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Introducción

ContenidoContenido

Objetivos

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Objetivos

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Introducción

diseño del cigüeñalempuje axial del cigüeñalverificación del estado del cigüeñalcojinetespistonessegmentos del pistónbulonesbielasequilibrado del motor

El cigüeñal, el pistón y la biela constituyen lo que se denomina equipo inferior.En este capítulo trataremos acerca de todos los componentes del equipo inferior,explicaremos varios métodos de reparación del mismo, así como el diagnóstico deposibles fallos de los componentes.

Al final de este capítulo, deberá estar preparado para:

� Analizar el desgaste y las averías que puede experimentar el cigüeñal, los coji-netes, el pistón y la biela.

� Elegir las reparaciones más adecuadas.

� Explicar la teoría del equilibrado del motor.

� Describir la teoría relacionada con los pistones, los segmentos, los cojinetes, elcigüeñal y piezas accesorias.

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Diseño del cigüeñal

El cigüeñal convierte el movimiento alternativo de los pis-tones en movimiento rotatorio. Las superficies pulimentadasde los cojinetes son los apoyos (véase la figura 10.1a). Losapoyos que sujetan el cigüeñal cuando éste gira en el bloquese conocen como apoyos de bancada. Todos los cojinetes quese encuentran alineados en el mismo eje que los apoyos delan-tero y trasero son cojinetes de bancada. Los apoyos que seencuentran desviados del eje de simetría de los gorrones debancada se conocen como muñequillas o apoyos de biela.

Los apoyos que sirven de apoyo a las bielas transmiten elmovimiento alternativo entre el cigüeñal y la biela. Como sedescribe en el capítulo 1, los apoyos de biela tienen una des-viación de 90 grados en el caso de los motores de ocho cilin-dros, de 120 grados en los de seis cilindros y de 180 grados enlos de cuatro.

El cigüeñal tiene conductos de aceite perforados que atra-viesan los apoyos de bancada y los apoyos de biela. Cada apo-yo tiene un radio (área redondeada) en el borde que refuerza lapieza (véase la figura 10.1b). Los cigüeñales son piezas endu-recidas por inducción y, con un mantenimiento adecuado, sue-len durar mucho tiempo, tanto que en una revisión apenas pre-sentan desgaste.

Contrapesos

En posición opuesta a cada apoyo hay un contrapeso queequilibra la masa giratoria combinada formada por los codos yla biela (véase la figura 10.1c). El contrapeso es mucho máspesado que el codo, compensando así el peso de las bielas, loscojinetes y los pistones.

Un cigüeñal de un motor de ocho cilindros en uve sueletener menos apoyos de bancada que uno de seis cilindros enlínea. En la figura 10.2a se comparan los cigüeñales de un motorde cuatro cilindros en línea, el de uno de seis cilindros en líneay el de ocho cilindros en uve. Los apoyos de biela de esteúltimo son lo suficientemente anchos como para servir de apo-yo para dos bielas. La fotografía de la figura 10.2b muestra elpatrón de desgaste de dos bielas en una muñequilla de un mo-tor de ocho cilindros en uve.

Un motor de seis cilindros en uve con un ángulo de 60grados entre bloques, como ocurre con los pequeños de seiscilindros en uve, da un encendido uniforme (en otras palabras,se produce una explosión cada 60 grados del giro del cigüe-ñal). Algunos motores de seis cilindros en uve con un ángulode 90 también tienen encendido uniforme, pero otros no. Paraconseguir un encendido uniforme de 120 grados en un bloquede seis cilindros en uve con los bloques a 90 grados resultanecesario que las muñequillas estén desviadas. La magnituddel desvío varía entre un fabricante y otro. Algunos ingenierosde diseño han considerado que el desvío total de 30 gradosnecesario para obtener un encendido uniforme podría debili-tar sus cigüeñales.

La figura 10.3 muestra las muñequillas con desviación in-dividual que cabe encontrar en algunos motores de seis cilin-dros en uve. Los antiguos motores de seis cilindros en uve dela General Motors no utilizaban el diseño desviado. Estosmotores eran originalmente de ocho cilindros en uve. Para trans-

formarlos en motores de seis cilindros, se cortaban dos cilin-dros para poder seguir fabricándolos con la maquinaria exis-tente con la que se construían los de ocho.

Cigüeñales de metal fundido o forjado

Los cigüeñales están hechos de metal fundido o forjado.Estos últimos son más fuertes, pero más caros. Los cigüeñalesde metal fundido son de una calidad suficiente como para rea-lizar un trabajo adecuado.

El cigüeñal de metal fundido tiene unalínea divisoria muy estrecha en la que seunieron los dos moldes de fundición. Porsu parte, el cigüeñal forjado tiene en lamisma área una superficie más ancha y lisa.La diferencia entre estos dos tipos de ci-güeñales se ilustra en la figura 10.4.

Los cigüeñales de metal fundido tienen contrapesos másgrandes, ya que el metal fundido no es tan denso como el for-jado, por lo que son más ligeros. Los de metal fundido suelendisponer de un amortiguador de vibraciones para mejorar elequilibrado, así como una placa flexible de conversión de par.En estos cigüeñales, es posible que los contrapesos no esténequilibrados. Los cigüeñales forjados suelen estar equilibra-dos al llevar orificios taladrados en sus contrapesos. El equili-brio será tratado más adelante en este capítulo.

Un técnico reconstruyó el motor Dodge440 de una autocaravana utilizando piezasde repuesto que había en el almacén del ta-ller. Utilizó el convertidor de par y el amor-tiguador de vibraciones existentes en elmotor. Cuando puso en marcha el motor,detectó una vibración importante. El cigüe-ñal empleado en el motor reconstruido erade metal forjado y el que se había extraídodel motor era de metal fundido. Uno de los

cigüeñales estaba externamente equilibrado, por lo querequería un amortiguador de vibraciones especial y pesoen el convertidor de par.

Empuje axial del cigüeñal

El cigüeñal es empujado hacia delante por la presión delconvertidor de par o por la presión del diafragma del embra-

La desviación entre los apoyos de bieladifiere entre los distintos tipos de motoresde seis cilindros en uve, por lo que hay queasegurarse de que el cigüeñal de repuestosea el adecuado.

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gue. Esto se conoce como empuje axial. Uno de los cojinetesde bancada del cigüeñal tiene superficies laterales torneadascon precisión, denominadas cojinetes de empuje (véase la fi-gura 10.5a). Un cojinete de empuje bridado encaja entre lassuperficies de empuje del cigüeñal (véase la figura 10.5b),controlando el movimiento longitudinal (empuje axial). Enocasiones, se utilizan semiarandelas en lugar de cojinetesbridados (véase la figura 10.5c).

Verificación del estado del cigüeñal

Hay que mantener el orden de los cojinetes durante sudesensamble para poder diagnosticar la causa de un desgasteinusual. En ocasiones, cuando un cojinete se desgasta más quelos demás, cabe diagnosticar la torcedura del cigüeñal (véasela figura 10.6). El desgaste resultante de los cojinetes suele sermás acusado en el centro.

Antes de rectificar un cigüeñal se verifica que no esté de-formado.

� Un cigüeñal de metal forjado que esté doblado puedeser enderezado.

� Un cigüeñal de metal fundido que esté doblado debe sersustituido.

En ocasiones, un cigüeñal doblado noocasiona el desgaste de los cojinetes. Enteoría, si la holgura de aceite es la correc-ta, la capa de aceite corrige la torceduracuando el motor está en marcha.

Para determinar si un cigüeñal está doblado cabe utilizarun par de soportes en uve mecanizados (recubiertos de papelpara proteger los codos) conjuntamente con un reloj compara-dor. El bloque motor y los dos cojinetes de los extremos pue-den usarse como “soportes en uve”.

Un cigüeñal doblado deberá ser enderezado y rectificadoen un taller mecánico. Una técnica de uso muy extendido con-siste en golpear el eje en el área del filete (radio) (véase lafigura 10.1b) en el lado más bajo de la dobladura (en el arco).El área del filete se martilla con un cincel mecanizado para

Figura 10.1. El cigüeñal. (a) Componentes del cigüeñal (ilustración cedida por Ford Motor Company). (b) Radio (filete) situadoa un costado del apoyo y la muñequilla (ilustración cedida por Mercedes Benz of North America). (c) El contrapeso está situado

en una posición opuesta a cada muñequilla (ilustración cedida por Federal-Mogul).

Extremodelantero

Conductosde aceite

Muñequilla(apoyo de biela)

Apoyo del cigüeñal(apoyo de bancada) Extremo del

volante de inercia

Apoyo delcigüeñal

Filete (radio) dela muñequilla

Apoyo delcigüeñal

Radio delapoyo debancada

Radio de lamuñequilla

Contrapesos

Apoyo debancada

Muñequilla

Apoyo debancada

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encajar en el radio del filete. De esta manera, se relaja el eje,enderezándose.

Detección de fisuras

Cabe revisar el cigüeñal para localizar fisuras evidentes,“tocando” los contrapesos con un ligero golpe de martillo. Unsonido apagado indica la presencia de una fisura. Un cigüeñalforjado tiene un sonido más agudo que el de metal fundido.Un método más preciso para detectar fisuras es el métodoMagnaflux (véase la figura 10.7).

� Se induce un campo magnético en el cigüeñal pulveri-zando sobre éste una mezcla de limaduras de hierro sus-pendidas en un líquido.

� A continuación, se ilumina el área con luz negra paradetectar las fisuras.

La desventaja que presenta la detección magnética de fisurases que sólo funciona en metales ferrosos (magnéticos).

Amortiguador de vibraciones

Durante la combustión, la fuerza ejercida sobre el pistóntuerce el cigüeñal y éste tiende a enderezarse nuevamente. Loque ocurre es que se endereza sobrepasando la postura origi-nal, torciéndose en la dirección contraria. Como ocurre con eldiapasón, estas oscilaciones se producen durante varios ciclosantes de atenuarse.

Cuando se producen simultáneamente las oscilaciones envarios cilindros, las vibraciones torsionales pueden llegar apartir el cigüeñal. Asimismo, puede producirse el desgaste dela cadena y los piñones de distribución. La mayor parte de lasvibraciones tienen lugar en la parte delantera del cigüeñal, yaque el volante de inercia es resistente a estas vibraciones.

La pieza que atenúa la vibración torsional que tiene lugaren la parte delantera del cigüeñal es el amortiguador de vibra-ciones (dámper) o equilibrador armónico (véase la figura 10.8).Este componente dispone de un pesado anillo de inercia exter-no y un cubo interno separado por una tira de goma sintética.Cuando las dos piezas se estiran contra la tira de goma, absor-ben las vibraciones. Los motores de cuatro cilindros sólo sue-len tener una polea y no usan amortiguador. Los motores deseis y ocho cilindros casi siempre tienen esta pieza.

Figura 10.2. He aquí ciertas diferencias de diseño de varioscigüeñales: (a) De arriba abajo: Un cigüeñal de un motor de

ocho cilindros en uve, un cigüeñal de un motor de seiscilindros en línea, uno de un motor de 4 cilindros en línea.(b) Patrón de desgaste de una muñequilla utilizada en unmotor en uve (fotografías cedidas por Caterpillar Inc.).

Figura 10.3. He aquí dos cigüeñales distintos para un motorde seis cilindros en uve (ilustración cedida por Buick).

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Muñequillas condesviación individual

Muñequilla biselada

Muñequilla para dos bielas

Muñequilla estándar

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Comprobación del estado

del amortiguador de vibraciones

Si el cigüeñal está partido (véase la figura 10.8a), asegúre-se de comprobar el estado del amortiguador de vibracionespara detectar señales evidentes de rotura (figura 10.8b). A con-tinuación, añadimos una serie de consideraciones acerca delamortiguador de vibraciones:

� El anillo externo (consulte el capítulo 6) puede resbalar,produciendo un desequilibrio del conjunto. Con la cula-ta extraída y el pistón situado en el p.m.s., compare laspiezas visualmente. ¿Acaso las marcas de sincronizacióncorrespondientes al p.m.s. en la tapa de la distribución yen el amortiguador de vibraciones parecen correctas?

� Asegúrese de que el amortiguador es el adecuado parael vehículo que se está reparando. Utilizar uno inade-cuado puede resultar mucho peor que no usar ninguno.

� En ocasiones, el amortiguador puede quedar demasiadoholgado en el cigüeñal. Compruebe si la ranura para lachaveta está desgastada, debido a una mala instalacióndel amortiguador, o bien debido a la utilización de unachaveta de un tamaño inapropiado.

Figura 10.4. (a) Cigüeñal de metal fundido.(b) Cigüeñal de metal forjado.

Línea divisoria

Figura 10.5. Los cojinetes de empuje limitan el huelgo axialdel cigüeñal (fotografía cedida por Ford Motor Company). (a)

Superficie de empuje del cigüeñal. (b) Piezas añadidas alcigüeñal para controlar el empuje de los cojinetes de bancada.

(c) Cojinetes de empuje.

Superficiede empuje

Caras de empuje

Cojinetede empuje

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A

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� Asegúrese de que todas las poleas estén rectas. Una po-lea dañada puede obligar al cigüeñal a doblarse duranteel funcionamiento del motor.

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Desgaste del cigüeñal

El cigüeñal puede experimentar un desgaste excesivo de-bido a la presencia de sustancias abrasivas en el aceite. Loscodos pueden perder su redondez y achaflanarse. En la figura10.9 se muestra cómo evaluar las medidas tomadas de los co-dos del cigüeñal.

Desgaste ovalado de los codos

Los codos del cigüeñal pueden perder su redondez, adqui-riendo una forma ovalada. Cuando se pone en marcha un mo-tor por primera vez después de un largo período en reposo, nohay lubricación entre el cigüeñal y los cojinetes de bancadainferiores. Como resultado, los cojinetes de bancada inferio-res se desgastan excesivamente y los codos correspondientesse ovalan.

Los codos de biela también se desgastan adquiriendo unaforma ovalada, perdiendo en la parte superior debido a unacarga excesiva durante el tiempo de explosión del motor. Lascargas excesivas se producen conduciendo el motor a tironeso por una combustión anormal. La capa de aceite no resisteestas anomalías y el resultado es el desgaste. Los tirones delmotor tienen lugar cuando la carga sobre el motor es mayor

que las revoluciones necesarias para desarrollar una potenciasuficiente para tirar dicha carga. Mida el codo de biela hori-zontal y verticalmente para verificar si hay desgaste ovalado.Los codos del cigüeñal deben medirse con un micrómetro enángulos de 90 grados para detectar un desgaste de pérdida deredondez, que debe ser inferior a 0,0125 milímetros.

Desgaste cónico o biselado

Los codos del cigüeñal pueden sufrir un desgaste cónico obiselado. La presencia de un desgaste desigual en los codos,así como el desgaste de la falda del pistón, suelen ser señal deuna deformación biselada. Esto hace necesaria la revisión delas bielas, verificando su desalineación siempre que se locali-ce un desgaste desigual en las mismas (véase la figura 10.50).

Tolerancia de los codos del cigüeñal

En los manuales de reparación cabe encontrar las especifi-caciones de tolerancia en el desgaste del cigüeñal. Por ejem-plo, unos límites de tolerancia podrían ser 56,48-64 milíme-tros, que indican el margen de desgaste que admite un cigüe-ñal para poder seguir siendo utilizado. Cuando el desgaste esleve y está comprendido en este rango, la pieza puede serreutilizada.

En ocasiones, resulta deseable pulimentar un cigüeñal enun taller mecánico. Se trata de un trabajo relativamente eco-nómico. Para saber si el cigüeñal tiene la superficie demasia-do áspera, frote una moneda sobre ésta. Si el codo queda man-chado de cobre, significa que está excesivamente áspero (véa-se la figura 6.42).

Rectificado de la superficie del cigüeñal

Cabe tornear un cigüeñal con una máquina rectificadoraespecial para cigüeñales (véase la figura 10.10a). El espesorrebajado puede ser de 0,25 o 0,50 milímetros, o incluso de0,75 milímetros, para obtener un cigüeñal escaso de medida.

A veces, la cantidad rebajada en los apoyos de bancada yen las muñequillas no es la misma cuando se desea darles unamedida menor. En tal caso, se especifica en primer lugar lacantidad que hay que rebajar en el apoyo de bancada (por ejem-plo, 0,25-0,50 milímetros). Esto significa que la cantidad re-bajada en el apoyo de bancada será 0,25 milímetros. Algunosvehículos importados utilizan cojinetes de empuje de repuestomás anchos. En ese caso hay que tornear las superficies deempuje del cigüeñal para contrarrestar la anchura mayor delos cojinetes.

Figura 10.6. Desalineación del cigüeñal. Los cojinetes debancada se desgastan debido a que la pieza está doblada o a

que el cárter está desalineado (ilustración y fotografía cedidaspor Vandervell Engine Bearings).

Eje del cigüeñaldobladoEje del cárter

Área de contacto

Cojinetes debancada

superiores(Nota: Orificios

de aceite)

Cojinetes debancadainferiores

Mayor desgaste

El cigüeñal parece siempre detenerse enla misma posición cuando el motor estáapagado. En el capítulo 6 se explica el des-gaste de las coronas dentadas del motor dearranque. El desgaste de estas piezas sueleproducirse en un área concreta (un mecá-nico de un taller de reparaciones suele ca-lentar la corona dentada para aflojarla delvolante de inercia y luego girarla 90 gra-dos de modo que el área no desgastada estéen contacto con el motor de arranque).

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Figura 10.7. He aquí un detector magnético de fisuras (fotografía cedida por Magnaflux®,A Division of Illinois Tools Works Inc.).

Figura 10.8. Problemas causados por la vibración en el cigüeñal. (a) Cigüeñal roto (fotografía cedida por Caterpillar Inc.). (b)Amortiguadores de vibraciones defectuosos.

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Pulimentar el cigüeñal

Después de tornear el cigüeñal, se procede a pulimentarlos codos aproximadamente 0,005 milímetros con una correaesmeril (véase la figura 10.10b) en la dirección opuesta a ladel esmerilado. Se dice que esto prolonga la vida del cojine-te, ya que las aristas microscópicas que se forman durantela pulimentación siguen la dirección del giro del cigüeñal(figura 10.10c).

Aspereza de la superficie: Los cigüeñales se pulimentanhasta proporcionarles un acabado de cinco a diez micras. Elgrado de aspereza de una superficie se mide utilizando la “Ra”o estándar aspereza media, que ha sustituido la norma antiguaRMS (media cuadrática o raíz cuadrada de la media de loscuadrados). Para encontrar la equivalencia de la RMS, se sumaun 11% a la lectura obtenida en la aspereza media. Para ello seutiliza un perfilómetro, mecanismo que determina el grado deaspereza de las superficies. Este dispositivo tiene un indicadorde aguja con una punta de diamante de un radio de 0,01 milí-metros. Una prueba conocida es la de la uña. No obstante, elgrosor de una uña es aproximadamente de 6,25 milímetros,mientras que la punta del perfilómetro es de tan sólo 0,01.

Almacenamiento del cigüeñal

Si tiene que guardar un cigüeñal durante un período de tiem-po determinado, deberá engrasarlo y colocarlo dentro de una

bolsa de plástico para evitar que se oxide. Los cigüeñales rec-tificados suelen estar recubiertos de una capa conservante oantioxidante, que hay que lavar con disolvente antes de volvera utilizar la pieza. Para evitar que se deforme, hay que apoyar-lo o colgarlo adecuadamente en un soporte especial para estepropósito.

Soldadura de un cigüeñal

Antes de rectificar un cigüeñal cabe reparar los codos queestén quemados o seriamente desgastados utilizando un solda-dor de cigüeñales (véanse las figuras 10.10d a 10.10f).

La soldadura es un método satisfacto-rio para reparar codos de cigüeñal desgas-tados, pero no constituye una reparaciónaceptable a la hora de reconstruir cigüeña-les resquebrajados.

Grados de dureza de los cigüeñales

Los cigüeñales utilizados por ciertos fabricantes (la mayorparte de importación y vehículos grandes) están especialmen-te endurecidos. Si se rectifican estas piezas, los fabricantesrecomiendan volverlos a endurecer. Aquellos que no hayansido endurecidos previamente pueden experimentardesalineación si se los somete a un proceso de endurecimien-to. Si tiene previsto endurecer un cigüeñal, deberá tener encuenta una serie de procedimientos especiales de eliminaciónde tensiones.

Cabe endurecer la superficie de un cigüeñal. Los dos pro-cesos más comunes de endurecimiento son el tratamiento denitruro gaseoso y el tufftriding®. Ambos procesos endurecenla superficie provocando la formación de nitruro de hierro atemperaturas cercanas a 540 ºC.

Cuando el nitrógeno es absorbido por el acero, su superfi-cie se endurece extremadamente. El metal endurecido adquie-re entonces una fina capa superficial de un material de extre-mada dureza denominada capa blanca. Para conservar la dure-za de la pieza, se procura que la profundidad de la capa bancasea mínima durante el tratamiento térmico. A continuación, semecaniza la superficie de la pieza hasta proporcionarle el ta-maño deseado antes de endurecerla. Antes de utilizar un ci-güeñal endurecido, se lo pulimenta ligeramente con una

Figura 10.9. He aquí las medidas de un codo de cigüeñal(ilustración cedida por Ford Motor Company).

A frente a B = Desgaste de conicidadC frente a D = Desgaste horizontal de conicidadA frente a C y B frente a D = Desgaste ovalado

Compruebe los extremos de cada codo para detectar un posibledesgaste ovalado (pérdida de redondez)

A

C D

Si se desea rebajar un cigüeñal 0,50milímetros, hay que quitarle tan sólo 0,25milímetros, ya que, al perder metal porambos lados, la pérdida de espesor total esde 0,50.

B

No abrillante a mano los codos del ci-güeñal utilizando una tela esmeril o papelabrasivo. Si se deja la pieza tal como está,el desgaste de los codos será más lento.

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abrillantadora especial. Durante este proceso, sólo se rebajaun grosor comprendido entre 0,00125 y 0,00250 milímetros(cuente los ceros). La capa blanca deseada de una superficieendurecida sólo debe tener un grosor de 0,0125 a 0,050 milí-metros.

El método conocido como tufftriding es un proceso líqui-do basado en el uso de sal fundida, mientras que el método delnitruro es un proceso gaseoso que utiliza nitrógeno (amo-níaco).

El proceso gaseoso del nitruro ha sido utilizado en la in-dustria durante muchos años, mientras que el proceso deltufftriding se emplea en los Estados Unidos desde 1960. Lasuperficie de un cigüeñal tratado mediante el proceso deltufftriding presenta una coloración gris.

Para comprobar si un cigüeñal ha sido sometido altufftriding, lime una superficie que no sea de apoyo. Si la su-perficie no ha sido endurecida, la lima debería rebajarla confacilidad. De hecho, el tufftriding endurece la totalidad de lapieza y no sólo los codos. El tufftriding resulta tan eficaz, queincluso una superficie endurecida con una profundidad de tan

sólo 0,025 milímetros presentará una mayor resistencia aldesgaste.

El tufftriding puede practicarse en todos los metales, mien-tras que el proceso del nitruro sólo resulta efectivo en acerosde alta graduación. Por otra parte, el nitruro resulta más caro.

Los talleres que realizan trabajos deendurecimiento de cigüeñales suelen cobraruna tarifa mínima y luego añaden un recar-go por el peso trabajado, por lo que puedellevar tres piezas para que le resulte máseconómico.

En ocasiones, cabe endurecer un cigüeñal tratando los co-dos con un método de endurecimiento por cromo. Este proce-dimiento debe realizarse con extremo cuidado para evitar res-quebrajar la pieza durante el mantenimiento.

Figura 10.10. Remodelado de un cigüeñal. (a) He aquí una máquina rectificadora de cigüeñales (fotografía cedida por PetersonMachine Tools Inc.). (b) Abrillantador de cigüeñales (fotografía cedida por Kwik-Way). (c) Dirección de las aristas del metal

después de tornear y pulimentar un cigüeñal (ilustración cedida por Vandervell Engine Bearings).(d) He aquí un soldador especial de cigüeñales.

Motor

Correa esmeril

Esmerilado

Pulimentación (desbarbadoposterior al esmerilado)

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Figura 10.10 (continuación). (e) Esta muñequilla fue soldada en un lado para cambiar su giro (fotografía cedida por GleasonEngineering, Inc.).

Figura 10.10 (continuación). (f) El lado izquierdo de este cigüeñal fue reconstruido y luego rectificado (fotografía cedida porGleason Engineering, Inc.).

E

F

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La mayor parte de los cigüeñales no tie-nen un tratamiento especial de endureci-miento, pero tienden a endurecerse con eluso. Esto ocurre porque el níquel conteni-do en el metal se deposita en la superficie.Por esta razón, un cigüeñal usado y abri-llantado suele tener un tinte amarillentodebido al níquel de la superficie.

Medida de la dureza del cigüeñal

Cabe medir con precisión la dureza de un material usandovarios tipos de mecanismos de comprobación utilizados en laindustria. Los siguientes sirven para medir la resistencia de losmateriales a la penetración:

� El medidor de dureza Brinell mide el diámetro de laimpresión que deja una bola de acero endurecido.

� El medidor de dureza Rockwell mide la profundidad deuna impresión.

� El medidor Vickers es similar al Brinell, con la diferen-cia de que utiliza una pirámide de diamante. La impre-sión que deja la pirámide resulta más fácil de leer.

� El escleroscopio portátil Shore mide la altura del rebotede una pelota que se ha dejado caer. La impresión deja-da por la pelota es muy leve.

� Los medidores de dureza electrónicos miden tanto lapenetración como los cambios de frecuencia, que pue-den ser cuantificados con precisión.

La mayor parte de los manuales ofrecen especificacionesde dureza dadas según la escala “C” de Rockwell. En el casode los codos del cigüeñal, se mide la dureza en cuatro puntoscon una diferencia de ángulo de 90 grados, ya que la durezapuede no ser uniforme.

Resistencia del cigüeñal

Cabe fortalecer un cigüeñal y las bielas mediante el proce-so de granallado o granulado (chorro de perdigones) (consulteel capítulo 2). Para proporcionar al cigüeñal la resistenciamáxima, se procede a rectificarlo en primer lugar. A continua-ción, se enmascaran los codos antes de granallarlos. Este mé-todo libera las tensiones que, de lo contrario, produciríanfisuras, las cuales podrían aumentar y extenderse. El filete o

radio del apoyo de bancada (véase la figura 10.1b) es el áreade un cigüeñal de metal forjado que más se estrecha durante lafabricación de la pieza. El granallado es especialmente útil ala hora de fortalecer un cigüeñal, ya que elimina las zonas detensión que suele haber en el filete.

Cojinetes

Holgura entre cojinetes

Plastigage

La holgura entre cojinete se establece utilizando una tirade plástico especial conocida como Plastigage (véase la figura10.11a).

� En primer lugar, engrase la superficie del cigüeñal paraque el Plastigage no se adhiera a ella. Antes de realizarla comprobación, hay que limpiar el aceite de la super-ficie del cojinete. El Plastigage se adherirá al cigüeñal yno al cojinete, por lo que resultará fácil quitarlo.

� Aplique el Plastigage al codo que está entre el cojinetey el cigüeñal y apriete la tapa de bancada. Cuando éstaestá apretada, la tira de plástico se aplana. No gire elcigüeñal.

� Suelte los tornillos de la tapa de bancada y quite la tapa.

� Cuanto más ancha es la tira aplanada, menor es la hol-gura.

� Verifique si obtiene grosores distintos durante la prue-ba, lo que indicaría la presencia de un codo cónico.

� Mida la parte más ancha del Plastigage para determinarla holgura mínima.

� Utilice aceite para quitar el Plastigage, ya que este pro-ducto es soluble en aceite.

El Plastigage mide la holgura total de los cojinetes. Colo-que el plástico en el lado del codo que no se someta a la cargasiempre que vaya a tomar las medidas (véase la figura 10.11b).Cuando realice una prueba de holgura con Plastigage en unmotor instalado en el coche, sujete el cigüeñal apoyando elcodo superior sobre un soporte para obtener una lectura deholgura adecuada (o, de lo contrario, tendrá muy poca hol-gura).

Para apoyar el cigüeñal, introduzca tem-poralmente un trozo de papel entre unsemicojinete y el apoyo de bancada infe-rior. Cuando apriete los tornillos de la tapade bancada, el cigüeñal se elevará.

En los cigüeñales de motores someti-dos a grandes esfuerzos se utilizan filetescon rodillos hidráulicos especiales que au-mentan la resistencia del cigüeñal un trein-ta o un cuarenta por ciento.

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No conviene utilizar Plastigage a temperaturas superioresa 37,7º C o bajo cero, puesto que este producto no ofrece lec-turas precisas a temperaturas extremas.

Medida de la holgura

La holgura también se puede determinar midiendo el gro-sor de la pared del semicojinete. Mida el semicojinete en elcentro, ya que a veces estas piezas tienen forma cónica. Loscojinetes cónicos tienen una acanaladura 0,025-0,050 milíme-tros mayor en sus líneas divisorias para ayudar a crear unacapa de aceite debajo de los mismos.

� Utilice un pasador, o bien una bola y un adaptador paratomar las medidas (véase la figura 10.12a). A continua-ción, duplique el resultado, ya que hay que tener en cuen-ta que hay semicojinetes a ambos lados del codo.

� Mida el cigüeñal con un micrómetro y luego calcule laholgura total restando todos los valores del diámetro delorificio.

La holgura de aceite supone aproxima-damente la mitad de la medida total de huel-go, ya que hay que recordar que el aceiteestá presente a ambos lados del eje (véasela figura 10.12b).

Figura 10.11. (a) Comprobación de la holgura del cojinetecon Plastigage (ilustración cedida por Ford Motor Company).(b) Eleve el cigüeñal y mida la parte del cojinete que no esté

sometida a carga.

Coloque Plastigage entodo el ancho del codo

aproximadamente a 6 mmdel centro

INSTALACIÓNDEL PLASTIGAGE

Comprobación dela anchura con

Plastigage

Holgura de 0,05milímetros

MEDICIÓNCON

PLASTIGAGE

PlastigageHolgura total

de aceite

A

B

Figura 10.12. Holgura de los cojinetes. (a) Medida del grosorde las paredes. (b) Determinación de la holgura de aceite(fotografía cedida por Federal-Mogul). (c) Si se duplica la

holgura de aceite, las bielas arrojan cinco veces más cantidadde aceite sobre las paredes de los cilindros

(ilustración cedida por AE Clevite Engine Parts).

Bola de uncojinete

Adaptador

Diámetro del orificio

Cojinete ensamblado

dentro del diámetro

Diámetro del ejeGrosor de la pared

del cojinete

Holgura de aceite

Holgura normal Doble holgura

A

B

C

En el pasado, la holgura de aceite era, por lo general, de0,025 milímetros por cada 25 milímetros de diámetro del eje.No obstante, los motores actuales tienen especificaciones deholgura más estrechas. Un motor con una holgura dos vecesmayor de lo normal arroja sobre las paredes de los cilindroscinco veces más cantidad de aceite (véase la figura 10.12c),aumentando el consumo de aceite del motor.

Algunas personas sostienen que lo mejor es utilizar el va-lor más alto en el margen de tolerancia correspondiente a laholgura de aceite de un cojinete. Si la holgura del cojinete esdemasiado poca, las bielas no arrojarán suficiente aceite sobrelas paredes de los cilindros, allí donde la lubricación de lossegmentos es especialmente importante justo después de po-ner en marcha el motor. No obstante, evite que la holgura seaexcesiva. Un cojinete delantero con una holgura excesiva pro-duce golpeteo (consulte el capítulo 5). Por otra parte, dema-

Cig

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siada holgura puede producir un descenso de la presión delaceite.

Semicojinetes

Los semicojinetes están hechos de varios materiales. Losmetales distintos se deslizan mejor entre sí y producen menorfricción que los metales similares, por lo que los cojinetes sue-len tener un soporte de acero con una superficie de una alea-ción suave. Hasta el momento, se han fabricado cojinetes conuna superficie de un metal antifricción, cobre/plomo o una alea-ción de aluminio.

� Los cojinetes recubiertos de cobre son cojinetes de altacalidad.

� Algunos cojinetes están hechos de una aleación de alu-minio macizo desprovista de soporte de acero.

� Los cojinetes multicapa tienen soportes de acero conuna o más capas de material de recubrimiento (véase lafigura 10.13a).

La figura 10.13b muestra los distintos códigos numéricosde los cojinetes de un fabricante específico.

Propiedades de los cojinetes

La superficie de los cojinetes tiene tres propiedades funda-mentales que hacen que estas piezas puedan utilizarse en unmotor (véase la figura 10.14). Cuando partículas extrañas seintroducen entre el cojinete y el codo, son absorbidas por elmetal del cojinete, que es más blando. Esta propiedad, conoci-da como incrustabilidad (véase la figura 10.14a) ayuda a pre-venir el desgaste del cigüeñal. Cuando las partículas son de-masiado grandes como para ser totalmente absorbidas, produ-cen una protuberancia en la superficie del cojinete.

Si se deteriora la superficie del codo de un cigüeñal, elmetal del cojinete “fluye” para adaptarse a su forma. Esta pro-piedad se conoce como conformabilidad (véase la figura10.14b).

La tercera propiedad principal de los cojinetes es la resis-tencia a la fatiga. Se trata de la capacidad de un cojinete desoportar cargas intermitentes sin deteriorarse (véase la figura10.14c).

Los distintos materiales de los cojinetes responden a usosespecíficos (véase la figura 10.14d). Así, los cojinetes de unmetal antifricción, cuyo grado de incrustabilidad es el más ele-vado, solían utilizarse ampliamente, pero las cargas a las quese someten los motores actuales exigen una mayor capacidadde resistencia a la carga. La mayor parte de los fabricantes decojinetes prefieren cojinetes trimetales, que pueden soportarcomo mínimo tres veces más carga que los de un metalantifricción y resultan aceptables en las demás categorías. Loscojinetes de aluminio tienen la mayor capacidad de resistenciaa la carga, pero presentan un grado de incrustabilidad dema-siado bajo.

Cojinetes escasos de medida

Los cojinetes presentan medidas estándar y medidas esca-sas de 0,25, 0,5 y 0,75 milímetros. El tamaño suele estar mar-cado en la parte trasera del cojinete. Los cojinetes escasos demedida se utilizan cuando se rectifica el cigüeñal, o bien, cuan-do se corrigen errores de producción de algunos motores nue-vos. Los cojinetes de tamaño escaso tienen un soporte másgrueso para contrarrestar la medida escasa del cigüeñal recti-ficado (véase la figura 10.15a).

Un cigüeñal rectificado a un tamaño de0,75 milímetros ha experimentado una pér-dida de metal de 0,375 milímetros de susuperficie, por lo que los semicojinetesnuevos deberán tener un grosor 0,375 mi-límetros mayor (véase la figura 10.15b).

Los cojinetes también están disponibles en tamaños esca-sos de 0,025 y 0,05 milímetros, pero no de 0,275 o 0,3 milí-metros. Algunas muñequillas pueden tener tamaños escasosde 0,225 milímetros para compensar errores de fábrica. Tengaen cuenta que las piezas de recambio sólo resultan disponiblesen su distribuidor. Los apoyos de bancada también pueden te-ner tamaños escasos de 0,225 milímetros, pero otros apoyos

Figura 10.13. Materiales de recubrimiento de los cojinetes.(a) Cojinetes multicapa con soporte de acero (ilustración

cedida por AE Clevite Engine Parts). (b) Tabla de materialesde recubrimiento.

Código decomponente

SA, SB, SBI, SIo SO

CP, CPA, CPB,CPW

CA, CAA, CAB,

RA, RAA, RAB

AP, APA

Material de recubri-miento del cojinete

2 capas de un metalo antifricción basadoen plomo o estaño

5 capas de unaaleación de cobre yplomo

3 capas de cobre/plomo

3 capas de aluminio/plomo o aluminio/estaño

4 capas de aluminio/cadmio

Uso

rendimiento moderado

alto rendimiento yrendimiento extra

rendimiento intermedio

rendimiento intermedio

alto rendimiento yrendimiento extra

B

A

1

2

3

/305

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de bancada del mismo motor pueden tener un tamaño estándar.Estos cigüeñales suelen identificarse tan sólo por una manchade pintura cerca del codo de tamaño escaso.

Localización de la lengüeta

y la ranura de aceite

Los semicojinetes del cigüeñal van colocados en los apo-yos del bloque y las tapas mediante la utilización de un rebor-de de localización o un pasador (véase la figura 10.16).

La lengüeta está situada en la línea divisoria del cojinete,encajándose en un repliegue del orificio del mismo. Cuandose utiliza el sistema de clavija, ésta encaja en un orificio delsoporte del cojinete.

Muchos cojinetes incluyen un orificio para el aceite y unaranura en una sola mitad. En tal caso, hay que instalarlos comocojinetes superiores (véase la figura 10.6). Los apoyos de ban-cada inferiores (especialmente los de los motores de alto ren-

dimiento) suelen ser piezas macizas, sin orificios ni ranuras.En otros diseños se utiliza el mismo tipo de cojinete, con ori-ficio y ranura tanto en la parte superior como en la inferior.

Anchura y aplastamiento del cojinete

La anchura del cojinete (véase la figura 10.17a) es el lugaren el que el diámetro del cojinete es ligeramente mayor. Esto

Figura 10.14. Propiedades de los cojinetes. (a) Incrustabilidad (ilustración cedida por Ford Motor Company). (b)Conformabilidad. (c) Fatiga de la superficie del cojinete (fotografía cedida por Michigan Engine Bearings).

INCRUSTABILIDAD

Recubrimientodel cojinete

Soporte delcojinete

Partículaextraña El metal

desplazadoorigina una

protuberancia

Holgura deaceite

Codo

CONFORMABILIDAD

Soporte delcojinete

Recubrimientodel cojinete

Codo

Muesca en elcigüeñal, ranuraen el cojinete

A B

C

Las lengüetas de localización sirvenpara posicionar los cojinetes lateralmentey no para evitar que giren.

Cig

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Figura 10.14 (continuación). (d) Propiedades de los cojinetes (ilustración cedida por Enginetech, Inc.)

MATERIALES DE LOS COJINETES Y CONSIDERACIONES DE DISEÑO

Material

Metal antifricción

Aluminio

Trimetal (cobre/plomo/estaño)

Conformabilidad

Excelente

Pobre

Aceptable

Actuación dela superficie

Excelente

Pobre

Aceptable

Incrustabilidad

Excelente

Pobre/aceptable

Aceptable/Buena

Resistenciaa la corrosión

Excelente

Excelente

Pobre/aceptable

Resistenciaa la fatiga

Pobre

Excelente

Excelente

METALANTIFRICCIÓN

Aluminio(bimetal)

Aluminio(trimetal)Cobre/estaño/plomo sinterizadoCobre/estaño/plomo sinterizadoCobre/estaño/plomo sinterizadoCarga unitaria (N/mm2)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Aleación ET-770

Aleación ET-780

Aleación ET-800

Capacidad de resistencia a la carga del cojinete

Figura 10.15. (a) Los semicojinetes de tamaño escaso sonmás gruesos. (b) Un cigüeñal de tamaño escaso de 0,75milímetros requiere semicojinetes 0,375 milímetros más

gruesos (en el soporte del cojinete).

Semicojinete de precisiónpara un cigüeñal con un

tamaño estándar

Semicojinete de precisiónpara un cigüeñal de

tamaño escaso de 0,75milímetros

Observe que la diferencia de grosor entre los semicojinetes seproduce en el soporte de acero flexible propiamente dicho,mientras que el fino recubrimiento de aleación permanece

constante

Semicojinete

Cigüeñal

+0,375 mm

-0,75 mm

-0,375 mm

A

B

Figura 10.16. Los cojinetes van colocados en los alojamientoscorrespondientes mediante el uso de una lengüeta o un

pasador de localización (ilustración cedida por Federal-Mogul).

Lengüeta delocalización

Líneadivisoria

Repliegue

Orificio de laclavija

Clavija

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permite que el cojinete se fije en su lugar y permanezca allídurante el ensamble del motor.

Un cojinete en buen estado que vaya a ser reutilizado pue-de haber perdido su anchura. Según la Federal-MogulCorporation, cabe restituirle la anchura colocándolo sobre unasuperficie de madera dura con la línea divisoria apoyada sobreésta y golpeando la parte trasera con un martillo blando.

El aplastamiento es una cualidad el cojinete que hace queéste se extienda ligeramente por encima de la línea divisoriade una de las mitades del orificio del cojinete aproximada-mente entre 0,125 y 0,375 milímetros (véase la figura 10.17b).El aplastamiento permite que el cojinete se asiente en el orifi-cio, favoreciendo la transferencia térmica y evitando que elcojinete gire dentro del orificio.

Cuando un cojinete ha perdido la cua-lidad de aplastamiento, conviene revisar elpistón para detectar posibles anomalías enla combustión.

Un aplastamiento excesivo distorsiona el cojinete en suslíneas divisorias (véase la figura 10.17c). Las líneas divisoriassuelen estar biseladas para minimizar su distorsión en el espa-cio de holgura del aceite (véase la figura 10.17d). Por otraparte, un aplastamiento insuficiente, permite que el cojinete semueva hacia delante y hacia atrás en el orificio, ya que noexiste una presión radial suficiente sobre el cojinete (véase lafigura 10.17e). La presencia de suciedad o rebabas en la su-perficie divisoria que está en contacto con la biela puede pro-ducir un aplastamiento del cojinete insuficiente.

Puede producirse un aplastamiento inadecuado cuando seusan calces biselados para ajustar la holgura de aceite del coji-nete. No obstante, esta práctica, según la cual se instala el cal-ce debajo del semicojinete en la parte inferior, ya no se utiliza.En ocasiones, se emplea para corregir el golpeteo del motorprocedente de una holgura delantera excesiva, cuando éste estéinstalado en el vehículo. El calce está biselado para regulartambién la holgura en la parte superior. La desventaja que pre-senta este método es que hay que limar el cojinete en la líneadivisoria para mantener el aplastamiento correcto. Limar estasuperficie no produce resultados muy precisos, ya que el aplas-tamiento puede resultar insuficiente.

Revisión de los cojinetes para detectar

posibles causas de avería

Conviene guardar todos los cojinetes en orden para revi-sarlos en un momento dado. La causa principal de la reduc-ción de la vida de un cojinete es la presencia de suciedad, par-tículas metálicas o abrasivas. En ocasiones, penetran partícu-las arenosas en el motor a través del filtro de aire o por elorificio de la varilla de nivel de aceite. El desgaste del cojineteocasionado por la suciedad, o bien por la falta de una buenalimpieza del motor durante su reconstrucción, puede generararañazos en la superficie del cojinete. Trozos metálicos másgrandes producen fisuras más evidentes. Las limaduras de hie-

rro procedentes de la rectificación de un cilindro pueden in-crustarse en la superficie de los cojinetes. Otra causa de des-gaste de los cojinetes puede ser el mal funcionamiento de cier-tos componentes del motor.

Cuando fallan algunos componentes delmotor, la bomba de aceite puede dañarsetambién. Esto se produce porque el aceiteque pasa por la bomba no está filtrado.

Resulta útil utilizar una lupa a la hora de determinar el des-gaste de un cojinete.

La compañía Federal-Mogul sugiere el siguiente procedi-miento para comprobar la presencia de partículas metálicas:

� Rasque la superficie del cojinete con una herramientaafilada.

� Coloque las partículas raspadas sobre un trozo de papellimpio.

� A continuación, acerque un imán por la parte trasera delpapel. Si las partículas son de hierro o acero, seguirán latrayectoria del imán a medida que lo desplace.

Carga excesiva en los cojinetes

La vida útil de los cojinetes se prolonga si se utilizan conuna velocidad del motor comprendida entre varios cientos derevoluciones por minuto por encima del valor de par máximoy varios cientos de revoluciones por minuto por debajo de lapotencia máxima.

Los cojinetes están sujetos a una serie de cargas normalesprocedentes de tres fuentes:

� La presión del frente de llama sobre el pistón.

� La fuerza centrífuga procedente del peso giratorio de labiela y el codo de biela.

� La inercia del movimiento alternativo del pistón y labiela.

Estas fuentes de carga se combinan para formar una seriecontinua de cargas. Las cargas dinámicas (inercia y fuerza cen-trífuga sin el encendido) difieren de las revoluciones del mo-tor y aumentan con la velocidad del mismo.

Desgaste normal de los cojinetes

Los cojinetes tienen una mitad sometida a carga y la otrano. Las mitades sometidas a carga corresponden al apoyo debiela superior y al apoyo de bancada inferior. Cuando los apo-yos de biela superior se desgastan, suele encontrarse tambiénun deterioro en los apoyos de bancada inferiores. En los vehí-culos con transmisiones estándar, un desgaste moderado deeste tipo suele indicar unos hábitos de conducción del vehícu-lo poco adecuados. Es posible que se haya conducido el vehí-culo a tirones (es decir, no cambiar de marcha con las revolu-ciones lo suficientemente bajas para la carga soportada). Asi-mismo, este desgaste puede deberse a una marcha en ralentí

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Figura 10.17. Anchura y aplastamiento del cojinete. (a) La anchura del cojinete le permite fijarse automáticamente en su orificio(ilustración cedida por Sunnen Products Company, St. Louis, MO.). (b) El aplastamiento del cojinete evita que éste se mueva

dentro del orificio (ilustración cedida por Sunnen Products Company, St. Louis, MO.). (c) Un aplastamiento excesivo deforma laslíneas divisorias del cojinete (ilustración y fotografía cedidas por AE Clevite Engine Parts). (d) Un aplastamiento insuficiente

permite que el cojinete se mueva (Federal-Mogul). (e) Un aplastamiento insuficiente permite que el cojinete se mueva dentro delorificio (ilustración y fotografía cedidas por AE Clevite Engine Parts).

Anchura

Altura delaplastamiento

Aplastamiento

Aplastamientoexcesivo

Deformaciónpor desgasteen la líneadivisoria

Efecto del biseladoen la línea divisoria

EJE

Con biselado Sin biselado

Sin aplastamiento

No haypresiónradial

El cojinete se mueve librementedentro del orificio

Patrón de desgaste en la parteposterior del cojinete

EJE

A B

C

D

E

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excesiva o escasa, o bien al autoencendido. Un pequeño des-gaste de este tipo se considera normal. Ahora bien, cuando eldeterioro es significativo, el material de la mitad superior delcojinete se desprenderá y se depositará en la mitad inferior.

Fatiga del cojinete

La causa básica de la fatiga del cojinete es la sobrecarga.Cuando los codos del cojinete superiores e inferiores mues-tran rotura por fatiga, la causa probable es una velocidad delmotor excesiva. La rotura por fatiga también puede deberse aun exceso de revoluciones con el vehículo cuesta abajo; estedesbordamiento de la velocidad del motor se produce cuandose intenta frenar el vehículo mediante una retención.

Si se mantiene la holgura adecuada de aceite y se usa unaviscosidad de aceite más elevada, aumenta la resistencia a lafatiga del cojinete. Los pilotos de carreras hacen un seguimientoestrecho de la holgura de los cojinetes y utilizan aceite de 40 a50W.

Arranque en seco: Cuando el cojinete de bancada másalejado de la bomba de aceite muestra un mayor desgaste quelos demás cojinetes, se produce un arranque en seco. Esto sig-nifica que tal vez se ha revolucionado el motor antes de que elaceite hubiera llenado el sistema. Este problema suele ocurrircon mayor frecuencia en climas fríos.

Tensión de la correa: En ocasiones, todos los apoyos debancada inferiores se desgastarán, salvo el delantero. Éste sueledesgastarse menos en la parte inferior debido a la presión queejerce la correa del ventilador hacia arriba. Una tensión exce-siva de la correa puede producir deterioro del apoyo de banca-da delantero superior.

Desgaste del cojinete de empuje

La superficie del cojinete de empuje (véase la figura 10.5)que está orientada a la parte trasera del motor puede mostrarun desgaste excesivo. La mayor parte de los cojinetes de em-puje tienen unas superficies de descanso cóncavas para pro-porcionarles lubricación. La superficie de empuje sólo puedesoportar cargas intermitentes. El desgaste y la rotura de laspiezas se produce cuando la carga es continua, aumentando latemperatura.

Puede producirse un desgaste excesivo de la superficie deempuje por un ajuste inadecuado del embrague (demasiadopoco juego), o bien debido a que el conductor abusa del mane-jo del embrague. También cabe atribuir este desgaste a unapresión de aceite excesiva en el convertidor de par de una trans-misión automática. El convertidor empuja hacia delante, pre-sionando el reborde de empuje del cigüeñal contra la superfi-cie orientada hacia atrás del cojinete de empuje del cigüeñal.Debido a que se elimina la holgura de aceite normal, no sepuede mantener la capa de aceite que lubrica la superficie deempuje. El resultado es un cojinete de empuje desgastado ofundido (véase la figura 10.18). Localice posibles marcas enel convertidor causadas por el roce de los tornillos del volantede inercia cuando éste se dobla hacia delante. La transmisiónautomática AOD de la Ford solía presentar este problema y,para evitarlo, se utilizan nuevos tornillos con cabezas más pla-nas.

La tolerancia del empuje axial suele ser de 0,05 a 0,3 milí-metros (en el capítulo 13 se explica cómo comprobar la holgu-

ra de empuje durante el ensamble del motor). La razón máshabitual del fallo de un cojinete de empuje es el ajuste inade-cuado de su holgura en primer lugar. Los motores norteameri-canos tienen cojinetes de empuje de tamaños estándar. No obs-tante, algunos vehículos procedentes de otros países tienencojinetes de empuje más gruesos y requieren la rectificaciónde las superficies de empuje para regular su ajuste. Si la hol-gura es demasiado elevada, la superficie de empuje se desgas-tará.

Un boletín técnico de la AERA afirma que un retorcimien-to en las canalizaciones metálicas que van de una transmisiónautomática al intercambiador de calor del radiador puede au-mentar la presión en el convertidor. La presión resultante quese acumula entre la bomba delantera y el cubo del convertidorgenera una presión delantera excesiva en el cigüeñal. Esta pre-sión está aislada de la válvula de descarga y no puede ser libe-rada.

Un motor reconstruido fue instalado enun vehículo y restituido al cliente. El auto-móvil desarrolló un golpeteo del motor muyacusado. Después de desmontar ydesensamblar el motor, se descubrió un des-gaste severo en el cojinete de empuje. Acontinuación, se instaló un nuevo motor yse devolvió el vehículo a su dueño. Una vezmás, el cojinete se desgastó. El dueño deltaller se puso en contacto con los encarga-

dos de otros talleres mecánicos y descubrió la infor-mación contenida en el boletín técnico de la AERA.Tras una revisión más a fondo, se detectó un retorci-miento en una canalización que conducía al refrige-rante de la transmisión.

En un caso similar, una empresa de reconstrucción de mo-tores podría ser acusada de ser la responsable de un problemaocasionado por negligencia en el trabajo de desmontaje y reins-talación. Si el reconstructor devuelve un motor de repuesto enestas condiciones y el cojinete de empuje del motor nuevo fa-lla, el instalador tendría que asumir también el coste del pri-mer motor.

El desgaste del cojinete de empuje también puede debersea otros errores de instalación. Así, la presencia de partículasmetálicas, un orificio guía en la placa flexible deteriorado, una

Figura 10.18. Un lado de este cojinete de empuje estáfundido (fotografía cedida por Federal-Mogul).

Reborde deempuje dañado

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guía del convertidor dañada o unas acanaladuras del converti-dor demasiado gastadas o desalineadas pueden producir unaumento de presión sobre el cigüeñal.

Normalmente, el convertidor se desliza hacia delante du-rante la deceleración. La placa flexible recibe este nombredebido a que se dobla hacia dentro en dirección al motor. Cuan-do el motor está sometido a carga, el convertidor está accio-nando su turbina y el cigüeñal no experimenta carga delantera.Durante la deceleración, las ruedas traseras activan el conver-tidor, invirtiendo la dirección del empuje. Cuando el converti-dor se mueve hacia delante, la guía que está en la nariz delconvertidor de par (véase la figura 6.18) se desplaza al inte-rior del orificio que hay en la parte trasera del cigüeñal. Elóxido, la pintura o un daño del orificio guía del cigüeñal pue-den generar cargas dañinas sobre el cigüeñal. La placa flexibleadmitirá entonces un movimiento de 2 a 2,5 milímetros.

Un mecánico reconstruyó un motor uti-lizando un equipo maestro para motores. Elmotor fue instalado en el vehículo y éste fuedevuelto al cliente. Después de unos cuan-tos cientos de kilómetros, el dueño del au-tomóvil lo llevó al taller porque tenía uncojinete de empuje trasero dañado. Eldesensamble posterior y la revisión indica-ron que el cojinete guía, que había sido deun vehículo con transmisión estándar, esta-

ba aún en su lugar en la parte trasera del cigüeñal, apesar de que el vehículo en el que estaba instalado aho-ra tenía una transmisión automática. El convertidor depar no tenía espacio para moverse hacia delante, por loque obligó al cigüeñal a desplazarse hacia delante con-tra el cojinete de empuje.

En algunos vehículos todoterreno, elcojinete guía se extiende por fuera del ci-güeñal. Su diámetro externo se utiliza paracentrar el volante de inercia. En estos mo-tores se usa un cojinete guía en las trans-misiones automáticas, ya que ayuda a cen-trar la placa flexible.

Una biela doblada puede producir desgaste a ambos ladosdel cojinete de empuje al chocar éste contra el cigüeñal deadelante hacia atrás.

Pistones

El pistón (véase la figura 10.19) está sometido a una seriede tensiones considerables. Se mueve y se detiene dos vecespor cada vuelta del cigüeñal. En regímenes elevados, no resul-ta extraño que se alcancen a 3.000 r.p.m. En dicha velocidad,el pistón debe moverse y detenerse 6.000 veces por minuto o100 veces por segundo. Obviamente, debe ser lo más ligeroposible. Los pistones antiguos estaban hechos de hierro fundi-do, pero los actuales son de aluminio fundido o forjado.

Figura 10.19. He aquí los componentes de un pistón(ilustración cedida por Dana Corp.-Perfect Circle Division).

Pistones fundidos y forjados

Los pistones de metal fundido son los más utilizados, sibien los de metal forjado se usan en motores de alto rendi-miento. Los pistones de metal fundido tienen una estructuraporosa y granular (véase la figura 10.22d). Por su parte, lospistones forjados tienen una estructura granular densa (figura10.20a) y se dice que son un setenta por ciento más fuertes quelos de metal fundido. Estos últimos no son lo suficientementeresistentes como para soportar un uso continuado por encimade las 5.000 r.p.m. Los pistones de metal forjado también disi-pan mejor el calor (véase la figura 10.20b).

La hipereutéctica analiza el contenido de silicio en el alu-minio de los pistones, lo cual los hace más ligeros. Un pistónhipereutéctico no puede soportar las cargas tensoras que resis-te un pistón forjado, pero presenta mejores características dedesgaste, fundamentalmente en el área de las ranuras de lossegmentos y en las áreas de los alojamientos de los bulones.

En vista de que los pistones hipereutécticos tienen aproxi-madamente un 16% de silicio, presentan un nivel de expan-sión térmica inferior y pueden funcionar con una holgura me-nor. Esto se debe al silicio, que es mucho más resistente alcalor. Por esta razón, el porcentaje de aluminio desplazadopor el silicio no se expande. Debido a que un pistónhipereutéctico es ligeramente más frágil, resulta necesario unhorno para instalar los bulones en lugar de ajustarlos a presión(véase la figura 10.44).

Cabeza del pistón y ranuras

de los segmentos

El diámetro de la cabeza (o corona) del pistón mide de0,475 a 12 milímetros menos que el diámetro de la falda (lamayor parte de éstas miden aproximadamente 0,55 milímetrosmenos) (véase la figura 10.21a). La cabeza del pistón es re-donda y la falda suele ser ovalada. El ajuste de las ranuras del

Cabeza delpistón

Cierretérmico

Ranuras de lossegmentos decompresión

Falda

Torreta deexpansión

Bulón

Plataforma decompensación

Refuerzodel bulón

Orificio deaceite queconduceal bulón

Ranuradel

segmentode engrase

Part

es

pla

nas

de los

segm

ento

s

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segmento con éste es tan importante a la hora de aislar losgases quemados como el ajuste entre el segmento y la pareddel cilindro. El segmento superior del pistón suele estar a 2,625milímetros de la parte superior del pistón. Si la posición delsegmento es lo más elevada posible, se reduce el golpe de pis-tón, aumenta la durabilidad del segmento y reduce las emisio-nes. La ranura del segmento superior sufre el mayor deterioro.De hecho, las ranuras superiores de los segmentos de pistónde algunos vehículos sometidos a grandes esfuerzos van refor-zadas con una pieza añadida acero o hierro fundido (véase lafigura 10.21b).

Existe una tendencia reciente a utilizarpistones hipereutécticos en lugar de ranu-ras de pistón reforzadas debido a su resis-tencia al desgaste de las ranuras.

Los orificios de las ranuras de aceite permiten que el aceitesobrante alojado en la pared del cilindro regrese al cárter através del pistón (consulte el capítulo 5). Algunos orificios deretorno de aceite son acanaladuras largas que también comba-ten la transferencia de calor de la cabeza del pistón a la falda.Lo cierto es que es mejor que el calor de la cabeza del pistónse transfiera a través de los segmentos a las camisas de aguaque hay detrás de la pared del cilindro. Algunos pistones tie-nen una acanaladura detrás de la ranura de aceite, mientrasque otros tienen un cierre térmico encima de la ranura superiorpara evitar que el calor de la cabeza del pistón baje hacia laranura del segmento.

Formas de la cabeza del pistón

Para obtener distintas relaciones de compresión, existencabezas de pistón de formas distintas (véase la figura 10.21c).

Pistones del mismo tamaño pueden tener diferentes alturas decompresión. La altura de compresión es la distancia que haydel centro del alojamiento del bulón al área plana de la cabezadel pistón.

Cuando los pistones de un mismo cali-bre tienen distinta carrera, no los intercam-bie sin antes comprobar sus dimensionescríticas.

Para calcular la altura de compresión, mida la distanciaque hay de la parte superior del alojamiento del bulón a lacabeza del pistón. Sume a esta cantidad la mitad del diámetrodel bulón.

Los pistones de repuesto de los vehícu-los de turismo o camiones ligeros suelenrebajarse 0,5 milímetros para compensar elremodelado de la superficie del bloque yla culata. Si no se realiza esta rectificación,la relación de compresión disminuiráaproximadamente 1/4 (por ejemplo, unarelación de 9:1 podría reducirse a 8,75:1).

Los pistones de alta compresión sólo pueden instalarse enuna sola posición dentro del cilindro (véase la figura 10.21d).Si se colocan en sentido contrario, la cabeza del pistón interfe-rirá con la cámara de combustión o las válvulas.

Superficie de la falda del pistón

La superficie de la falda del pistón es intencionadamentemás áspera que la del resto del pistón, con pequeñas marcas

Figura 10.20. Un pistón forjado tiene una estructura granular densa (a) más fuerte y (b) capaz de disipar mejor el calor(fotografía e ilustración cedidas por Federal-Mogul).

Advierta las líneas dela estructura granular

Distribución de la temperatura

287 ºC (550 ºF)260 ºC(500 ºF) 232 ºC

(450 ºF)

177 ºC(350 ºF)

149 ºC(300 ºF)

135 ºC(275 ºF)

93 ºC(200 ºF)

218 ºC(425 ºF) 213 ºC

(415 ºF)

121 ºC(250 ºF)

190 ºC(375 ºF)

Pistón fundido Pistón forjado

232 ºC(450 ºF)

149 ºC(300 ºF)

149 ºC(300 ºF) 93 ºC

(200 ºF)

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Figura 10.21. Cabeza del pistón. (a) La cabeza del pistón es más pequeña que la falda (ilustración cedida por Chrysler Corp.).(b) He aquí una ranura de segmento de pistón reforzada (fotografía cedida por Federal-Mogul). (c) Formas habituales de las

cabezas de los pistones (ilustración cedida por Federal-Mogul). (d) Corte transversal de una cámara de combustión y un cilindro,mostrando la relación de un pistón de alta compresión con la válvula y la culata (fotografía cedida por Iskenderian Cams).

0,482 mm a 0,685 mmmenos que el diámetro

de A

Cabeza delpistón

Falda delpistón

Pieza de hierroañadida en la

ranura delsegmento

Cabeza plana

Profundidadde la copa

D.C. D.C.

D.C. D.C.

Cabeza decopa

Cabezaconvexa

Altura

Cabeza concresta

Cabezacon curva

Cabezaconcavoconvexa

D.C. = Distancia de compresión

(d) Holguraen el p.m.s.

Altura

AlturaAltura

A A

B

A

C

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D.C. D.C.

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mecanizadas de una profundidad inferior a 0,025 milímetros.Esta superficie ligeramente irregular resulta ideal para mante-ner la lubricación de la pieza. El acabado de la falda se lleva acabo mediante el esmerilado o la rectificación con punta dediamante. La mayor parte de los pistones son esmerilados. Larectificación con punta de diamante, realizada en maquinariamás cara, produce líneas más definidas en la falda. Asimismo,el tratamiento de limpieza por abrasión de una falda de pistóntambién deja una superficie rugosa que suele ser deseable paraconservar la lubricación.

En el pasado, los pistones se recubrían de estaño, ya que laincorporación de un metal distinto entre el pistón y la pareddel cilindro reduce las posibilidades de deterioro por roce. Lacapa de estaño, aproximadamente de 0,025 milímetros de es-pesor, solía evitar los arañazos durante el rodaje del vehículoo durante un arranque en seco y se ha utilizado desde la épocaen que se introdujeron los pistones de hierro fundido. Uno desus propósitos consistía en proporcionar una lubricación deprotección durante la puesta en marcha inicial del motor. Unasegunda razón era de carácter estético, ya que los pistonesrecubiertos de estaño tienen un aspecto atractivo. Los pistonesactuales casi no se deterioran por roce, por lo que ahora no seacostumbra a bañarlos con estaño.

Holgura del pistón

Los pistones fundidos funcionan con una holgura menorque los pistones forjados debido a su diseño. La holgura típicade un pistón fundido nuevo de 10 centímetros es de 0,0375 a0,05 milímetros. Los pistones viejos deben tener una holgurainferior a 0,0875 milímetros.

Los pistones forjados se expanden máscuando están calientes, por lo que tienenuna holgura mayor.

Control de la dilatación del pistón

Un pistón de aluminio se dilata aproximadamente dos ve-ces más que un bloque de hierro fundido. Para controlar estadilatación, cabe realizar tres cosas (véase la figura 10.22). Enprimer lugar, la mayor parte de las faldas de pistón tienen for-ma cónica (véase la figura 10.22a). Así, tienen un diámetromayor en la parte inferior, ya que esta parte no alcanza tantatemperatura como la parte superior del pistón. A la temperatu-ra de funcionamiento, el pistón se ajusta perfectamente a lapared del cilindro. Muchos pistones actuales tienen forma con-vexa (véase la figura 10.22b), con un diámetro menor en losextremos superior e inferior. El lugar utilizado para medir unpistón varía entre un fabricante y otro, por lo que convienerevisar el manual de servicio. La figura 10.22c muestra el lu-gar que la mayor parte de los fabricantes recomiendan paratomar la medida de la falda del pistón.

En segundo lugar, la falda del pistón tiene una rectifica-ción oval (véase la figura 10.22d). Esto permite que encaje enel cilindro con una holgura de tan sólo 0,0125 a 0,0625 milí-metros. Cuanto menor es la holgura, menores probabilidadeshay de que se produzca un golpe de pistón o el desgaste ovala-do del cilindro que esta holgura genera. Finalmente, los pisto-nes fundidos tienen torretas de acero accionadas por muellefundidas en ellos (figura 10.22e). Estas torretas ayudan al pis-tón a expandirse en torno al eje del bulón a medida que secalienta.

Cuando se sustituye un pistón original por otro de tamañoestándar, mida cuidadosamente la pieza de recambio. Los pis-tones y los orificios de los cilindros se acoplan en fábrica. Así,los márgenes de tolerancia para el orificio del cilindro en lacadena de montaje suelen ser amplios. Un pistón de recambioprocedente del mercado secundario puede estar demasiadoapretado o demasiado holgado, simplemente porque ha sidofabricado de acuerdo con las especificaciones del un orificioestándar. Los pistones de tamaño estándar pueden tener unaligera sobremedida, lo cual supone una rectificación con pie-dra esmeril rígida del orificio estándar para que la pieza derecambio encaje perfectamente.

Tipos de faldas de pistón

La mayor parte de los pistones de los vehículos actualestienen una falda de tipo patín. Las faldas de patín han sidodiseñadas de manera que se aproxime a los contrapesos delcigüeñal en los motores con carrera corta. Un pistón de faldacompleta utilizado en los motores de carrera larga se conocecomo pistón tubular. En la figura 10.22f se ilustran dos pisto-nes, uno de falda de patín y otro de falda tubular. La superficiede la falda del pistón perpendicular al eje del bulón es la su-perficie de empuje.

Desviación del bulón

Los bulones suelen tener una desviación aproximada de1,5 milímetros del eje de simetría del pistón (véase la figura10.23). La biela cambia de lado entre los tiempos de compre-sión y explosión. Cuando el pistón cambia el apoyo de unafalda a la otra en el p.m.s., varía el lado del pistón que es “em-pujado” contra la pared del cilindro.

El tiempo de compresión no ejerce tanta fuerza sobre lafalda del pistón como el tiempo de explosión. Por esta razón,el lado del pistón que empuja la pared del cilindro durante eltiempo de explosión se conoce como superficie de mayor em-puje. El bulón está desviado hacia el lado de mayor empujepara reducir la tendencia del pistón a golpear en el instanteque bascula entre las superficies laterales del cilindro de ma-yor y menor empuje al paso por el p.m.s.

La biela empuja la superficie de menor empuje contra lapared del cilindro en el tiempo de compresión (véase la figura10.24a). La desviación del bulón hace que la presión de lacombustión afecte más la mitad más “grande” de la cabeza delpistón (véase la figura 10.24b). Esto hace que el pistón entreen contacto con la pared del cilindro en la parte inferior de lasuperficie de mayor empuje (figura 10.24c).

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Figura 10.22. Falda del pistón. (a) Forma cónica de la falda (ilustración cedida por Federal-Mogul). (b) Falda de pistón conforma convexa (ilustración cedida por Enginetech, Inc.). (c) Medida del diámetro máximo de la falda del pistón (ilustración

cedida por Oldsmobile). Falda de pistón rectificada con forma oval(ilustración cedida por Sunnen Products Company St. Louis,MO.). (e) Este pistón se rompió al partirse un tornillo de biela demasiado apretado. Observe la torreta de expansión de acero

alrededor de la muñequilla.

Parte superior

Parte inferior

Diseño convexo

Perf

il exagera

do

de la f

ald

a

CONICIDAD DEL PISTÓNMida de la parte inferior de la

falda a la altura del centrodel bulón

TAMAÑO DEL PISTÓNMida a 19 mm pordebajo del eje de

simetría del alojamientodel bulón

Cilindro

Forma del pistón en frío

Cilindro

Forma del pistónen caliente

Torreta de acero

Advierta laporosidad del

grano del pistónfundido

A

B

DC

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Figura 10.22 (continuación). (f) La falda de patín ha sido recortada de manera que se aproxime a los contrapesos del cigüeñal.

Pistón tubularPistón de

patín

Rebaje lateralde la falda

Falda de patín

Contrapesos

Figura 10.23. El bulón suele estar desviado (fotografía cedida por Pontiac).

F

Eje de simetríadel bulón

Eje de simetríadel pistón

1,5 mm

Serie de cilindrosderecha

Eje desimetría del

bulónEje de simetría

del pistón

1,5 mm

Serie decilindrosizquierda

El pistón suele tener una muesca que señala la dirección demontaje y que apunta a la parte delantera del motor. En losmotores en uve, los bulones de una serie de pistones se desvia-rá hacia el lado del colector de admisión, mientras que losbulones de la serie de cilindros opuesta se desviará hacia ellado inferior del cilindro. Esto se debe a que la superficie demayor empuje está determinada por la dirección de la rotacióndel cigüeñal.

Algunos pistones de cabeza convexa utilizados en motoresde alta compresión (véase la figura 10.21d) no están en abso-luto desviados, de manera que todos los pistones de un motoren uve puedan ser idénticos. El motor no girará si estos pisto-nes se instalan accidentalmente en sentido inverso.

Peso del pistón

Los pistones tienen un peso determinado. Resulta impor-tante equiparar el peso de unos pistones de repuesto con el delos originales para mantener el equilibrio de las piezas. Enprincipio, los pistones de repuesto pesan lo mismo que los origi-nales, aun cuando sean de sobremedida. Sin embargo, esto no

siempre es así, por lo que hay que pesar las piezas con todaprecisión. El equilibrio del motor será tratado más adelante eneste capítulo.

En ocasiones, un pistón de repuesto no pesa lo mismo quelos demás pistones. Si el exceso de peso es poco significativo,cabe aligerarlo en la plataforma de compensación (véase lafigura 10.19). Estas piezas suelen estar ubicadas en el extremode la falda, debajo del bulón. Si el pistón de recambio es másligero que los pistones originales, un taller mecánico puedeañadirle peso instalando tapones en el bulón.

Problemas de desgaste del pistón

Existen varias clases de desgaste en un pistón (véase lafigura 10.25). El desgaste por roce se debe a un calor excesivoy tiene lugar cuando la pared del cilindro y el pistón se sueldanmomentáneamente entre sí cuando el pistón se detiene en elp.m.s. Esta soldadura se produce y se deshace constantemen-te. El desgaste por roce en ambas faldas suele ser un problemacausado por una holgura insuficiente entre los pistones nuevosy las paredes de los cilindros.

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Figura 10.24. La desviación del bulón reduce el golpe de pistón.

Tiempo de compresión

Superficie demenor empuje

P.m.s.

Contacto con la pared del cilindro Tiempo de explosión

Superficie demayor empuje

A B C

Figura 10.25. Desgaste del pistón (fotografía cedida por Federal-Mogul). (a) He aquí una superficie de empuje desgastada porroce. (b) Desgaste por roce cerca del bulón. (c) Contacto con la parte plana del segmento superior.

A B

C

� El desgaste por deterioro en una sola cara de la falda delpistón puede deberse a un funcionamiento en ralentídurante mucho tiempo, con un régimen de giro excesi-vamente bajo. En cualquier caso, las bielas no arrojansuficiente aceite como para proporcionar una lubrica-

ción adecuada a la pared del cilindro (véase la figura10.25a).

� El desgaste por roce también puede deberse a la presen-cia de puntos calientes en la pared del cilindro, los cua-

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les se producen por un mantenimiento inadecuado delsistema de refrigeración.

� Un bulón demasiado apretado suele producir un des-gaste por roce “de cuatro esquinas”. En este caso, am-bos laterales de las faldas se deterioran en los extremossituados cerca del bulón.

Los fabricantes de los pistones atribu-yen la mayor parte de las causas de des-gaste de cuatro esquinas a unas temperatu-ras en la cámara de combustión demasiadoelevadas. El problema suele aparecer unasemana después de la instalación de unmotor reconstruido. Cuando el bulón seagarrota, suele hacerlo en la parte superiordel alojamiento. Esto se debe a la transfe-rencia de calor que se produce desde los

segmentos. Así, las altas temperaturas en la cámara decombustión se deben a una causa ajena a la reconstruc-ción del motor.

� Un pistón que se recalienta por algún problema en elsistema de refrigeración o por una combustión anormal,se expande excesivamente cerca del bulón. Esto puedehacer que el área de la falda cercana al bulón se desgas-te por roce (véase la figura 10.25b).

� La cabeza del pistón puede desgastarse encima de lasuperficie plana del segmento superior si la holgura en-tre la falda del pistón y la pared del cilindro es excesiva.

� Si el área de desgaste se localiza encima del bulón, lacausa más probable es una biela doblada (véase la figu-ra 10.25c).

Desgaste de la ranura del segmento

y comprobación de la holgura lateral

La ranura del segmento superior es la que más se desgasta.Los segmentos con una holgura lateral excesiva pueden rom-perse fácilmente. Por otra parte, los segmentos viejos se des-gastan en las ranuras (véase la figura 10.26a). Los segmentosde repuesto no sellarán en una ranura desgastada (figura10.26b). Antes de limpiar el pistón, verifique si la ranura delsegmento superior está excesivamente desgastada (figura10.26c). La holgura lateral normal entre el segmento y la ranu-ra se sitúa entre 0,05 y 0,10 milímetros. Lo correcto es instalarun nuevo segmento en la ranura. Si se puede introducir debajode éste una galga de espesores de 0,15 milímetros, la ranuraestá excesivamente deteriorada. Esta comprobación tambiénsirve para garantizar que se esté usando un segmento de laanchura y la profundidad adecuada.

Mantenimiento de los pistones

Las ranuras de los segmentos demasiado desgastadas pue-den ensancharse mecánicamente unos 0,625 milímetros conuna rectificadora especial de ranuras (véase la figura 10.27).De esta manera, se instala encima del segmento nuevo unespaciador o ranura de inserción, similar a las guías utilizadas

en un segmento de lubricación de tres piezas. Esta instalacióntiene sentido, ya que el segmento sella contra la parte inferiorde la ranura. En la mayor parte de los casos, no se trata de untrabajo de mantenimiento económicamente rentable, ya quelos pistones nuevos de los vehículos más conocidos son muybaratos. Si un pistón es especialmente caro, cabe contemplareste procedimiento.

Limpieza del pistón

Cabe limpiar el pistón con una máquina de limpieza porabrasión, pero asegúrese de aplicar las partículas abrasivasdurante un período lo más breve posible.

� Los pistones deben estar desconectados de las bielas.

� Los alojamientos de los bulones deben estar protegidos.

� Una aplicación demasiado prolongada de las partículasabrasivas puede producir fugas de combustión.

La parte superior del pistón debe limpiarse con una rasqueta(véase la figura 10.28a). Asimismo, cabe limpiar esta partedel pistón con un disco de alambre, pero hay que tener espe-cial cuidado de no redondear los bordes de la cabeza del pis-tón.

No utilice el disco de alambre para lim-piar la falda del pistón o el área de los seg-mentos y las ranuras.

Algunos dueños de taller recomiendan evitar utilizar undisco de alambre para limpiar cualquier parte del pistón, yaque este trabajo requiere habilidad y cuidado. Muchos técni-cos principiantes arruinan accidentalmente unos pistones enbuen estado intentando limpiar la falda y las ranuras de lossegmentos por no atender a este consejo. Conviene limpiar laparte superior del pistón antes de quitar los segmentos y asíevitar dañar accidentalmente las ranuras.

Limpieza de las ranuras de los segmentos

Elimine la carbonilla de las ranuras de los segmentos conuna máquina de limpieza por abrasión, un segmento de pistónroto que haya sido esmerilado en un extremo (véase la figura10.28b) o un limpiador especial para ranuras de segmento (véa-se la figura 10.28c).

Tenga cuidado de no rebajar el alumi-nio de la parte trasera de la ranura del seg-mento después de eliminar toda la carbo-nilla.

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Hay que eliminar la carbonilla que se deposita en la partetrasera de la ranura o, de lo contrario, los nuevos segmentospueden no llegar a comprimirse lo suficiente como para entraren el cilindro durante la instalación del pistón. Después deeliminar la carbonilla de la ranura, utilice un segmento paraverificar nuevamente si la profundidad de la ranura es la co-rrecta (véase la figura 10.28d). Pase el segmento por toda laranura para ver si la pieza está doblada.

Resulta más fácil limpiar las ranuras de segmentos si secoloca el pistón y la biela sobre un tornillo de banco. Tengacuidado de no dañar una falda de patín cuando sujete la bielaen el banco. La figura 10.28e muestra el método adecuadopara sujetar un pistón de patín y una biela en el tornillo debanco. La mandíbula del tornillo de banco debe ser de metalblando. Las mandíbulas de acero dentadas pueden marcar labiela y debilitarla. El deterioro de una pieza metálica produceáreas de tensión, debilitando la pieza. Algunos técnicos sinexperiencia marcan el cuerpo de la biela para identificar elnúmero de la misma. Esta práctica no resulta adecuada, por loque cualquier irregularidad en el metal que produzca tensio-nes deberá ser nivelado.

La herramienta de limpieza especial para ranuras de seg-mento resulta muy indicada a la hora de tratar las ranuras delos segmentos de compresión, pero puede deteriorar fácilmen-te las ranuras de los segmentos de lubricación, las cuales tampo-

co requieren mayor limpieza debido a que no acumulan tantacarbonilla. Los orificios de retorno del aceite también puedenatascarse, requiriendo limpieza o, de lo contrario, el motorseguirá consumiendo demasiado aceite. Los orificios de acei-te taladrados pueden limpiarse con una broca que quepa per-fectamente en ellos.

Estriado de los pistones

Cabe agrandar el diámetro de la falda de un pistón median-te el estriado para compensar el desgaste de la falda y la pareddel cilindro (véase la figura 10.29). Un pistón estriado requie-re tan sólo la mitad de la holgura que necesita un pistón deserie. Después de estriar la pieza, es preciso quitar las rebabasafiladas, frotando la superficie con una muñequilla vieja, obien lijando ligeramente la estría.

Segmentos del pistón

Los segmentos del pistón desempeñan un trabajo realmen-te valioso en el conjunto del motor. La mayor parte de losmotores actuales tienen dos segmentos de compresión y uno

Figura 10.26. Desgaste de la ranura del segmento superior. (a) He aquí el desgaste de un segmento superior y sucorrespondiente ranura. (b) El nuevo segmento se instala en la ranura desgastada (fotografía cedida por Dana Corp.-Perfect Circle

Division). (c) Verificación del desgaste de una ranura de segmento (ilustración cedida por Chevrolet).

Segmento decompresión

superior

AB

C

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de lubricación (véase la figura 10.30). El segmento superiorse expone a la llama de la combustión en todos los tiempos deexplosión. Además de confinar la elevada presión generadapor la combustión, los segmentos del pistón ayudan a enfriarel pistón y a controlar el consumo de aceite.

� De acuerdo con la Sealed Power Corporation, si en cadatiempo de explosión se consume una décima parte deuna gota de aceite en un vehículo conducido a unos100 kilómetros por hora, un motor de ocho cilindrospodría consumir aproximadamente 90 litros de aceite

en un solo viaje de 1.000 kilómetros. El consumo deaceite real por cada tiempo de explosión en un motornormal es de una fracción de gota de 1/1.000 a 2/1.000.

El segmento superior controla en mayor medida el selladode la combustión. Durante el funcionamiento, soporta una car-ga de 7,700 bar a una temperatura de 316º C. El segundo seg-mento funciona a una presión de 2,450 bar y a una temperatu-ra de 150º C, captando toda la presión que se escapa por elsegmento superior. Asimismo, rasca el aceite y lo conduce a lapared del cilindro, desde donde es arrojado al cárter.

Siempre que el segmento superior selle, el pistón estará enbuen estado. Cuando la fuga de compresión es excesiva y laspartículas producto de la combustión empiezan a filtrarse con-juntamente con la llama, los segmentos de lubricación se atas-can y el pistón empieza a deteriorarse rápidamente.

El segmento de lubricación soporta una temperatura de121º C. Los motores antiguos solían utilizar tres o cuatro seg-mentos de compresión y segmentos de lubricación en los ex-tremos superior e inferior de la falda del pistón.

Figura 10.27. Cabe remodelar la ranura de un segmento superior con una rectificadora especial de ranuras(ilustración y fotografía cedidas por Hasting Manufacturing Company).

Ranura desgastada Ranura despuésde la rectificación

Espaciador y segmentonuevo en la ranura

Una falda de pistón que se ha contraí-do (debido al calor) no debería ser estriada.Hay que cambiarla por otra.

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Segmentos de sobremedida

Cuando se rectifica el tamaño de los cilindros de un motor,se utilizan pistones y segmentos de sobremedida. De esta ma-nera, se fabrican segmentos de sobremedida estándar de 0,5,0,75, 1 y 1,5 milímetros. Si resulta necesario un segmento desobremedida de 0,25 milímetros, se utiliza un juego de seg-mentos estándar, si el tamaño deseado es de 1,25 milímetros,se utiliza un juego de segmentos de sobremedida de 1 milí-metro.

Segmentos de compresión

Los segmentos de compresión se comprimen contra la pa-red del cilindro gracias a la presión de la combustión ejercidasobre la parte superior y trasera del segmento (véase la figura10.31a). Resulta imprescindible que la ranura del segmentosea cuadrada. Un arañazo en la parte inferior de la ranura pue-de generar una pérdida mucho mayor que un rasguño más evi-dente en la pared del cilindro.

Los segmentos se funden en grupos. Estas piezas se insta-lan en un vástago y se modelan mecánicamente sobre un tornode modo que tenga forma excéntrica. A continuación, se prac-tica en ellos una ranura, que será posteriormente la acanaladuradel segmento. Cuando el segmento se comprime, cerrando laacanaladura, el segmento forma un círculo accionado pormuelle.

Los segmentos se fabrican de manera que sean todo lo es-trechos posible para que resulten ligeros de peso. Un segmen-to pesado en una ranura desgastada tiende a vibrar (véase lafigura 10.31b). Esta vibración se produce cuando la inerciaproducida por una velocidad elevada hace que el segmentopermanezca pegado a la parte superior de la ranura, generan-do pérdidas, fugas de compresión y, en definitiva, roturas delsegmento. Un aumento de la presión en el cárter también pue-de hacer que el segmento se salga de su asiento en la parteinferior de la ranura, produciendo vibraciones.

Algunos pistones tienen un segundo segmento con ranuradiseñado especialmente, que actúa como acumulador para lasfugas de compresión, contribuyendo a evitar las vibraciones(véase la figura 10.31c).

Figura 10.28. Limpieza del pistón para eliminar la carbonilla de la ranura del segmento. (a) Utilice una rasqueta para limpiar laparte superior del pistón. (b) Utilice un segmento viejo para limpiar la ranura. (c) He aquí un limpiador especial para ranuras. (d)

Comprobación de una ranura para determinar si su profundidad es la adecuada después de la limpieza. (e) Modo correcto deensamblar un conjunto de pistón de patín y biela sobre un tornillo de banco.

CintaSegmento viejo

Limpiadorespecial para

ranuras

Apoye la falda sobre laparte superior de lasmandíbulas de metalblando del tornillo de

banco

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Segmentos de baja tensión: La mayor parte de la fricciónque se produce en un motor ocurre entre el taqué y la leva oentre los segmentos del pistón y las paredes del cilindro. Paraincrementar la economía de combustible, en 1985 se introdujoel uso de segmentos de pistón de baja tensión. También cono-cidos como segmentos de baja fricción o de ranura poco pro-funda, estas piezas han reducido considerablemente el desgas-te de los cilindros.

Los segmentos de compresión representan aproximadamen-te un 20% de la resistencia total que ofrece la pared de uncilindro, mientras que los segmentos de lubricación se encar-gan de un 60% (véase la figura 10.31d). Los juegos de seg-

mentos de baja fricción soportan una presión 60% menor en elcaso de los segmentos de lubricación, mientras que los de com-presión experimentan una reducción del 10%.

Los pistones diseñados para utilizar-se con segmentos de baja tensión no tie-nen ranuras con una profundidad estándar.Asegúrese de que los segmentos que em-plee sean los adecuados para el pistón encuestión.

Los segmentos de baja tensión son menos “indulgentes”que los segmentos estándar y menos aptos para seguir el tra-yecto de los cilindros con ovalamiento y conicidad. En el casode los segmentos de baja tensión, la conicidad máxima admi-sible es de 0,125 a 0,15 milímetros. La conicidad ocasionamayores problemas a velocidades elevadas. La excentricidadmáxima de estos segmentos es de 0,075 a 0,125 milímetros.Las paredes de los cilindros deben ser rectas y estar libres deirregularidades. Se recomienda el uso de una chapa de cubier-ta a la hora de rectificar bloques de pared delgada que utiliceneste tipo de segmentos.

Diseño de los segmentos de compresión

En la figura 10.32a se ilustran varios diseños de segmen-tos. Los segmentos de hierro fundido más simples son cuadra-dos. Otros segmentos son cónicos o tienen un bisel o abocar-dado que hace que el segmento se tuerza al ser comprimido(véase la figura 10.32b). El propósito de esta característica esque tan sólo una parte estrecha del segmento entre en contactocon la pared del cilindro. Esto genera una presión de selladomás elevada en el tiempo de explosión, a la vez que mantieneuna fricción más baja en los otros tres tiempos. Estos segmen-tos se asientan más rápidamente y su acción de rascado des-cendente ayuda a controlar el aceite.

Segmentos de torsión: Los segmentos de torsión estánbiselados en el borde interno superior. Estas piezas se tuercenhacia dentro por la parte superior a medida que es comprimido

Figura 10.29. Estriado de una falda de pistón. (a) He aquí una falda de pistón estriada.(b) Corte transversal de una falda de pistón estriada.

Patrón de estriado

A

B

Figura 10.30. La mayor parte de los pistones utilizan dossegmentos de compresión y uno de control del aceite. El

segmento de control de aceite o de lubricación tiene dos guíasy un espaciador de expansión (fotografía cedida por Buick).


superior

Segundosegmento decompresión

Segm

ento

de lubricació

no d

e c

ontr

ol de a

ceite

Expansor

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Figura 10.31. Segmentos de compresión (ilustración cedida por Federal-Mogul). (a) La presión de la combustión empuja elsegmento hacia fuera y hacia abajo contra la parte inferior de la ranura. (b) Vibración del segmento. (c) Ranura acumuladora.

Presión de lacombustión

Tensión delsegmento


Si el sello se pierde,

el segmento vibra

libremente

Fuga en la caradel segmento

Presión debajodel segmento

Ranuraacumuladora

A

B

C

Figura 10.31 (continuación). (d) Magnitud de la fricción delos segmentos (ilustración cedida por Enginetech, Inc.).

PORCENTAJE DE RESISTENCIA POR SEGMENTO

Segmentosuperior

20%

Segundosegmento

20%

Segmento delubricación

60%

dentro de la ranura del segmento. Esto produce una línea decontacto estrecha entre el segmento y su ranura, ayudando acontrolar el aceite y los gases de la combustión que pudieranfiltrarse entre el segmento y la ranura. Los segmentos de tor-sión se comprimen contra la parte inferior de la ranura duranteun funcionamiento a todo gas, y contra la parte superior de laranura en un alto vacío. El cambio de lado de la ranura modi-fica las características operativas del segmento, desde el con-trol de las fugas de compresión al control del aceite.

Segmentos de torsión inversa: Estos segmentos, diseña-dos posteriormente, tienen una variante en su esquina inferiorinterna. Se tuercen en dirección contraria a la de los segmen-tos de torsión estándar. En vista de que resulta deseable unalínea de contacto entre el borde inferior de la cara del segmen-to y la pared del cilindro, el bisel de estos segmentos es unpoco más pronunciado. Estas piezas controlan mejor el aceite,si bien los segmentos de torsión estándar controlan mejor lasfugas de compresión. Algunos fabricantes utilizan estos seg-mentos con mayor frecuencia en motores con un pico de revo-luciones bajo. Otras empresas emplean estos segmentos detorsión inversa para casi todas las aplicaciones.

El segundo segmento es en la mayorparte de los casos un segmento biselado detorsión inversa. El segmento debe tener unacara biselada, de modo que el borde exter-no superior no entre en contacto con la pa-red del cilindro.

Si se instalan estos segmentos en posición invertida se pro-duce un aumento del consumo de aceite significativo. En rea-lidad, el segundo segmento controla más el aceite que la com-presión.

Segmentos con cara convexa: Otro tipo de segmentos uti-lizados en motores de alto rendimiento con faldas de pistóncortas es el segmento con cara convexa. La cara del segmento

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presenta una curvatura inferior a 0,025 milímetros, la cual noresulta perceptible a simple vista, como se muestra en la figura10.32a. La mayor parte de los segmentos superiores de losmotores de alta calidad tienen este diseño.

El segmento con cara convexa puede acomodarse en unaranura ligeramente excéntrica. Al igual que los segmentos detorsión, genera una presión elevada contra la pared del cilin-dro, debido a la estrechez de su línea de contacto. Esto resultaútil durante el período de rodaje de los segmentos nuevos.Cuando el segmento se mueve de la parte inferior a la superiorde la ranura, cuando el pistón cambia de dirección en el p.m.s.,la línea de contacto entre el segmento y la pared del cilindro semantiene.

Un segmento con cara convexa tiene menores probabilida-des de tener crestas que otros segmentos. Por otra parte, pue-den tener un diseño biselado propio del segmento de torsióndirecta como del de torsión inversa. La mayor parte de lossegmentos convexos originales no están biselados y puedeninstalarse en cualquier dirección.

Material y recubrimiento de los segmentos

Los segmentos de hierro fundido suelen estar hechos dehierro exclusivamente. Éstos se utilizan para sustituir segmen-tos originales cuando no se han rectificado las paredes del cilin-

dro. Los segmentos de hierro apenas se ven afectados por lasimperfecciones de la pared del cilindro y resultan muy popu-lares entre los técnicos, puesto que se asientan fácilmente.Cuando se instala un segmento de hierro fundido en una su-perficie que va a hacer contacto con la pared del cilindro, al-gunos fabricantes dejan en él un acabado roscado. Las aristasde la rosca ayudan a asentar el segmento rápidamente en elorificio. Por otra parte, alojan el aceite necesario para la fasede rodaje.

El acabado roscado resulta visible enla parte superior de la cara del segundosegmento biselado cuando se desensamblael motor para su reconstrucción.

Los segmentos cromados y los de molibdeno no tienen unacabado roscado, puesto que son pulimentados en fábrica.

Los segmentos de hierro pueden destensarse, ya que la ten-sión de su muelle cede a altas temperaturas.

Segmentos de molibdeno: Algunos segmentos de hierrofundido de alta calidad tienen una muesca efectuada en fábri-

Figura 10.32. Diseño de los segmentos (ilustración cedida por Sealed Power). (a) Diversos diseños de segmentos de compresión.(b) Torsión del segmento en el funcionamiento.

Cara convexa

Caída de 0,05a 0,2 mm

Compresión simple

Cara biselada

Torsión delsegmento

Torsión conrascado

Torsión concara biselada

Torsión inversa

Fuga de compresión

Sellado

Aceite

Torsión directa

Fuga de compresión

Sellado

Sellado

Aceite

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Sellado

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ca. Se utiliza una pistola pulverizadora de plasma para relle-nar la ranura con el molibdeno fundido (véase la figura 10.33a),el cual se solidifica en cuanto entra en contacto con el segmen-to. Este tipo de segmentos se conocen como segmentos demolibdeno. Llevan una muesca, ya que el molibdeno no seadhiere al material base del segmento con la misma facilidadque el cromo. La muesca evita que el molibdeno se desprendadel segmento.

Después del trabajo final de mecanización de la pieza, lacapa de molibdeno tiene un espesor aproximado de 0,1 a 0,15milímetros. Períodos prolongados de detonación o temperatu-ras elevadas en la cabeza del pistón pueden hacer que elmolibdeno se separe del material base del segmento. Los mo-tores que pudieran tener este tipo de problemas deberán utili-zar segmentos de cromo.

El uso de segmentos superiores de molibdeno se ha exten-dido en la mayor parte de los vehículos actuales. Las altas tem-peraturas que requiere su punto de fusión los hace extremada-mente resistentes al deterioro por roce. El molibdeno tienenun punto de fusión de 2.620º C. Cuando el molibdeno sesolidifica en la superficie del segmento, se transforma en óxi-do de molibdeno. Este óxido es cerámico y presenta una con-sistencia muy dura, distinta de la del molibdeno metálico.

Los segmentos de molibdeno son autolubricantes, puestoque tienen una superficie porosa que les permite retener el aceitepara reducir el desgaste. Asimismo, se dice que se asientaninstantáneamente, ya que son rectificados previamente paraproporcionarles una superficie perfectamente redondeada. Lossegmentos de molibdeno se esmerilan en lugar de ser puli-mentados, evitándose así que la superficie porosa se llene delmaterial abrasivo de pulimentación. A medida que se han per-feccionado estas piezas, la porosidad de esta superficie se hareducido cada vez más (5%). Los segmentos de molibdenoantiguos, con un grado de porosidad mayor (20%), acumula-ban la suciedad para adquirir una consistencia abrasiva.

Existen distintas recomendaciones en lo que respecta alesmerilado de estos segmentos. Asegúrese de consultar las re-comendaciones del fabricante en cuanto al grado de abrasióndel material esmeril utilizado para su rectificación. La mayorparte de los fabricantes aconsejan un acabado fino de la pareddel cilindro de menos de 13 micras con una piedra de amolarde grano 400. Existe una estrecha banda de hierro que sobre-sale a ambos lados de la superficie del segmento y, de hecho,es esta banda la que se asienta en la pared del cilindro. Elóxido de molibdeno es muy duro y no se asienta en una super-ficie de cilindro demasiado lisa. Al igual que los segmentosde cromo, los de molibdeno no deben usarse en cilindrosovalados.

Segmentos de cromo: Algunos segmentos tienen un recu-brimiento de cromo (véase la figura 10.33b). Estos segmentospresentan aproximadamente el doble de resistencia al desgas-

te abrasivo que los de molibdeno, pero resulta difícil, por nodecir imposible, asentarlos en cilindros desgastados (ovala-dos). Estas piezas se pulimentan en fábrica cuando son nuevaspara poder encajar perfectamente en los orificios de los cilin-dros. Los segmentos cromados resultan especialmente reco-mendables en motores sometidos a entornos muy sucios. Deninguna manera hay que emplearlos con combustibles quecontengan propano o gas natural. Por otra parte, presentan uninconveniente que no tienen los de molibdeno: el molibdenono se suelda, pero el de cromo puede recalentarse y fundirsecon el cilindro (causando deterioro por rozamiento). Asimis-mo, hay que evitar limar los segmentos de cromo en el áreadescubierta. Si se sospecha que hay un desgaste de la superfi-cie de cromo, aplique sobre ésta sulfato de cobre. El metalreaccionará con el hierro expuesto debajo de la capa de cromopara formar una fina capa de cobre. Los segmentos de cromosuelen durar tanto como el motor sin apenas desgaste.

Cuando se usan segmentos de alta cali-dad en la ranura superior, se suelen emplearsegmentos de hierro en la segunda.

Figura 10.33. Recubrimiento de los segmentos del pistón(ilustración cedida por Dana Corp.-Perfect Circle Division). (a)

Molibdeno. (b) Cromo.

Combinación de lujo: El molibdeno ha alcanzado mayorpopularidad que el cromo en la fabricación de segmentos dealta calidad, ya que se desgasta poco en condiciones norma-les. Los vehículos normales actuales suelen usar un segmentosuperior de molibdeno de cara convexa, un segundo segmentode torsión inversa y un segmento de lubricación de cromo detres piezas (véase la figura 10.34).

Segmentos de alta resistencia

Segmentos de hierro dúctil: Se suelen utilizar segmentosespeciales de hierro dúctil en la ranura superior para combatirlas altas temperaturas que soportan algunos de los motores. Elhierro fundido se calienta hasta tal punto, que puede llegar asoldarse a la pared del cilindro (produciendo deterioro por

Ranura rellenade molibdeno

Hierro fundido

Caracromada

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rozamiento). Asimismo, el hierro fundido tiende a partirsecuando la anchura del corte transversal del segmento es dema-siado estrecha. Los segmentos actuales tienen un grosor redu-cido de hasta 1,5 milímetros. Estos segmentos están hechos deun material dúctil y se usan en motores equipados conturboalimentadores. El hierro dúctil, también conocido comohierro nodular, es casi dos veces más resistente que el hierrofundido normal.

Una desventaja que presenta el hierro dúctil es que tiendea deteriorarse por roce o a soldarse a las paredes de hierro delcilindro, por lo que siempre se recubre de molibdeno o de cro-mo. Ésta es la razón por la cual algunos motores no puedenutilizar un segmento superior de hierro fundido normal.

Segmentos de acero: Estos segmentos están hechos dealambre de acero. Van recubiertos de cromo o de plasma demolibdeno, debido a su tendencia a deteriorarse por roce enlas paredes de hierro del cilindro. La anchura de estos seg-mentos es tan escasa (casi siempre de 1,2 milímetros), que noresulta habitual encontrar ranuras para piezas de molibdeno.Por esta razón, estos segmentos suelen estar recubiertos decromo. Resultan más económicos para el fabricante que lossegmentos de hierro dúctil y ofrecen la misma ductilidad.

Recubrimiento de plasma para los cilindros

Cerámica de plasma: Un nuevo recubrimiento que utili-zan los segmentos actuales es el de cerámica de plasma. Setrata de una composición de óxido de titanio y óxido de alumi-nio que se aplica sobre los segmentos de hierro nodular con unsoplete de plasma de 16.700º C a 22.200º C. Mediante esteproceso, los materiales que en otras circunstancias no puedenpulverizarse, se pulverizan. Esto ofrece una combinación demetal y cerámica que presenta una resistencia al desgaste aúnmayor que la del cromo. La superficie se esmerila hasta obte-ner una capa cerámica con un grosor de 0,1 a 0,2 milímetros.

De acuerdo con la TRW, esto permite obtener un segmento deuna resistencia cinco veces mayor que la de los segmentos deserie. Se dice que estos segmentos no experimentan daños pordetonación, causan un menor desgaste del cilindro y tienencaracterísticas de rodaje excelentes.

La preparación de los cilindros es la misma que la de lossegmentos de molibdeno.

Segmentos compensados por presión: Estos segmentosson de alto rendimiento y son segmentos de compresión decara estrecha. La presión de la combustión recae sobre el áreaestrecha del segmento que entra en contacto con la pared delcilindro (véase la figura 10.35).

Figura 10.34. Configuración típica de los segmentosde un pistón.

Segmento superiorcon cara convexa de

molibdeno

Segundo segmentode torsión invertida

Segmento delubricación decromo de tres

piezas

Figura 10.35. He aquí un segmento compensado por presión.El corte transversal ancho proporciona estabilidad, mientras

que el lado estrecho reduce la fricción (ilustración cedida porFederal-Mogul).

Estos segmentos fueron desarrollados por TRW para redu-cir la fricción y mejorar el rendimiento del motor. Esta mejorasólo se consigue a todo gas, no obstante, estos segmentos sólose fabrican para utilizarse en motores de alto rendimiento.Resultan más caros que los normales debido al trabajo de me-canización adicional a los que están sujetos. El recubrimientode estos segmentos es uno de los más avanzados, en los queinterviene el proceso de pulverización de plasma.

Segmentos de lubricación

Los segmentos de lubricación o de control de aceite des-empeñan un trabajo muy valioso.

� Un motor que utiliza una gota de aceite por cada tiem-po de explosión gasta un litro de aceite cada 3,2 kiló-metros.

� El consumo de aceite aumenta con la velocidad delmotor. Un motor típico gasta aproximadamente sieteveces más aceite a 112 kilómetros por hora que lo que

DISEÑO DE COMPENSACIÓN POR PRESIÓN


Pistón

Pared delcilindro

Tensión del segmento

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gasta a 64, dependiendo de la desmultiplicación del puen-te trasero.

� El vacío que se produce durante la deceleración aumen-ta con la relación de compresión. Anteriormente, losmotores de compresión baja para el control de emi-siones sólo desarrollaban unos 500 milímetros de vacíoen las retenciones, pero los motores actuales de com-presión más elevada pueden desarrollar hasta 625 milí-metros. Esto dificulta el trabajo de los segmentos delubricación.

Los segmentos de lubricación fallan si se taponan debido aun mantenimiento inadecuado, a unas temperaturas demasia-do elevadas o demasiado bajas, a un combustible con dema-siado plomo o impurezas, o bien por una mezcla de aire y com-bustible poco adecuada.

La mayor parte de los motores sólo tienen un segmento delubricación situado debajo de los dos segmentos de compre-sión. Existen varios diseños para los segmentos de lubrica-ción. Algunos consisten en una sola pieza fundida, pero lamayor parte de los segmentos de lubricación de los vehículosde turismo son de tres piezas. Estos segmentos constan de unexpansor de acero inoxidable y dos aros de cromo (véase lafigura 10.36). algunos de los expansores están tan pulimenta-dos que parecen de cromo. No obstante, están hechos del mis-mo material que los expansores no pulimentados y realizan elmismo trabajo que aquéllos. Los segmentos de lubricaciónapenas presentan problemas, ya que funcionan en un entornorelativamente frío y bien lubricado.

Los segmentos de tres piezas evitan que el aceite se filtrepor los lados o por la parte trasera de éstos. La mayor parte delaceite es raspada por el aro inferior, por lo que resulta muyraro que el aceite atraviese el expansor para penetrar en elinterior del pistón. Los segmentos de una sola pieza se despe-gan de la parte inferior de la ranura durante el elevado gradode vacío que se produce durante la deceleración.

Los motores de alto rendimiento no utilizan segmentos delubricación de tres piezas, sino de una pieza de hierro fundido.

Estos segmentos desarrollan la mayor parte de la fricción ala que se somete el motor. La ventaja principal que presentanlos segmentos de tres piezas es que pueden funcionar con me-nos tensión y, por lo tanto, con menos fricción. Los segmentosde baja tensión tienen aros menos profundos y un expansormás débil.

Desgaste de los segmentos

La causa principal del desgaste de los segmentos es laabrasión. Ésta puede producirse por la presencia de partículasresiduales del esmerilado, por poner en marcha el motor utili-zando un filtro de aire dañado o ninguno, o bien por emplearuna tobera de llenado contaminada. La figura 10.37 muestraunos segmentos de compresión y lubricación desgastados porla acción de sustancias abrasivas.

Cuando revise los segmentos para determinar su desgaste,tenga en cuenta lo siguiente:

� Cuando el desgaste se debe al contacto con aire conta-minado, el segmento superior mostrará mayor desgastey aparecerán unas líneas abrasivas verticales.

� Cuando el desgaste se debe a la presencia de sustanciasabrasivas en el aceite, los segmentos inferiores y la pa-red del cilindro muestran mayor desgaste que el seg-mento superior.

� Cuando las sustancias abrasivas causan el desgaste, laparte inferior del segmento se deteriora, dejando un sa-liente en el borde externo.

Distancia entre puntas del segmento

Antes de instalar los segmentos, compruebe la distanciaentre las puntas de éstos con la pared del cilindro. La distanciaentre puntas del segmento debe ser al menos de 0,075 a 0,1por cada 25 milímetros del diámetro del cilindro, a menos quese especifique lo contrario en el manual de reparación. La ta-bla que aparece en la figura 10.38a muestra los valores míni-mos recomendados por la SAE para los distintos calibres decilindro. Si la distancia no es lo suficientemente holgada, cabelimarla hasta obtener el espacio deseado. Un fabricante afirmaque la distancia entre puntas máxima del segmento no es tanimportante y que, en realidad, puede ser hasta 0,75 milímetrossuperior a la holgura mínima especificada sin llegar a producirfugas de compresión.

Para tener un espectro más amplio en producción, los fa-bricantes producen segmentos con una distancia entre puntasde 0,125 a 0,25 milímetros superior a la mínima especificada.

Una distancia demasiado holgada puede indicar que el ori-ficio del cilindro es demasiado grande o que los segmentos

Figura 10.36. He aquí un segmento de lubricación de tres piezas (ilustración cedida por Sealed Power).

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son demasiado pequeños. Recuerde: el espacio tendrá un ex-ceso de medida de 0,75 milímetros por cada error de 0,25 mi-límetros en el tamaño de estas piezas.

Lo que hay que tener en cuenta respecto a la distancia en-tre puntas del segmento es la especificación mínima. Unadistancia demasiado corta puede hacer que los segmentosse queden bloqueados en el orificio del cilindro, produciendodeterioro por roce y el fallo de estas piezas. Si esto ocurre, losextremos de los segmentos tendrán áreas pulimentadas. Encasos extremos, el pistón puede llegar a partirse a la altura dela ranura del segmento de lubricación.

Un método efectivo para revisar el nivel del control de ca-lidad del proveedor de los segmentos consiste en inspeccionarla distancia entre puntas estando acopladas a la pared del ci-lindro. Algunos fabricantes de motores de alto rendimientoconsideran que la potencia del motor y las fugas de compre-sión están relacionadas con la distancia terminal de estas pie-zas. La magnitud de la distancia máxima tolerada depende delas revoluciones del motor y del grado de compresión. Existensegmentos que admiten ser rectificados para ajustarlos a ladistancia deseada. Los segmentos de compresión contribuyenen mayor medida a controlar el aceite que lo que ayudan lossegmentos de lubricación a controlar la compresión, por loque resulta deseable una distancia terminal.

Para medir la distancia entre puntas del segmento, instále-lo en el cilindro y encuádrelo con un pistón. A continuación,mida la distancia con una galga de espesores (véase la figura10.38b). El segmento debe estar colocado en el área no des-gastada del cilindro, debajo de la trayectoria del segmento. Unaumento de 0,05 milímetros en el tamaño del orificio del cilin-dro aumentaría la distancia 0,15 milímetros (consulte el capí-tulo 9). Si se instalan segmentos estándar en un cilindro consobremedida de 0,75 milímetros, el aumento de la distancia

entre puntas sería aproximadamente de 2,25 milímetros. Ladistancia entre puntas presenta un bisel (véase la figura 10.38c),de modo que asegúrese de medir el borde externo del segmen-to para obtener una medida precisa.

Un error habitual que cometen los clientes es pedir la ins-talación de segmentos con sobremedida en cilindros muy des-gastados. Debido al desgaste cónico del cilindro, los segmen-tos sobredimensionados podrían atascarse a medida que el pis-tón baja por el cilindro.

Un experimento interesante puede serrevisar la distancia entre puntas de un seg-mento desgastado para ver cuánto metal haperdido.

Cabe efectuar una aproximación del desgaste de la siguientemanera: si la distancia antigua entre puntas de un segmentoera de 1,25 milímetros y la actual es de 0,5 milímetros, dividala diferencia por 3 (p) y luego por 2 (desgaste en amboslados).

1,25 milímetros Distancia antigua del segmento- 0,50 milímetros Distancia nueva del segmento

0,75 milímetros Diferencia

0,75 milímetros 0,25 mm

3 Conversión de circunferencia adiámetro

Figura 10.37. Los segmentos de compresión y de lubricación se han desgastado por abrasión (fotografías cedidas por CaterpillarInc. and Dana Corp.-Perfect Circle Division).

Segmento de lubricación nuevo

Segmento de lubricación desgastado

Segmento nuevo Segmento desgastado

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0,25 0,125 milímetros Desgaste de la cara del 2 segmento

En la figura 10.38d aparecen unos segmentos que resulta-ban demasiado pequeños para los cilindros en los que estabanalojados. Advierta el área oscura cercana al espacio entrepuntas.

Distancia entre puntas de los segmentos de lubricación:El huelgo axial de los segmentos de lubricación lisos reves-tidos de cromo presenta un margen de tolerancia bastanteamplio. Según la Engine Tech Inc., los cilindros de un tamañomínimo de 7,5 centímetros tienen un margen de tolerancia enla distancia entre puntas de los segmentos de 0,4 a 1,4 milí-metros.

Instalación de los segmentos

en los pistones

Los segmentos de compresión se instalan con la ayuda deun expansor (véase la figura 10.39a). Si no se dispone delexpansor de segmentos, cabe utilizar un trapo de taller comoel que se ilustra en la figura 10.39b. No hay que comprimir los

segmentos de manera que adquieran forma de espiral, ya quepueden deformarse y parecer una arandela de seguridad (véa-se la figura 10.39c). Si se expanden en exceso los segmentosde hierro fundido liso durante su instalación, se corre el peli-gro de partirlos.

Los segmentos que no sean cuadrados en todos los ladosdeben instalarse con la marca identificativa orientada haciaarriba (véase la figura 10.39d). Los segmentos de compresiónayudan a controlar el aceite. Un segmento de compresión ins-talado en posición invertida puede duplicar el consumo de acei-te del motor.

Localización de los espacios

entre las puntas de los segmentos

Espacioso entre puntas de los segmentos de compresión:Estos espacios están ubicados en distintos lugares del pistón.La figura 10.40 ilustra algunas disposiciones habituales. Lasque se ilustran en la figura 10.40a resultan muy populares enel mercado secundario.

� Las distancias entre puntas de los segmentos no debensituarse coincidiendo por encima del orificio del bulón,

Figura 10.38. Distancia entre puntas de los segmentos. (a) He aquí las distancias recomendadas por la SAE. (b) Medida de ladistancia del segmento (ilustración cedida por Oldsmobile). (c) Distancia entre puntas biselada (ilustración cedida por Federal-

Mogul). (d) Los segmentos que resultan demasiado pequeños para el cilindro presentan depósitos de carbonilla cerca del espacioentre puntas (fotografía cedida por Dana Corp.-Perfect Circle Division).

Diámetro del cilindro

25 a 49,2 mm50 a 74,2 mm75 a 99,2 mm

100 a 124,2 mm125 a 149,2 mm175 a 200 mm

Margen de tolerancia en la distanciaentre las puntas de los segmentos

0,125 a 0,325 mm0,175 a 0,425 mm

0,25 a 0,5 mm0,325 a 0,625 mm0,425 a 0,8 mm0,575 a 1 mm

Galga deespesores


Bloque del motor

Distanciaentre puntas

Segmento

La holgura del diámetro internopuede exceder la holgura en el

diámetro externo

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=

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Figura 10.39. Instalación de los segmentos del pistón. (a) He aquí un tipo de expansor de segmentos (ilustración cedida porAamco Tools). (b) Utilización de un trapo de taller para instalar un segmento de compresión. (c) Una instalación inadecuada

puede arruinar un segmento de pistón. (d) Las marcas del sentido de montaje del segmento están orientadas hacia arriba(ilustración cedida por Oldsmobile).

Perfect Circle

Segmento superior ysegundo segmento

Sealed Power

Muskegon

TRW




A

B

C

D

a menos que el pistón tenga una falda totalmente re-donda.

� Las distancias entre puntas de los segmentos de un mo-tor de cilindros opuestos no deben estar orientadas ha-cia abajo o, de lo contrario, el aceite puede penetrar através de éstas en la cámara de combustión.

� Se dice que las distancias entre puntas de los segmentosdeben estar orientadas hacia el árbol de levas en losmotores en uve para evitar un consumo adicional deaceite (véase la figura 10.40c).

Según la información publicada por los ingenieros de laDana Corporation en un apartado de “Consejos técnicos”:

� La razón por la cual se escalonan las distancias entrepuntas de los segmentos es evitar rozamientos cuandoel motor se pone en marcha por primera vez.

� Cuando el motor está en funcionamiento, los segmentosgiran y se desplazan con respecto a la posición que te-nían inicialmente.

� La ubicación de la distancia entre puntas no constituyeuna causa de consumo excesivo de aceite.

Cuando los orificios de los cilindros tienen una ovalizaciónde más de 0,125 milímetros, los segmentos tienden a alinearsesolos. Algunos reconstructores colocan las distancias entrepuntas de los segmentos lejos del lado de mayor empuje. Sedice que esto evita arañazos ocasionados por el borde afiladode un segmento nuevo.

Existen diversas opiniones en lo querespecta a la ubicación de las distanciasentre puntas de los segmentos. La posturamás prudente es seguir las recomendacio-nes del fabricante del vehículo, siempre quese disponga de ellas.

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Figura 10.40. Los fabricantes sugieren distintas ubicaciones para las distancias entre puntas de los segmentos. Siga lasinstrucciones que se incluyen con las piezas (ilustraciones cedidas por Chevrolet, Oldsmobile).

Izquierda del motor

Frente delanterodel motor

Derecha del motor

Bulón

Abertura “A” del segmento de lubricación

Distancias entre puntas “B” de los aros planos delsegmento de lubricación

Distancia entre puntas “C” del segundo segmentode compresión

Distancia entre puntas “D” del segmento decompresión superior

La distancia del segmentode lubricación está a 90

grados de las distancias delos segmentos de compre-sión y está ubicada en ellado del árbol de levas

La muesca estáorientada hacia el

frente delantero delmotor (el pistón

corresponde a la seriede cilindros izquierda)

La distancia entrepuntas del segmento de

compresión superiorestá en posición

opuesta a la muesca delpistón

La distancia entre puntasdel segundo segmento decompresión está situada

debajo de la muesca

Vista superior del pistón

Distancia entrepuntas del segmento

de compresiónsuperior

Distancia entre puntasdel segundo segmento

de compresión

BulónDistancia entre

puntas del segmentode lubricaciónÁrbol de levas

90º 90º

180º

A

B

C

Instalación de los segmentos de lubricación: Instale lossegmentos de lubricación tal y como se indica en la figura10.41a. Algunos pistones con sobremedida del mercado se-cundario están “compensados” en la ranura del segmento, peromuchos otros no lo están. Esto significa que si el pistón tieneuna sobremedida con un incremento de 1,5 milímetros, tendráranuras para los segmentos 0,75 milímetros más profundas.Un pistón compensado tiene ranuras con la misma profundi-dad que las de almacén. Por su parte, los pistones no compen-sados causan problemas durante la instalación, puesto que siel segmento se inserta totalmente en la ranura, puede saltarpor el otro lado del pistón. Esto no ocurriría si está instaladoen el cilindro, simplemente dificulta la instalación.

En ocasiones, puede existir suficiente espacio para instalarel segmento en la ranura, pero puede no haber suficiente hol-gura como para que el segmento se expanda cuando el pistónse caliente. Debe haber al menos una holgura de 0,25 milíme-tros detrás del segmento.

� Instale el expansor, teniendo cuidado de no solapar susextremos. Éstos suelen estar pintados de distintos colo-res para que el instalador detecte de inmediato si sesolapan accidentalmente. Algunos expansores contienenun botón de teflón en cada extremo para evitar que seensamblen inadecuadamente. Si no dispone de un ma-nual con las recomendaciones pertinentes, sitúe el espa-cio entre puntas por encima de uno de los extremos delbulón.

� A continuación, instale los aros. Resulta más fácil insta-lar en primer lugar el aro superior. Mientras coloca eldedo sobre las puntas del expansor, instale el aro supe-rior. Sitúe las puntas de éste en un lateral de la falda a unlado de la distancia entre puntas del expansor. Resultaespecialmente importante ubicar la distancia entre pun-tas del segmento inferior en un lateral de la falda. Lossegmentos de lubricación de baja tensión son más pla-nos y la distancia entre puntas está mejor apoyada sobre

A

B B

C C

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el área más extensa de la ranura del segmento situadaencima de la falda.

� Instale el aro inferior con su distancia entre puntas colo-cada en el otro lateral de la falda (en el lado opuesto)(véase la figura 10.41b).

Bulones

Los pistones están conectados a la biela mediante un bulón.Esta pieza se lubrica a través de cualquiera de los orificiossituados en la parte superior del saliente del bulón (consulte lafigura 10.19), o bien a través de un orificio taladrado en ángu-lo que va de la ranura del segmento de lubricación al salientedel bulón.

Bulones con sobremedida

Los bulones pueden desgastar sus alojamientos en el pis-tón, pero éstos apenas se deterioran, salvo que el resto del pis-tón ya esté desgastado. Cabe redimensionar el alojamiento delbulón tanto en el pistón como en la biela e instalar dentro unbulón nuevo con sobremedida, no obstante, el coste que supo-ne mecanizar la ranura superior, la falda y el bulón suele exce-der el coste de un nuevo pistón.

Métodos de retención de los bulones

Los bulones de los automóviles modernos pueden ajustar-se a presión dentro del alojamiento en la biela o ser de ejeflotante (véase la figura 10.42).

� Bulones de ajuste a presión en la biela: El método máshabitual para fijar un bulón consiste en hacer que flote(pivote) dentro del pistón, con una holgura muy estre-cha (0,0125 milímetros). Un bulón con este ajuste que-

da casi apretado cuando está frío, pero se mueve libre-mente cuando está caliente. El bulón se monta a presiónen el pie de biela con una presión aproximada de dostoneladas. El ajuste de interferencia es de unos 0,025milímetros.

Los bulones de ajuste a presión y los pistones se separande las bielas mediante el uso de una prensa especial y algunasde las herramientas asociadas necesarias. En la figura 10.43 seilustra el montaje a presión y algunas de las herramientas ac-cesorias necesarias. En ocasiones, se utiliza la misma herra-mienta para instalar nuevos pistones (como señalaremos másadelante, lo más indicado para instalar pistones es usar un ca-lentador de bielas). Una fuerza excesiva a la hora de ensam-blar un conjunto nuevo de biela y pistón puede deformar elpistón, haciendo que el bulón quede demasiado apretado en sualojamiento. Un ajuste demasiado apretado en el alojamientodel bulón puede producir fallos en los codos del cigüeñal. Porotra parte, muchos bulones de recambio tienen una cresta enmedio de sus orificios. Esto dificulta el uso de las herramien-tas adecuadas.

Un modo más adecuado de instalar bulones de ajuste a pre-sión es utilizar un calentador de bielas para elevar la tempera-tura del pie de biela (véase la figura 10.44). Los bulones nue-vos se deslizan fácilmente dentro del alojamiento, sin riesgode deteriorar el pistón. Puede utilizar una galga de instalaciónpara centrar el bulón en el pistón. El horno especial ilustradoen la figura 10.44b calienta dos bielas simultáneamente, y tie-ne una galga para medir la profundidad del bulón.

Asegúrese de limpiar a fondo el orificio del pie de bielaantes de intentar instalar el bulón. Puede utilizar una piedra deamolar frenos a mano (sin la ayuda de la taladradora) con al-gunos disolventes. Simplemente elimine cualquier rebaba oprotuberancia.

Conviene medir y comparar los tamaños de los bulonesviejos y nuevos (especialmente cuando se utiliza un calenta-dor de bielas para instalar el bulón en la biela). Si anterior-mente se utilizaron bulones con sobremedida en los pistonesviejos, el orificio del pie de biela también será más grande ylos nuevos bulones no encajarán a presión dentro de la biela.

Figura 10.41. Instalación del segmento de lubricación (ilustración cedida por Sealed Power). (a) Instalación del aro liso.(b) Ubicación de la distancia entre puntas del segmento.

Inserte el aro liso del segmentotal y como se indica

Distancia entre puntas del expansor

Instale el aro liso en estadirección sobre la distanciaentre puntas del expansor

Distancia entre puntasdel aro inferior

Distancia entre puntasdel aro superior

Extremos empalmados

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Cuando se van a reutilizar pistones originales durante unareparación, lo mejor es dejar ensamblados los pistones con lasbielas. Despiezarlos no representa beneficio alguno y se correel riesgo de arruinar el pistón.

� Bulones flotantes: Estos bulones pivotan dentro del ori-ficio del pie de biela y el alojamiento del pistón. Hayque utilizar anillos elásticos de retención para evitar queel bulón se deslice y dañe la pared del cilindro (véase lafigura 10.45).

Existen anillos elásticos de retención de alambre, así comoanillos de retención truarc o spiraloc. Estas piezas tienen unlado plano y cuadrado y el otro ligeramente curvado. Instaleestos retenes con la parte plana (afilada) hacia fuera.

Durante la combustión, la presión obliga al pistón a bajarcontra el anillo de retención, por lo que la abertura deberáestar orientada hacia la parte inferior del pistón (véase la figu-ra 10.45a). Esto permite aplicar toda la carga sobre la zona demayor tensión.

Cuando los anillos de retención se salen de la ranura du-rante el mantenimiento (véase la figura 10.45b), la causa deeste problema puede ser un empuje axial del cigüeñal excesi-vo, un apoyo de biela biselado o una biela desalineada.

En los sistemas de bulón montado a presión en el pie debiela, hay que evitar usar anillos de retención.

Los bulones flotantes suelen quedarmuy justos dentro de su alojamiento cuan-do están fríos. Para extraer el bulón confacilidad, caliente el pistón sumergiéndoloen agua caliente.

Posición del pistón en la biela

Asegúrese de registrar la dirección en la que está orientadala biela en relación con la parte superior del pistón. Los pisto-nes tienen una muesca a un lado de la cabeza, orientada haciael frente delantero del motor.

Un buen modo de llevar un registro dela dirección del pistón y la biela durante lasustitución del pistón consiste en orientarla muesca del pistón a la derecha y luegomarcar el lado de la tapa de biela que estáorientada hacia arriba con un marcador depunta de fieltro o un grabador eléctrico.Esto facilitará en gran medida la instala-ción de los nuevos pistones. En un motoren uve, la mitad de los números estaránorientados hacia arriba y la otra mitad ha-cia abajo.

Bielas

Las bielas suelen estar hechas de acero forjado o fundido.Algunas bielas de carreras están hechas de aluminio forjado.Las bielas forjadas son más resistentes que las de metal fundi-do, pero el fundido de estas últimas ha mejorado hasta el pun-

Si se rebaja tan sólo un poco de mate-rial se puede eliminar el ajuste a presión.En casos extremos, el bulón puede salirsede la biela y dañar el cilindro, como se ilus-tra en la figura 10.45b.

Figura 10.42. Los bulones pueden ajustarse a presión dentrode la biela, o bien basculan dentro del alojamiento del

conjunto biela-pistón (ilustración cedida por Sunnen ProductsCompany, St. Louis, MO.).

Pistón de aluminio sincojinete de casquillo

Ajuste a presiónen el pie de biela

Pistón dealuminio

concojinete de

bronce

Bulón flotante

No limpie por abrasión los pistonescuando estén conectados a las bielas. Tam-poco sumerja el conjunto de biela y pistónen la pila de lavado o, de lo contrario, elbulón podría agarrotarse.

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to de que algunos vehículos de turismo actuales utilizan bielasfundidas debido a su bajo coste. Las bielas suelen tener la for-ma de viga para mejorar su resistencia.

El extremo grande de cada biela (cabeza de biela) ha sidotorneado de forma precisa para obtener la holgura de aceiteperfecta y el aplastamiento ideal de los cojinetes de biela a lahora de instalar el codo del cigüeñal conjuntamente con lossemicasquillos. Las tapas de biela no son intercambiables y, sise cambian, la holgura de aceite de los cojinetes puede variarsignificativamente y es posible que el cigüeñal no pueda girar.

Si en un motor en uve ha olvidado nu-merar las bielas y las tapas de éstas duran-te el despiece, intente hacerlos encajar contoda la precisión posible verificando si es-tán alineados los biseles de los bordes delos orificios.

Figura 10.43. (a) Ajuste a presión del bulón en su alojamiento. (b) Herramientas accesorias de los bulones (fotografías cedidaspor Sunnen Products Company, St. Louis, MO.).

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Figura 10.44. He aquí dos tipos de hornos para calentar bielas. (a) Horno para bielas y galga de profundidad para bulones(fotografía cedida por K-Line). (b) He aquí un horno para bielas de alta calidad (fotografía cedida por Sunnen Products

Company, St. Louis, MO.).

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� Los tornillos de las bielas suelen tener vástagos ligera-mente alargados para que permanezcan bien sujetos a lapieza (véase la figura 10.46). La tapa tiene orificios exac-tos que se alinean con el área agrandada del tornillo paraevitar que la biela y la tapa se desalineen durante suensamble.

� Las muescas que tiene la biela para marcar el lugar delos salientes de localización del cojinete deben estar en-frentadas siempre que se hayan instalado correctamen-te. Una instalación incorrecta de la tapa de biela puedeproducir un desgaste irregular del cojinete (véase la fi-gura 10.47).

Un apriete excesivo de los tornillospuede hacer que éstos fallen durante ladeceleración (cuando la carga se despla-za al tornillo en lugar de centrarse en labiela).

Orificios de aceite de la biela

Algunas bielas tienen un “orificio de goteo” para propor-cionar a la pared del cilindro lubricación en bajos regímenes(véase la figura 10.48a). Los motores en línea suelen tener unorificio taladrado en la biela encima del tornillo de biela paraque cada biela lubrique su propio cilindro. Por su parte, losmotores en uve tienen una ranura entre la biela y la tapa paralubricar los cilindros de la serie opuesta (véase la figura 10.48b).

Bielas desviadas

Los motores en uve suelen tener las bielas desviadas(asimétricas) cuando dos de ellas comparten un codo de ci-

Figura 10.45. (a) Hay que instalar anillos elásticos de retención en los bulones de eje flotante con el extremo abierto orientadohacia abajo (ilustración cedida por Oldsmobile). (b) La pared del cilindro se deterioró cuando el anillo elástico de retención se

salió (fotografía cedida por Caterpillar Inc.).

Bulón Anilloelástico deretención

Conjunto debiela y pistón

Anilloelástico deretención

AB

Figura 10.46. Los vástagos de los tornillos de las bielas seajustan con toda precisión en las tapas de las bielas para

garantizar una alineación exacta de las dos mitades(fotografía cedida por Mercedes Benz of North America).

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güeñal (véase la figura 10.49a). No instale estas bielas en sen-tido inverso. Los cojinetes de biela suelen estar descentradoscon respecto al orificio de la biela, de manera que los bordesde los cojinetes no rocen los filetes laterales del codo (véase lafigura 10.49b). El filete es el área curvada en donde los extre-mos del área mecanizada del codo se encuentran con el áreano mecanizada. Los orificios de biela suelen tener los bordesexternos biselados para encajar con el filete del codo de biela.

Mantenimiento de la biela

Revise las bielas para detectar la presencia de fisuras, de-formaciones o daños por recalentamiento. Las mellas o rebabas

que puedan generar zonas de tensión deberán ser esmeriladaso pulimentadas. Las bielas de los motores grandes o de altorendimiento suelen tratarse con Magnaflux para detectar posi-bles fisuras. Las fisuras se producen generalmente en el áreamás sobresaliente del cuerpo de la biela, cerca de los orificiosde los tornillos o allí donde el cuerpo se encuentra con la cabe-za o el pie de biela.

Magnetismo residual

Resulta necesario verificar si los componentes del motorque hayan sido tratados con Magnaflux o las bielas cuyos co-jinetes hayan cambiado de posición están magnetizados. Laspiezas magnetizadas deben desmagnetizarse o, de lo contra-rio, atraerán las partículas metálicas que pudieran filtrarse conel aceite.

Alineación

Compruebe la alineación de la biela (véase la figura 10.50).Examine cuidadosamente todos los pistones para detectar pa-trones de desgaste inusuales que puedan indicar que la bielaestá torcida (figura 10.50a). Una biela torcida puede mostrardesgaste en los lados opuestos de los cojinetes de biela (figura10.50b). Una biela doblada puede hacer que el bulón sea em-pujado hacia delante y hacia atrás dentro del pistón. En unpistón con un bulón flotante, éste puede llegar a sacar el anillode retención de su asiento.

Si un motor ha funcionado durante160.000 kilómetros sin presentar proble-mas de desgaste inusuales, no tendría porqué haber problema alguno si se reutilizala biela incorporándole cojinetes nuevos.

Compruebe las bielas que parezcan dobladas o torcidasutilizando un accesorio de alineación de bielas (véase la figu-ra 10.50c) y enderécelas (figura 10.50d). Asimismo, cabe re-visar la alineación de las bielas midiendo la holgura lateral delas mismas en varios puntos (consulte el capítulo 13).

Redimensionamiento de la cabeza de biela

En ocasiones, hay que redimensionar la cabeza de biela, enel caso de que el cojinete se haya entallado o fundido, o cuan-do dicho extremo se haya “expandido” (véase la figura 10.51).La expansión de la biela hace que ésta esté más unida en lalínea divisoria, de modo que el desgaste del cojinete resultaevidente en los extremos de los semicojinetes (véase la figura10.51a). La redondez de las bielas se mide con indicador es-pecial (figura 10.51b). Este indicador presenta las medidas enmilésimas de milímetro. Por lo general, las bielas pueden te-ner un descentramiento de hasta 0,025 milímetros antes de queresulte necesario redimensionarlas.

Ajuste el medidor de bielas para tomar la medida del cen-tro absoluto. A continuación, utilice un micrómetro para po-ner en cero el indicador y señalar así el tamaño adecuado de labiela.

Figura 10.47. Desgaste del cojinete causado por unainstalación invertida de la tapa de biela, o bien por lainterferencia entre la llave de vaso y la tapa durante la

instalación (ilustración y fotografía cedidas por AE CleviteEngine Parts y Vandervell Engine Bearings).

La mayor parte de los motores actualesno tienen orificios de goteo, pero arrojanaceite sobre las paredes del cilindro a bajavelocidad, siempre que aumente la holgu-ra lateral de la biela.

Áreas depresión

Tapadesviada

Interferencia de la llavede vaso

Desgaste

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Figura 10.49. (a) Los motores en uve tienen bielas desviadas. (b) La instalación de una biela desviada en sentido inverso puedeproducir interferencia lateral en el codo de biela y en el interior del alojamiento del bulón.

Figura 10.48. (a) Un orificio de aceite en la biela lubrica la pared del cilindro (fotografía cedida por Ford Motor Company). (b)En los motores en uve, el orificio de aceite de la biela lubrica el cilindro de la serie opuesta (ilustración cedida por Chevrolet).

Orificio de pulverizaciónde aceite

Las paredes del cilindro selubrican por el aceite que

vierten los cojinetes de lasbielas alimentados por

presión

Engrase de la pared del cilindro y la leva

A B

Interferencia

Interferencia

A B

� Cuando redimensione la cabeza de biela, tendrá que re-bajar un poco de metal tanto de la biela como de la tapa(por lo general, menos de 0,05 milímetros) en unarectificadora especial (figura 10.51c).

� Después de reinstalar la tapa en la biela, el orificio de lacabeza de biela, que ahora resultará pequeño, se esmerila

con un torno especial (figura 10.51d) hasta alcanzar eldiámetro necesario.

Las bielas cuyo grosor requiere rectificación se esmerilanpor parejas para minimizar la posibilidad de biselar el orificiode la biela.

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Figura 10.50. Comprobación de la alineación de la biela. (a) Una biela torcida produjo este patrón de desgaste en la falda delpistón (fotografía cedida por Dana Corp.-Perfect Circle Division). (b) El cojinete se desgastó debido a que la biela estaba torcida o

doblada (ilustración y fotografía cedidas por Vandervell Engine Bearings). (c) Comprobación de la alineación de la biela(fotografía cedida por Sunnen Products Company, St. Louis, MO.). (d) Corrección de la torcedura o la deformación de la biela

(ilustración cedida por Sunnen Products Company, St. Louis, MO.).

Áreas decontacto

Biela doblada

Áreas decontacto

Biela torcida Biela doblada

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Figura 10.51. Redimensionamiento de las bielas. (a) El estiramiento de la biela produce el desgaste del cojinete en la líneadivisoria (fotografía e ilustración cedidas por AE Clevite Engine Parts). (b) Comprobación del desgaste o deformación de la biela(fotografía cedida por Sunnen Products Company, St. Louis, MO.). (c) Las superficies divisorias de la biela y la tapa se rectificanen una esmeriladora especial (fotografía cedida por Sunnen Products Company, St. Louis, MO.). (d) Torneado de las bielas hasta

proporcionarles el tamaño deseado (fotografía cedida por Sunnen Products Company, St. Louis, MO.).

Área desgastada

Áreas dedesgaste

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Algunas máquinas tienen una característica impulsora queelimina la posibilidad de desalinear las piezas durante el esme-rilado.

Antes de esmerilar una biela, sus torni-llos de ajuste a presión se sacan mediantegolpes. Después de redimensionar la pie-za, no quite los tornillos nuevamente paraevitar deteriorar la redondez del orificio dela biela al reinstalarlos.

Reparación del casquillo del pie de biela

Cuando se repara el pie de biela con bulón flotante, se ins-tala a presión un casquillo de bronce y luego se expande (véa-se la figura 10.52). El casquillo debe encajar perfectamente enel orificio del pie de biela, por lo que se esmerila el orificiohasta asignarle el tamaño correcto. Los casquillos recubiertosde acero no pueden ajustarse a presión y expandirse a conti-nuación. Si el ojo del pie de biela está liso, no hará falta ajus-tar el casquillo a presión.

Equilibrado del motor

Todas las piezas móviles deben estar equilibradas. El des-equilibrio de las piezas giratorias puede compararse con loque ocurre con la lavadora cuando tiene poca ropa y ésta seagrupa en un solo lado de la cubeta. Como resultado se produ-cen vibraciones y el desgaste de las piezas. Cuando el pistónse desacelera mientras se aproxima al p.m.s., su fuerza empujael motor hacia arriba. Cuando se acerca al p.m.i., empuja elmotor hacia abajo. Esto se conoce como vibración primaria.Para contrarrestar la fuerza vibratoria ascendente y descen-dente, se añaden contrapesos al cigüeñal. Estas piezas estáncolocadas de tal manera que llegan exactamente al p.m.s. cuan-do el pistón está llegando al p.m.i., y viceversa. Para absorbertoda la fuerza vibratoria, el contrapeso contrarresta el pesoalternativo del pistón. No obstante, en medio del tiempo delmotor, la biela se coloca casi en ángulo recto con el cigüeñal,haciendo que el motor vibre horizontalmente. Los contrape-sos han sido diseñados de modo que pesen la mitad que elpeso alternativo del pistón. De esta manera, el motor no estátotalmente equilibrado en los p.m.s. y p.m.i., pero no está tandesequilibrado como cuando están a mitad de camino.

Los motores que tienen dos bielas formando un ángulo de180 grados se contrapesan entre sí, obteniendo un equilibrioprimario perfecto. No obstante, si sólo hay dos cilindros y sólose sitúan en un ángulo de 180 y no de 360 grados, se produceotro tipo de vibración conocida como pareja oscilante. Estohace que el motor se balancee de un extremo a otro. Un motorde cuatro cilindros elimina el problema de pareja oscilante, yaque una pareja contrarresta el peso de la otra. Los cilindrosnúmero uno y cuatro se mueven en dirección opuesta de losdos cilindros internos, es decir, los cilindros dos y tres (véasela figura 10.53a). La línea discontinua representa la fuerzagenerada por los cilindros uno y cuatro, mientras que la líneadelgada representa los cilindros dos y tres. Ambas se contra-rrestan entre sí.

Otra forma de vibración es la vibración secundaria y tienelugar en los motores de cuatro cilindros en línea. En vista deque la biela es más larga que lo que dura el tiempo del cigüe-ñal, el pistón tiene que desacelerar más rápidamente antes decambiar de dirección en el p.m.s. y en el p.m.i. En vista de queel pistón genera una mayor fuerza ascendente que descenden-te, se producen vibraciones secundarias. Estas vibraciones sólorepresentan aproximadamente una cuarta parte de la fuerza delas vibraciones primarias, pero pueden ser bastante significa-tivas en revoluciones más elevadas, en las que los motores decuatro cilindros suelen funcionar con mayor frecuencia. Di-chas vibraciones se producen con una frecuencia dos vecesmayor, puesto que el cambio de dirección de la inercia tienelugar al doble de velocidad del giro del cigüeñal. El desequili-brio secundario está representado por la línea subrayada de lafigura 10.53a.

Ejes compensadores

Cabe corregir el desequilibrio secundario utilizando dosejes compensadores con contrapesos accionados por el cigüe-ñal en direcciones opuestas y al doble de velocidad del cigüe-ñal (figura 10.53b). Estos ejes, también conocidos como ejessilenciosos, tienen contrapesos que están sincronizados de

Figura 10.52. (ilustración cedida por Sunnen ProductsCompany, St. Louis, MO.). (a) El casquillo de biela se

expande para asentarse en el orificio. (b) A continuación, serecorta el metal sobrante del casquillo con un cortador

especial.

Varilla de conexión

Expansor

Cortador

Varilla de conexión

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manera que eliminen el desequilibrio del motor. Los contrape-sos están diseñados de forma tal que generen vibraciones de lamisma magnitud y en dirección opuesta a las vibraciones exis-tentes del motor.

Existen dos tipos de vibraciones secundarias: vertical ygiratoria. Cuando las bielas no están en el p.m.s. ni en el p.m.i.,la vibración vertical secundaria también causa una vibracióngiratoria en la dirección del giro del cigüeñal. Cuando el com-bustible arde dentro del cilindro, también se produce una vi-bración giratoria secundaria al acelerarse el cigüeñal gracias ala fuerza aplicada al pistón. Las figuras 10.53c y d muestrande qué manera la vibración vertical y la vibración giratoria soncompensadas por los ejes compensadores. Los motores conejes compensadores funcionan con bastante regularidad, si bienresulta crítica la sincronización de los ejes y resulta precisoreemplazarlos del modo adecuado para mantener su equilibrio.

Después de sustituir una correa de dis-tribución en un Mitsubishi de 1,8 litros decuatro cilindros con dos ejes compen-sadores, el motor presentó un serio proble-ma de equilibrio. Las marcas de sincroniza-ción del eje compensador delantero y el con-trol de la bomba de aceite estaban bien ali-neadas. Después de consultar el manual dereparaciones, el técnico descubrió que labomba de aceite activaba un eje compensa-

dor que estaba incorrectamente instalado, a 180 gradosde la posición adecuada. Durante la instalación de lacorrea de distribución, las instrucciones indican que hayque colocar el eje a través de un orificio que está en laparte trasera del bloque para alinear correctamente eleje compensador trasero con respecto a la bomba deaceite. De esta manera se corrigió el problema.

Los motores de seis cilindros en uve a 90 grados presentanun desequilibrio primario (ascendente y descendente) inusual-mente significativo. La figura 10.3 muestra un diseño de loscodos del cigüeñal utilizado con estos motores. Cabe sentir lavibración dentro del vehículo tocando el volante. Los fabri-cantes modifican los contrapesos del motor reduciendo el des-equilibrio del motor. Otros motores utilizan la mitad del pesoalternativo en los pesos móviles (tratados más adelante en estecapítulo). No obstante, los motores de seis cilindros en uve a90 grados utilizan las siguientes magnitudes en sus pesos mó-viles:

� Buick 181, 196, 231, 252 – 36%

� Ford 232 – 39%

� Chevrolet 200, 229 – 46%

Al infraequilibrar el motor, la vibración producida por eldesequilibrio vertical se reduce a un nivel casi imperceptible.Esto genera una marcha en ralentí regular y evita que el volan-te de dirección vibre. No obstante, estos motores siguen pre-sentando el problema de pareja oscilante que hace que se sa-cudan aún más. Para ayudar a aislar la vibración, se utilizantacos de suspensión de motor suaves para que el motor se muevade un lado a otro. Esto hace que los tacos soporte del motor ylas conexiones de escape sufran un deterioro creciente, perose trata de un medio adecuado de amortiguar las vibracionesdel motor en los vehículos de propulsión trasera.

Cuando el cliente afirme que el motorde su vehículos experimenta vibraciones,empiece por revisar los tacos soporte delmotor. Podrían estar desgastados, o tal vezse estén usando por error unos rígidos.

Cuando estos motores se instalan transversalmente en ve-hículos de tracción delantera, el conductor percibe el movi-miento oscilante dentro del vehículo. La General Motors y laFord utilizan un solo eje compensador en sus últimos automó-viles de seis cilindros en uve a 90 grados de tracción delante-ra. Esta pieza se ubica debajo del colector de admisión en elvalle de taqués. Los cigüeñales de estos motores utilizan pe-sos móviles normales del 50%. El eje compensador es accio-nado por un piñón, de modo que gira en dirección opuesta a ladel cigüeñal a la misma velocidad que éste para contrarrestarel problema de pareja oscilante.

Equilibrado del motor

Cada vez que la velocidad del motor se duplica, la fuerzaque produce el desequilibrio se multiplica por cuatro.

Un desequilibrio de 7 gramos (lo quepesa una hoja de papel) con un radio de 10centímetros en una pieza giratoria generafuerzas de:

Las piezas que tienen un movimiento alternativo (el pis-tón, incluyendo los segmentos, el bulón y el extremo de la bie-la en la que se aloja el bulón) están equilibradas de maneraque pesen aproximadamente lo mismo. Las piezas giratoriasse equilibran girándolas en una máquina equilibradora (figura10.54a) para detectar áreas más pesadas.

Unos contrapesos demasiado ligeros pueden taladrarse paraañadirles un metal más pesado como el plomo o el tungsteno,los cuales pesan el doble que el acero. El orificio del metalmás pesado se taladra horizontalmente en el contrapeso. Elmetal más pesado es más caro. Este tipo de equilibrado sólosuele practicarse en motores de carreras con bielas más pesa-das. Cabe añadir peso a los bulones, en el caso de que lospistones sean demasiado ligeros.

Resulta posible aligerar el peso de los contrapesos tala-drándolos (véase la figura 10.54b). La figura 10.54c muestraunas plataformas compensadoras instaladas en la biela, pudién-dose eliminar peso de éstas durante el proceso de equilibrado.

El equilibrio no es demasiado importante en los motoresen línea, pero resulta crítico en los motores en uve, debido a ladiferencia del peso giratorio. Cuando se sustituye un pistón enun motor en uve, hay que hacer coincidir el peso del pistónnuevo con el pistón de serie para mantener el equilibrio co-rrecto. Los pistones de un juego nuevo no deben tener una

� 3,15 kg a 2.000 r.p.m.� 12,6 kg a 4.000 r.p.m.� 28,3 kg a 6.000 r.p.m.� 50,4 kg a 8.000 r.p.m.

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Figura 10.53. La línea discontinua representa la fuerza generada por los cilindros uno y cuatro. La línea fina representa loscilindros dos y tres. (b) Ejes compensadores o ejes silenciosos. (c) Reducción de la vibración secundaria vertical. (d) Reducción de

la vibración giratoria (ilustración cedida por Ford Motor Company).

Fuerzaascendente

180º

Fuerzadescendente

Ángulo de girodel cigüeñal

360º

+

Vibración secundaria vertical del motor-

Con ejes compensadores

Fuerzaascendente

180º

Fuerzadescendente

360º

= 0

Correa dedistribución

Conjunto deengranajes

Eje compensador

Correa de la transmisión

Eje compensadorpara el lado derecho

Eje compensador para ellado izquierdo

Engranaje de labomba de inyección

Eje compensador

Ejes compensadoresDirección de la

rotación

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A

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B

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diferencia de más de 5 gramos, del más pesado al más ligero.Algunos talleres de equilibrado estrechan este margen a + 1gramo o incluso a + 0,5 gramos. Si se rectifica un cigüeñal enun motor que ha sido equilibrado como pieza ensamblada cam-biará el equilibrio del motor.

No hay que reemplazar un cigüeñal de acero por uno demetal fundido o, de lo contrario, pueden aparecer problemasde equilibrio. Por otra parte, algunos cigüeñales se equilibranal centrarse parte del contrapeso en el volante de inercia o enel dámper.

Algunos cigüeñales fundidos, como los que se utilizan enlos Chrysler 360 de ocho cilindros en uve, deben equilibrarsecon el convertidor de par instalado en su sitio. Hay que utilizarel convertidor de par correcto con este tipo de cigüeñales.Asegúrese de verificar si el dámper o el convertidor del volan-te de inercia tienen contrapesos. En tal caso, tendrán que equi-librarse con el cigüeñal.

Cuando se equilibra un motor con una transmisión estándar,la maza del embrague (placa de presión) también debe equili-brarse. Ésta suele equilibrarse con el volante de inercia. Elequilibrado del convertidor es más difícil, puesto que el estatorse mueve alrededor, a menos que esté apoyado en elequilibrador adecuado.

Algunos motores tienen amortiguadores de vibraciones quese equilibran con su polea. Resulta preciso marcar la relaciónentre el dámper y la polea antes de despiezar estos compo-nentes.

Clases de desequilibrio

El desequilibrio de fuerzas, también conocido como des-equilibrio estático o cinético, puede compararse con el tipo dedesequilibrio que se corrige cuando se equilibran las ruedascon un nivel. Cuando se gira el cigüeñal, el equilibrador reco-ge la vibración y “advierte” en qué momento un área pesadaestá ejerciendo una fuerza descendente. Si se elimina este puntode mayor peso o se compensa añadiendo el mismo peso allado más ligero, podría corregirse el desequilibrio de fuerzas.Este desequilibrio es menor a 90 grados del ángulo de la bielay máximo en el p.m.s. o en el p.m.i.

Existen otra clase de desequilibrios que hay que corregir yque se conocen como desequilibrio dinámico y de acoplamien-to. Ambos requieren la incorporación o la eliminación de me-tal en dos distintas áreas de una pieza. La corrección del des-equilibrio dinámico puede resolver simultáneamente el pro-blema del desequilibrio de fuerzas. Los equilibradorescomputerizados calculan la combinación de ambosdesequilibrios, el dinámico y el de fuerzas, e indica dónde hayque quitar metal para corregirlos. Para mayor seguridad, estosdispositivos funcionan a baja velocidad (400 r.p.m.). Esta ve-locidad resulta suficiente para calcular qué magnitud tendrá eldesequilibrio a velocidades más elevadas.

Algunos equilibradores de motores se basan en el uso deuna luz estroboscópica, que sirve para determinar cuándo unárea pesada está situada en la parte baja de la pieza. En el casode esta máquina, se adhiere arcilla al área del cigüeñal opuestaal punto de mayor peso para simular el equilibrio. Cuando seconsigue el equilibrio giratorio, se pesa la arcilla y se rebajametal del mismo peso en el contrapeso.

Balanzas

El margen de tolerancia que rige a la hora de comparar elpeso de las distintas piezas es de + 0,5 gramos.

Un billete pesa aproximadamente 1gramo.

Existen tres tipos de balanzas. La balanza de aguja es lamás utilizada y la más económica. Otra, más antigua, es elsombrágrafo, basada en el método de sombras. Las más mo-dernas son digitales y miden valores de hasta 0,1 gramos.

Equilibrado del peso de las piezas

Los pistones se equilibran con los bulones instalados en susitio. De ninguna manera hay que intercambiar los bulones, yaque cada uno tiene el ajuste preciso en su alojamiento.

En primer lugar, determine cuál es el conjunto de pistón ybiela más ligero. A continuación, aligere el peso de los demáshasta que coincida con el del primero. El método más popularde rebajar el peso de un pistón consiste en utilizar un torno ouna esmeriladora (véase la figura 10.54d). En ocasiones, seelimina metal de las plataformas de los refuerzos del bulón enla parte interna del pistón.

Antes de quitar peso a una biela, se pesan de forma inde-pendiente el extremo giratorio (cabeza) y el de movimientoalternativo (pie) de la biela, utilizando un accesorio trapezoidal(véase la figura 10.54e). La biela debe estar nivelada a la horade pesar sus extremos. El extremo de la cabeza de biela seequilibra en primer lugar. El metal de la cabeza de biela seesmerila o se lija (figura 10.54f). Cuando esmerile la biela,enfríela en agua con frecuencia para evitar recalentarla y debi-litarla.

Pesos móviles

Durante el equilibrado de las piezas, los pistones y las bie-las no podrían girarse con el cigüeñal, a menos que las piezasestuviesen ensambladas en el bloque.

� Los pesos móviles (figura 10.54g) se usan a la hora degirar el cigüeñal para simular el 50% del peso alternati-vo y el 100% del peso giratorio. Los motores en líneano usan pesos móviles y no todos los motores de seiscilindros en uve emplean el 50% del peso alternativo.

� El peso alternativo, que se corresponde con el pistón yel conjunto de segmentos más el extremo del pie de bie-la, se calcula restando el peso giratorio del peso total.Los motores en uve utilizan dos bielas por codo, por loque el peso de una y su cojinete equivale al 50% delpeso giratorio necesario.

Cig

üeñ

al y

cojin

etes

, pistó

n y

bie

la

10


Figura 10.54. Equilibrado del motor. (a) Equilibrador de cigüeñales (fotografía cedida por Pro-Bal Industrial Balancers). (b) Loscontrapesos del cigüeñal se perforan. (c) Plataformas compensadoras en la biela. (d) Eliminación de peso de las plataformas

compensadoras de los pistones (fotografía cedida por Pro-Bal Industrial Balancers). (e) He aquí cómo pesar los extremos de unabiela (fotografía cedida por Pro-Bal Industrial Balancers).

Plataformas compensadoras

A

B

C

D

E

/345

Cig

üeñ

al y

cojin

etes

, pistó

n y

bie

la

10

© ITP-Paraninfo

El peso móvil también incluye de 3 a 6 gramos parasimular el peso del aceite contenido en los conductosinternos del cigüeñal. Los cigüeñales con orificios cru-zados alojan más aceite, por lo que hay que añadirlesmás peso.

La figura 10.54h muestra una tabla de la composición delos pesos móviles. Verifique si el dámper y el volante de iner-cia tienen sus respectivos contrapesos. En tal caso, hay queadaptarlos al cigüeñal durante el equilibrado.

Términos clave

� Aplastamiento del cojinete

� Saliente o lengüeta de localización del cojinete

� Expansión del cojinete

� Falda del pistón rectificada

� Empuje axial

� Radio del filete

� Bulón flotante

� Altura de compresión del pistón

� Escala “C” de Rockwell

� Vibración de torsión

Cuestionario de estudio

1. ¿Qué diferencia de aspecto presentan el codo de bielade un motor en línea con el de un motor de ocho cilin-dros en uve?

2. ¿A qué submedidas cabe rectificar un cigüeñal?

3. Un cigüeñal ha sido rectificado, rebajando de 0,25 a 0,5milímetros. La medida 0,5 milímetros representa el ta-maño del codo de biela. ¿Verdadero o falso?

4. ¿Qué grosor adicional deberá tener un cojinete de inser-ción de submedida de 0,5 milímetros con respecto alcojinete de medida estándar?

5. Describa el uso del Plastigage.

6. ¿Cuáles son las tres propiedades de un cojinete?

7. ¿Qué es el aplastamiento del cojinete?

8. ¿Qué es la expansión del cojinete?

9. ¿Qué puede producir el desgaste del cojinete de empu-je?

10. ¿Qué forma tienen las faldas de los pistones para con-trolar su expansión?

11. ¿En qué parte tiene el pistón el diámetro más grande?

12. Los pistones fundidos se consideran de calidad superiorque los pistones forjados. ¿Verdadero o falso?

Figura 10.54 (continuación). Reducción del peso del extremo de la biela que conecta con el cigüeñal (fotografía cedida por Pro-Bal Industrial Balancers). (g) Peso móvil montado en un codo del cigüeñal (fotografía cedida por Pro-Bal Industrial Balancers). (h)

Tabla de pesos móviles (ilustración cedida por Pro-Bal Industrial Balancers).

PESO GIRATORIO (100%)

Peso del extremo de la biela que conecta con el cigüeñalPeso del extremo de la biela que conecta con el cigüeñalPeso del conjunto de los cojinetes de inserciónPeso del conjunto de los cojinetes de inserciónPeso de las contratuercas (si van separadas)Peso de las contratuercas (si van separadas)Peso del aceite (estimado)

PESO ALTERNATIVO (50%)

Peso del pistónPeso del bulónPeso del tope del bulón (si se utiliza)Peso de un conjunto de segmentos del pistónPeso del extremo del pistón que conecta con la biela

Pesos móviles totales

F G

H

Cig

üeñ

al y

cojin

etes

, pistó

n y

bie

la

10


13. ¿Cómo se compara el diámetro de la cabeza o coronadel pistón con el diámetro de la falda?

14. ¿Qué ranura de segmento se desgasta en mayor medi-da?

15. ¿Para qué sirven los orificios que hay en la ranura delsegmento de lubricación?

16. ¿Qué es un pistón de falda de patín?

17. ¿Acaso los pistones con sobremedida tienen el mismopeso que los pistones estándar?

18. ¿Por qué está desviado el bulón con respecto al eje desimetría del pistón?

19. ¿Cómo se comprueba el desgaste excesivo de la ranuradel segmento superior?

20. Describa dos métodos utilizados para montar los bulonesen la biela.

21. ¿Cómo se comprueba la distancia entre puntas del seg-mento?

22. ¿Qué precaución hay que tomar a la hora de decidir sise van a utilizar segmentos de cromo o no?

23. ¿Qué clase de motores tienen bielas desviadas?

24. Las bielas redimensionadas deben utilizar cojinetes consobremedida. ¿Verdadero o falso?

25. El equilibrado de los pistones es más importante en losmotores en línea que en los motores en uve. ¿Verdaderoo falso?

Cig e Al y Cojinetes Pist n y

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