Función de los Aros del Pistón de un Motor
Los aros de pistón son sellos en movimiento que mantienen la presión de combustión y proveen control de aceite en el cilindro.
En un motor de automóvil los aros de pistón son básicamente de dos tipos :
· El primer tipo es el de los aros superiores ventilados o aros de compresión.
· El segundo tipo corresponde a los aros ventilados o de control de aceite.
La función principal del aro superior es mantener, actuando como un sello, las presiones de combustión dentro del cilindro. Este aro mantiene la mezcla aire/combustible admitida arriba del pistón, permitiéndole comprimirla para su encendido.
El segundo aro de compresión, o intermedio, no solamente ayuda a sellar los gases de combustión sino que también barre hacia abajo el exceso de lubricante en la pared del cilindro, ayudando al aro de aceite a cumplir correctamente su función.
El tercer aro, usualmente uno por pistón, es usado para controlar la lubricación del cilindro, manteniendo una película "medida" de aceite sobre su pared, justo la necesaria, y barriendo el exceso hacia el cárter a través del área de ventilación y las ranuras de drenaje del pistón.
Los tipo rectangular, de cara abarrilada, cónico torsional invertido, limpiador y trpezoidal, son, entre otros, los aros de compresión utilizados en los motores de automóviles actuales.
Los aros de fundición gris, se proveen con un revestimiento de fosfato que ayuda a su lubricación durante la puesta en marcha inicial y previene el óxido durante el almacenaje.
La fundición de alta resistencia o nodular, que conjuntamente con un revestimiento de cromo o molibdeno, resulta especialmente adecuada para los motores diesel turbocargados y muchos de los altamente exigidos cuatro cilindros automotrices actuales. El aro de compresión de acero inoxidable cromado se utiliza en motores que operan bajo elevadas cargas y altas temperaturas.
La cara de contacto de los aros es la parte crítica ya que es la que trabaja contra la pared del cilindro. Por ello, los aros tienen el revestimiento más conveniente para cada aplicación, tales como molibdeno, cromo o el exclusivo triple cromado. Tanto el cromo como el molibdeno proveen excepcional resistencia al arrastre y la abrasión.
Todos los aros de aceite automotrices modernos son de tres piezas, dos rieles y un espaciador-expansor.
El espaciador-expansor de acero inoxidable permite la distribución correcta del aceite, y no solo mantiene separadas y en su lugar a las láminas de acero, sino que también les provee empuje radial para que actúen como limpiadores. El diseño del espaciador-expansor también provee sellado lateral en la ranura del pistón al acuñar los rieles contra los costados de las ranuras, deteniendo el paso del aceite por atrás del aro.
Para los motores diesel pesados, se ha diseñado el aro "Conformatic". Este aro cuenta con una gruesa capa de cromo y un expansor espiral de acero inoxidable con acabado exterior plano para evitar el desgaste de la cara posterior del aro.
Estas características le brindan un contacto uniforme con la pared del cilindro, control positivo del aceite y mayor duración.
Especificaciones de ingeniería
El espesor radial se verifica con precisos micrómetros diezmilesimales. Se puede comprobar la pared del aro invirtiéndolo e insertándolo en la ranura del pistón y comprobando que el aro no sobresalga de la ranura. Recuerde que se debe limpiar el carbón del pistón usado, o su comprobación no será precisa.
La luz entre puntas se determina en la fábrica, usando instrumentos de precisión dentro de una tolerancia, mayor o menor de cinco diezmilésimas de pulgada, para el diámetro standard indicado por el fabricante del motor.
Por cada diezmilésima de pulgada de incremento en el diámetro del cilindro, la luz entre puntas aumentará algo más de tres milésimas o la resultante de multiplicar por el factor PI.
Verificando la luz entre puntas tendremos una idea aproximada del desgaste de los cilindros que nos ayudará a prevenir la instalación de aros de una medida equivocada. Para ello, los aros deben ser instalados en la posición más baja posible dentro del cilindro. Similar control deberá hacerse en la parte más desgastada del cilindro. El desgaste del cilindro afecta directamente la luz entre las puntas de los aros.
Se recomienda que solamente se permita un desgaste máximo de tres milésimas por cada pulgada del diámetro del cilindro. Si exceder un máximo de diez milésimas, cualquiera que sea el diámetro del cilindro para un recambio exitoso de aros, si el cilindro se ha desgastado más allá de los límites indicados, debe ser rectificado instalándose un nuevo juego de pistones y aros en sobremedida.
Existen dos métodos para verificar la tensión de los aros, el diámetral, usado para los aros de compresión, y el tangencial para los aros de aceite.
El ajuste perimétrico de los aros se define como la habilidad de un aro de pistón para ajustarse dentro de un calibre conformado cilíndricamente sin ningún vacío, que permita el paso de luz entre el calibre y el diámetro exterior del aro.
Una versión simplificada de este control puede ser hecha por el mecánico usando una fuente de luz dentro del cilindro y detrás de un aro temporalmente instalado. Recuerden que si el cilindro está ovalizado, un buen aro parecerá estar en malas condiciones.
Un aro de pistón debe ser plano en sus superficies inferior o superior, y la ranura dentr de la cual será instalado también debe ser plana y paralela.
Existen tolerancias permisibles, pero deben mantenerse dentro de una y media milésima de pulgada.
Reemplazo de aros de pistón
El reemplazo de los aros de pistón debe ser hecho cuidadosamente, manteniendo ajustes y tolerancias precisos, no solamente con los aros de pistón, sino también con todas las otras partes del motor. El comportamiento de los aros de pistón es afectado drásticamente por la condición de las otras partes relacionadas del motor.
Una de las consideraciones más importantes en el reemplazo de los aros es que el block motor y todas las partes deben estar absolutamente limpias. En los motores modernos, los aros de cada cilindro recorren aproximadamente
Primero, usando un cortador de reborde, elimine el reborde de la parte superior del cilindro. Sin esta operación previa, los pistones pueden dañarse, fracturándose o doblándose sus faldas.
En un motor desgastado, el borde superior del aro de compresión y la parte superior del cilindro, se han gastado al mismo tiempo. La instalación de un aro nuevo, con su ancho total intacto, sin remover el borde del cilindro, dará como resultado que el aro golpee contra el reborde, haciendo imposible el rendimiento correcto con la posible rotura del aro o la falda del pistón.
Luego, verifique el diámetro de los cilindros. Usando un alesámetro de precisión, controle la ovalización del cilindro en las partes superior, central e inferior del recorrido del aro.
Muchos fabricantes de motores establecen límites permisibles, pero una buena regla empírica es un máximo de tres milésimas de ovalización.
Diezmilésimas de conicidad. Cuando las recomendaciones de los fabricantes son inferiores a estos límites, éstas deben tener prioridad.
Luego debe bruñir los cilindros, usando la herramienta apropiada, y eliminar "el brillo" de los cilindros para asegurar la retención del lubricante y el asentamiento rápido.
Algunos fabricantes de motores recomiendan acabados específicos, verifíquelos en el manual de especificaciones. De no existir especificaciones , un buen acabado debe tener de
El ángulo de cruce debe ser de aproximadamente 45 grados o lo más cerca de ésto, entre 30 y 60 grados.
Asegúrese de limpiar totalmente los cilindros y la parte inferior del block, después del bruñido. Una solución de agua jabonosa es lo mejor.
El próximo paso es la limpieza de las ranuras del pistón. Si los pistones van a ser usados nuevamente, limpie todo el carbón del fondo de las ranuras y compruebe la luz con un aro de pistón nuevo.
Los pistones que hayan completado su vida útil, deberán ser reemplazados por otros nuevos. Asegúrese de escoger el juego de aros correcto para la aplicación, teniendo en cuenta todos los requerimientos para su comportamiento.
Verifique el diámetro del cilindro y del aro controlando la luz entre puntas del aro de compresión en las partes superior e inferior del cilindro. Debe usarse un pistón invertido para escuadrar el aro dentro del cilindro antes de verificar la luz, el no hacerlo dará una medición incorrecta de luz entre puntas.
Instale el pistón y los aros en el cilindro, usando un opresor de aros en buenas condiciones, teniendo cuidado de mantener el opresor a escuadra con la parte superior del block para evitar la rotura de los aros durante su instalación. Los cilindros y aros deben estar bien lubricados, con aceite de motor.
Una recomendación final:
La instalación de todas las partes y componentes del motor, así como su armado deben ser hechos de acuerdo a las especificaciones del fabricante del motor, prestando particular atención a las luces entre el cigüeñal y los cojinetes, así como entre los vástagos de válvulas y sus guías.
Deben también seguirse todos los valores de apriete los tornillos del motor. El armado del motor debe llevarse a cabo en el ambiente más limpio posible.
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