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IIINNNTTTRRROOODDDUUUCCCCCCIIIÓÓÓNNN

En el presente material tiene como finalidad de proporcionarle una ayuda al los alumnos y

las alumnas estudiantes del modulo de REACONDICIONAMIENTO DE MOTORES

ACCIONADO POR GASOLINA Y DIESEL correspondiente al Módulo I de segundo

año de bachillerato de la especialidad de Mecánica Automotriz.

Dentro del contenido en este material esperamos satisfacer algunas necesidades acerca de el

reacondicionamiento de motores y que al lector o la lectora le sea de mucha ayuda y como

una guía para el desarrollo del módulo, ya que los alumnos y las alumnas deben de conocer

sobre las partes que se deben de inspeccionar en el motor para que se realice un

reacondicionamiento de calidad y seguridad conociendo las partes especificas que deben de

inspeccionarse.

De esta manera se muestran algunos criterios que se deben de tomar en cuenta a la hora de

realizar un reacondicionamiento de motor y que más que todo algunas de las pruebas para

realizar un diagnostico al motor y si necesita un reacondicionamiento completo de todas sus

partes.

Por tal motivo se le muestran algunos tipos de motores y la distribución en la que se

pueden encontrar o como existen en la rama automotriz así como son las partes móviles del

motor y cuales se tienen que verificar su desgaste, si se encuentra dentro de las tolerancias

especificadas por el fabricantes, como el desgaste de los cilindros, las válvulas y los

cojinetes así como otra partes importantes del motor como los anillos ó segmentos del

pistón y cada revisión a efectuar a cada parte de estas, así como las revisiones para una

determinación si algunas partes necesitan ser reacondicionadas ó rectificadas como el

cigüeñal, cilindros, culata y bloque de cilindros.

Se busca también que el lector ó la lectora sea capas de conocer una terminología técnica

automotriz por lo cual se le presenta un diccionario técnico automotriz.

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CCCRRRIIITTTEEERRRIIIOOOSSS DDDEEE DDDIIIAAAGGGNNNOOOSSSTTTIIICCCOOO PPPAAARRRAAA DDDEEETTTEEERRRMMMIIINNNAAARRR EEELLL

RRREEEAAACCCOOONNNDDDIIICCCIIIOOONNNAAAMMMIIIEEENNNTTTOOO DDDEEE UUUNNN MMMOOOTTTOOORRR DDDEEE CCCOOOMMMBBBUUUSSSTTTIIIÓÓÓNNN

IIINNNTTTEEERRRNNNAAA...

DETERMINAR EL KILOMETRAJE DE TRABAJO DEL MOTOR.

En términos generales siempre es conveniente conocer el kilometraje trabajado por el

vehículo en consideración, pues es un indicativo importante, en algunos casos, para

considerar el estado de las piezas antes de hacer un diagnostico más profundo sobre ellas.

Habrá que tener muy en cuenta que no necesariamente todas las piezas tendrán que ser

rectificadas o cambiadas sino solo las asociadas a una falla determinada.

HACER EL DIAGNOSTICO DETALLADO.

Existen dos posibilidades:

1. Que el motor no este funcionando y que el volante no gire

Puede suceder que el motor haya estado mucho tiempo sin funcionar y los anillos

estén pegados a las paredes de los cilindros. En este caso se desarmara el motor para

hacer una limpieza interna y luego se armara sin cambiar ni cortar nada, luego se

prueba el funcionamiento del motor.

Pero generalmente, en todos los casos, es necesario bajar el motor, desarmarlo y

llevarlo a un taller de rectificado. Pues normalmente el cigüeñal se inmoviliza por

un casquete atascado, un pistón pegado o el árbol de levas pegado.

2. Que el motor esté funcionando anormalmente.

En este caso puede ser el efecto de muchas causas en forma unitaria o todas de una

vez. Si el motor funciona mal, es necesario aislar la falla y tratarla específicamente

para verificar si amerita el Reacondicionamiento del motor.

Se puede comenzar por la culata verificando algún golpeteo rítmico en la parte superior del

block que nos indique válvulas trabajando mal, un árbol de levas que no funciona bien,

cuando este va montado sobre la culata.

NOTA: Use un estetoscopio para hallar más rápido el ruido anormal.

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Verifique si hay consumo excesivo de aceite, de ser así, tendríamos las siguientes

posibilidades: guías de válvulas muy gastadas, anillos en mal estado, desgastes y ralladuras

en las paredes del cilindro, fugas por grietas, puede darse el caso que se encuentren todas a

la vez

EFECTÚE MEDIDAS DE COMPRESIÓN A LOS CILINDROS.

Después de hacer funcionar el motor hasta la temperatura de funcionamiento, se quitan las

bujías y se instala un compresometro para tomar las medidas, si estas son un 10% menor

que las especificadas se hará lo siguiente: Agregue una cucharada de aceite SAE 30 y repita

las mediciones.

Si la compresión marca normal significa que son anillos malos y que las válvulas están

bien. Si la compresión no mejora significa que las válvulas no están sellando y habrá que

hacerles su reparación. Si se da el caso en que dos lecturas de cilindros adyacentes son

bajas, esto indica que el empaque de la culata esta soplado o quemado. Tamben puede

suceder que la superficie de la culata esta torcida y necesita rectificación.

NOTA: Cuando se hace un cambio de anillos a la vez se inspeccionan las paredes de los

cilindros por posibles rayaduras o deformaciones.

En todo caso, para indicar el Reacondicionamiento de un motor que funciona mal, se harán

las pruebas que justifiquen el trabajo tales como: falta de potencia, consumo de aceite

excesivo y calentamiento excesivo.

Cuando el motor ha fallado es necesario saber el origen de la falla para corregirla en el

momento de efectuar el Reacondicionamiento.

NOTA: Revise el filtro de aceite y observe, si no hay virutas de metal que puedan indicar

desgaste en alguna parte, como casquetes del cigüeñal o bujes del árbol de levas.

También puede bajar o quitar el cárter para revisar la condición general del cigüeñal, al

mismo tiempo podrá observar el estado del aceite.

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111--- DDDEEETTTEEERRRMMMIIINNNAAACCCIIIÓÓÓNNN DDDEEE TTTOOORRRCCCEEEDDDUUURRRAAA,,, CCCOOONNNIIICCCIIIDDDAAADDD YYY OOOVVVAAALLLAAAMMMIIIEEENNNTTTOOO... 1.1- INSPECCIÓN Y MEDICIÓN DE LA CULATA. En el motor de explosión, la culata reviste una importancia particular. A través de su forma

constructiva, contribuye de forma significativa al comportamiento en marcha y el

rendimiento del motor. Tiene las siguientes funciones: cerrar de forma estanca la cámara de

combustión frente al bloque motor, dar forma a la cámara de combustión y disipar el calor

producido por la combustión. En los motores refrigerados por aire, el calor de combustión

es disipado a través de las aletas de refrigeración previstas en la superficie de los cilindros y

la culata, y en los motores refrigerados por agua es disipado por medio de los conductos de

agua. La culata controla la renovación de los gases en el motor, asegurando la admisión de

la mezcla de aire y carburante y evacuando los gases de escape. También se alojan en la

culata las válvulas. En motores con árbol de levas en cabeza, la culata encierra, además del

árbol de levas, el mecanismo de accionamiento de las válvulas. En motores con árbol de

levas lateral, contiene sólo parte de ese mecanismo.

En motores para turismos se utilizan casi exclusivamente culatas de una pieza. En cambio,

los motores diesel de gran cilindrada para camiones tienen con frecuencia una culata por

cilindro. Con ello se ahorran costes de reparación en caso de romperse el motor.

1.1.1 CULATA: Esta ubicada en la parte superior del bloque del motor, esta construida de

hierro fundido ó aleación de aluminio. En ella están dispuestos los mecanismos de las

válvulas, balancines y la tapadera de balancines, también algunas veces puede alojar el

árbol de levas ya sea uno ó dos de ellos conocidos como OHC ó DOHC.

En ella se encuentran los conductos ó lumbreras de admisión y escape con sus respectivos

múltiples, conductos para el refrigerante y normalmente las cámaras de combustión. Entre

la culata y el bloque del motor se instala un empaque especial de aluminio, asbesto ó cobre

(empaque de culata) que evita la fuga de compresión, agua y aceite.

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Fig. 1.1 En la imagen se muestran las partes que componen un motor de combustión

interna.

Estando desarmados y lavados todos los componentes del motor, se procederá a analizar el

estado de la culata.

1.1.2 LIMPIEZA GENERAL: Se hará una minuciosa limpieza de la culata, para eliminar;

polvo, grasa, oxido, etc. Una limpieza eficaz se logra mediante un raspado, lavado y secado

de las piezas. Para lavar se usaran químicos tales como: gasolina, diesel o solventes

especiales.

En puntos de difícil acceso se utiliza una pistola pulverizadora.

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Fig.1. 2 Limpieza general de la culata: con cepillo de alambre mediante un taladro de mano

se limpiaran las zonas con carbón en la culata.

1.1.3 DESCARBONADO: Con un cepillo de alambre mediante un taladro de mano se

limpiaran completamente las zonas o puntos carbonosos, sobre todo los asientos de

válvulas. También se empleara una espátula para botar toda cantidad de carbonilla.

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Fig.1. 3 Descarbonado y limpieza de los asientos de válvulas con un cepillo y una pistola

para lavado de piezas

Nota: Al efectuar la limpieza y descarbonado evite rayar las piezas (cara de las válvulas)

con las herramientas.

1.1.4 INSPECCIÓN DE GRIETAS: Para encontrar las posibles grietas, sobretodo en la

cámara de combustión, se hace un control visual que permite verificar la superficie de

asientos de válvulas y el estado en general de la culata.

También para un mejor análisis se emplea el método magnaflux y la prueba a presión con

agua y aire. El método magnaflux incluye la prueba del arco magnético y el de tintas

penetrantes Este mismo método es el que se emplea para detectar grietas.

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Fig.1. 3.1 Forma en que se realiza la prueba a presión para detectar grietas por aire y agua

Nota: para la prueba con magna flux se utiliza de la misma manera pero con un colorante

con participas metálicas y que cuando se le aproxima un magneto se adhieren las partículas

al magneto detectando las grietas por el colorante que contienen.

NOTA: En caso de detectar grietas ver sección 10.0

1.2- VERIFICACIÓN DEL ALABEO O PLANITUD DE LA CULATA.

Se emplean dos métodos:

a) Con plano de mármol y colorante

b) Con regla y calibrador de hojas

1.2.1- VERIFICACIÓN DE PLANITUD DE LA CULATA EN EL MÁRMOL CON

COLORANTE.

Esta operación se logra esparciendo uniformemente sobre el plano de mármol una pequeña

cantidad de azul de Prusia u otro colorante. Al colocar el asiento de la cuata y moverla de

un lado a otro se observará la planitud de acuerdo como se impregna el colorante.

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Fig.1. 4 Se muestra una Culata sobre una mesa Mármol.

NOTA: Para la comprobación de la planitud de la culata sobre una mesa Mármol se vierte

una capa fina del colorante sobre la mesa y se coloca la culata con la superficie a

comprobar.

1.2.2- VERIFICACIÓN DE LA PLANITUD DE LA CULATA CON REGLA Y

HOJA CALIBRADA.

Esta operación se hace colocando una regla nivelada sobre el asiento de la culata, luego se

trata de introducir una hoja calibrada. Una hoja de 0.003” no debe entrar entre las

superficies. Si las torceduras son mayores a 0.003”, la superficie de la culata deberá ser

rectificada.

La verificación con la regla se hará en tres direcciones.

A la vez compruebe la planitud del asiento de los múltiples en la misma forma.

Notas:

1. Al volver a montar la culata use la secuencia de apretado de los pernos y el torque

recomendados por el fabricante.

2. Una culata no se deberá cortar más de la altura especificada por el fabricante en

caso que la cara de la culata se encuentre con torceduras

3. La rectificación de la cara de la culata se realiza con una maquina cepilladora.

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Fig. 1. 5 Comprobación de la planitud de la culata con calibrador de hojas.

11

Fig. 1.5.1 Lugares de comprobación de la planitud de la culata con calibrador de hojas.

Fig. 1. 6 Se muestra la máquina rectificadora de superficie de culatas ó cepilladora de

culatas.

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Fig. 1. 7 Se muestra una culata después de ser rectificada.

1.3- VERIFICACIÓN DEL ESTADO DE LAS VÁLVULAS

Válvulas.

Generalmente, en la reparación y ajuste de motores, se le da poca importancia a las

válvulas, ya que es una pieza que, por su diseño, materiales, función y operación, es

muy noble y aguanta muchos abusos.

En un motor de cuatro tiempos, el primero es el de admisión, en el que la válvula del

mismo nombre se abre y, por la succión que ejerce el pistón en su carrera descendente,

permite la entrada de un volumen de mezcla igual al desplazamiento del pistón; se

cierra aproximadamente cuando éste llega a su punto máximo inferior y permanece

cerrada, al igual que la de escape, durante la compresión, que es el segundo tiempo. El

encendido y la expansión, o carrera de poder, constituyen el tercer tiempo y al terminar

este último, principia el cuarto tiempo, que es de escape, en el que la válvula llamada

así, se abre y permite la expulsión de los gases quemados. Los cuatro tiempos terminan

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al cerrar la válvula de escape, estando el pistón aproximadamente en su punto máximo

superior por segunda vez.

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Fig. 1.8 Se muestra la función de las válvulas de un motor Diesel.

Fig. 1. 8.1 se muestra la función realizada en un motor a Gasolina.

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1.3.1 CONSTRUCCIÓN DE LAS VALVÚLAS.

Válvula de admisión

a) Válvula monometálica

b) Válvula monometálica con asiento templado

c) Válvula monometálica con asiento recubierto con stellite

d) Válvula bimetálica

e) Válvula bimetálica con asiento recubierto con stellite

Válvula de escape

a) Válvula monometálica

b) Válvula monometálica con asiento recubierto con stellite

c) Válvula bimetálica

d) Válvula bimetálica con asiento recubierto con stellite

Válvula monometálica

Las válvulas monometálicas están hechas de un solo material, elegido para responder a las

dos exigencias fundamentales que son. Resistencia a las altas temperaturas y tener buenas

cualidades de deslizamiento.

Válvula bimetálical

Con las válvulas bimetálicas, es posible combinar un material que resista las altas

temperaturas (cabeza de la válvula), con otro templable y de buenas cualidades de

deslizamiento (vástago de la válvula). La unión de estos dos materiales se realiza mediante

una soldadura de fricción.

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Asientos templados y recubiertos con stellite

Las válvulas de escape, en particular, son altamente solicitadas, tanto química como

térmicamente, por esta razón, es necesario reforzar su asiento, por templado, o por

recubrimiento del mismo con stellite, que es un material adecuado para este tipo de

solicitación. En el caso de los motores de alto rendimiento (high performance), se templa

por inducción el asiento de las válvulas de admisión. Así, se evita el desgaste de los

asientos por impacto.

Punta de vástago

El balancín o el botador hidráulico someten a la punta del vástago a grandes esfuerzos. Para

evitar un desgaste prematuro de esta zona de la válvula, se templa por inducción el extremo

del vástago. Cuando el tipo de acero con que está fabricado el vástago no permite templar,

se lo recubre con stellite, o se le suelda una plaquita templada.

1.3.2 Algunas causas de fallas

1. Una válvula que muestra un mínimo desgaste en su asiento con marca poca profunda,

puede ser utilizada nuevamente sin rectificar el asiento, pero se debe instalar en el

mismo cilindro en que venía.

2. Cuando la cabeza de la válvula está corrocionada o picada, no debe ser usada

nuevamente. Generalmente esta deformación es causada por alta temperatura de los

gases de escape, en un motor sobre-revolucionado. También puede ser causada por la

falla de los resortes de las válvulas, el uso de resortes inadecuados o débiles, o

sencillamente por corrosión.

3. Una válvula que muestra depósitos de carbón no necesita ser reemplazada

necesariamente; después de una cuidadosa limpieza y su inspección adecuada, se podrá

decidir si se debe o no instalar nuevamente.

4. Una sombra en el asiento indica que la válvula estuvo trabajando mal alineada. El

desalineamiento puede ser tan pequeño que no se por una inspección visual. Se puede

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tratar de recuperar la válvula rectificado el asiento a que limpie, y se pude volver a usar

si no se adelgaza demasiado el margen. Antes de instalarla corrija el desalineamiento

rectificando a escuadra el asiento en el motor.

5. Una válvula dañada en el asiento y margen por material extraño, no debe usarse

nuevamente. Cualquier válvula que muestre daños en el margen, el asiento, en el cuello

o en cualquier parte de la cabeza, debe de ser desechada.

6. Si existe erosión o reducción de área, ya sea en el radio del cuello o en el vástago,

reemplace la válvula.

7. Nunca reinstale una válvula que muestra mucho desgaste en el asiento o en la cabeza.

Para poder hacer una buena decisión, limpie y rectifique la válvula, y entonces

inspeccione la cuidadosamente.

8. No use una válvula que tenga grietas en la cabeza, el asiento, en el radio del cuello o

en el vástago, las grietas son causadas normalmente por altas temperaturas en el motor.

Algunas razones del sobrecalentamiento son:

a) Trabajar el motor sobre-cargado o con mezcla muy rica, ya sean en altas o bajas

revoluciones.

b) Purificador de aire sucio, que resulta en mezcla rica.

c) Las espreas de inyección de combustión en mal estado.

d) Un ajuste insuficiente en el tren de válvulas. A lo que normalmente se le llama

ajuste de punterías apretado.

e) El forzamiento prolongado del motor.

f) Alguna obstrucción o mal estado del sistema de enfriamiento.

9. No se use una válvula que muestre diferencias de color en el vástago. Esto

normalmente es causado por demasiado claro entre el vástago y la guía, por fuga en las

válvulas de escape, o por sobre carga del motor.

10. Inspeccione cuidadosamente las ranuras para candado de cada válvula, si muestran

daño o desgaste, instale una válvula nueva.

11. Nunca use una válvula que muestre golpes, picaduras o rayaduras profundas en la

cabeza, asiento o área del cuello. Tenga mucho cuidado cuando maneje las válvulas,

para evitar golpes.

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12. Una válvula que tenga el vástago rayado, o con material arrancado y pegado, no

debe de ser usada nuevamente. Estos tipos de defectos normalmente son causados por

uno o varios de los siguientes cuatro factores.

a) Una lubricación insuficiente del vástago.

b) Daños en el acabado superficial del vástago y la guía.

c) Suciedad o material extraño

d) Juego insuficiente o excesivo entre el vástago y la guía.

13. No use una válvula que muestre óxido o suciedad de cualquier especie, esto puede

causar o esconder erosión o picado.

14. No reinstale una válvula que tenga el vástago desgastado. Algunas de las causas

más comunes de desgaste de vástago son:

a) Lubricación insuficiente

b) Presencia de material abrasivo

c) Desalineamiento entre el asiento del motor, la guía y la válvula.

d) Resortes de válvula en mal estado

e) Guía de válvula dañada o mal maquinada.

15. Si encuentra una válvula con el vástago ranurado, rallado o acordonado radialmente,

pase la uña en sentido perpendicular a las marcas. Si las rayas son sólo visibles y no las

siente al pasar la uña, puede volver a usar la válvula. Si siente usted las rayas, no la

utilice, deséchela.

16. Las causas de una válvula pegada en la guía pueden ser:

Enfriamiento insuficiente; acumulación de laca; lubricación insuficiente; aceite sucio;

óxido en la guía, causado por una fuga de agua en alguna parte del motor,

produciéndose una ambiente húmedo; guía rimada a un diámetro incorrecto o poca

distancia entre asiento y guía, por haber rectificado demasiado el asiento o estar la guía

demasiado sobresalida, atorándose en el cono del cuello de la válvula.

Las válvulas abren y cierran las lumbreras de admisión y escape en el momento

oportuno de cada ciclo. La de admisión suele ser de mayor tamaño que la de escape.

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En una válvula hay que distinguir las siguientes partes:

• Pie de válvula.

• Vástago.

• Cabeza.

La parte de la cabeza que está rectificada y finamente esmerilada se llama cara y asienta

sobre un inserto alojado en la culata. Este asiento también lleva un rectificado y

esmerilado fino.

El rectificado de la cara de la válvula y el asiento se hace a ángulos diferentes. La

válvula siempre es rectificada a 3/4 de grado menos que el asiento. Esta diferencia o

ángulo de interferencia equivale a que el contacto entre la cara y el asiento se haga

sobre una línea fina, proporcionando un cierre hermético en toda la periferia del asiento.

Cuando se desgaste el asiento o la válvula por sus horas de trabajo, este ángulo de

interferencia varía y la línea de contacto se hace más gruesa y, por tanto, su cierre es

menos hermético. De aquí, que de vez en cuando haya que rectificar y esmerilar las

válvulas y cambiar los asientos.

El carbón, la corrosión, el desgaste y la falta de alineación son consecuencias de un

funcionamiento anormal del motor.

Fig. 1. 8.2 Diferentes tamaños de válvulas usadas con residuos de carbón en la cabeza.

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Para una buena inspección de las válvulas se hará lo siguiente:

Verificaciones de las válvulas:

a. Observe si hay desgaste excesivo en el vástago de la válvula.

b. Observe si la superficie del asiento y el reborde de la cara de la válvula están

quemados, picados o desgastados.

c. Verifique el juego entre el vástago y la guía de la válvula. Esta verificación es

recomendable hacerla con un comparador de carátula.

NOTA: Las tolerancias se deben consultar con el manual del fabricante.

Válvula Nueva Válvula Usada

1- Altura de la válvula.

2- Ranura para seguro de válvula.

3- , 4- Lugares de desgaste del vástago de las válvulas

5- , 6- Asiento de la Válvula.

Fig.1. 9 Puntos de Verificación del desgaste de las válvulas.

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Medidas principales en una válvula D x d x L D = Diámetro del platillo d = Diámetro del vástago L = Largo total

= Ángulo del asiento de la válvula

Fig. 1.9.1 Medidas principales en una válvula.

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Designaciones en una válvula

Fig. 1.9.2 Descripción de la estructura de una válvula con sus partes.

Fig. 1. 10 En la siguiente figura se muestran las especificaciones de las tolerancias de las

válvulas según el fabricante correspondientes a Mazda y Ford de algunos modelos de sus

motores

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Fig. 1. 11. En la figura anterior se muestra una Tabla de especificaciones de las válvulas

con sus aparatados de las marca Mazda y Ford.

d. Verificar el espesor de la cabeza de la válvula. Este debe ser como mínimo 0.8

mm, un espesor menor podría causar descabezamiento de la válvula.

e. Verifique el alineamiento de las válvulas

f. Verifique el ángulo de la cara de válvula utilizando una escuadra con arco

graduado.

Fig.1.12 Diferentes tamaños de válvulas Nuevas.

1.4- VERIFICACIÓN DE ASIENTOS DE VÁLVULAS

1.4.1 Medidas principales de los asientos de válvula

D = Diámetro externo

d = Diámetro interno

h = Altura

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El estado de los asientos de válvulas se verifica primero visualmente si están en buen

estado. Luego se mide la profundidad con un micrómetro de profundidades. Si esta

dentro de su tolerancia, los asientos solo se rectifican; si están fuera de su tolerancia es

necesario sustituirlos por nuevos insertos.

También se verifica el ancho del asiento y su concentricidad.

Nota: Un asiento demasiado ancho ayudará a la adhesión de partículas de carbón. Un

asiento muy estrecho no disipara adecuadamente el calor de la cabeza de válvula.

El contacto entre el asiento y la cara de la válvula se puede verificar por medio de

marcas con un lápiz blando o con azul de Prusia. Se introduce la válvula y se gira, en

ambos casos se observara claramente la zona de contacto.

Nota: si no hay contacto correcto, se esmerilaran las válvulas.

Fig. 1.13 Rectificación de asientos de válvulas.

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Fig. 1.14 Asientos de válvulas Nuevos

Fig. 1.14.1 Se muestra una culata seccionada con lo asientos de las válvulas

desmontados.

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1.5- VERIFICACIÓN DE GUÍAS DE VÁLVULAS.

El objetivo de la guía de válvula es el de absorber las fuerzas laterales a las que el vástago de la válvula está sometido.

La guía centra la válvula en el inserto de asiento de válvula y reparte el calor de la cabeza de válvula a través del vástago hasta la culata.

Dadas las extremas condiciones de funcionamiento a las que la guía está sometida, los materiales y sus propiedades son factores determinantes de la calidad del producto.

Materiales Construcción de guías de válvulas.

Con la fundición gris y el latón como componentes para la fabricación de nuestras guías de válvula, hemos conseguido unos productos con unos excelentes coeficientes de deslizamiento y de disipación de calor.

G1 Fundición gris de estructura perlítica caracterizada por una buena resistencia al desgaste, apta para usos con un grado de solicitación normal.

G2 Fundición gris de estructura perlítica con alta concentración de fósforo. El fósforo insertado en la estructura forma una retícula que incrementa notablemente la resistencia al desgaste, incluso en condiciones de escasa lubricación, gracias a su resistencia a la fricción.

G3 La fundición gris con estructura perlítica con alta concentración de en fósforo y cromo. Para la utilización en motores turbo sometidos a grandes esfuerzos.

B1 Aleación CuZnAl se nos muestra como un material con una buena resistencia al desgaste y un alto coeficiente de deslizamiento, ideal para guías sometidas a altos rendimientos.

SM Materiales de metal sinterizado desarrollados para motores de altos esfuerzos. Para motores potenciados y motores gas (propano, LPG).

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Medidas principales de las guías de válvula D/d1 x d x L D = Diámetro exterior d1 = Diámetro del collarín d = Diámetro del alojamiento para la válvula L = Longitud total

Fig.1. 15 Se muestra la estructura de una guía de válvulas

La guía, que va encajada en la culata del cilindro y su misión consiste en guiar la

válvula en su movimiento ascendente y descendente para que no se desvíe.

La verificación se hace por medio de un comparador especial, manualmente o con una

bomba de vacío. En términos generales el desgaste permisible es de 0.002” para guías

de admisión y 0.003” para guías de escape.

Fig. 1.15.1 En la fotografía se pueden observar diferentes tipos de guías de Válvulas.

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Fig. 1.15.2 En la fotografía se pueden observar otros tipos de guías de Válvulas.

1.5.1- DESGASTE EN LAS GUÍAS DE VÁLVULAS

Cuando el desgaste en la guía no es excesivo solo se limara a la medida determinada. Si

la guía tiene un desgaste excesivo o esta dañada, deberá cambiarse. Si no son

cambiables se construyen nuevas y se instalan.

Nota: Siempre que le de mantenimiento a las guías de válvulas es recomendable

cambiar los sellos de válvulas.

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Fig. 1.16 Comprobación del desgaste de las guías de las válvulas.

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Fig. 1. 16.1 Se muestra en la fotografía una Culata después de reemplazadas las guías

de válvulas

Fig. 1.16.2 Se muestra la instalación de los sellos de las válvulas

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1.6- VERIFICACIÓN DEL ESTADO DE LOS RESORTES DE VÁLVULAS.

a) Verificar la perpendicularidad usando un plano de mármol y una escuadra. Los

resortes deberán estar a escuadra.

b) Verificar la altura libre de los resortes poniendo la regla sobre los resortes en fila. La

altura de todos debe ser igual( ver Fig. 1.17 y 1.18)

c) En un probador de resortes compruebe la tensión de los resortes. Debe se la

especificada por el fabricante.(ver fig. 1.19)

d) Observe si los retenes de resortes, seguros y arandelas están buenos, gastados o

torcidos.

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Fig. 1. 17 Comprobación de la longitud de los resortes de las válvulas con un vernier.

Fig. 1. 18 Comprobación de la longitud de los resortes con una regla.

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Fig. 1.19 Comprobación de la tensión de los resortes de las válvulas.

36

Fig. 19.1 Se Muestra una culata rectificada y armada con resortes nuevos de las válvulas.

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222...000--- VVVEEERRRIIIFFFIIICCCAAACCCIIIÓÓÓNNN DDDEEELLL EEESSSTTTAAADDDOOO DDDEEELLL BBBLLLOOOCCCKKK DDDEEELLL MMMOOOTTTOOORRR

Bloque de Cilindros

El bloque de cilindros forma el armazón del motor. Generalmente está hecho de hierro fundido, pero a fin de reducir el peso, así como para mejorar la eficiencia de enfriamiento, muchos son hechos de aleación de aluminio. Las partes principales del bloque de cilindros son las siguientes:

Cilindros: estos son los tubos cilíndricos en los cuales los pistones se mueven arriba y abajo. Camisas de Agua: estas proveen conductos para el refrigerante usado para enfriar los cilindros. Galerías de Aceite: estas proveen conductos para la entrega del aceite de motor al bloque de cilindros y culata de cilindros. Rodamientos del Cigüeñal: estas partes sostienen al cigüeñal vía rodamientos.

(Ver Fig. 2.1)

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Configuración del bloque de cilindros

Camisa de Agua Cilindro

Galería de Aceite

Rodamiento del

Cigüeñal

Fig. 2.1 Partes de un Bloque de motor.

39

Fig. 2.2-A Vista de un bloque de motor con las partes internas a las que contiene

A continuación se presentan diferentes estructuras de Bloque de motor.

Fig. 2.2 - B Bloque de 5 cilindros

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Fig. 2.2 - .C Bloque de 8 cilindros en V

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Fig. 2.2 - D Bloque de 10 cilindros en V, Motor diesel

Fig. 2.2 –E Se muestran dos bloque de motores de 6 cilindros en V y en línea.

42

Fig. 2.2- F Bloque de un motor de 12 cilindros en configuración de W.

Fig. 2.2- G Bloque de un motor de 4 cilindros en línea.

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2.1- LIMPIEZA INTERIOR EN CALIENTE.

Después que ha sido desarmado el motor y las piezas han sido ordenadas y guardadas en un

lugar limpio, se procede a lavar e inspeccionar el block. Este será lavado interiormente en

caliente y de acuerdo a la condición en que esté, se puede usar un disolvente químico y un

cepillo especial para raspar y limpiar las galerías del block.

Este trabajo se hará en la forma debida para garantizar un buen enfriamiento y una buena

lubricación. Expulse toda la suciedad con aire a presión y vuelva lavar.

Nota: Si usa disolvente químico, retire los cojinetes del árbol de levas pues la superficie

de apoyo sería corroída.

Fig. 2.3 Máquina para realizar lavado de block en caliente.

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2.2- DETECCIÓN DE GRIETAS POR LA PRUEBA A PRESIÓN Y POR FLUJO

MAGNÉTICO.

Tapando todos los orificios de las camisas de agua, pasos de aceite y demás agujeros, solo

se deja un agujero libre por donde se aplica aire a presión (50 a 60 psi), luego se aplica una

solución jabonosa. Por donde se manifiesten las burbujas de aire, allí estará la grieta. Una

vez localizados los puntos donde están las grietas, se puede aplicar el método del flujo

magnético para determinar el tamaño de ellas y hacer la reparación correcta. Este mismo

método es el que se emplea para detectar grietas en las culatas. (Ver Fig.2.4 y 2.4.1)

NOTA: Para la reparación de grietas en caso de detectarlas ver sección 10.0

Fig. 2.4 El bloque preparado para realizar la prueba de presión.

45

Fig. 2.4.1 Equipo de detección de grietas por flujo magnético (magnaFlux).

2.3- RECTIFICAR SUPERFICIE

Cuando así sea necesario, la superficie del block puede ser rectificada de igual manera que

la superficie de la culata realizando las mismas pruebas de planitud (ver fig. 2.5) y de

grietas a presión ó de flujo magnético.

Nota: este procedimiento se ejecutara si la superficie del block NO se encuentra

perfectamente plana.

46

Fig. 2.5 Prueba de planitud de la superficie del Block. Con regla mármol y calibrador de

hojas.

Fig. 2.5.1 Máquina rectificadora de cilindros y cepilladora de cara del block.

47

333...000--- VVVEEERRRIIIFFFIIICCCAAACCCIIIÓÓÓNNN DDDEEELLL EEESSSTTTAAADDDOOO DDDEEE LLLOOOSSS CCCIIILLLIIINNNDDDRRROOOSSS

Antes de sacar los pistones se habrá tenido que eliminar el reborde superior del cilindro

mediante un escariador especial.

Fig. 3.1 Escariador para eliminar el reborde del cilindro para sacar los pistones.

48

Fig. 3.2 Inspección visual de los cilindros

3.1- MEDIR DESGASTE DEL CILINDRO.

Para determinar la cantidad de desgaste del cilindro, se utiliza un indicador telescopico y un

micrómetro. También se puede utilizar un medidor con indicador de carátula para medir

interiores. (Ver Fig. 3.3 y 3.3.1).

49

Fig. 3.3 Comprobación del diámetro del cilindro.

Fig. 3.3.1 Comprobación del desgaste y ovalamiento del cilindro con diagrama de

posiciones de prueba.

50

Las mediciones se toman en sentido longitudinal y transversal del motor, en puntos

situados debajo del reborde superior, cerca del fondo del PMI y en el punto medio.

Cuando su conicidad o su ovalación sea mayor a 0.005” (0.125mm) se requiere la

rectificación de los cilindros. Por norma general los cilindros se cortan a 0.010”, 0.020”,

0.030 y 0.040, según sea su mayor desgaste.

3.2- RECTIFICAR LOS CILINDROS

Los cilindros serán rectificados a la sobre medida según sea el desgaste que tengan los

cilindro, siempre se gastan más en un lado.

Todos los cilindros serán cortados a la misma medida. Al efectuar las operaciones se

siguen las instrucciones del fabricante de la maquina para no dañar el block ni las

herramientas de corte.

Después del rectificado es conveniente pulir los cilindros para que la superficie tenga un

acabado satisfactorio para un asentamiento correcto de los anillos.

Nota:

a) El procedimiento para la rectificación de los cilindros dependerá de si se cuenta

con la maquina especifica para realizar el rectificado y de el tipo de equipo con

el que cuente.

b) Después del corte de los cilindros es importante limpiar por completo todo

Residuo de abrasivos.

c) Use un trapo humedecido con aceite SAE 10, nunca utilice gasolina.

51

Fig. 3.4 Maquina realizando rectificación de cilindros.

52

Fig. 3.4.1 Se muestra un motor con sus pistones puestos con los cilindros ya rectificados.

3.3- CAMISAS DE CILINDROS

En algunos bloques de cilindros, en su mayoría los motores Diesel, se emplean camisas de

cilindros de tipo seco o de tipo húmedo, las cuales se pueden cambiar cuando se dañan o se

desgastan más allá de los límites permisibles.

Es importante instalar correctamente las camisas de los cilindros, una mala instalación las

puede deformar, reduce también la transferencia de calor y da un mal asentamiento de los

anillos.

Las camisas de tipo seco no están en contacto con el refrigerante, están embutidas en el

block.

Las camisas de tipo húmedo son las más usadas en motores diesel de servicio pesado. La

camisa esta en contacto directo con el refrigerante con lo que se disipa mejor el calor.

53

Empaques y anillos selladores especiales evitan fugas de refrigerante. La camisa es

introducida a presión en el block.

3.4- CAMBIO DE CAMISAS TIPO SECO

Después de quitar las camisas con el extractor adecuado, inspeccione cuidadosamente los

agujeros del block por posibles deformaciones. Se medirá el diámetro de los agujeros en

varios puntos, si la variación de distorsión es mayor que la especificada por el fabricante

habrá que rectificar los agujeros e instalar camisas con diámetro exterior de sobremedida.

Antes de instalar las camisas hacer una limpieza cuidadosa para eliminar acumulaciones de

carbón u otro tipo de suciedad.

Los residuos que puedan quedar en los abocardamientos producen mala ubicación de

camisas, deformaciones, roturas, acumulación de carbón que da concentraciones de altas

temperaturas

Fig. 3.5 Tipo de cilindros de tipo SECO con lumbreras.

54

Fig. 3.5.1 Camisa ó cilindro de tipo seco.

3.5- INSTALACIÓN DE CAMISAS TIPO HÚMEDAS.

Además de las recomendaciones dadas por el fabricante, es importante observar lo

siguiente:

a) Limpiar correctamente el abocardamiento de los agujeros del block para el buen

asentamiento de la pestaña de la camisa.

b) Limpiar bien la superficie inferior para un buen cierre de los anillos selladores.

c) Al instalar los sellos lubríquelos, también lubrique la superficie del block.

d) Mida cuidadosamente la altura de las pestañas de la camisa. Siga la indicación del

fabricante. Una variación excesiva da lugar a deformaciones de los cilindros, rotura

de pestañas, escape de refrigerante por la junta de la culata.

e) Compruebe si las camisas están correctamente instaladas, midiendo el diámetro

interno con un calibrador de cuadrante. Si se detecta una deformación grave, habrá

que extraer nuevamente las camisas y verificar las causas del daño.

55

Fig. 3.6 Cilindros de tipo Húmedo.

Fig. 3.6.1 Cilindro de tipo Húmedo.

56

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En sentido general, el pistón o émbolo es el órgano que, en el mecanismo cinemática que

transforma un movimiento rectilíneo en uno giratorio, tiene la función de deslizarse

alternativamente dentro de su guía (cilindro). El mecanismo, denominado de biela-

manivela, está compuesto por pistón, biela y manivela, y encuentra su aplicación natural

tanto en máquinas motrices (motores de combustión interna, motores de vapor) como en

máquinas operadoras o de trabajo (bombas hidráulicas alternativas, compresores, etc.).

La forma del pistón

En el pistón pueden distinguirse 4 partes principales: la cabeza, que recibe el calor Y el

impulso de los gases de combustión; la zona de los aros, que por medio de los segmentos

asegura la retención de los gases y del aceite de lubricación y al mismo tiempo disipa una

parte del calor recibido; los alojamientos del bulón mediante el cual se une el pistón a la

biela, y la falda, cuya función consiste en guiar el pistón en su movimiento dentro del

cilindro y ceder el resto del calor al fluido de refrigeración (aire o agua).

El pistón está definido por las siguientes dimensiones fundamentales: D =diámetro; L =

longitud total; B = cota de compresión; D = diámetro del bulón.

La cota de compresión tiene cierta importancia, puesto que suministra la posición del plano

de la cabeza en el punto muerto superior y, consiguientemente, el volumen útil de la cámara

de combustión. En otros términos, influye sobre la relación de compresión que se deduce

del cociente entre la suma de la cilindrada y el volumen de la cámara de combustión

dividido por este último.

En la zona portasegmentos, los alojamientos de los segmentos se obtienen mediante

torneado. En tiempos no muy lejanos podían contarse hasta 5 alojamientos; en la

actualidad, dada la eficiencia de los segmentos, éstos se han reducido a 3 para los pistones

de motores de turismo comunes y a 4 para los de motores Diesel.

El primer alojamiento, comenzando por arriba, aloja un segmento de retención; el segundo

(o el segundo y el tercero) puede incluir un segmento rascador con rebaje, o bien, un

segmento de retención y otro con rebaje; el último alojamiento lleva un segmento clásico

recogedor de aceite, con ranuras, que tiene la función de recuperar una parte del aceite de

lubricación lanzado contra las paredes del cilindro.

57

No todo el aceite es retenido por el segmento correspondiente en su carrera de bajada; una

parte permanece y sirve para mejorar las condiciones de rozamiento de los demás

segmentos. La función del primer segmento es bloquear la parte residual de aceite que sube

hasta él.

Un hecho bastante curioso, pero que tiene razón de ser, es que la última aleta, es decir, la

porción comprendida entre los 2 segmentos finales, tiene 1 mm menos de diámetro,

aproximadamente, que las demás; esto tiene como finalidad crear un espacio regulador,

donde se forma un anillo líquido que retarda la marcha del aceite hacia arriba y produce una

zona de retención más.

El área de los alojamientos del bulón, zona de unión del pistón con la cabeza de la biela

mediante el bulón, es muy delicada, dadas las fuerzas que actúan en ella. Un acoplamiento

realizado defectuosamente implica consecuencias catastróficas (rotura de los apoyos,

gripado y avería total del cilindro). Para tener una idea de ello piénsese que el agujero del

bulón se mecaniza con herramientas de diamante, con una rugosidad superficial hasta de

0,5 µ y con tolerancias de mecanización de 4-7µ. Análogamente, el bulón (de acero

bonificado), con superficie exterior cementada, se rectifica con tolerancias de 5-7µ.

Generalmente, se usan 3 acoplamientos: bulón fijo a la biela y flotante sobre los apoyos;

bulón sujeto al pistón y libre sobre la biela, y bulón libre en los apoyos y en la biela

(flotante).

En el caso de bulones libres en los apoyos, éstos no pueden deslizarse y salir de sus

alojamientos, puesto que se lo impiden unas arandelas del tipo Seeger de sección

rectangular.

Las aleaciones de aluminio empleadas normalmente para la construcción de pistones

pueden clasificarse en 3 categorías: aluminio-cobre, aluminio-cobre-níquel (o hierro) y

aluminio-silicio. Las aleaciones más empleadas son las últimas, puesto que ofrecen óptima

resistencia mecánica y coeficiente de dilatación bajo, junto con elevado coeficiente de

conductibilidad térmica. Además de éstas, existen aleaciones de aluminio al cobre, al silicio

y al magnesio adecuadas para pistones estampados en prensa, de resistencia mecánica

elevada. Estas aleaciones sirven, sobre todo, para construir pistones para motores de

competición y de aviación.

58

En los motores de combustión interna, se confían al pistón las siguientes funciones:

transmitir al cigüeñal, a través de la biela, los impulsos producidos por los gases de

combustión; garantizar la retención de los gases y del aceite de lubricación, y transmitir al

cilindro el calor que recibe de los gases.

La primera función está relacionada esencialmente con su resistencia mecánica y es una de

las principales consideraciones que el diseñador debe tener en cuenta al proyectar los

grosores y al elegir el material.

La segunda función (retención de gases) permite utilizar toda la energía producida en el

momento de la combustión y evita que los gases, al pasar al cárter, quemen el aceite y

provoquen el gripado o el encolado de los segmentos. La retención del aceite es necesaria,

además de para limitar el consumo, para evitar depósitos de carbonilla entre las aletas y en

la cámara de combustión; estos últimos pueden provocar el preencendido por puntos

incandescentes e incluso perforar el pistón. Las dimensiones de la falda y de las aletas

contribuyen a garantizar la retención, puesto que, por encima de ciertos valores de juegos

de acoplamiento entre el pistón y el cilindro, el sistema no puede funcionar, por el peligro

de gripado, por lo que dicha función se confía sobre todo a los segmentos.

La tercera función (disipación del calor) favorece el mantenimiento de las características

mecánicas del material, reduce el peligro de trabamiento de los segmentos y el desgaste de

los alojamientos.

La gama de los tipos de pistones, diferentes por su forma, sus funciones y dimensiones, es

muy amplia. Cada motor tiene su pistón. De todos modos, puede aceptarse una subdivisión

en dos grandes clases, cada una de las cuales agrupa subtipos con características definidas.

Pistones para motores de encendido por chispa

Son los pistones que se emplean preferentemente en los motores de 4 tiempos y de 2. Su

diámetro va desde 30-70 mm para las motocicletas hasta 52-1 10 mm para los automóviles.

Pueden construirse de varias formas: la cabeza, por ejemplo, puede ser plana, cóncava o

convexa. Puede presentar rebajes circulares en correspondencia con la posición de las

válvulas de admisión y de escape Estas diferentes cavidades representan la investigación

continua de los proyectistas para conseguir una combustión completa y, por tanto, un

menor porcentaje de gases no quemados en el escape.

59

La zona inferior de la falda posee generalmente aletas que tienen la función de aumentar la

guía y reducir el golpeteo del pistón contra las paredes del cilindro. El área de la falda

próxima a los agujeros del bulón muchas veces se rebaja para aligerar el pistón sin

comprometer su resistencia.

También puede hacerse otra distinción tomando en consideración las diferentes técnicas de

construcción ideadas para controlar la dilatación térmica. Dichas técnicas representan la

evolución máxima del pistón.

Pistones monometálicos de falda completa. Son los más sencillos y los más usados; la

dilatación térmica de la falda es relativamente grande, de ahí que se precisen amplios

juegos de acoplamiento y notables ovalizaciones de compensación. En tiempos pasados,

este tipo de pistón tenía un corte, vertical u oblicuo, con la función de hacer más elástica la

falda y absorber las dilataciones. Sin embargo, esto implicaba una menor rigidez de la falda

que, muchas veces, se rompía.

Pistones de dilatación térmica controlada. Son pistones con pequeñas placas de acero,

incorporadas durante la fundición, que les confieren altas prestaciones desde el punto de

vista de la dilatación térmica.

Los pistones con anillos de dilatación se caracterizan por una pieza de acero de sección

transversal circular, con la parte exterior lisa o dentada, incorporada en el momento de la

colada. Esta pieza especial tiene la capacidad de reducir notablemente la dilatación de la

parte superior de la falda, es decir, la contigua al alojamiento del segmento rascador de

aceite.

Pistones para motores Diesel

Las cabezas de estos pistones varían de forma, pero presentan los mismos problemas:

elevado rendimiento de la combustión, disipación del calor de la cámara de combustión y

transferencia del impulso de los gases a la biela a través del bulón. De estos problemas, los

2 primeros son los más difíciles de resolver.

Las cámaras del tipo de turbulencia esférica, las de doble turbulencia (Saurer) y las de

turbulencia simétrica (Ricardo) son las más usadas y con ellas se trata de obtener una

velocidad de rotación del aire aspirado y comprimido muy elevada y simétrica. De esta

manera, las partículas de combustible pulverizado por el inyector, al mezclarse íntimamente

con el aire, se queman por completo. El borde de la cámara de combustión es una zona muy

60

delicada a causa de las posibles grietas de origen térmico; esto se remedia aumentando los

radios de acorde o también incorporando en esta zona elementos de fundición que tengan

un coeficiente de dilatación muy próximo al de la aleación de aluminio. Esta técnica se

emplea normalmente para pistones sometidos a solicitaciones elevadas.

La disipación del calor de la cabeza se obtiene: perfilando adecuadamente el interior del

pistón, sobre todo en la zona de unión con la falda; enfriando con chorros de aceite la parte

inferior de la cabeza del pistón, o efectuando rebajes circulares o en serpentina, en el

cuerpo de la cabeza o alrededor de la cámara de combustión en donde se desliza el aceite de

refrigeración. El borde superior de estos pistones, al quedar directamente expuesto a los

efectos de la combustión, constituye la primera barrera contra los gases en expansión. Un

juego demasiado grande favorece la formación de depósitos de carbonilla, que rellenan el

espacio libre y pueden causar el gripado cuando se solicita una inesperada potencia del

motor. Si el juego es demasiado pequeño, el segmento del primer alojamiento trabaja casi

en condiciones de gripado. Dicho segmento, dada su proximidad a la cámara de

combustión, está especialmente expuesto a trabarse en su alojamiento; de ahí que es

aconsejable colocarlo lo más bajo posible. Generalmente, la altura óptima de la primera

aleta es 1/5 del diámetro. Para los motores con elevada carga térmica, las técnicas descritas

anteriormente tienen escasa importancia, puesto que la elevada temperatura del primer

alojamiento (200-230 'C) produce un notable desgaste de la misma y la posibilidad de

encolado del segmento. Este inconveniente ha sido superado incorporando durante la

colada en la zona del primer alojamiento una pieza de fundición resistente al desgaste y en

la que se realiza el alojamiento del segmento. En tiempos pasados, dicho sistema no había

demostrado ser conveniente a causa del fácil aflojamiento de la pieza, con el consiguiente

martilleo y rotura del pistón; pero, gracias a las modernas técnicas de fundición, fueron

superadas dichas dificultades.

PISTONES: Son las piezas que se mueven alternativamente dentro de los cilindros y que

se encargan de generar el vacío para el ingreso de la mezcla ó aire a dichos cilindros,

comprimirla y recibir la onda expansiva cuando se genera la combustión.

Antes de retirar los pistones de las bielas observar si hay marcas de identificación, si no hay

se deben marcar con números grabados.

61

4.1- INSPECCIÓN.

Se examina cuidadosamente las superficies de los anillos para observar el daño o desgaste.

Su apariencia ayuda a determinar la causa del consumo de aceite o de un rendimiento

deficiente. Ralladuras verticales finas indican que ha estado entrando suciedad al cilindro

junto con el aire de admisión. Puede indicar también que es necesario revisar el sistema de

lubricación. (Ver Fig. 4.1, 4.1.2, 4.1.3)

Bueno Rallado Descartado

Fig. 4.1 Verificación del estado de los pistones por su apariencia física se puede saber

como por que el consumo de aceite ó perdida de potencia del motor.

62

Fig. 4.1.1 Verificación de grietas y golpes en el pistón.

Fig. 4.1.2 Inspección de ralladuras en el pistón

63

Fig. 4.1.3 Verificación de picaduras en el pistón.

4.1.1 Ejemplos más comunes de fallas.

Landas y anillos de pistón rotos. Cuando existen bordes agudos o depósitos en la cámara

de combustión, estos causan un segundo frente de llama que choca con el originado por la

bujía, generando muy altas presiones que pueden romper fácilmente los anillos y las landas.

Esta condición es conocida como detonación.

Cabeza de pistón perforada. Los bordes agudos, los depósitos de carbón, o la bujía

misma, pueden causar preignición. Cualquiera de estos factores, actuando como una bujía

incandescente, provoca el encendido prematuro de la mezcla aire/combustible,

incrementando anormalmente la temperatura y presión dentro de la cámara de combustión

hasta el punto de "quemar" un agujero en la cabeza del pistón. Usualmente la preignición es

la última y más destructiva etapa de la detonación.

Arrastre en la falda cerca del barreno del perno. Puede causar su agarramiento o amarre

si el motor se enfría súbitamente, no permitiendo a su vez, la adaptación de la falda del

64

pistón al cilindro, conduciendo al arrastre de las áreas cercanas al perno del pistón y al

colapso de la falda.

Este daño es causado por sobrecalentamiento del pistón. Si solamente uno o dos pistones

muestran arrastre fuerte, investigue si la luz entre cilindros y pistón es insuficiente.

Arrastre fuerte en la mayoría de los pistones. Si la mayoría de los pistones están

arrastrados. La causa puede ser una fuga de refrigerante debido a la correa del ventilador

rota, fugas en el radiador, calefactor o manguera de radiador fisurados, o falta de

lubricación por fuga de aceite o bomba de aceite averiada. Si se trata de falda de

lubricación los cojinetes de biela y bancada usualmente estarán arrastrados, especialmente

los más lejanos a la bomba de aceite.

Este tipo de daño indica distorsión de los cilindros causada por el apriete excesivo de la

culata, camisas mal ensambladas o vibración excesiva durante el rectificado.

Desgaste moderado a fuerte y arrastre alrededor de la falda incluyendo las secciones

por arriba y debajo del perno. Este patrón de desgaste puede ser indicativo de una

pérdida de refrigerante o una falta de contorno circular en lugar de elíptico.

Las faldas de todos los pistones de automóviles y camiones están terminadas con un

contorno elíptico, esto significa que el diámetro correspondiente a las caras de empuje es de

.010 a .015 milésimas menor que el diámetro correspondiente al eje del perno. Esto permite

al pistón expandirse a lo largo del eje del perno cuando se calienta en el motor. Si la falda

del pistón fuese redonda y no elíptica, el pistón al expanderse no encontraría el espacio

necesario, empujando fuertemente contra la pared del cilindro, ocasionando su desgaste y

agarramiento.

Anillos pegados y arrastrados. Una mezcla aire-combustible demasiado rica lavará el

aceite de la pared del cilindro provocando una formación excesiva de carbón, arrastre y

pegado de los anillos.

Anillos obstruidos y desgastados. El humo azul arrojado por el tubo de escape y el alto

consumo de aceite son síntomas evidentes de anillos destruidos, pegados y desgastados.

65

Generalmente esto es causado por el mantenimiento inapropiado en cuanto se refiere a

cambios de aceite y filtros.

Cabeza de pistón perforada. Si penetra agua al cilindro, a través de una fuga en la junta

de la culata, la cabeza del pistón -al aproximarse al punto muerto superior- puede fisurarse

y perforarse. Fíjese que los bordes del agujero son dentados y no suaves como cuando éste

se produce por preignición. El óxido en el costado de los anillos indica que el cilindro se

llenó de agua -ya sea por una fuga en la junta de culata o una fisura en el block, y no por

inundación de combustible.

Anillos y segunda landa rotos. Esta condición está asociada normalmente con detonación,

pero también puede ocurrir, si se usa un anillo de 5/64'' en una ranura de 3/32'', en este caso

el anillo se moverá hacia arriba y hacia abajo dentro de la ranura hasta romperse y destruir

también la segunda landa.

Cabeza de pistón "picada y/o fracturada o fisurada. Si se rompe una cabeza de válvula,

ésta será atrapada entre el pistón y la culata de cilindros causando graves daños al pistón.

Cabeza de pistón fisurada. Si se quita demasiado material de la parte superior del block o

de la culata de cilindros, y no se usa la junta correcta, cuando el pistón alcanza el punto

muerto superior puede golpear contra alguna parte saliente de la culata de cilindros. Dado

que el pistón está hecho de un material más blando que el hierro fundido, será sobre

esforzado y roto por los golpes (véanse las fracturas por fatiga).

Esta misma apariencia de la cabeza del pistón pero sin las fracturas por fatiga podrá resultar

cuando un tornillo de biela es apretado incorrectamente, por ello las tapas de biela,

tornillos, tuercas y cojinete deben ser exterminados cuidadosamente en búsqueda de

evidencias.

66

Pistón erosionado alrededor del barreno de perno. Si se rompe o suelta un seguro del

perno, puede ser atrapado entre el pistón y el cilindro y al moverse - junto con el pistón -

hacia arriba y abajo erosionará al pistón. Al mismo tiempo el perno de pistón podrá

desplazarse hasta una posición en la cual rayará la pared del cilindro.

Este problema es causado por asentamiento inapropiado de los seguros en sus ranuras,

excesiva tensión durante su instalación, o el empleo de seguros usados.

Los extremos inferior y superior -cabeza y pie- de biela deberán estar paralelos para evitar

que los seguros sean forzados fuera de sus ranuras.

Seguro de perno forzado fuera de su alojamiento. Si la cabeza y pie de biela (extremos

grande y pequeño) no están paralelos, se creará una fuerza horizontal que empujará al perno

de pistón durante la carrera de expansión. Esto hará saltar el seguro y forzará el perno

contra la pared del cilindro, el cual resultará dañado con una ranura vertical.

Esta condición es causada por una biela doblada o por un buje de biela que no fue

mecanizado en forma paralela al extremo grande de la biela.

4.2- LIMPIEZA.

Elimine las acumulaciones de carbón de la cabeza, los lados y de las ranuras de los anillos.

El carbón de las ranuras de los anillos se quita con un pedazo de hilo o con herramienta

especial.

67

Fig. 4.2 Herramienta especial de limpieza de ranuras de pistón

Para ablandar la costra de los pistones se pueden sumergir en Keroseno ó una solución

química de limpieza de las que existen en el mercado automotriz.

4.3- COMPROBACIÓN DEL DESGASTE DE LAS RANURAS DE ANILLO

Las ranuras se deben revisar en diferentes puntos de la circunferencia pues se desgastan en

forma desigual. Se emplea un juego de medidores de desgaste.

Si las ranuras están muy desgastadas habrá que cambiar los pistones. Un desgaste mayor a

0.0005” no es recomendado.

68

Fig. 4.3 Comprobación del desgaste de la holgura de la ranura del anillo.

4.4- COMPROBACIÓN DE LA FALDA DEL PISTÓN

Las faldas del pistón se desgastan o se hunden permitiendo que el pistón se balancee

produciendo ruidos, haciendo que se gaste la cara del anillo y provocando el paso excesivo

del aceite hacia el cilindro.

Una vez rectificado el cilindro se coloca el pistón al revés y se mide la holgura entre la

falda del pistón y el cilindro. En todo caso se deberá consultar el manual de servicio del

fabricante.

Fig. 4.4 Comprobación de la falda del pistón.

69

Fig. 4.4.1 Medición falda del pistón vista de planta.

4.5- EXPANSIÓN Y MOLETEADO DE LA FALDA DEL PISTÓN

Cuando se realiza este tipo de reacondicionamiento del pistón lo que se aumenta es el

diámetro del pistón al desplazar el metal con exactitud en las dos zonas de empuje de la

falda a la vez que se moletea la superficie externa. La superficie interrumpida asegura una

mejor lubricación y un mejor ajuste en el interior del cilindro.

4.6- INSTALACIÓN DE NUEVOS ANILLOS.

Cuando se reacondiciona un motor, se instalan nuevos anillos. Estos tienen que ser del

tamaño correcto y del tipo más apropiado. La medida de los anillos a instalar será de

acuerdo al corte que se halla hecho al cilindro, por lo que hay juego de anillos estándar, a

0.010”, 0.030” y 0.040” de sobre medida.

De preferencia se instalaran anillos de compresión con revestimiento de cromo ya que

tienen menos tendencia a impregnarse de abrasivos, por lo que anillos y camisas duran más.

Los anillos de compresión usados en los motores diesel pueden ser rectangulares o de cuña.

Los anillos de cuña o semicuña evitan que se acumulen depósitos que podrían atascarlos en

su movimiento.

70

4.6.1 Materiales de fabricación de Anillos de Pistón y sus Tipos.

Los anillos de pistón son sellos en movimiento que mantienen la presión de combustión y

proveen control de aceite en el cilindro.

En un motor de automóvil los anillos de pistón son básicamente de dos tipos.

El primer tipo es el de los anillos superiores ventilados o anillos de compresión.

El segundo tipo corresponde a los anillos ventilados o de control de aceite.

Fig. 4.5 Identificación de los anillos en el pistón

4.6.1-a La función principal del anillo superior es mantener, actuando como un sello, las

presiones de combustión dentro del cilindro. Este anillo mantiene la mezcla

aire/combustible admitida arriba del pistón, permitiéndole comprimirla para su encendido.

4.6.1-b El segundo anillo de compresión, o intermedio, no solamente ayuda a sellar los

gases de combustión sino que también barre hacia abajo el exceso de lubricante en la pared

del cilindro, ayudando al anillo de aceite a cumplir correctamente su función.

71

4.6.1-c El tercer anillo, usualmente uno por pistón, es usado para controlar la lubricación

del cilindro, manteniendo una película "medida" de aceite sobre su pared -justo la

necesaria- y barriendo el exceso hacia el cárter a través del área de ventilación y las ranuras

de drenaje del pistón.

4.6.1-d Los tipo rectangular, de cara abarrilada, cónico torsional invertido, limpiador

y trapezoidal, son -entre otros- los anillos de compresión utilizados en los motores de

automóviles actuales.

4.6.1-e Los anillos de fundición gris, se proveen con un revestimiento de fosfato que

ayuda a su Lubricación durante la puesta en marcha inicial y previene el óxido durante el

almacenaje.

4.6.1-f La fundición de alta resistencia o nodular, que conjuntamente con un

revestimiento de cromo o molibdeno, resulta especialmente adecuada para los motores

diesel turbocargados y muchos de los altamente exigidos cuatro cilindros automotrices

actuales.

4.6.1-g El anillo de compresión de acero inoxidable cromado se utiliza en motores que

operan bajo elevadas cargas y altas temperaturas.

La cara de contacto de los anillos es la parte crítica ya que es la que trabaja contra la pared

del cilindro. Por ello, los anillos tienen el revestimiento más conveniente para cada

aplicación, tales como molibdeno, cromo o el exclusivo triple cromado. Tanto el cromo

como el molibdeno proveen excepcional resistencia al arrastre y la abrasión.

Todos los anillos de aceite automotrices modernos son de tres piezas, dos rieles y un

espaciador-expansor.

El espaciador-expansor de acero inoxidable permite la distribución correcta del aceite, y no

solo mantiene separadas y en su lugar a las láminas de acero, sino que también les provee

empuje radial para que actúen como limpiadores. El diseño del espaciador-expansor

también provee sellado lateral en la ranura del pistón al acuñar los rieles contra los costados

de las ranuras, deteniendo el paso del aceite por atrás del anillo.

72

Para los motores diesel pesados, se ha diseñado el anillo "Conformatic". Este anillo cuenta

con una gruesa capa de cromo y un expansor espiral de acero inoxidable con acabado

exterior plano para evitar el desgaste de la cara posterior del anillo.

Estas características le brindan un contacto uniforme con la pared del cilindro, control

positivo del aceite y mayor duración.

Los tipos de anillos que se muestran a continuación son algunos de los que se utilizan en

los motores de gasolina y diesel. (Ver Fig. 4.6.1 a 4.6.14 estructuras de anillos)

Fig. 4.6 Tipo de anillo recto se usa para anillos de compresión y de fuego (primer anillo).

73

Fig. 4.6.1 .Anillo regularmente utilizado en la segunda posición conocido como de

compresión.

74

R = rectangular

ET = Trapezoidal 1 cara

T = Trapézoïdal 2 caras

Fig. 4.6.2 Tres diferentes tipos de anillos con nomenclatura de identificación

75

M = de periferia Cónica

SM = Segmento Ligeramente Cónico

N = Napier (de escalón)

NM = Napier (de periferia cónica con escalón)

Fig. 4.6.3 Cuatro diferentes anillos con nomenclatura de identificación.

76

LP = En forma de “L”

Fig. 4.6.4 se muestra la forma de un anillo en “L”

S = De engrase Normal (Rascador)

Fig. 4.6.5 La forma que tiene un anillo de aceite ó rascador.

77

G = De biseles iguales

Fig. 4.6.6 se muestra la estructura de un anillo de aceite con biseles dobles.

D = de Biseles opuestos

Fig. 4.6.7 se muestra un segmento de anillo rascador de aceite con doble bisel pero

en disposición opuesta.

78

SSF = Rascador Normal con Expansor Helicoidal

Fig. 4.6.8 se muestra un anillo rascador con un expansor interno.

GSF = Rascador con Biseles iguales con Expansor helicoidal.

Fig. 4.6.9 Se muestra un segmento de rascador de doble bisel con expansor interno.

79

DSF = Rascador de biseles opuestos con expansor helicoidal

Fig. 4.6.10 Rascador con biseles opuestos y expansor.

SLF = Rascador de láminas de acero

Fig. 4.6.11 Un rascador de láminas sobre un expansor independiente.

80

UF = rascador tipo U-FLEX

Fig. 4.6.12 Rascador en forma de U con expansor integrado

SEF = Rascador normal con expansor poligonal

Fig. 4.6.13 se muestra un rascador con un expansor integrado a la estructura del

mismo.

81

FF = Rascador FORMFLEX

Fig. 4.6.14 Este es un tipo de segmentos para anillos de control de aceite.

NOTA: La cantidad de anillos en un pistón como el tipo puede variar de acuerdo con

el fabricante y para que sea diseñado él motor.

82

4.6.1.1 Especificaciones de ingeniería.

El espesor radial se verifica con precisos micrómetros en diezmilésimas. Se puede

comprobar la pared del anillo invirtiéndolo e insertándolo en la ranura del pistón y

comprobando que el anillo no sobresalga de la ranura. Recuerde que se debe limpiar el

carbón del pistón usado, o su comprobación no será precisa.

La luz entre puntas se determina en la fábrica, usando instrumentos de precisión dentro de

una tolerancia, mayor o menor de cinco diezmilésimas de pulgada, para el diámetro

Standard indicado por el fabricante del motor.

Por cada diezmilésima de pulgada de incremento en el diámetro del cilindro, la luz entre

puntas aumentará algo más de tres milésimas.

Verificando la luz entre puntas tendremos una idea aproximada del desgaste de los cilindros

que nos ayudará a prevenir la instalación de anillos de una medida equivocada. Para ello,

los anillos deben ser instalados en la posición más baja posible dentro del cilindro. Similar

control deberá hacerse en la parte más desgastada del cilindro. El desgaste del cilindro

afecta directamente la luz entre las puntas de los anillos.

Se recomienda que solamente se permita un desgaste máximo de tres milésimas por cada

pulgada del diámetro del cilindro. Si exceder un máximo de diez milésimas, cualquiera que

sea el diámetro del cilindro para un recambio exitoso de anillos, si el cilindro se ha

desgastado más allá de los límites indicados, debe ser rectificado instalándose un nuevo

juego de pistones y anillos en sobré medida.

Existen dos métodos para verificar la tensión de los anillos, el diametral, usado para los

anillos de compresión, y el tangencial para los anillos de aceite.

El ajuste perimétrico de los anillos se define como la habilidad de un anillo de pistón para

ajustarse dentro de un calibre conformado cilíndricamente sin ningún vacío, que permita el

paso de luz entre el calibre y el diámetro exterior del anillo.

83

Una versión simplificada de este control puede ser hecha por el mecánico usando una

fuente de luz dentro del cilindro y detrás de un anillo temporalmente instalado. Recuerden

que si el cilindro está ovalado, un buen anillo parecerá estar en malas condiciones.

Un anillo de pistón debe ser plano en sus superficies inferior o superior, y la ranura dentro

de la cual será instalado también debe ser plana y paralela.

Existen tolerancias permisibles, pero deben mantenerse dentro de una y media milésima de

pulgada.

Fig. 4.7 Tabla de especificaciones con respecto a holgura de los anillo.

84

Fig. 4.8 Instalación ó desinstalación de los anillos en el pistón con pinzas para anillos.

A B

Fig. 4.9 – A y B Se muestra la herramienta y la forma de cómo instalar o desmontar los

anillos.

85

Fig. 4.10 Instalación ó desinstalación de los anillos con las manos

NOTA: Con este procedimiento debe de realizarse con mucho cuidado para no quebrarlos.

86

4.7- MEDICIÓN DE LA HOLGURA LATERAL DE ANILLO EN EL PISTÓN

Esto se determina colocando el nuevo anillo en torno a la ranura en que se instalara. Debe

girar libremente.

Fig. 4.11 Comprobación de holgura lateral de anillo.

4.8- MEDICIÓN DE LA HOLGURA ENTRE EL ANILLO Y LA RANURA

Se instala el anillo y se gira a la vez que se mide con un calibrador de hojas. La holgura no

debe ser mayor ni menor que la especificada por el fabricante.

87

Fig. 4.12 Holgura de anillos en la ranura del pistón.

Fig. 4.12.1 Verificación de holgura lateral de anillo

4.9- MEDICIÓN DEL ESPACIO ENTRE LAS PUNTAS DE LOS ANILLOS

Este espacio es necesario para absorber la dilatación de los anillos al calentarse el motor. Se

coloca el anillo en el cilindro y se nivela empujando con un pistón invertido. Se empuja

hasta una pulgada en cilindros rectificados y hasta el límite inferior del recorrido en

cilindros ahusados o desgastados. Si la holgura no esta dentro de las especificaciones,

cambie los anillos por los correctos.

88

Fig. 4.13 Comprobación de la abertura de los anillos dentro del cilindro.

4.9.1- UBICACIÓN DE LOS ANILLOS EN EL PISTÓN

Para un mejor cierre de los anillos dentro del cilindro se recomienda colocar las puntas de

los anillos en forma alterna alrededor de la cabeza del cilindro.

Notas:

a) Al instalar los anillos use el método o herramienta adecuada siguiendo las

instrucciones del fabricante.

b) Tomar en cuenta las marcas que traen los anillos para su instalación.

89

Fig. 4.14 Ubicación (repartición) de los anillos en el pistón para la instalación.

90

555--- IIINNNSSSTTTAAALLLAAACCCIIIÓÓÓNNN DDDEEELLL CCCOOONNNJJJUUUNNNTTTOOO::: CCCAAAMMMIIISSSAAASSS,,, PPPIIISSSTTTOOONNNEEESSS YYY AAANNNIIILLLLLLOOOSSS

5.0- INSTALACIÓN DEL CONJUNTO: CAMISAS, PISTONES Y ANILLOS

En la mayoría de casos cuando se hace un reacondicionamiento general del motor, se

cambia totalmente el conjunto de camisas, pistones y anillos ya que la mayoría de piezas

salen muy dañadas y no se pueden recuperar. Las piezas nuevas quedan a una medida

estándar.

Nota: La instalación de los cilindros se pudo haber realizado con anterioridad ya que se

pudieron cambiar por conjuntos de cilindros nuevos ó se rectificaron los cilindros usados.

Fig. 5.1 Instalación del pistón en el cilindro con un comprimidor de anillos.

91

Fig. 5.1.1 Colocando el comprimidor en el pistón.

Fig. 5.1.2 Colocando el pistón dentro del cilindro.

92

Fig. 5.1.3 Introduciendo el cilindro dentro del cilindro.

93

666---RRREEEVVVIIISSSIIIÓÓÓNNN DDDEEELLL EEESSSTTTAAADDDOOO DDDEEELLL CCCIIIGGGÜÜÜEEEÑÑÑAAALLL

6.0-VERIFICACIÓN DEL ESTADO DEL CIGÜEÑAL

El cigüeñal es la pieza que recibe el impulso del pistón y biela transformando el

movimiento rectilíneo en movimiento circular. Los cigüeñales después de ser fabricados

por forja o vaciado de acero aleado, reciben un tratamiento térmico especial para que

resistan el desgaste, las torsiones y vibraciones.

Fig. 6.1 Diferentes estructuras de cigüeñal.

Fig. 6.2 vista en isométrico de un Cigüeñal.

94

Fig. 6.3 Vista frontal de un cigüeñal.

6.1- LIMPIEZA DEL CIGÜEÑAL

Se deberá limpiar con gran cuidado los pasajes de aceite y lugares donde hay acumulación

de sedimentos con una brocha de cerdas rígidas, un alambre y algún solvente especial.

Algunas veces se lava a presión de vapor. (ver Fig. 6.4)

Nota: Al usar el aire comprimido para la limpieza, no soplar suciedad a las piezas que están

limpias.

Fig. 6.4 Forma de limpiar el cigüeñal con una pistola de aire comprimido (también se

puede usar una maquina de limpieza de cigüeñales)

95

6.2- VERIFICACIÓN DE LA ALINEACIÓN DEL CIGÜEÑAL

Un cigüeñal se llega a torcer por el propio esfuerzo de la rotación. Pero factores que ayudan

para que un cigüeñal se tuerza prematuramente son: salidas violentas, subidas en

pendientes muy pronunciadas, cargas en el vehículo mayor que las previstas por el

fabricante.

Para verificar la rectitud, el cigüeñal se apoya en soportes en “V” y se coloca un indicador

de cuadrante. Se gira y su desviación no debe ser mayor de 0.003”. Si el torcimiento es

mayor que esa cantidad, se enderezará el cigüeñal en una prensa especial. (Ver fig. 6.5)

Notas:

a) La medición se hará en todos los apoyos de bancada

b) Cuando guarde el cigüeñal déjelo en posición vertical; en posición horizontal se

producirá torcedura.

Fig. 6.5 Verificación de alineación del cigüeñal con un comparador de carátula y un

soporte de alineación.

96

6.3- VERIFICACIÓN DE LOS MUÑONES DEL CIGÜEÑAL

Se mide la superficie del muñón con un micrómetro para determinar su conicidad y falta de

redondez. Se compara la medida de desgaste con la tolerancia especificada por el manual

de servicio y se determina si necesita rectificación. En general con un desgaste mayor a

0.001” requiere rectificado. (Ver fig. 6.6)

Los muñones se rectifican a un mismo corte de bajo medida según el desgaste que tenga.

Los cortes se hacen a 0.010”, 0.020”, 0.030”, 0.040”, los cojinetes o casquetes nuevos

también vienen a esas mismas dimensiones de bajo medida.

Nota: Los muñones de banco pueden ser cortados a diferente medida que los muñones de

biela.

NOTA: En caso de detectar grietas en el cigüeñal ver sección 11.0

Fig. 6.6 Prueba de muñones principales del cigüeñal con un micrómetro.

97

Fig. 6.6.1 medición de los muñones de las bielas del cigüeñal con un micrómetro.

6.4- VERIFICACIÓN DE LA HOLGURA ENTRE MUÑÓN Y CASQUETE

Esta operación se hace con un hilo plástico (plastigauge) se pone un pedazo de hilo sobre la

superficie del muñón, se monta la tapa del cojinete y se aprieta al torque especificado por el

manual de servicio. Se vuelve a quitar la tapadera y se mide la cantidad de aplastamiento,

si la holgura no esta entre lo especificado se hará la reparación debida.

98

Fig. 6.7 Comprobación de holgura entre muñón del cigüeñal y casquete.

99

Fig. 6.7.1 Utilizando tira de plástico (plastigauge) para medir la holgura entre el cigüeñal

y el cojinete.

100

Fig. 6.7.2 Verificación de holgura en casquete de biela.

Nota: Al hacer esta operación no gire el cigüeñal, el plástico daría una medida falsa.

6.5- MEDICIÓN DE ALOJAMIENTO DE BANCADA

Se quitan los cojinetes y se ponen las tapaderas, se da el torque correspondiente a los

pernos. Con micrómetro de interiores o un reloj comparador se mide el alojamiento. Si esta

fuera de redondez se rectifica los alojamientos para que el respaldo del casquete asiente

correctamente. (Ver Fig. 6.8)

Para corregir la ovalaciòn o el torcimiento de los apoyos se cortan todos de una vez con una

barra rectificadora.

Nota: Después de rectificar, hacer una limpieza cuidadosa en todas las superficies y

agujeros.

101

Fig. 6.8 Verificación del alojamiento de bancada

6.5.1- VERIFICACIÓN DEL ESTADO DE LOS COJINETES (CASQUETES)

Los cojinetes del motor desempeñan tres funciones importantes: reducen la fricción entre

las piezas móviles, soportan cargas aplicadas a las piezas móviles y sirven como superficie

de desgaste reemplazables.

Cojinetes

Los cojinetes de fricción son elementos importantes en todo motor de explosión por eso, su

desarrollo está estrechamente vinculado con el de los motores. Las complejas exigencias y

las cada vez más elevadas cargas a las que son sometidos los cojinetes de las partes móviles

de un motor, como son los cigüeñales, las bielas, los empujadores, y el eje de levas, obligan

hoy en día a la utilización de materiales adaptables a la aplicación requerida.

102

Cojinetes lisos:

Se utilizan tanto para cojinetes de biela como para cojinetes principales, se trata de en la

mayoría de los cascos de medios cojinetes finos bi o trimetalicos, en los cojinetes

bimetalicos el dorsal de acero está plaqueado de material antifricción, mayormente

aluminio con estaño y cobre con aditivos.

En el caso de los trimetalicos el metal antifricción – cobre con plomo y estaño como

aditivos, viene aplicado sobre el dorsal de acero mediante colada ó mediante sinterizado-

laminado –sinterizado. Una barrera de níquel (barrera de difusión) separa el metal

antifricción de la capa de deslizamiento galvánica.

Bujes:

Salvo pocas excepciones, se utilizan finos bujes de material compuesto en las bielas, los

ejes de levas ó balancines. A partir de un fleje revestido se fabrican, mediante punzo nado

pletinas, ya provistos de agujeros de engrase, ranuras de engrase bolsas de aceite o

entalladuras de retención. Estas pletinas se enrollan para obtener los bujes acabados,

operación en la que pueden aparecer deformaciones en ranuras y agujeros

Fig. 6.9 se realiza una comparación de casquetes nuevos y usados con agujeros de

lubricación.

103

Fig. 6.10 Se muestran los diferentes casquetes y bujes del motor.

104

Fig. 6.10.1 Se muestran las características físicas de los casquetes de biela y muñones

principales.

105

6.5.2- CAUSAS DE FALLAS DE LOS COJINETES

Un análisis cuidadoso al quitar los casquetes puede dar indicios acerca de la causa de su

falla.

La siguiente tabla indica las principales causas.

MAYORES CAUSAS DE FALLAS

Suciedad 43.4 %

Lubricación insuficiente 16.6 %

Armado defectuoso 12.2 %

Desalineación 11.7 %

Sobrecarga 6.7 %

Corrosión 4.0 %

Causas indeterminadas y otros motivos 5.4 %

6.6- REACONDICIONAMIENTO DEL CIGÜEÑAL

Si el desgaste de los muñones esta todavía dentro de la tolerancia, los muñones solamente

son pulidos.

Cuando su desgaste sobre pasa la tolerancia del fabricante o los muñones están rayados

serán rectificados a una menor medida según sea mayor el desgaste.

106

Fig. 6.11 Máquina de rectificado de cigüeñal.

6.6.1- RECONSTRUCCIÓN DEL CIGÜEÑAL

Este método consiste en agregar material a la superficie de los muñones. Llamado también

metalización.

Existen varios métodos con sus propias características:

6.6.1.1- CROMADO: Proceso mediante el cual el cromo es aplicado electrolicamente

sobre la superficie de los muñones previamente preparados.

6.6.1.2- APLICACIÓN DE METAL POR ASPERSIÓN: Consiste en la aplicación

continua por aspersión del acero fundido sobre el muñón, que debe estar en rotación

continua.

6.6.1.3- SOLDADURA ELÉCTRICA POR ARCO SUMERGIDO: Consiste en

precalentar el cigüeñal en un horno especial, luego se monta en la maquina de soldar y se

aplica el electrodo a la superficie la cual es protegida por un fundente. Luego se post-

calienta en el horno a unos 400º C y luego se deja hasta que se enfría.

107

6.7- DETECCIÓN DE GRIETAS.

Consiste en detectar posibles reventaduras en algún punto del cigüeñal.

NOTA: En caso de detectar grietas ver sección 10.0

6.7.1- MÉTODO DEL FLUJO MAGNÉTICO. En el cigüeñal es un poco difícil

aplicarlo por la irregularidad del eje.

Al regar el polvo ferroso sobre el cigüeñal y aplicar el flujo magnético, en la grieta se

acumula una cantidad de dicho polvo que determina la magnitud de dicha grieta.

6.7.2- MÉTODO DE TINTAS PENETRANTES. Consiste en aplicar un líquido

colorante especial sobre la superficie limpia, se deja reaccionando durante treinta minutos y

luego se aplica otro liquido especial que revela la ubicación y longitud de la grieta.

108

777--- RRREEEVVVIIISSSIIIÓÓÓNNN DDDEEELLL EEESSSTTTAAADDDOOO DDDEEE LLLAAASSS BBBIIIEEELLLAAASSS

7- VERIFICACIÓN DEL ESTADO DE LAS BIELAS

7.1- IDENTIFICACIÓN

Durante el proceso de desarmar el motor, se observara si las bielas están marcadas, de no

ser así, se marcara la biela y la tapadera del casquete tomando en cuenta que las marcas

queden al lado del árbol de levas en un motor en línea y para un lado específico en motores

en “V”. Cuando quite los cojinetes, de preferencia marque para identificar los cojinetes

superiores de los inferiores.

7.2-LIMPIEZA

Se puede hacer lavado a vapor para lavar la suciedad muy pegada. Luego se puede hacer

con un cepillo de alambre para botar toda costra y se lavara con un solvente hasta quedar

bien limpia la biela.

7.3- MEDICIÓN

7.3.1 ALINEACIÓN DE LA BIELA.

Antes de quitar el pistón se puede observar visualmente si la biela esta torcida o no.

Una biela con torcimientos fuera de especificaciones no se debe enderezar; habrá que

sustituirla por una nueva.

Es recomendable cambiar los pernos de las bielas cuando se hace una reconstrucción del

motor.

Fig. 7.1 despiece de conjunto de biela y pistón.

109

7.3.1.1 MEDICIÓN DEL ALOJAMIENTO DEL COJINETE DE BIELA:

Después de inspeccionar el estado de los cojinetes de biela, se mide la

redondez del alojamiento en la biela poniendo y apretando al torque debido la

tapadera del casquete. Esto se hace con un micrómetro especial para

ovalaciones o con un micrómetro para interiores.(ver fig. 7.2 y 7.2.1)

Fig. 7.2 Verificación del alojamiento de biela

110

Fig. 7.2.1 Medición del alojamiento del casquete de biela.

El rectificado deberá hacerse sólo si el fabricante lo indica. No se recomienda corregir un

ovalamiento de la cavidad con rectificado, ya que pueden existir problemas con los

casquetes al momento del apriete.

7.4. DETECCIÓN DE GRIETAS.

Las posibles grietas que puedan tener las bielas son detectadas por el mismo proceso que en

el cigüeñal. (Ver párrafo 6.7)

7.5. VERIFICACIÓN DEL PASADOR Y BUJE DE LA BIELA

Después de la limpieza se observaran en que condiciones se encuentran y se verifica su

desgaste y holgura de aceite.

El respaldo de los bujes de acero y su revestimiento de bronce. El diámetro exterior el buje

es mayor que el diámetro del agujero de la biela, ya que el nuevo será instalado a presión.

Después de instalar el buje, será ajustado al pasador del pistón.

111

Fig. 7.3 Medición del buje del bulón ó pasador del pistón y biela.

112

7.6. VERIFICACIÓN DEL COJINETE DE EMPUJE DEL CIGÜEÑAL

Cuando se rectifica el cigüeñal y se instala, es necesario cambiar el cojinete de empuje con

pestaña de mayor grosor. Si es necesario se rectificara la pestaña para dar la holgura

indicada y se comprueba con un calibrador de hojas o con un indicador de carátula.

Fig. 7.4 Verificación de holgura de cojinete de empuje del cigüeñal (juego axial)

113

Fig. 7.4.1 Verificación de axial con comparador de carátula.

Cuando el cojinete principal no trae pestañas de ajuste, se instalan arandelas de empuje.

Estas se obtienen con incrementos de 0.005” de sobremedida.

Fig. 7.5 Cojinete con axiales integrados.

114

Fig. 7.5.1 Vista de las características de un casquete axial de pestañas.

Fig. 7.5.2 Se observan las lainas axiales.

115

7.7. VERIFICACIÓN DEL ALOJAMIENTO DEL SELLO DE ACEITE EN EL

CIGÜEÑAL.

Es importante reacondicionar el alojamiento o pista del sello de aceite en el cigüeñal, de no

ser así habrá fugas de aceite por la carcasa del embrague.

Si el desgaste de la pista en el cigüeñal es mucho habrá que acoplar un buje para que el

retenedor asiente bien. Observar que tipo de sello trae el motor, si es del tipo labio o del

tipo cuerda o mecha.

NOTA:

Revisar también el sello delantero de la tapadera de la distribución.

116

888 RRREEEVVVIIISSSIIIÓÓÓNNN DDDEEE EEEJJJEEE DDDEEE LLLEEEVVVAAASSS

8.0. VERIFICACIÓN DEL ESTADO DEL ÁRBOL DE LEVAS.

El árbol de levas, referido específicamente a motores de combustión interna con ciclo de

cuatro tiempos y algunos de dos tiempos, es el elemento constitutivo más importante del

Sistema de distribución. De él depende la sucesión de eventos conducentes a la obtención

de potencia.

El árbol de levas esta hecho de aceros aleados o hierro colado, templado, tratado

térmicamente para resistir el desgaste. Se soporta en el block por varios cojinetes ó puede

venir montado en la culata y accionado por cadena, por fajas dentadas y por engranajes,

algunas veces son equipados con doble eje de levas como los DOHC

( Double Over Head Cam) o doble eje de levas sobre la cabeza también conocidos como

Twin Cam.

8.0.1 Desgaste del árbol de levas.

El árbol de levas cumple un duro trabajo, en su giro debe empujar todo el tren de válvulas,

venciendo no sólo la tensión de los resortes sino también la masa correspondiente de los

demás componentes y ciertas presiones internas de los cilindros. Adicionalmente, comanda

la bomba de aceite, el distribuidor, la bomba de gasolina y, en algunos motores diesel,

sincroniza e impulsa la inyección. Todo ello se traduce en esfuerzos de torsión y flexión.

Pocas veces consideramos su real importancia, ya que como producto de fina tecnología, no

da problemas. No obstante, su desgaste es inevitable y debe de ser cuidadosamente

verificado.

117

A

B

Fig. 8.1 A y B Se muestran dos formas de eje de levas

118

Fig. 8.2 Eje de levas montado sobre la culata y accionado por faja dentada.

119

Fig. 8.2.1 Culata con doble eje de levas DOHC ó TWIN CAM

8.1. LIMPIEZA

Generalmente se hace con una brocha (pistola de lavado piezas para motor) y gasolina para

eliminar toda la suciedad.

120

8.2. INSPECCIÓN

Se observa visualmente si tiene levas muy gastadas o dañadas. Si las pistas o apoyos están

muy gastados o picados, de ser así se cambiara el árbol de levas.

8.3. MEDICIÓN

8.3.1. MEDICIÓN DE APOYOS Y LEVAS

Las pistas o apoyos del árbol de levas se pueden verificar con un indicador de cuadrante.

La altura del lóbulo de la leva se puede medir con un micrómetro, se compara con el dato

del fabricante y se determina si se rectifica o no.

Fig. 8.3 Verificación del desgaste de los muñones de soporte del eje de levas con el

micrómetro

Nota: De la misma manera se realiza la medición del lóbulo de la leva

Una leva con más de 80,000 Km se habrá gastado unas 0.002”, cambiando la

sincronización del movimiento de válvulas. En este caso habrá que rectificar las levas a

baja medida en el equipo apropiado.

121

Diagnóstico de fallas en punterías y árboles de levas

Desgaste prematuro en cada leva

Existen siete causas posibles de este tipo de falla;

1. Instalación de punterías nuevas en una leva desgastada.

2. Desgastes excesivos en los componentes del tren de válvulas.

3. Alojamiento de la puntería desalineado.

4. Árbol de levas con acabado tosco

5. Angulo de lóbulo de leva incorrecto

6. Lubricación insuficiente.

7. Resortes de válvulas con demasiada tensión

8. Lubricación insuficiente (aceite degradado).

Los ejemplos típicos indican que casi todas las fallas en la cara de leva se deben a la causa

señalada con el No. 1. Si las levas muestran cualquier grado de desgaste, también debe

instalarse un árbol de levas nuevo

Fig.8.4 Se muestra un eje de levas con su seguidor de leva

Aún con árbol de levas y punterías nuevas, es sumamente importante que el motor esté

completamente limpio antes de ensamblarse, asegurándose que no existen partículas

metálicas y que los filtros de aceite y aire estén en buenas condiciones y operando

122

correctamente. Las partículas extrañas que circulan en el sistema de lubricación son

probablemente la causa mayor que influye en el mal funcionamiento

El árbol de levas controla la abertura y cierre de las válvulas, el accionamiento del

distribuidor, el mando de las bombas de aceite y combustible y directa o indirectamente

afecta a todas las partes que trabajen en el motor.

Los motores modernos de alta compresión han impuesto una carga y demanda mucho

mayor en la función que tienen que realizar los árboles de levas. Esto hace necesaria la

inspección completa de los mismos en cada reparación general del motor.

Fig. 8.5 Se muestran algunas partes del eje de levas.

DISEÑO DE UNA LEVA

La precisión en el perfil de las levas es tan importante, que requiere de un complicado

diseño en todo su contorno. Este se calcula con ayuda de una computadora para evitar

errores de índice, ya que de la exactitud del perfil depende la eficiencia con que se trabaje

el motor.

Las condiciones básicas que deben considerarse en el diseño de una leva son las siguientes:

123

1. Lograr un movimiento suave y sin choques entre el mecanismo levanta válvulas y las

válvulas cuando se alojen en los asientos.

2. Evitar rebotes entre las punterías (buzos) y las levas después de que la válvula se aloja en

su asiento.

3. Obtener bajos valores de aceleración positiva y negativa para disminuir las fuerzas de

torsión y tensión a la que será sometido el árbol de levas.

Fig. 8.6 Se muestra la geometría de construcción de una leva

Fig. 8.7 Se muestra una descripción del eje de levas con sus partes.

124

Desgaste de una Leva

Las levas son endurecidas en todo su contorno para evitar un rápido desgaste en su

periferia. El desgaste se presenta normalmente en la nariz reduciendo gradualmente "la

altura del levantamiento", que absorbe la puntería para lograr la inducción de mezcla aire

combustible y desalojo de los gases de combustión.

Si el desgaste se presenta en los flancos o rampas, el funcionamiento de la válvula será

brusco y ruidoso causando que la puntería (buzo) trabaje sin acción hidráulica provocando

bajo rendimiento en el motor.

Fig. 8.8 Se muestra una comparación entre levas gastadas y una nueva.

125

Fig. 8.9 Maquina realizando la rectificación de eje de levas.

Luego de rectificadas las levas son tratadas superficialmente con sales de potasio que le dan

un revestimiento que mejora la lubricación. La rectificación de las levas se recomienda

siempre y cuando el árbol de levas no este torcido debido a atascamientos o

recalentamiento.

8.3.2. VERIFICACIÓN DE LOS ALOJAMIENTOS PARA COJINETES DEL

ÁRBOL DE LEVAS.

Antes de hacer la inspección, se biselara el borde delantero afilado de todas las cavidades

para no dañar el nuevo casquete. Después de esta operación se comprueba el tamaño de los

alojamientos con un micrómetro para interiores para determinar el diámetro exterior del

cojinete a instalar.

126

Los cojinetes son instalados a presión y luego rectificados en línea, dejando la tolerancia

para la lubricación de acuerdo a lo especificado por el manual de servicio.

Al instalar los casquetes del árbol de levas, asegúrese que los agujeros de lubricación

coinciden con los agujeros del block.

Fig. 8.10 Vista de un cojinete de eje de levas alojado en el bloque.

8.4. VERIFICACIÓN DE LOS LEVANTA VÁLVULAS (BUZOS MECÁNICOS y

HIDRAULICOS)

Las caras de los levanta válvulas serán inspeccionadas detenidamente para comprobar

desgastes o fatigas en la superficie.

127

FIG. 8.11 Se muestran los mecanismos de accionamiento de las válvulas

Luego se determina si serán rectificados o cambiados por nuevos. De preferencia mantenga

en orden los levantadores de válvulas con su respectiva varilla de empuje, ya que sus

superficies de contacto han asentado uniformemente.

128

Fig. 8.12.1 Se muestran los levantadores mecánicos

Fig. 8.12.2 Se muestran los levantadores de válvulas hidráulicos

129

8.5. VERIFICACIÓN DE LOS ENGRANES DE LA DISTRIBUCIÓN

Los engranes quebrados o gastados producen ruidos o zumbidos. Para determinarlo se

inspecciona si hay dientes rotos o dañados, los cuales serán cambiados.

8.5.1. VERIFICACIÓN DE LA HOLGURA EN EL EXTREMO DEL ÁRBOL.

Con un calibrador de hojas se comprueba la holgura entre la brida de sujeción y el extremo

del árbol de levas.

8.5.2. VERIFICACIÓN DE LA EXCENTRICIDAD DE LOS PIÑONES

Con un comparador de carátula se comprueba en un costado del piñón la distorsión que este

podría tener.

Para hacer la prueba se gira el árbol de levas.

8.5.3. VERIFICACIÓN DEL JUEGO ENTRE LOS PIÑONES

Con el comparador de carátula se comprueba el juego entre los piñones. Si el juego es

mayor que 0.010” habrá que cambiar el piñón del árbol de levas. Si después de cambiar el

piñón todavía hay juego mayor que 0.005” habrá que cambiar el piñón del cigüeñal.

La verificación de excentricidad y verificación del juego de engranaje se hará después de

haber instalado el árbol sobre cojinetes nuevos.

Fig. 8.13 Se muestra la posición de engrane de los piñones de accionamiento del eje de

levas.

130

8.6. VERIFICACIÓN DEL ENGRANAJE DE DISTRIBUCIÓN POR MEDIO DE

CADENA

Antes de desmontar la cadena de tiempo compruebe la elasticidad de esta, si la holgura es

mayor que una pulgada habrá que reemplazar la cadena.

Fig. 8.14 Engranaje de cadena del eje de levas y el cigüeñal.

Reemplace el tensor de la cadena; al instalar la cadena, es necesario que las marcas de

tiempo queden alineadas.

131

Fig. 8.15 se muestra una distribución ensamblada fuera del motor indicando las marcas de

sincronización y la ubicación del tensor de cadena.

132

999... VVVEEERRRIIIFFFIIICCCAAACCCIIIÓÓÓNNN DDDEEE DDDAAATTTOOOSSS

9. TABULACIÓN DE DATOS

Para un mejor ordenamiento de las medidas efectuadas, que a la vez servirán para

determinar las condiciones en que se encuentran todas las piezas, es recomendable tabular

todos los datos tomados en las mediciones.

Especialmente cuando se esta midiendo desgastes en los cilindros y en los muñones del

cigüeñal en donde la máxima medida es básica para determinar criterios de trabajos. Un

ejemplo sería cuando se mide el desgaste de los muñones de bancada del cigüeñal.

MUÑÓN MEDICIÓN MUÑONES

PRINCIPALES

MEDICIÓN

REALIZADA

MUÑONES

DE BIELA

MEDICIÓN

REALIZADA

1

Máx. Diámetro

Min. Diámetro

Diferencia

2.4982”

2.4960”

0.0022”

1.7892”

1.7882"

0.0010”

DIFERENCIA DE MEDIDA

2

Máx. Diámetro

Min. Diámetro

Diferencia

2.4982”

2.4960”

0.0022”

1.7892”

1.7882"

0.0010”

DIFERENCIA DE MEDIDA

3

Máx. Diámetro

Min. Diámetro

Diferencia

2.4982”

2.4960”

0.0022”

1.7892”

1.7882"

0.0010”

DIFERENCIA DE MEDIDA

4

Máx. Diámetro

Min. Diámetro

Diferencia

2.4982”

2.4960”

0.0022”

1.7892”

1.7882"

0.0010”

DIFERENCIA DE MEDIDA

Fig. 9.1 En la tabla anterior se da un ejemplo de cómo realizar una Tabulación de datos de

mediciones efectuadas para determinar el estado del cigüeñal.

133

De igual manera se hará cuando se midan cilindros, árbol de levas, y cuando se mida el

torcimiento de la culata, etc.

134

111000 EEEPPPAAARRRAAACCCIIIÓÓÓNNN DDDEEE GGGRRRIIIEEETTTAAASSS YYY FFFIIISSSUUURRRAAASSS

10 INSPECCIÓN DE GRIETAS (SU REPARACIÓN)

Como se ha explicado en párrafos anteriores, las grietas pueden ser detectadas por

diferentes métodos, siendo los mas empleados, la prueba a presión de aire y agua, la prueba

por arco magnético y la prueba por tintas penetrantes.

10.1. REPARACIÓN DE GRIETAS EN LA CULATA

Aunque cuando una culata está agrietada se debe reemplazar, muchas veces, también se

puede reparar.

Uno de los métodos para reparar grietas en la culata es el cosido.

Para coser una grieta, se perforan y filetean pequeños orificios en cada extremo de la grieta.

Luego se insertan tornillos o vástagos roscados en los orificios.

Se perfora otro orificio que toque el tornillo anterior y parte de la pieza y se coloca otro

inserto. Se sigue así hasta que la grieta queda cosida. Después se debe cortar a maquina la

pieza reparada.

NOTA: La reparación de grietas solo se recomienda hacerlas en los lugares accesibles de la

culata.

10.2. INSPECCIÓN DE GRIETAS EN EL CIGÜEÑAL

La inspección de grietas en el cigüeñal se hace en una maquina especial con luz infrarroja o

por tinta penetrante. Si las grietas son superficiales y muy insignificantes, el cigüeñal

puede seguir trabajando; si las grietas son mayores el cigüeñal será cambiado.

10.3. INSPECCIÓN DE GRIETAS EN EL BLOCK

La inspección de grietas en el block se hace por el método de arco magnético y por tintas

penetrantes.

Cuando se detectan grietas en el block este será descartado, no se recomiendan ningún tipo

de reparación.

135

111111... TTTAAABBBLLLAAASSS DDDEEE CCCOOONNNVVVEEERRRSSSIIIOOONNNEEESSS

Fig. 11.1 Se muestra una tabla de conversión de medidas

136

Fig. 11.2 Se muestra como ejemplo una tabla de especificaciones de apriete de los pernos

de las partes del motor.

137

Fig. 11.3 Se muestran en la tabla las especificaciones para pernos según sus

características estándar de diámetro y paso de rosca.

138

12 BIBLIOGRAFIA

Textos Consultados

-MANUALES DE REPARACIÓN MOTORES DETROIT DIESEL SERIE

60, 53, 71, 92,149

Detroit Michigan

1991 EE. UU.

-MANUAL DE REPARACIÓN MOTOR FUEL PINCHER 8.2

Detroit, Michigan

1991 EE. UU.

-MANUAL CHILTON DE REPARACIÓN DE AUTOMOVILES Y PICK PUS

1990 A 1995.

-MANUAL DE REPARACIÓN CATERPILLAR 3208

1992

-MANUAL DE REPARACIÓN GMC SONOMA 1995

Paginas Web:

http://www.automoción.com

http://www.chagu1900.com.htm

http://www.XtremeRacingB&M/Motores.htm

http://www.NissanMexicana.htm

http://lawebdeltecnico.webcindario.com/

http://www.rolcar/Mecánica de los Sábados.htm

http://mecanicoweb.com

http://mecanica.virtual.com

http://www.JohnDeere.htm

http://www.detroitdiessel.com

http://www.caterpillar.com

http://www.cummins.com