ANILLOS

los anillos de pistón, llamados a veces segmentos de émbolo, sellan entre el pistón y la pared del cilindro en todas las condiciones de funcionamiento del motor. Deben sellar e impedir las pérdidas de compresión durante la carrera de compresión, lo mismo que la fuga de los gases del cilindro durante la carrera de potencia. Esto lo deben hacer aunque tengan rozamiento con la pared del cilindro a altas velocidades y temperaturas.


Si los anillos no sellan en forma correcta, podrían ocurrir escapes de compresión que afectarían el funcionamiento del motor. Además, los gases que se escapan por los anillos hacia el depósito de aceite ocasionan escapes de compresión que, pueden ocasionar daños al pistón y los anillos.

TIPOS DE ANILLOS DE PISTÓN.

Hay dos tipos generales de anillos de pistón: de compresión y de control de aceite. Los anillos de compresión sellan el aire durante la compresión y tambien las presiones de la combustión. Los anillos de control de aceite rascan el exceso de aceite en la pared del cilindro y lo hacen volver al depósito. Estos anillos tienen una abertura o "luz" para poder expandirlos o deslizarlos sobre la cabeza del pistón a sus respectivas ranuras. Los anillos para motores automotrices tienen puntas a tope (lisas), pero en algunos motores pueden ser en ángulo o traslapadas.

Cuando los anillos están fuera del motor tienen un diámetro algo mayor que después de instalados, pues se comprimen de modo que las puntas queden casi cerradas. Al comprimir los anillos se les da una carga inicial para que compriman en forma hermética contra la pared del cilindro.

Anillos de compresión.

Se hacen de aleaciones con hierro fundido. Además de otros requisitos, deben conservar su flexibilidady su presión contra la pared del cilindro sin que los alteren la presión y la temperatura. Las aleaciones de hierro fundido cumplen con estos requisitos.

Los anillos de compresión tienen diversas formas, algunas de las cuales se ilustran en al figura 11.20. Además, los anillos de la sección de cuña suelen ser para la ranura superior en elgunos pistones; a veces se les llama también anillos de "dovela".

En muchos motores los anillos superior y segundo de compresión son del tipo con rebajo y rascador.

En la figura se ilustra la acción de estos anillos durante la carrera de admisión. Las fuerzas internas que se producen al cortar una esquina de los anillos hacen que se tuerzan ligeramente. Por ello, cuando se mueven hacia abajo en la carrera de admisión, rascan el aceite que hubiera podido dejar el anillo de control de aceite en la pared del cilindro. Luego, en las carreras de escape y compresión, cuando los anillos se mueven hacia arriba, se deslizan sobre la pelîcula de aceite en la pared. Esto significa que hay menos tendencia a arrastrar aceite a la cámara de combustión y el desgaste es mínimo.
En la carrera de potencia, la presión de combustión empuja hacia abajo y contra la parte posterior de los anillos. Esto vence su tensión interna, hace que se "destuerzan" y que tengan contacto completo de cara con la pared del cilindro para un sellamiento eficaz. Este tipo de anillo con rebajo se conoce también como de acción torsional debido a su acción de tercedura.

El efecto de la presión de compresión que empuja al anillo para que tenga contacto completo de cara con la pared del cilindro se ilustra en lafigura 11:22.

Anillos de control de aceite

Los anillos de control de aceite tienen la función de impedir que llegue una cantidad excesiva de aceite ala cámara de combustión. Como se mencionó, el aceite arrojado desde los cojinetes lubrica la pared del cilindro, pistón y anillos. Algunas bielas tienen un agujero de salpicado de aceite que lo lanza haciala pared del cilindro cada vez que coincide con el agujero para aceite en el muñón de biela.
Casi siempre se lanza más aceite del que se necesita contra la pared del cilindro; luego, hay que rascar la mayor parte y devolverlo al depósito. Sin embargo, este aceite tiene las funciones de arrastrar las partîculas de carbón y polvo y las impurezas. Estas partículas después se retienen en el colador o en el fitro de aceite. Además, el aceite sirve para enfriar. El aceite que hay en los anillos proporciona un sello entre éstos y la pared del cilindro. Por ello, el aceite, cuando circula, lubrica y también, limpia, enfria y sella.

Los anillos de compresión tienen cara lisa, pero el de aceite tiene ranuras y canales. El aceite rascado enla pared del cilindro pasa por las ranuras del anillo y, luego, por los agujeros en el fondo de la ranura para este anillo en el pistón, para regresar después al depósito. El anillo que se ilustra es de hierro fundido de una pieza y su propia tensión lo mantiene expandido contra la pared del cilindro.
El anillo de aceite de la figura es similar al descrito, excepto que es de sección más delgada y
lleva un expansor de acero en la parte posterior. El expansor es una tira de acero ondulada o corrugada que produce carga elástica contra la parte posterior del anillo, con lo cual el anillo es más flexible y se mantiene expandido contra la pared del cilindro.

Revestimientos para anillos de pistón.

Se utilizan diversos revestimientos en los anillos de pistón para facilitar el asentamiento y disminuir el desgaste. Cuando los anillos y la pared del cilindro están nuevos, tienen pequeñas irregularidades y no ajustan en forma absoluta; después de cierto tiempo, se desgastan estas irregularidades y se tiene mejor ajuste. A menudo se utilizan sustancias blandas como fosfato, grafito y óxido de hierro, que se gastan con rapidez, para revestir la cara de los anillos y ayudar al proceso de asentamiento. Estos revestimientos tienen buenas propiedades de absorción de aceite y lo absorben en cierta cantidad, con lo que se mejora la lubricación de los anillos. Estos revestimientos ayudan a impedir las rayaduras por los anillos, que ocurren por el contacto del metal con metal, altas temperaturas en un lugar y la soldadura entre pequeñas zonas del metal del anillo y de la pared del cilindro. Las soldaduras se rompen con el movimiento de los anillos, pero quedan las rayaduras y pequeños rebajos. Los revestimientos ayudan a impedir las rayaduras, pues no puede haber soldadura si no hay contacto de metal con metal.

Aunque la mayor parte de los revestimientos para anillos, como se mencionó, son blandos, seutiliza mucho un revestimiento de gran dureza, que es el cromo. Se podría pensar que los anillos con cara cromada producirían desgaste rápido de la pared del cilindro, pero las pruebas han demostrado que estos anillos reducen el desgaste. La cara del anillo es muy lisa y tiene un mínimo de puntos altos que pudieran ocasionar desgaste y éste es mínimo en la pared del cilindro. Además, como el cromo no se suelda con el hierro fundido, no es fácil que se produzcan soldadura y rayaduras.
El molibdeno también se utiliza como revestimiento en la cara de los anillos de compresión. No es tan duro como el cromo, pero tiene resistencia a las rayaduras y al desgaste corrosivo. Tiene propiedades de asentamiento rápido y resiste el desgaste
abrasivo mucho mejor que el hierro sin revestir, pero no tan bien como el cromo.

Anillos segmentados

Estos anillos, como su nombre lo indica, constan de segmentos o piezas separadas. Tienen dos segmentos o rieles hechos de hierro fundido o acero, con un espaciador o expansor ondulado o corrugado entre ellos que sirve para mantener separados los rieles y, además, aplica presión para mantenerlos contra la pared del cilindro.
Debido a su construcción por segmentos, este tipo de anillo puede seguir los contornos de la pared del cilindro con facilidad. Cada riel se mueve independiente del otro, con lo cual siempre se mantiene en contacto con la pared del cilindro. Estos anillos son de construcción muy abierta y no restringen el flujo del aceite, por lo cual el aceite rascado en lapared del cilindro puede pasar con facilidad por el anillo y los agujeros en el pistón hasta el depósito. Por tanto, dado el buen contacto con la pared del cilindro y el libre movimiento del aceite a través del anillo segmentado, se tiene un buen control del aceite.

Anillos para repuesto.

Después de que el motor ha trabajado durante un tiempo considerable, se gastan los anillos y la pared de los cilindros (entre otras partes). El desgast en los cilindros produce ovalación y conicidad. Esto significa que los anillos son cada vez menos eficaces para controlar el aceite y retener la compresión.

Después, llega el momento en que el motor pierde potencia y quema tanto aceite que se necesita repararlo.
Cuando se desarma el motor, hay que medir los cilindros para determinar si hay que reacondicionarlos o reemplazar las camisas o, si con anillos nuevos se tendrá una reparación satisfactoria.
Se debe utilizar un juego de anillos para repuesto del mismo tipo que los originales o bien anillos para cilindros gastados (en sobre medida). El anillo superior de compresión a) tiene cara cromada para ayudar al asentamiento; el segundo anillo de compresión b)tiene cara cromada para ayudar al asentamiento o de molibdcno para retener el aceite. El anillo c) de control de aceite es del tipo de hierro fundido decanal y ranura y, a veces, tiene expansor. El anillo inferior d) tiene dos segmentos un segmento externo de hierro fundido y un expansor de acero. El expansor se instala en una ranura en la parte posterior del anillo. Las bandas están cromadas en las superficiesde desgaste.
La combinación de anillo y expansor ofrece alta flexibilidad y elevada tensión. En un cilindro ovalado o cónico, el anillo se debe expandir y contraer, es decir, cambiar de forma, cuando se mueve hacia arriba y abajo. La combinación de anillo y expansor se puede conformar mejor en la forma cambiante del cilindro, en el cual se mueve hacia arriba y abajo.

Efecto de la velocidad sobre el control del aceite.

Cuando aumenta la velocidad del motor, los anillosde control de aceite tienen más dificultad para controlarlo e impedir el paso de una cantidad excesiva. Hay varias razones para ello. El motor y el aceite están más calientes; el aceite caliente se adelgaza ypuede pasar con más facilidad por los anillos. A alta velocidad se bombea más aceite y se lanza mayor cantidad contra la pared de los cilindros, con lo cual hace que los anillos de control de aceite trabajen más en menos tiempo. Por ello, a alta velocidad pasa más aceite por los anillos y se quema en la cámara de combustión, lo cual aumenta mucho el consumo de aceite. Un motor puede consumir dos o tres veces más aceite a alta velocidad que a baja velocidad. Esto, en parte, se debe a que los anillos pierden eficacia para el control del aceite a altas velocidades.

PASOS PARA INSTALAR LOS ANILLOS EN EL PISTON.

1. Limpieza del pistón.

Antes de proceder al montaje de los segmentos, se deberá limpiar a fondo el pistón y eliminar todos los restos de carbonilla de las ranuras de los segmentos.Retirar la carbonilla de los taladros de retorno de aceite, utilizando broca y giramachos.Una vez limpio, se realizará una inspección visual del pistón. Reemplazar los pistones que presenten grietas, hendiduras o estén desgastados.

2. Verificación de las ranuras del segmento.

El juego de la ranura del segmento determina el desgaste del pistón. Ver Fig. 2 - Fig. 3 y Tabla 1.Cuando la separación entre un segmento de compresión nuevo de flancos paralelos y la correspondiente pared de la ranura es de 0.12 mm o más, el pistón está excesivamente desgastado y se debe reemplazar.


Juego de ranura (mm)
Estado del pistón
0.05 - 0.10 mm
Utilizable sin restricciones
0.11 - 0.12 mm
Tener la máxima precaución
> 0.12 mm
Excesivamente desgastadoReemplazar pistón

3. Verificación del desgaste del cilindro.

Si el desgaste del cilindro es superior a 0.1 mm en motores gasolina y a 0.15 mm en motores Diesel, se deberá reemplazar también el cilindro.Desgaste en el Punto Muerto Superior.

4. Limpieza del cilindro.

Eliminar los depósitos de carbonilla de la zona superior del orificio del cilindro, por encima de la zona de trabajo del segmento.

5. Control de los componentes del juego de segmentos.

Cuando se utilizan pistones nuevos, recomendamos en principio la renovación del juego completo de segmentos.Comprobar la altura del segmento mediante calibre. Se recomienda comparar la medición con los datos del catálogo.El diámetro del segmento se puede comprobar mediante calibre o con un cilindro repasado; y el escote del segmento (puntas) se puede valorar subjetivamente, o bien, por medio de galga.Si el diámetro de los segmentos se verifica con cilindros/camisas desgastados, se debe tener en cuenta que el segmento puede arrojar valores superiores. Ver Fig. 6.

6. Montaje de segmentos en el pistón.

Montar los segmentos con las tenazas adecuadas en la correspondiente ranura del pistón.Evitar abrir demasiado los segmentos durante el montaje, puesto que ello puede producir deformaciones permanentes y afectar la funcionalidad del segmento.Los segmentos con identificación "TOP" se deben montar orientados. La marca "TOP" se debe encarar hacia la cabeza del pistón, de modo que el efecto rascador esté direccionado hacia la falda.Si los segmentos no se montan correctamente existe el peligro de bombeo de aceite desde el cárter a la cámara de combustión, con lo que no queda garantizada la función del juego de segmentos.¡ Atención ! Los segmentos cromados no deben montarse con camisas de cilindro cromados.

En el montaje de segmentos con expansor helicoidal, los extremos del resorte tienen que quedar exactamente en el lado opuesto al escote o puntas del segmento. Esto es también válido para resortes helicoidales que en ésta zona están enfundados en un tubo de teflon PTFE.¡ Atención ! En segmentos de engrase de tres piezas existen versiones, en las que el expansor lleva en ambos extremos una marca de color. Ambas marcas deben ser visibles en el expansor después del montaje del segmento en el pistón. Esto asegura, que los dos extremos del expansor hagan tope y no puedan superponerse.

7. Control funcional / giro de los segmentos.

Después de su montaje se debe comprobar que los segmentos se pueden mover libremente.Girar los segmentos y posicionar las puntas a 120° respecto al siguiente segmento (p.ej. 120° - 240° - 360° ...)Los pistones para motores de 2 tiempos incorporan fijación para impedir el giro de los segmentos. Estos pistones no deben girarse al introducirles en el cilindro.