probablemente

(probabilidad de la causa que ocurre). Una escala estándar de la

industria común utiliza 1 para representar no probablemente y 10 para

indicar inevitable.

8. Identifique los controles actuales (diseño o proceso). Los controles

actuales (diseño o proceso) son los mecanismos que evitan que ocurra la

causa del modo de falla o que detectaron la falla antes de que lleguen al

cliente.

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El ingeniero debe ahora identificar técnicas de la prueba, del análisis,

de la supervisión, y otro que pueden o haber sido utilizados en los

mismos o productos/procesos similares para detectar fallas. Cada uno

de estos controles para determinar cómo esta, se espera que identifique

o detecte modos de falla.

Después de que un producto nuevo o un proceso haya estado en el uso

previamente desapercibido o los modos de falla no identificados pueden

aparecer. El FMEA debe entonces ser actualizado y planes hechos para

tratar esas fallas de eliminarlas del producto/proceso.

9. Determine la probabilidad de la detección. La detección es un gravamen

de la probabilidad que los controles actuales (diseño y proceso)

detectarán la causa del modo de fallo o del modo de fallo sí mismo, así

evitando que alcance al cliente.

De acuerdo con los controles actuales, considere la probabilidad de la

detección usando la tabla siguiente para la dirección.

10.Risk Priority Numbers (RPN). El RPN es un producto matemático de los

grados numéricos de la severidad, de la probabilidad y de la detección.

RPN= (Severidad) x (Probabilidad) x (Detección) . El RPN se utiliza para

dar prioridad a artículos el planeamiento o la acción adicional de la

calidad.

11.Determine Acciones Recomendadas para tratar las fallas potenciales

que tiene un RPN alto.

Estas acciones podían incluir: Procedimientos específicos de la

inspección, de la prueba o de la calidad; selección de diversos

componentes o materiales; el reducir la capacidad normal; limitación de

tensiones ambientales o del rango de operación; reajuste del artículo

para evitar el modo de falla; supervisión de mecanismos; ejecución de

mantenimiento preventivo; e inclusión de los sistemas o de la

redundancia de repuesto.

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12.Asigne la responsabilidad y una fecha de la terminación en blanco para

estas acciones. Esto hace responsabilidad neta y facilita el seguimiento.

13. Indique las acciones tomadas. Después de que se hayan tomado estas

acciones, valore de nuevo la severidad, la probabilidad y la detección y

repase el RPN revisado. ¿Se requiere cualquier otra acción más?

14.Ponga al día el FMEA como los cambios en el diseño o proceso, los

cambios del gravamen o la nueva información

Bibliografía http://www.npd-solutions.com

Paola Von Versen paola_vonversen12[arroba]hotmail.com Piedras

Negras, Coahuila

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Ayuda

El Centro de un motor.

Cigüeñal Bielas y Pistones

Como sabemos en un motor de combustión interna al explotar la mezcla empuja el pistón en forma rectilínea, para convertir este efecto en un movimiento circular, se requieren 3 componentes básicos

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Cigüeñal, Bielas y Pistones.

Pistones

El tema de esta sección es muy interesante puesto que con este componente se puede modificar un motor tipo I, con relativo bajo presupuesto obteniendo grandes beneficios. Este componente es de los que más sufre desgaste en un motor por su gran actividad Los pistones tienen 3 ranuras en las cuales se instalan un anillo especifico en cada una.

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Los anillos superiores actúan para evitar que la fuerza de la explosión de la mezcla escape a través de la holgura entre el pistón y las paredes del cilindro hacia dentro del motor, evitando perdida de potencia.

Los últimos son los anillos de aceite, los cuales actúan para evitar que el aceite del motor se pase a la cámara de combustión contaminando la mezcla y emitiendo humo blanco por el escape.

Cuando un anillo sufre desgaste deja de efectuar en menor o mayor medida su función, para solucionar esto hay que cambiarlos por unos nuevos, si este es tu caso te recomendamos cambiar todo el conjunto de pistones por uno nuevo, no es costoso y obtienes mejores beneficios.

Los pistones se sujetan a la biela por medio de un perno y éste a su vez se sujeta con unos seguros métalicos, en motores de alto rendimiento es recomendable substituirlos por unos "Teflones" porque el seguro original se puede llegar a zafar causando daños irreparables a la camisa o cilindro del pistón.

De acuerdo a la medida del pistón varia el tamaño del perno por eso .existe un tipo de teflón específico para los diferentes pistones.

Recordemos que para obtener el dato de la cilindrada de un motor es:

Cilindrada= Pistón x Pistón x Carrera x 0.0031416 Ej. 85.5 x 85.5 x 69 x 0.0031416 = 1,584.64 cc

Los motores Originales 1,600 cc, vienen configurados con pistones de 85.5 mm, básicamente hay 3 tipos

1.- PIstones 85.5 normales o con cazuela 2.- Pistones 85.5 planos 3.- Pistones 85.5 de Injeccón Electronica

En general son iguales pero con la variación en la parte superior, cuando se instalan en su posición original con respecto al cilindro, reducen el espacio en la camara de combustión, aumentando ligeramente la relación de compresión , lo cual aumenta la potencia del motor.

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Cuando aumentamos el diametro del pistón original (85.5mm) instalando uno más grande obtendremos más cilindrada y mucho más potencia, solo tenemos que modificar las cabezas y el block como veremos más adelante.

En la imagen de la derecha se puede apreciar la diferencia del diámetro.

Los pistones generalmente estan marcados con su diámetro en la parte superior.

Si tomamos en cuenta que el cigueñal es el original 69mm, con el aumento del pistón quedaria asi:

Pistón Cilindrada

85.5 mm. 1,585cc

87 mm. 1,641cc

88 mm. 1,679cc

90 mm. 1,756cc

90.5 mm. 1,775cc

92 mm. 1,835cc

94 mm. 1,915cc

Para instalar pistones de 88 mm en adelante hay que modificar el mono block asi como las cabezas abriendolas a la medida exterior correspondiente a la camisa de cada medida de pistón. El pistón más grande que se le puede instalar a un block original son los de 94mm.

Esto se tiene que realizar con maquinaria especial para evitar fugas.

Block original para pistón 85.5 mm Block abierto para pistón 92mm

Cabeza original para pistón 85.5 mm Cabeza abierta para pistón 94mm ( y válvulas grandes)

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Medidas del Diametro de Maquinado para algunos CilindrosTamaño del Pistón Block Diametro Cabeza Diametro

88mm 94.5mm 97mm90.5.mm 96mm 98mm

94mm 97.25mm 101.1mm

El Deck del Pistón. 

Esta medida es necesaria para poder obtener el dato de la relación de compresión de un motor.

Básicamente consiste en la distancia del piston en la parte mas alta de su carrera en relación a la parte superior del cilindro.

La medida minima es de 1 mm , Esta medida la tiene que calcular la parsona que va a preparar el motor y varia de acuerdo al rebajado de cabezas y lo que cubique la cabeza (ver sección de cabezas). Para poder aumentar esta distancia se tienen que instalar aumentos en la parte inferior del cilindro o rebajarla para disminuirla.

En la imagen de la izquierda se señala el lugar sonde se rebaja o se instalan los aumentos, hay que recordar que estas medidas varian en solo milesimas.

En la imagen de la derecha se presenta la manera de medir el deck, con el cilindro instalado en el block, con un micrómetro lineal.

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Si se instala un gasket ó anillo de bronce para mejorar el sello del cilindro con la cabeza, hay que contemplar el grosor del mismo (y su capacidad de compactación al apretar la cabeza), para calcular correctamente el deck y por lo mismo la relación de compresión..

 Cuando el deck es muy reducido y de acuerdo al levante del árbol se tiene que modificar el pistón, haciendole unas ranuras llamadas "Fly Cuts" para que el pistón no golpee con las válvulas.

Al realizar este tipo de trabajo hay que cubicar las ranuras, para calcular la camara de combustión y que cubique en la medida deseada.

 

Cuando el cigueñal es de carrera más larga los pistones disminuyen en su alto en relación al perno, como se puede apreciar en la imagen de la derecha.

Pistón para cigueñal de carrera larga PIston para 69mm

Notas. En motores de alto rendimiento es recomendable que este tipo de trabajos los realice una persona experimentada en el ramo, para evitar dolores de cabeza

Menú_anterior Cigüeñal y Bielas,  

Bielas.

Este componente se encarga de convertir el movimiento rectilíneo del pistón en movimiento rotatorio al centro del cigüeñal por medio de los muñones de biela del mismo cigüeñal. Las Bielas están fabricadas en aleaciones muy resistentes debido a que reciben gran presión por el empuje del pistón, como también fuerzas de estiramiento al desacelerar el motor.

Es una biela para cada pistón y/o cilindro del motor, el caso del motor que nos ocupa son 4 que para mejores resultados deben estar balanceadas, es decir pesar lo mismo..

A las bielas originales se les puede realizar un tratamiento de "Shot Pennin" que consiste en bombardearlas con una especie de balines para endurecer el material con las que fueron fabricadas. El tipo de biela depende directamente de la carrera del cigüeñal y del diámetro del muñón del mismo, hay para 3 tipos de muñón.

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Para muñón de biela Vw 2.165 pulgadas Para muñón de biela Porshe 2.100 pulgadas

Para muñón de biela Chevrolet 2 pulgadas.

Cigüeñales con carrera diferente

Cuando un cigüeñal es de mayor carrera hace subir y bajar más el pistón, y cambiando el diámetro de giro de la biela afectando el ángulo de la palanca contra el pistón, causando mayor tensión en la biela.

 

Para contrarrestar este efecto se deben instalar bielas un poco más largas, se fabrican (USA) en diversas medidas desde 5.0" hasta 6.00" según las configuraciones de los diferentes tipos de cigüeñales.En la imagen de la derecha mostramos 3 tipos de biela de Izquierda a derecha.

Biela Porshe 5.352 pulgadas. Biela Vw Originales 5.394 pulgadas.

Biela CB Performance 5.500 pulgadas

 

Bielas con diferente tipo de acopleA la izquierda una biela original Vw, y a la derecha una de alto

rendimiento CB Performance

Biela Scat tipo Vw con tornillos ARP

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 Con esta imagen podemos comparar una biela original (izq) con una de alto rendimiento de CB Performance la imagen es de la parte superior de la biela con la unión del perno del pistón.

 Las bielas de alto rendimiento deben tener tornillos, fabricados en materiales muy resistentes, para así soportar grandes fuerzas como los de la marca .ARP

Los tornillos ARP también se les puede instalar a unas bielas originales, solo que este trabajo se debe realizar por una persona experimentada en el ramo.

Notas. En motores de alto rendimiento es recomendable que este tipo de trabajos los realice una persona experimentada en el ramo, para evitar dolores de cabeza

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Cigüeñal.

Este componente como hemos mencionado antes, es el más importante de un motor por ser la columna vertebral del mismo, además de transferir la fuerza del motor hacia la caja de cambios.

El motor crea energía que se transforma en movimiento por la rotación de un eje longitudinal denominado cigüeñal.

Como es lo más importante en un motor estándar, lo será aún más en un motor de alto rendimiento, por esto te recomendamos que lo adquieras nuevo o con muy poco uso comprobado y en poca medida de desgaste.

Muñones de centro y biela

El cigüeñal gira sobre su propio eje, así como las bielas giran sobre el muñón del mismo.

Para evitar desgaste en estas partes los motores llevan unos cojinetes fabricados en un material suave llamados "metales" los cuales son lubricados continuamente con aceite.

En motores de alto rendimiento es recomendable utilizar metales alemanes o los originales "de agencia".

Los metales tiene 2 medidas, la interior para el cigüeñal y la exterior para el block del motor, y todo depende de la

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Metales o Cojinetes

medida en que se encuentre cada uno de ellos.

Cuando falla un metal por desgaste o falta de lubricación se puede llegar a rayar algún muñón, entonces se tienen que rectificar los muñones a la medida siguiente, claro que dependiendo de la profundidad del rayado será la medida en que tenga que quedar. Los cigüeñales originales (nuevos) vienen en medida estándar 0.00mm cuando lo rectifican por primera vez queda en 0.010mm, la segunda en 0.020mm y así sucesivamente hasta 0.060mm que es la ultima medida utilizable del mismo. Esto se mide con un micrómetro radial y lo tienen los talleres especializados en este tipo de trabajo.

Cuando sobrepasa la medida máxima, le instalan un carrete de bronce al block, lo cual no es recomendable para motores con más potencia.

Los cigüeñales de alto rendimiento vienen en medida 0.010 mm.

Este tipo de cigüeñales generalmente tienen contrapesos que le dan múltiples beneficios en cuestiones de balanceo y torque al motor, son comúnmente llamados contrapesados.

Los Cigüeñales tienen varias maneras de medirse. Por la carrera y por el diámetro de los muñones de las bielas. Esto último depende del tipo de bielas que se va a instalar. (ver sección Bielas)

Como sabemos la cilindrada de un motor se define con las medidas de la carrera del cigüeñal y el diámetro del pistón.

Motor original 1,600ccCilindrada= Pistón x Pistón x Carrera x 0.0031416Ej. 85.5 x 85.5 x 69 x 0.0031416 = 1,584.64 cc

La carrera de un cigüeñal se obtiene por la distancia que hay entre el eje central del cigüeñal y el eje de los

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muñones de biela multiplicado por 2.

Los Cigüeñales originales tienen carrera de 69 mm,

El cigüeñal con carrera más grande que se le puede instalar a un block de Tipo1 original es de 84mm.

La diferencia de un cigüeñal original a uno de mayor carrera se puede notar visiblemente un poco con respecto uno al otro.

Existen 3 tipos de muñones para biela en cigüeñales de alto rendimiento

Para biela Vw Para biela Porshe

Para biela Chevrolet.

Para instalar un cigüeñal de más carrera, se tiene que preparar el monoblock para pasen libremente las bielas así como los contrapesos.

Si vas a invertir tiempo y/o dinero en trabajar un block, es recomendable utilices uno nuevo o en medidas no muy altas.

Los cigüeñales generalmente vienen marcados por su fabricante, sea su marca y/o la medida, como el mostrado en la foto de abajo, por CB Performance con carrera de 78 mm

Los cigüeñales de alto rendimiento tienen 8 pernos para reforzar la unión con

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la cremallera del Clucht a diferencia del original que solo trae 4 pernos

Cigüeñal original con 4 pernos

Cremallera original con trabajo para 8 pernos

También es recomendable instalar una tuerca de Cromomoly para la unión de la

Cremallera con el cigüeñal

Para Imaginar. En algunos motores de alto rendimiento esta pieza puede llegar a girar a más de 8,000 vueltas por minuto (R.P.M) sobre su propio eje.

Notas. En motores de alto rendimiento es recomendable que este tipo de trabajos los realice una persona experimentada en el ramo, para evitar dolores de cabeza

 

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