Segmentos de pistón: tipos, funciones, problemas típicos

Absolutamente todos los motores de combustión interna funcionan gracias al movimiento de los pistones, que se ven afectados por la energía térmica, y al final obtenemos energía mecánica. Los anillos de pistón son un elemento vital en el conjunto cilindro-pistón, cuyo estado determina el funcionamiento estable del motor de combustión interna, el consumo de combustible, el mantenimiento del nivel de aceite, etc. A continuación, consideraremos por qué se necesitan anillos de pistón, variedades y qué problemas surgen con ellos durante la operación.

¿Qué son los anillos de pistón?

Los aros de pistón son piezas que se montan sobre pistones, normalmente con dos aros de compresión y un aro raspador de aceite. La forma de los anillos se hace en forma de círculo, y se usa un corte para montar en el pistón, que disminuye cuando los pistones se instalan en los cilindros. Si los pistones del motor no estuvieran equipados con anillos, entonces el motor simplemente no funcionaría debido a la falta de compresión, así como al llenado del cilindro con aceite y su rápido desperdicio.

El objetivo principal de los anillos del pistón es proporcionar una presión normal en el cilindro presionando firmemente la pared del cilindro y también evitar que el aceite se queme, lo que permite que se drene hacia el sumidero. Los anillos también retienen los gases del cárter, pero solo si no hay desgaste del grupo cilindro-pistón.

Tipos de aros de pistón

Hoy en día hay dos tipos de anillos de pistón instalados en el pistón:

• compresión;
• raspador de aceite.

 Hoy en día, los anillos de pistón están hechos de hierro fundido y se agrega molibdeno, que tiene una propiedad de presión extrema, para brindar confiabilidad y una vida útil prolongada. Los anillos de cromo se producen un poco más, son algo más baratos, pero también tienen propiedades antiagarrotamiento, aunque no difieren en una larga vida útil. Echemos un vistazo más de cerca a cada uno de los anillos.

Anillos de compresión

Los anillos de compresión se instalan encima del raspador de aceite, en una cantidad de dos piezas. Es importante entender que este no es solo un anillo de metal diseñado para sellar la cámara de combustión, ya que el anillo de compresión está involucrado en la transferencia de calor entre el pistón y la camisa, y también absorbe las vibraciones del pistón debido al empuje lateral. 

El anillo de compresión superior puede ser de tres tipos:

• con repisa en forma de L en la zona de la cerradura;
• con un área plana;
• sección torcida: ambos extremos del anillo están inclinados, tocando solo una protuberancia entre sí.

Los productos con una protuberancia en forma de L pueden cambiar la capacidad de sellado según el modo de funcionamiento del motor: cuando la presión del gas aumenta, la fuerza sobre el anillo aumenta y "rodea" el cilindro con más fuerza, y cuando la presión cae, la fuerza disminuye y la fricción entre los cilindros, respectivamente. Este enfoque le permite proporcionar la compresión necesaria en el momento adecuado, y en los modos de admisión y escape, para reducir la fricción y aumentar el recurso de la CPG.

El segundo anillo de compresión tiene la forma habitual, solo complementa al superior proporcionando adicionalmente estanqueidad, protegiendo contra la detonación y evitando que el aceite entre en el cilindro debido al empuje inverso.

Algunos de estos anillos están biselados para drenar mejor el aceite de las paredes del revestimiento, y en los motores modernos, los anillos están completamente hechos sin un espacio.

Anillos rascadores de aceite

El anillo raspador de aceite está instalado debajo del anillo de compresión. La esencia del anillo está en su nombre: eliminar el exceso de las paredes del cilindro. Tan pronto como el anillo pasa por la superficie, deja una película, de varias micras de espesor, necesaria para prolongar la vida útil del CPG y mantener las condiciones de temperatura dentro de las tolerancias. Para eliminar el aceite, los anillos se fabrican en forma de expansores radiales o axiales. Algunos fabricantes de automóviles instalan dos anillos raspadores de aceite.

Funciones del anillo de pistón

Con base en lo anterior, se pueden extraer las siguientes conclusiones:

• propiedades de compresión. Aislamiento completo de la cámara de combustión, asegurando la presión requerida dentro del cilindro, logrando así un par estable y un consumo de combustible óptimo;
• ahorro de aceite de motor. Gracias al anillo raspador de aceite, se proporciona una película efectiva en la superficie del cilindro, el exceso de aceite no se quema sino que ingresa al cárter a través del anillo;
• de intercambio de calor. Los anillos de pistón eliminan eficazmente el calor del pistón transfiriéndolo a los cilindros, que se enfrían debido al contacto externo con el refrigerante;

Práctica ausencia de vibraciones horizontales. Debido al ajuste apretado de los anillos, el pistón se mueve claramente hacia arriba y hacia abajo.

¿De qué están hechos los anillos de pistón?

Hoy en día se utilizan como materiales el hierro dúctil y el acero inoxidable. Dado que los motores modernos se han vuelto más pequeños y más potentes, respectivamente, la carga sobre ellos ha aumentado muchas veces, existe la necesidad de utilizar materiales innovadores. El líder entre los materiales es el molibdeno, que se distingue por sus propiedades antifricción y una mayor vida útil. Por cierto, las faldas de pistón se procesan con una composición similar.

Fallos típicos de los anillos de pistón

Durante el funcionamiento de un motor de combustión interna, los pistones y los anillos se desgastan gradualmente, después de lo cual quedan inutilizables. El mal funcionamiento principal es un aumento en el espacio entre el anillo y los cilindros, lo que causa problemas al arrancar el motor, aumenta el consumo de combustible, la potencia cae bruscamente y se forma un exceso de presión en el cárter de aceite. 

A menudo, los conductores se enfrentan a un efecto como la aparición de anillos. El proceso se explica por el hecho de que debido al sobrecalentamiento del motor o los depósitos de aceite, los anillos pierden su elasticidad, lo que significa que se pierden todas las propiedades de los anillos.

A pesar de que en la mayoría de los casos, la aparición de anillos se puede corregir aplicando descarbonización del motor, para evitar este proceso, utilice las siguientes reglas:

• intente usar el automóvil con la mayor frecuencia posible y tampoco descuide las reglas para calentar el motor;
• utilice únicamente aceite de motor de alta calidad con tolerancias de acuerdo con la clasificación de un motor en particular (especialmente si se trata de un motor diésel con filtro de partículas e inyectores unitarios);
• No permita que el motor se sobrecaliente, porque las consecuencias de esto son demasiado caras, al menos en el cambio de aceite y refrigerante, así como en la sustitución de la junta de culata por rectificado del plano de la culata.

No olvide que la calidad de los anillos también afecta no solo al recurso, sino también a la resistencia a temperaturas y cargas críticas.

Consecuencias del desgaste de los segmentos de pistón

Las consecuencias del desgaste de los segmentos del pistón suelen ser similares a otras averías, por lo que se debe realizar un diagnóstico de alta calidad midiendo la compresión y comprobando si hay fugas de aire en el cilindro. 

Más detalles sobre las consecuencias:

• difícil arranque en frío. Cuando el motor no se calienta, se forma un mayor espacio entre el pistón y el cilindro y disminuye solo debido al calentamiento, respectivamente, la expansión de las partes de fricción. El desgaste inicial de los anillos se manifiesta solo en un motor frío, después de lo cual el motor funciona de manera estable. Puede observar el efecto debido al humo azulado en ralentí;
• mayor consumo de combustible con potencia reducida. Una mayor holgura significa una pérdida de las propiedades de compresión, lo que significa baja presión - baja eficiencia, lo que requiere más combustible para lograrlo;
• motor triplete. La baja compresión está necesariamente acompañada de una triple acción, y esto no solo es una molestia para el conductor y los pasajeros, sino también un desgaste acelerado de los soportes del motor y otros accesorios.

Puedes comprobar el estado de los aros acercando la mano al tubo de escape o una sábana limpia, y si encuentras una mancha de aceite lo más probable es que el problema esté en los aros.

Selección y sustitución de aros de pistón

Tenga en cuenta que se desaconseja cambiar los anillos de pistón por separado de los pistones por los siguientes factores:

• durante el funcionamiento, el cilindro se desgasta de manera desigual y se vuelve elíptica;
• los pistones también pueden deformarse, especialmente si se sobrecalientan. Las ranuras de los aros de pistón pueden agrandarse, haciendo imposible la instalación de aros nuevos;
• el bloque de cilindros debe entregarse para su inspección, después de lo cual quedará claro si el cilindro está dentro de las tolerancias elípticas, si es necesario aplicar hon fresco o si es necesario perforar un tamaño de reparación.

¿Cuáles son los criterios para elegir los anillos de pistón? Si su presupuesto no permite una revisión importante al máximo, entonces puede instalar pistones económicos, pero siempre anillos de alta calidad: el consejo de cuidadores experimentados. En cuanto a los factores de selección:

• precio. Cuanto más baratos son los anillos, menos calidad tienen, y no hay otra forma. Los anillos baratos están hechos de hierro fundido de baja calidad que, ya durante la instalación, puede manifestarse en forma de rotura del anillo;
• fabricante. Te recomiendo encarecidamente que prestes atención a fabricantes como Mahle, Kolbenschmidt, son empresas de máxima calidad. Si desea ahorrar dinero sin una gran pérdida de calidad, busque un fabricante como Goetze, Nural, NPR;
• la apariencia del embalaje y los propios anillos. Preste especial atención a cómo están empaquetados los anillos, qué calidad es el empaque, si hay un holograma, instrucciones de instalación y cómo se fabrican los anillos.

Cómo reemplazar los anillos de pistón

El procedimiento para reemplazar anillos no es diferente del proceso de revisión. Es importante entender que en los autos modernos, la forma de “lanzar aros” no terminará bien. Debe proporcionar el bloque de cilindros para la solución de problemas, y si sucede que los anillos deben reemplazarse en una carrera temprana, mientras que los pistones y las camisas están dentro de la tolerancia, puede reemplazar los anillos por separado.

En otros casos, es necesario realizar una revisión completa mediante este método:

• desmonte el motor, averíe el bloque y entregue la culata para la prueba de presión;
• después de recibir los datos sobre el estado de los cilindros, compre el conjunto del grupo de pistones o los anillos por separado;
• montar el motor y, según el tipo de anillos, hacer funcionar el motor de combustión interna durante una determinada cantidad de kilómetros.

Preguntas y respuestas

¿Qué son los anillos raspadores de aceite? Pueden ser sólidos o compuestos. El hierro fundido sólido ahora es menos común. Los compuestos consisten en 2 anillos delgados con un expansor axial radial.

¿Qué anillos hay en el pistón? Se colocan anillos raspadores de aceite de compresión (superior e inferior delgados) en el pistón. También tiene un expansor de anillo axial y radial (si se utilizan anillos partidos).

¿Para qué sirven los anillos de compresión? Proporcionan una estrecha conexión entre el pistón y las paredes del cilindro. Con su ayuda, el VTS se mantiene en estado comprimido en la cámara de combustión. Por lo general, hay dos anillos de este tipo.

¿Cuándo necesitas cambiar los anillos del motor? Cuando los anillos están gastados, los gases del cilindro entran en erupción en el cárter. El motor comienza a consumir mucho aceite (humo azul del tubo de escape), la potencia del motor ha disminuido significativamente.