Datos importantes acerca del pistón

El pistón es uno de los elementos básicos del motor de combustión interna. Es un cilindro abierto por su base inferior, cerrado en la superior y sujeto a la biela en su parte intermedia.

El movimiento del pistón es alternativo (hacia arriba y abajo en el interior del cilindro), y durante su recorrido (carrera) comprime la mezcla, transmite la presión de combustión al cigüeñal a través de la biela, fuerza la salida de los gases resultantes de la combustión en la carrera de escape y produce un vacío en el cilindro que “aspira” la mezcla en la carrera de aspiración.

El pistón

El pistón, que a primera vista puede parecer de las piezas más simples, ha sido y es una de las que ha obligado a un mayor estudio. Debe ser ligero, de forma que sean mínimas las cargas de inercia, pero a su vez debe ser lo suficientemente rígido y resistente para soportar el calor y la presión desarrollados en el interior de la cámara de combustión.

Fabricación

En la fabricación de los pistones de los motores actuales se usan como elemento principal el aluminio, por ser un metal con amplias cualidades, al aluminio se le agregan otros elementos para obtener formulas adecuadas que proporcionan las características particulares necesarias según el tipo y aplicación del motor, se utilizan aleantes como: cobre, silicio, magnesio y manganeso entre otros.

Estas aleaciones son las que permiten obtener un producto de alta calidad. Básicamente existen dos procesos para la fabricación de los pistones fundidos y forjados.

Dependiendo de la cantidad necesaria a producir y especialmente de los esfuerzos, temperaturas, presiones, etc. a los que estarán sometidos (sea un Motor Diesel, de gasolina, de competición, etc.) se elige uno u otro método. Los pistones forjados tienen mayor resistencia mecánica. Luego llevan mecanizados varios que son los que determinan la forma final del pistón. Estos mecanizados son hechos con un CNC (Control Numérico Computarizado).

Funcionamiento

El pistón es el encargado de cubrir toda la superficie interna del diámetro del cilindro. De tal manera que cuando baja, es el encargado de hacer el vacío, que aspirará la mezcla proveniente de la admisión. (1. Tiempo admisión)

En el tiempo de compresión, será el encargado de comprimir dicha mezcla con las válvulas cerradas generandocalor  en el momento que la chispa salta. (2. Tiempo compresión)

El pistón baja a alta velocidad debido a que es quien recibe la explosión en su superficie. Entonces baja como producto de la misma, y en ése momento es donde se genera la fuerza motriz, la que mueve el motor y por consiguiente la caja y las ruedas. (3. Tiempo fuerza) En el momento siguiente, cuando vuelve a subir, con la válvula de escape abierta ya, es el encargado de expulsar los gases de la cámara de combustión. (4. Tiempo escape) Estos son los tiempos que caracterizan a los motores de combustión interna de cuatro tiempos.

Pistón y biela: componentes

El pistón esta constituido por varias secciones fácilmente reconocibles: la cabeza del pistón y falda. En la cabeza del pistón se encuentra en su parte superior la corona, cerrando la cabeza del pistón (ésta junto con las hendiduras en la tapa de cilindros forman la cámara de combustión). La corona soporta el impacto provocado por la expansión de los gases de la combustión y requiere materiales extremadamente resistentes y livianos.

Debajo de la corona y también integrando la cabeza del pistón existe una sección con ranuras, aquí es donde los anillos se asientan. Debajo de la cabeza se encuentra la denominada falda. El pasador consiste en un agujero destinado a conectar la biela.

Anillos de Pistón (aros)

anillos-piston

Los anillos de pistón, comúnmente llamados aros, actúan para prevenir que los gases escapen a través de la holgura entre el pistón y las paredes (camisas) del cilindro, y los anillos de aceite, los cuales actúan para raspar el exceso de aceite lubricante de las paredes del cilindro, que fluye, regresando al cárter de aceite. Generalmente se construyen de acero.

Biela

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Transmite la fuerza recibida por el pistón al cigüeñal. Este elemento está sometido a esfuerzos de compresión y tracción mientras el motor está funcionando, por lo que los materiales empleados para su construcción deben poseer un alto grado de resistencia a los mismos y además tienen que ser poco pesados al igual que los pistones.

Pasador

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Es un cilindro hueco de acero que permite la unión de la biela con el pistón. En su elaboración hay que tener en cuenta el ajuste entre los elementos que une, pues debe permitir determinado movimiento entre ellos

Tipos de Pistones

Para clasificar los tipos de pistón se tiene en cuenta los materiales  y modo de fabricación. En la fabricación de los pistones, al aluminio se le agregan otros elementos para obtener formulas adecuadas que proporcionan las características particulares necesarias según el tipo y aplicación del motor. Estas aleaciones son las que permiten obtener un producto de alta calidad.

La forja y la fundición son dos procesos muy antiguos que continúan vigentes; en la actualidad se combinan estos procesos con sistemas de mecanizado, realizado por maquinas controladas por computadoras y por ultimo pasan por una serie de procesos térmicos que mejoran las propiedades. También se utilizan sistemas de la más alta tecnología metalúrgica en la cual se emplean nuevas formulaciones que permiten agregar una mayor cantidad de silicio, lográndose una expansión molecular uniforme de los elementos utilizados en su composición. Esta técnica de manufactura proporciona a éstos pistones características especiales, tales como soportar mayor fuerza, resistencia y control de la dilatación a temperaturas altas, disminuyendo el riesgo de que el pistón se pegue o agarre en el cilindro, y  la vida útil es mayor ya que las ranuras de los anillos y el orificio del pasador del pistón son más duraderas, además se pueden instalar en los nuevos motores e igualmente se usan en motores de años anteriores.

De acuerdo a su fabricación los pistones se pueden clasificar en:

  • Forjados.
  • Fundidos.
  • Hipereutécticos.

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