Fallas En Pistones De Motor, Qué Las Causa Y Cómo Corregirlas.

Las fallas en pistones de motor ocurren también aunque no se crea de manera normal cuando los demás componentes del motor funcionan en condiciones normales. Los sistemas de filtración de aire, de inyección de combustible, de lubricación, de enfriamiento y la operación del equipamiento, contribuyen en condiciones normales de funcionamiento, a que los pistones tengan un desgaste normal.

Este artículo está diseñado para estudiar todos los tipos habituales de fallas en pistones de motor, aquí se da una excelente guía para poder determinar cada uno de los inconveniente que causan las fallas en pistones de motor y, además se dan consejos para poder atacar las fallas en pistones de motor y´así corregirlas.

Fallas en pistones de motor por errores de montaje

Expulsión del seguro de retención del perno

Aspecto:

Esta fallas en pistones de motor ocasiona el rompimiento de la ranura del seguro de retención del perno. Generalmente, esto sucede porque un componente de fuerza empuja el perno contra uno de los seguros de retención hasta su expulsión y/o su fractura.

Eventualmente, pedazos del seguro fracturado pasan por el hueco del perno dañando la otra extremidad.

Causas:

• Bielas torcidas;
• Cilindros desalineados en relación al cigüeñal;
• Montaje incorrecto del seguro;
• Conicidad en el cuello del cigüeñal;
• Holgura longitudinal (axial) excesiva en el cigüeñal;
• Holgura excesiva entre el perno y el seguro;
• Falta de paralelismo entre el centro del buje del pie de biela y el cojinete.

Correcciones:

• Alinear correctamente las bielas (cambiar si fuera necesario).
• Rectificar los cilindros debidamente alineados en relación al cigüeñal.
• Montar correctamente el seguro, cuidando para no deformarlo durante el montaje.
• Rectificar correctamente los cuellos del cigüeñal.
• Verificar la holgura axial del cigüeñal.

Holgura insuficiente entre el perno y el buje

Aspecto:

La evidencia de esta fallas en pistones de motor son fajas de gripaje al lado del hueco para perno (cubos).

Causas:

Montaje del perno con holgura insuficiente en el cubo del pistón y/o en el buje del pie de biela.

Correcciones:

Montar el perno del pistón con la holgura especificada en el buje del pie de biela, observando la existencia o no de la clasificación perno y pistón.

Zona de contacto inclinada

Aspecto:

• Área de contacto inclinada en relación al eje del pistón.

Causas:

• Bielas torcidas.
• Cilindros desalineados en relación al cigüeñal.

Correcciones:

• Alinear correctamente las bielas (cambiar si fuera necesario).
• Rectificar los cilindros debidamente alineados en relación al cigüeñal.
• Mandrilar el buje del pie de biela en escuadra en relación a la biela.

Gripaje por deformación de la camisa

Aspecto:

Gripaje en fajas estrechas, generalmente en toda la circunferencia de la falda del pistón, que tienden a alargarse con el funcionamiento, con consecuente gripaje generalizado.

Causas:

Deformación de la camisa en virtud de:

• Irregularidad en el montaje del bloque.
• Dilatación de las empaquetaduras de sellado durante el funcionamiento del motor.
• Diámetro de los alojamientos de las empaquetaduras de sellado arriba del valor especificado;
• Apriete excesivo de la tapa de cilindro;
• Deficiencia de rectificación del cilindro.

Correcciones:

• Labrar correctamente los agujeros en el bloque para la instalación de las camisas.
• Utilizar empaquetaduras de sellado de buena calidad.
• Verificar el diámetro de los alojamientos de las empaquetaduras de sellado.
• Dar el apriete correcto en los tornillos de la tapa de cilindro.

"Fluter" de los aros

Aspecto:

Ranuras de aros destruidas son otra fallas en pistones de motor. El problema ocurre generalmente en el primer aro de compresión, que es la zona más solicitada de la región de los aros, debido a su

exposición directa a los gases de la combustión.

La combustión retardada sobre los aros origina calor, y sobrecalentando esta región del pistón los aros no alcanzan a transferir el calor generado en el pistón hacia el cilindro.

Debido a esto, el pistón tiene su resistencia disminuida, pudiendo fracturarse, lo que ocurre normalmente en la zona de fuego/aros.

Causas:

• Exceso de holgura entre el aro y la ranura.
• Montaje de aros nuevos en ranuras gastadas.
• Utilización de aros con altura incorrecta.
• Exceso de depósitos de materiales carboníferos.
• El sobrecalentamiento de esta región del pistón, adicionado por la abrasión provocada por los materiales carboníferos, desgastan excesivamente la ranura, originando la vibración del aro.

Correcciones:

• Cuando cambiar los aros, hay que verificar minuciosamente las condiciones de las ranuras en los pistones, principalmente las primeras, que reciben los aros de compresión.
• Mantener la holgura entre los aros y las ranuras dentro de las tolerancias especificadas.

Insuficiencia de holgura de montaje

Aspecto:

Gripaje bastante acentuado y generalizado en la falda del pistón, preferentemente en el lado de mayor presión, resultante de un funcionamiento anormal y, por consiguiente, de una disminución de holgura a valores que sobrepasan la indicada en el proyecto.

Causas:

Montaje del pistón en el cilindro con holgura insuficiente.

Correcciones:

Observar la holgura de montaje entre el pistón y el cilindro recomendada por el fabricante del motor/vehículo.

Fallas en pistones de motor por mal funcionamiento del motor

Gripaje por refrigeración deficiente

Aspecto:

Gripaje del pistón, preferentemente sobre el eje del perno (cubo). El conjunto pistón-cilindro es montado con holguras bastante pequeñas, siendo que ellas tienden a disminuir con el calentamiento del motor, ya que el coeficiente de dilatación del pistón es superior al del cilindro.

Evidentemente, en el proyecto del pistón, se tiene en cuenta el sistema de refrigeración del motor.

Cualquier alteración que ocurra en la refrigeración del motor genera un sobrecalentamiento en el conjunto, originando la eliminación de las holguras del proyecto, el rompimiento de la película de aceite lubricante y el contacto metálico entre el pistón y el cilindro.

Ese funcionamiento anormal lleva inevitablemente a un gripaje de los pistones.

Causas:

• Exceso de depósitos (barros y sales) en los conductos de agua no limpiados en la última reparación. Estos depósitos causan un sensible aumento de la resistencia térmica de las paredes, elevando la temperatura del pistón.
• Gripaje de la válvula termostática, aunque por cortos períodos, puede impedir el paso del agua de refrigeración por el radiador, elevando, por lo tanto, la temperatura del motor.
• Radiador en mala condición, especialmente con bloqueo parcial de la colmena, ya sea interna o externamente. El aislamiento térmico de la colmena en relación al ambiente ocurre, principalmente, por excesivos depósitos de barro en la superficie externa de la misma.
• Fallas mecánicas en la bomba de agua pueden generar bajo flujo de agua de refrigeración, lo que se nota especialmente cuando el motor es muy solicitado;
• Correa de ventilador floja (patinando demasiado), originando una caída en flujo de aire a través de la colmena.
• El tapón roscado del radiador defectuoso, no ofreciendo estanqueidad suficiente, origina una caída de presión en el circuito de agua (un 'hervido' más frecuente de la misma).
• Drenar el Sistema de Enfriamiento para la retirada de posibles burbujas de aire cuando se llene el sistema con agua con aditivo.

La retirada de las burbujas debe ser realizada a través de locales propios y recomendados por el fabricante del motor/vehículo.

Correcciones:

Revisar periódicamente el Sistema de Enfriamiento (bomba de agua, radiador, correa, ventilador y válvula termostática).

Daños por detonación

Aspecto:

• Cabeza del pistón parcialmente destruida.

Durante la combustión, cuando la mezcla de los gases no quemados sufre compresión debido al avance del frente de la llama, puede ocurrir que, en determinado instante, toda la parte final de la mezcla entre en combustión espontánea.

Esta combustión puede envolver apreciable cantidad de masa que, en lugar de quemar progresivamente a través del avance de la llama, quema cada incremento de masa, aproximadamente a la presión constante, y va a reaccionar instantáneamente a volumen constante.

La presión alcanzada es mucho mayor que la presión final alcanzada en combustión normal.

Debido a la gran rapidez con que ocurre el fenómeno, no hay tiempo para que los gases quemados se expandan, lo que justifica la hipótesis de que esta combustión anormal se realiza a volumen constante.

La elevación de presión correspondiente se limita, por lo tanto, al volumen ocupado por la masa que reaccionó espontáneamente originando una onda de presión que se propaga dentro de la cámara con la velocidad del sonido.

Esta onda sufre repetidas reflexiones por las paredes de la cámara, dando origen a un ruido característico, que en el lenguaje popular es erróneamente llamado golpe de pernos (pistoneo).

El nombre correcto para el fenómeno descrito que causa fallas en pistones de motor es 'DETONACIÓN'.

La detonación ocasiona una erosión en la cabeza del pistón, en el lado en que los gases sufren la combustión espontánea (normalmente del lado opuesto a la bujía) y tiene origen en la acción turbulenta de los gases de temperatura muy elevada contra la cabeza del pistón.

Además de eso, puede ocasionar, en sus últimos niveles, excesivo desgaste de la primera ranura, rajaduras, surcos y aprisionamiento de los aros.

Causas:

• No utilización de marchas adecuadas a cada condición de carga y velocidad del vehículo.
• Cilindro trabajando excesivamente calentado.
• Carburador con regulado incorrecto (mezcla excesivamente pobre).
• Chispa excesivamente avanzada.
• Combustible de mala calidad (con bajo número de octanos).
• Distribuidor con calibrado/regulado incorrecto.
• Sobrecarga del motor.
• Acumulación de depósitos carbonosos en la cabeza del pistón o en la tapa de cilindro.
• Rebaje excesivo de la tapa de cilindro con consecuente aumento de la tasa de compresión;
• Utilización de bujías inadecuadas.

Correcciones:

• Proceder periódicamente a una revisión de los sistemas de alimentación e ignición, manteniéndolos en condiciones de funcionamiento recomendadas por el fabricante del motor/vehículo.
• Evitar sobrecargas operacionales en el motor.

Daños por pre-ignición

Aspecto:

• Zonas de los aros y de la cabeza del pistón parcialmente destruidas.
• Hueco en la cabeza del pistón.

Esta fallas en pistones de motor se ocasiona por la formación de un segundo frente de llama (no debido a la chispa de la bujía), originado por la combustión espontánea del combustible, recibe el nombre de pre-ignición.

Tenemos, pues, un nuevo frente de llama, lo que no constituye inconveniente, mientras que ocurra después del frente de la llama principal iniciada por la bujía.

A medida que la temperatura de las piezas se eleva, la pre-ignición ocurre cada vez más temprano en el ciclo, adelantándose a la chispa de la bujía y disminuyendo la potencia del motor.

Tratándose apenas de un cilindro, la potencia disminuirá progresivamente hasta que, finalmente y silenciosamente, el motor pare.

Sin embargo, en los motores policilíndricos los otros cilindros mantienen el motor en movimiento y el cilindro con pre-ignición es sometido a las temperaturas de combustión durante tiempos cada vez más largos con un aumento excesivo del flujo de calor hacia las paredes de la cámara.

Las excesivas temperaturas y las presiones resultantes de la pre-ignición pueden ocasionar un hueco en la cabeza del pistón.

Causas:

• Bujías inadecuadas para el tipo de servicio requerido.
• Puntos calientes ocasionados por sistema de enfriamiento defectuoso.
• Depósitos de carbono a temperatura muy elevada (casi incandescentes), ocasionando puntos calientes.
• Válvulas operando a temperaturas más elevadas que la normal.
• Detonación o condiciones que llevan a esta.

Correcciones:

• Instalar bujías adecuadas para el motor.
• Verificar el sistema de enfriamiento.
• Descarbonizar la cabeza de los pistones y la tapa de cilindro siempre que fuera posible.
• Regular periódicamente las válvulas del motor, de acuerdo a lo especificado por el fabricante del motor/vehículo.

Grietas en la cabeza y en los cubos del pistón

Aspecto:

• Grieta en la cabeza del pistón.
• Grieta en la parte superior de los cubos.

Causas:

• Las grietas que se originan en la cabeza de los pistones son consecuencias de tensiones térmicas extremas.

En el caso de que las grietas evolucionen en la dirección perpendicular al eje del perno, se verifica que, en adición a los efectos térmicos, existen tensiones mecánicas induciendo tensiones de tracción o de compresión en la superficie de la cabeza.

• Las grietas que se originan en la parte superior de los cubos y evolucionan hacia arriba, con tendencia de abrir el pistón al medio, son resultantes de la interacción entre el cubo y el perno.

Ocurren tensiones elevadas, arriba del valor recomendable, causadas por la compresión, la deformación del perno y por el efecto de cuña que ejerce en la superficie del hueco.

Correcciones:

• El reacondicionamiento del motor, el regulador del sistema de inyección, así como las condiciones de operación del motor deben ser ejecutadas dentro de las especificaciones establecidas por el fabricante del motor/vehículo.

Fallas en pistones de motor por funcionamiento en temperatura abajo de la normal

Aspecto:

• Paredes entre las ranuras de aros destruidas.
• Carbonización excesiva de la zona de fuego y ranuras.

Causas:

• Carburador mal regulado (mezcla excesivamente rica).
• Motor funcionando abajo de la temperatura normal.
• Válvula termostática bloqueada en la posición abierta e/o inexistente.

Correcciones:

• Regular correctamente el carburador, para que suministre la dosis cierta de aire y combustible.
• Verificar el funcionamiento de la válvula termostática.
• Recolocar la válvula termostática en el caso de su falta.
• Es aconsejable no solicitar el vehículo con el motor totalmente frío.

Exceso de combustible inyectado

Aspecto:

• En este tipos de fallas en pistones de motor se evidencian fajas de gripaje de la cabeza a la boca del pistón, generalmente en la dirección de los chorros de gas-oíl/diésel, propagándose posteriormente hacia otras regiones.

Causas:

• La dilución de la película de aceite lubricante existente en las paredes de los cilindros sucede a partir del exceso de combustible inyectado, sea por exceso de la bomba de inyección con valor arriba del especificado y/o por pulverización incorrecta (chorro) de los inyectores.

A partir del rompimiento de esa película, ocurre un contacto metálico entre el pistón y el cilindro, elevación substancial de la temperatura debido al roce, con consecuente dilatación excesiva del pistón hasta el gripaje.

Correcciones:

• Revisar periódicamente la bomba y los inyectores, conforme recomendado por el fabricante del motor/vehículo.

Daños de la cabeza por erosión

Aspecto:

Erosión de la cabeza del pistón debido a la sobrecarga mecánica y a la desintegración térmica.

Causas:

• Exceso de combustible inyectado por ciclo.
• Inyección prematura (punto adelantado).
• Pulverización incorrecta.
• Falta de estanqueidad en los inyectores.

Correcciones:

• Regular la bomba y los inyectores, para obtener correcta inyección y pulverización del combustible.
• Corregir el punto de inyección del combustible.

Interferencia del pistón contra la tapa de cilindro y/o las válvulas

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Aspecto:

La cabeza del pistón se presenta deformada debido a colisiones contra la tapa de cilindro y/o las válvulas del motor.

Causas:

• Aumento del curso del pistón debido al aflojamiento de un tornillo de la biela. El depósito de carbón de aceite que se forma en la cabeza del pistón se vuelve mayor que la holgura, provocando, por eso, impactos en la tapa de cilindro.
• Altura del bloque debajo de lo especificado.
• Variación del curso debido a la rectificación incorrecta de los cuellos del cigüeñal.
• Alteración de la longitud de la biela.
• Reducción de la altura de la tapa de cilindro sin el debido ajuste en la profundidad de los asientos de válvulas.
• Fluctuación de las válvulas.
• Sincronismo incorrecto del árbol de levas.

Correcciones:

• Verificar el sincronismo del árbol de levas.
• Verificar la medida de la holgura.
• Verificar las posiciones sobre avanzadas de los pistones en los cilindros en relación a la cara superior del bloque.
• Verificar la altura de la cabeza del pistón en relación a la cara del bloque.
• En la rectificación de los cuellos, mantener el curso dentro de los valores especificados por el fabricante del motor/vehículo.
• Verificar la longitud de las bielas.
• Corregir la profundidad de los asientos de válvulas.
• No exceder la rotación máxima especificada por el fabricante del motor/vehículo.
• Regular el punto de inyección.
• Ajustar la bomba de acuerdo a las instrucciones del fabricante del motor/vehículo.

Fractura del pistón en la región de los cubos

Aspecto:

Grietas profundas en la región de los agujeros del perno o en la parte inferior de la falda, pudiendo llegar a la fractura de la misma.

Causas:

Normalmente ese tipo de fallas en pistones de motor ocurre debido a problemas de funcionamiento con gripaje y trabado de la cabeza del pistón provocados por:

• Holgura de montaje del pistón/cilindro inadecuada.
• Sobre solicitación del motor aún en fase de ablandamiento.
• Deficiencia de refrigeración.
• Deficiencia de lubricación.
• Combustión anormal. En el momento en que el pistón con gripaje es arrastrado por los demás, la falda es arrancada a partir de la sección media del agujero para el perno.

Correcciones:

• Observar las instrucciones del fabricante del motor/vehículo relativas a la holgura de montaje pistón/cilindro.
• Seguir las instrucciones del fabricante del motor/vehículo relativas al ablandamiento del mismo.
• Verificar si los sistemas de refrigeración, de lubricación y de inyección están funcionando correctamente.

Grietas en el borde de la cámara

Aspecto:

Grietas originadas de forma radial en el borde de la cámara de combustión de pistones de motores diésel de inyección directa.

Causas:

• Una inyección de combustible adelantada y/o excesiva puede llevar solicitaciones térmicas y mecánicas elevadas a la cabeza del pistón.
• La parte más caliente de la cámara de combustión circundada por las regiones menos calientes no puede expandirse como debería, de acuerdo con el coeficiente de dilatación térmica y temperatura alcanzada, ya que no es posible comprimir el material; la única posibilidad es la dilatación del mismo en la dirección de la superficie libre.
• El límite de elasticidad del material del pistón (que por sí solo es bajo) a altas temperaturas es excedido, originando una deformación plástica en la periferia de la cabeza del pistón (borde de la cámara de combustión).
• Cuando el pistón se enfría hasta su temperatura de trabajo, esta deformación persiste, creando tensiones de tracción que originan las grietas en el borde de la cámara.

Correcciones:

• Regular el punto de inyección.
• Ajustar la bomba inyectora de acuerdo con las instrucciones del fabricante del motor/vehículo.

Grietas en la falda del pistón

Aspecto:

Esta tipos de fallas en pistones de motor suceden en algunos tipos de pistones, la grieta en la falda tiene inicio en los agujeros recuperadores de aceite existentes en la misma.

Causas:

Este tipo de grieta es característico de sobresolicitación del motor y, consecuentemente, del pistón. Generalmente, ocurre siempre del lado de mayor presión, pues la región más solicitada es la falda, que es sometida a esfuerzos de flexión excesiva.

La grieta o las grietas evolucionan en dirección a la parte inferior (boca) de la falda del pistón, llegando a separar la parte central de la misma. Las irregularidades, que generalmente ocasionan tal proceso de sobresolicitación del motor y pistón, son las siguientes:

• Aumento de la relación de compresión arriba de los límites establecidos en el proyecto.
• Aumento de la rotación del motor arriba del valor especificado por el fabricante del motor/vehículo.
• Combustible no adecuado para esa relación de compresión.
• Montaje del pistón invertido.
• Holgura excesiva del pistón/cilindro.

Correcciones:

• Mantener la relación de compresión y la rotación especificadas por el fabricante del motor/vehículo.
• Utilizar el combustible adecuado para la relación de compresión.
• Observar la holgura del pistón/cilindro indicada por el fabricante del motor/vehículo.
• Observar las indicaciones de montaje existentes en la cabeza del pistón.

Deformación de la parte superior de la camisa

Aspecto:

Arranque de material de la zona de fuego del pistón.

Causas:

La deformación de la parte superior de la camisa tiene como consecuencia el daño de la zona de fuego del pistón. Las causas de ese tipo de desgaste del pistón pueden ser:

• Deformación de la camisa por apriete irregular;
• Junta de tapa de cilindro impropia.

Correcciones:

• Efectuar el montaje de la camisa y el apriete de la tapa de cilindro, siguiendo las especificaciones del fabricante del motor/vehículo.
• Utilizar junta de tapa de cilindro de buena calidad, siguiendo las instrucciones del fabricante del motor/vehículo.
• Verificar las dimensiones del alojamiento del cuello de la camisa.

Labrado de la cabeza del pistón

Aspecto:

• Grietas originadas a lo largo del borde de la cámara de combustión.
• Cabeza del pistón presenta marcas groseras de la herramienta y ausencia de las marcas de identificación de la pieza.

Causas:

• El labrado/rebaje de la cabeza del pistón disminuye la distancia entre la primera ranura y el plano superior del pistón (disminución de la altura de la zona de fuego).

Esta aproximación, asociada a la retirada del radio de concordancia existente entre el borde de la cámara de combustión, hace que aumenten las tensiones en la cabeza del pistón, implicando un aumento de la concentración de las tensiones en la región del borde de la cámara de combustión y, consecuentemente, quedando más susceptible a la formación de grietas en esta región.

Correcciones:

• Utilizar pistones con altura de compresión menor, cuando existan.
• Sustituir el bloque.

Embielado incorrecto

Aspecto:

Esta falla en pistones de motor sucede porque la pieza presenta marcación irregular en el perno provocada por exceso de temperatura. El pistón también puede presentar: grieta/fractura en la región del cubo, consumo de aceite lubricante, alineamiento de las entrepuntas de los aros y ruido.

Causas:

• Posición incorrecta de la biela en el perno.
• Calentamiento irregular de la biela durante el proceso de embielado.

Correcciones:

• Efectuar el embielado del pistón siguiendo las recomendaciones del fabricante del motor/vehículo.
• Utilizar herramientas adecuadas para el embielado del pistón, tal como horno eléctrico.
• Estar atento a posible desalineado del perno con el cubo durante la instalación de este en el pistón.

Ruptura/quiebra de la pared entre ranuras

Aspecto:

El pistón tanto en la línea Diésel como en la Liviana presenta ruptura/quiebra de la primera y/o segunda pared entre ranuras.

Causas:

• La ruptura de las paredes entre ranuras es consecuencia de la elevación repentina del pico de presión de combustión.

Esta falla en pistones de motor ocurre debido al aumento del volumen/masa de combustible admitido, a la disminución del volumen en la cámara de combustión de la tapa de cilindro y al punto incorrecto de inyección/ignición.

En esta condición, el pistón queda sometido a la elevación de cargas mecánicas (mayor presión de pico) y térmicas, causando la ruptura de las paredes entre ranuras. La ruptura/ quiebra está relacionada al proceso que lleva al fenómeno de la 'DETONACIÓN'.

Correcciones:

• Mantener la altura de la tapa de cilindro dentro de las recomendaciones del fabricante del motor/vehículo.
• Mantener la altura del bloque dentro de las recomendaciones del fabricante del motor/vehículo.
• Mantener la proyección del pistón en relación al bloque según las recomendaciones del fabricante del motor/vehículo.
• No utilizar combustibles de mala calidad.
• Revisar equipamientos periféricos al motor (bomba e inyectores, partida a frío, motor de arranque y batería).
• Utilizar correctamente la bujía calentadora (cuando exista).
• Aplicar correctamente las piezas y los componentes.
• Punto de inyección correcto.
• Verificar los ítems que llevan a la 'DETONACIÓN'.

Hemos detallado muchos de las fallas en pistones de motor que pueden ocasionarse ya sea, por errores en el montaje o por condiciones normales de funcionamiento del vehículo.

Esto nos permite tener una visión mucho más general acerca de los posibles problemas que puedan ocasionarse en nuestro motor, y por ende, fallas en pistones de motor. La recomendación es siempre mantener los chequeos periódicos a nuestro vehículo.

Esto debe hacerse siempre en los lugares autorizados de las marcas correspondiente, y si va a cambiar los pistones que sea en un lugar de prestigio, recuerde que las fallas en pistones de motor también son causados por malas operaciones en el montaje, y sobretodo siempre recuerde que casi siempre, ¡lo barato sale caro!

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