En cualquier motor de pistón moderno hay piezas que garantizan la estanqueidad de la cámara de combustión y la lubricación de los cilindros: los aros de pistón.Lea todo sobre los anillos de pistón, sus tipos existentes, características de diseño y funcionamiento, así como la correcta selección y sustitución de los anillos en el artículo propuesto.
¿Qué son los anillos de pistón?
Anillos de pistón: partes del grupo cilindro-pistón (CPG) de un motor de combustión interna;anillos metálicos desmontables montados en pistones para sellar la cámara de combustión, reducir las pérdidas de aceite del motor y minimizar la cantidad de gases de escape que ingresan al cárter.
Para el funcionamiento normal de un motor de combustión interna de pistón, es de vital importancia que se cree una presión que exceda un cierto nivel mínimo en la cámara de combustión al final de la carrera de compresión (cuando el pistón alcanza el punto muerto superior); este parámetro se llama compresión.Para los motores de gasolina, la compresión se encuentra en el rango de 9 a 12 atmósferas, para las unidades diésel este parámetro es de 22 a 32 atmósferas.Para lograr la compresión necesaria, es necesario garantizar el sellado de la cámara de combustión; este problema se resuelve con los anillos del pistón.
Los anillos de pistón realizan varias funciones clave:
● Sellado de la cámara de combustión: el tamaño del anillo se selecciona exactamente de acuerdo con el diámetro interior del cilindro, lo que evita la penetración de gases desde la cámara de combustión hacia el cárter;
● Reducción de las fuerzas de fricción: el área de fricción de los anillos en las paredes del cilindro es mucho menor que el área del pistón, lo que reduce las pérdidas por fricción de las piezas CPG;
● Compensación de la expansión térmica de los materiales CPG: los pistones y cilindros están hechos de varias aleaciones con diferentes coeficientes de expansión térmica, la introducción de anillos evita el atasco de los pistones y los cambios en la compresión cuando la temperatura del motor sube y baja;
● Lubricación de las paredes del cilindro y eliminación del exceso de aceite (lo que evita que entre en las cámaras de combustión y reduce la pérdida de aceite debido al desperdicio): los anillos de diseño especial garantizan la eliminación del exceso de aceite de las paredes del cilindro formado durante el funcionamiento del motor, pero dejar la película de aceite necesaria para reducir la fricción;
● Enfriamiento de las paredes del pistón: parte del calor del pistón se transfiere a las paredes del cilindro a través de los segmentos.
Es fácil ver que los anillos de pistón desempeñan un papel crucial en el funcionamiento del CPG y en el funcionamiento de toda la unidad de potencia.Cualquier mal funcionamiento y desgaste de los anillos se manifiesta por una pérdida de potencia del motor y un deterioro general de su funcionamiento, por lo que estas piezas deben ser sustituidas.Pero antes de comprar o encargar anillos nuevos, conviene comprender los tipos existentes de estas piezas, su diseño y sus características de funcionamiento.
Pistón y aros de pistón
Tipos, diseño y principio de funcionamiento de aros de pistón.
Se instalan dos tipos de anillos en un pistón:
● Compresión (superior);
● Rascadores de aceite (inferiores).
Todos los anillos están ubicados en ranuras transversales (ranuras) de perfil rectangular, más cerca de la cabeza del pistón.Los anillos de diferentes tipos difieren en diseño y finalidad.
Los anillos de compresión proporcionan sellado de la cámara de combustión, se pueden instalar uno, dos o tres anillos en un pistón (uno en los motores de combustión interna de motocicletas de dos tiempos, dos en la mayoría de los motores modernos de cuatro tiempos, tres en algunos motores diesel), están situados en la parte superior del pistón.Estructuralmente, los anillos de compresión son muy simples: se trata de un anillo desmontable de metal, cuyo corte se realiza en forma de un candado simple (recto, oblicuo) o complejo, en algunos anillos del candado hay un hueco para un tope.La cerradura tiene un pequeño espacio (varios micrómetros), que sirve para compensar la expansión térmica de la pieza durante el funcionamiento del motor.
Los anillos están hechos de acero o grados especiales de hierro fundido, su superficie exterior (de trabajo) puede tener un perfil diferente:
● Plano simple: en este caso, el anillo tiene una sección transversal rectangular o una sección en forma de cuadrilátero irregular;
● Radio (en forma de barril): la superficie exterior del anillo es un arco de círculo de gran radio;
● Con chaflán: se hace un chaflán de pequeña altura en la superficie exterior;
● Anillos "minutos": la superficie exterior tiene una pendiente hacia arriba, el ángulo de inclinación es de varias decenas de minutos de arco, de ahí el nombre de los anillos.
El perfil plano tiene anillos de compresión superiores, que se ven obligados a trabajar a altas temperaturas y presiones en condiciones de lubricación insuficiente.Para reducir el desgaste, la superficie de trabajo de la pieza está cromada, fosfatada, estañada o tratada de otro modo.Un anillo de este tipo está completamente adyacente al espejo del cilindro durante el funcionamiento, lo que proporciona sellado y eliminación de calor del pistón.
Los anillos inferiores suelen tener un perfil más complejo.Los anillos del barril tienen menos resistencia a la fricción y al mismo tiempo mantienen un grado suficiente de sellado.Los anillos "minutos", debido a la inclinación de la superficie de trabajo, reducen las fuerzas de fricción: cuando el pistón se mueve hacia abajo (en la carrera de trabajo), el anillo se desliza a lo largo del espejo del cilindro con su borde puntiagudo, y cuando se mueve hacia arriba, el anillo se sale del espejo del cilindro debido a la cuña de aceite resultante.
Los anillos raspadores de aceite aseguran la correcta distribución de la película de aceite sobre la superficie del cilindro y evitan que el aceite entre en la cámara de combustión (retírelo del espejo del cilindro).Solo se usa un anillo en un pistón; estas piezas no se encuentran en los pistones de los motores de dos tiempos (ya que el aceite se agrega directamente a la gasolina).Por lo general, los anillos rascadores de aceite tienen un diseño compuesto, que incluye los propios anillos y expansores.
Anillos de pistón y su esquema de acción.
Los anillos rascadores de aceite son:
● De una sola pieza: un anillo en forma de U que mira desde la base hacia el pistón.En la base existen una serie de orificios redondos o alargados por donde se realiza el drenaje del aceite;
● Compuesto: se utilizan dos anillos delgados (divididos), entre los cuales hay un elemento espaciador.
Los elementos espaciadores son:
● Radial: proporciona presión a los anillos contra la pared del cilindro;
● Axial: se utiliza únicamente junto con anillos compuestos y permite aflojar los anillos;
● Tangenciales: elementos espaciadores combinados que proporcionan expansión simultánea de los anillos y su presión contra la pared del cilindro.
Los elementos espaciadores son resortes de placa (planos) o helicoidales incrustados entre o debajo de los anillos; solo se pueden usar uno o dos resortes de varios tipos en el anillo raspador de aceite.
El anillo rascador de aceite se presiona contra la pared del cilindro y, gracias a su diseño, garantiza la eliminación del exceso de película de aceite.El aceite recolectado ingresa a la ranura a través de los orificios del anillo, desde donde drena hacia el cárter del motor a través de los orificios en la pared del pistón.Al mismo tiempo, parte del aceite permanece en forma de una fina película de aceite en la pared del cilindro, lo que reduce la fricción en todo el CPG.
Cómo elegir y reemplazar anillos de pistón
Durante el funcionamiento del motor, los aros de pistón están expuestos a importantes cargas mecánicas y térmicas, lo que provoca su desgaste gradual y una pérdida de rendimiento.A medida que los anillos se desgastan, dejan de realizar sus funciones, lo que provoca una disminución de la compresión, filtraciones de gases al cárter y aceite a la cámara de combustión.También un problema grave es la "coquización" de los aros (atasco por acumulación de depósitos de carbón en las ranuras del pistón).Como resultado, el motor pierde potencia y respuesta del acelerador, el escape adquiere un tono gris o incluso negro característico y aumenta el consumo de combustible y aceite.Cuando aparecen estos signos, es necesario diagnosticar el motor: verificar la compresión, inspeccionar las bujías y algunas otras partes.Si la compresión es demasiado baja, las bujías se salpican de aceite y hay problemas con el funcionamiento de la unidad de potencia, entonces se deben reemplazar los anillos del pistón.
Para el reemplazo, debe elegir anillos sólo de aquellos tipos y números de catálogo que se proporcionan para este motor en particular.Hay que tener en cuenta que después de realizar una revisión importante del motor con cilindros aburridos, es necesario utilizar anillos de reparación del tamaño adecuado para pistones nuevos.
El reemplazo de los anillos debe realizarse de acuerdo con las instrucciones para la reparación de la unidad de potencia.Por lo general, este trabajo requiere desmontar el motor y profundizar los pistones.Se retiran los anillos viejos y se limpian a fondo las ranuras.Los anillos nuevos deben colocarse de acuerdo con las instrucciones de las marcas "Top" o "Up" que tienen.Al instalar los anillos, se verifican los espacios entre la superficie lateral de la pieza y la pared de la ranura en el pistón, así como en la cerradura del anillo insertado en el cilindro.Todas las holguras deben estar dentro de los límites establecidos para el motor.Los anillos están ubicados en el pistón de modo que sus cerraduras no queden en la misma línea y no caigan sobre el eje de los orificios para los dedos; así es como se forma un laberinto que evita la salida de gases de la cámara de combustión.
Al montar un pistón con aros nuevos en el cilindro, se debe utilizar un mandril especial que presione los aros contra el pistón.Después de reemplazar los anillos del pistón, se recomienda hacer funcionar el motor; no sobreestime la velocidad durante los primeros 800-1000 km y cargue el motor a la mitad de potencia; al final del rodaje, debe cambiar el aceite del motor. .
Con la elección correcta y el reemplazo de los anillos de pistón, el motor recuperará su potencia anterior y funcionará con confianza en todos los modos.
Hora de publicación: 13-jul-2023