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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 :
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 457
metros por minuto a velocidades de
crucero en carretera. Cualquier
partícula extraña causará un desgaste
extremadamente rápido, y finalmente la
falla del motor. Estas son solamente las
bases de una instalación correcta.
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 15 a 30 micropulgadas.
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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