El Pistón

En éste espacio Lilibeth Medina hace sus pinitos de investigadora.

MUESTRA DE UN PISTON

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MII PISTON

UN PISTON

PISTON

Se denomina pistón a uno de los elementos básicos del motor de combustión interna.

Se trata de un émbolo que se ajusta al interior de las paredes del cilindro mediante aros flexibles llamados segmentos o anillos. Efectúa un movimiento alternativo, obligando al fluido que ocupa el cilindro a modificar su presión y volumen o transformando en movimiento el cambio de presión y volumen del fluido.

A través de la articulación de biela y cigüeñal, su movimiento alternativo se transforma en rotativo en este último.

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DOS PISTONES DISFERENTE

PISTON

El motor a pistones fue inventado por Etienn Lenoir en el año 1.863, este motor fue mejorado por Nikolaus Otto en 1.876, por eso a este motor se lo llama motor Otto, la única mejora fue la del pistón rotativo y la realizo Felix Wanke en 1.957 pero este motor tiene un uso muy limitado.

PARTES DEL PISTON

LA FALDA DEL PISTON

PISTONES

El pistón recibe la presión de la combustión y funciona para transmitir esa energía al cigüeñal vía la biela, al igual que para empujar a los gases de combustión fuera del cilindro. LoS pistones son hechos de materiales que puedan resistir altas temperaturas y alta presión. Con la finalidad de reducir el peso para igualar los más altos movimientos para arriba y abajo, aleación de aluminio es usada.

ANILLOS DEL PISTON

Los anillos de pistón consisten en anillos de compresión, los cuales actúan para prevenir que los gases escapen a través de la holgura entre el pistón y las paredes 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 carter de aceite

BIELA DEL PISTON

Esta funciona para transmitir la fuerza recibida por el pistón al cigüeñal. Desde que esta varilla está sometida a resistir fuerzas de compresión y fuerzas de extensión mientras el motor está funcionando, los materiales que son usados tienen suficiente resistencia siendo al mismo tiempo livianos de peso como los pistones

COJINETES

Los cojinetes son montados en la parte de apoyo, la cual viene a ser el centro de la rotación del cigüeñal, y donde las bielas conectan a los pistones y cigüeñal. Ellos funcionan para facilitar la rotación así como también para prevenir el desgaste.

CIGUEÑAL

Cigüeñal DEL PISTON

Este eje funciona para convertir los movimientos para arriba y abajo generados por la carrera de combustión de los pistones en cada uno de los cilindros en movimientos rotatorios. El cigüeñal también trabaja para generar movimientos continuos para suministrar movimiento a los pistones en las otras

Tipos de Pistone

El pistón 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 hacia arriba y abajo en el interior del cilindro, 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, que a primera vista puede parecer de las piezas mas 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 l la cámara de combustión.

Veamos en esta oportunidad algunos tipos de pistones Sealed Power de Federal Mogul que les proporcionará una mejor comprensión de las características, beneficios y materiales de estos pistones para su correcta aplicación.

Comenzaremos por los materiales. Los pistones de los motores actuales usan como elemento principal el aluminio, por ser un metal con amplias cualidades.

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 como es el caso de los pistones Sealed Power.

Pistones de aluminio fundido (Sufijos P, NP)
Uno de los procesos más antiguos y aún vigente, es el de la fundición de lingotes de aluminio en grandes Crisoles (donde se calientan los metales hasta que se funden o pasan de sólido a líquido) que luego se vacían en moldes enfriados por agua bajo sistemas especiales.

Posteriormente, comienza el proceso de mecanizado, efectuado por diferentes maquinarias controladas por computadoras y por último pasan por una serie de procesos térmicos que les dan las propiedades requeridas por las empresas fabricantes de equipo original. Estos mismos pistones de la marca Sealed Power son los que tienen los vehículos que salen de la fabrica y son los mismos ofrecidos en las repuesteras como piezas de reposición.

Figura 1

Pistones forjados a presión (Sufijo F)

En éste proceso se utilizan trozos de barras de aleaciones de aluminio cortados a la medida y sometidos a presiones de hasta 3000 toneladas de fuerza, En los troqueles se forja con exactitud las dimensiones del pistón y las ranuras de los anillos con maquinados a precisión para brindar optima calidad y confiabilidad en el uso de estos, tanto en motores

Figura 2
de uso diario como de trabajos pesados e incluso en los motores de autos de competencias (figura 1).

Pistones Hipereutecticos (Prefijo H)
Estos pistones son fabricados con modernos 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, 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. Esta particular tecnología de los pistones Sealed Power se impone en especial para las nuevas generaciones de motores de alta compresión. Al usar pistones con prefijo “H” su reparación será confiable (figura 2).

Figura 3

Pistones con capa de recubrimiento (Sufijo C)

Los primeros minutos de funcionamiento de un motor nuevo o reparado son cruciales para la vida del motor. Los pistones de la marca

Sealed Power han estado a la vanguardia de la tecnología del recubrimiento de las faldas del pistón. Inicialmente se utilizó el estaño (éste le da un color opaco figura 3) pero por ser nocivo a la salud ha sido eliminado por los fabricantes de pistones. En sustitución se está aplicando el nuevo recubrimiento anti-fricción compuesto por molibdeno y grafito en las faldas (dándole un color negro, figura 4).

Figura 4

MOVIMIENTOS DEL PISTON

LOS INCONVENIENTES DEL PISTÓN

A continuación se describirán breve mente los defectos característicos de los pistones y los inconvenientes causados en el motor.

Consumo de aceite. Cuando en las aceleraciones rápidas aparezcan en el escape humos azulados, quiere decir que el aceite pasa a la cámara de combustión a través de los pistones y de los segmentos que no garantizan una buena retención. Por el contrario, cuando el consumo de aceite se produce quitando el pie del acelerador, proviene de las guías de las válvulas. A veces, el consumo de aceite no depende de esos elementos, sino de la temperatura del motor: si la refrigeración es insuficiente, se rebaja la viscosidad del aceite y entonces tiene más posibilidades de alcanzar la cámara de combustión.

Las causas principales que producen consumo de aceite por los pistones son: perpendicularidad imperfecta de las bielas, rodaje incompleto, desgaste excesivo de los segmentos y del pistón, camisas no perfectamente cilíndricas o con rugosidad errónea, pistones y segmentos gripados, segmentos encolados u obturación parcial de las ranuras de escape del segmento recogedor de aceite.

Pre encendido y detonación. El preencendido es el comienzo anticipado de la combustión de la mezcla causado esencialmente por un punto incandescente; se inicia antes del tiempo establecido e independientemente de la chispa de la bujía. En cambio, la detonación es una explosión debida a la presión y a la temperatura elevadas, localizada en la mezcla combustible en un punto distante del frente de llama generado por la chispa; es decir, se tienen 2 zonas que se inflaman independientemente y que producen ondas de choque vibratorias de las cuales depende el característico golpeteo en el pistón.

Estos 2 fenómenos son causados por: encendido demasiado avanzado, bujías de grado térmico inadecuado, gasolina con bajo número de octano, mezcla pobre, incrustaciones de carbonilla en la cámara de combustión, relación de compresión elevada o circuito de refrigeración insuficiente. Las consecuencias son casi siempre agujeros localizados en la cabeza del pistón, gripado y rotura de los segmentos y de los resaltes de sus alojamientos.

Gripado de los pistones. Exceptuando los casos de errores en la fijación de las dimensiones del pistón y del cilindro, por lo regular el gripado se produce cuando se genera un paso de llama entre los segmentos, el pistón y la camisa; cuando la instalación de refrigeración es insuficiente, y cuando la carburación es demasiado rica.

Encolado de los segmentos. Este trabamiento se produce principalmente en los pistones de los motores Diesel, cada vez que se genera un aumento de temperatura en el cuerpo del pistón. Cuando ésta supera los 225 IC en la zona de asiento de los segmentos, el aceite se disgrega en compuestos carbonosos y gomosos que adhieren los aros a sus alojamientos. Las causas son casi siempre las descritas con anterioridad y conducen fácilmente a la rotura de los segmentos.

Gripado de los segmentos. Todas las causas que producen el gripado del pistón son suficientes para agarrotar los segmentos. Para estos últimos es muy importante el acabado superficial de los cilindros, puesto que se encuentran en condiciones de lubricación muy precarias dada su proximidad a zonas con temperatura más alta (cámara de combustión

Básicamente existen dos procesos para la fabricación de los pistones: Estos pueden ser:

Fundidos
Forjados

Dependiendo de la cantidad necesaria a producir y especialmente de los esfuerzos, temperaturas, presiones, etc. a los que estarán sometidos (sea un motor diésel, 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.

Mecanizado del alojamiento del perno o bulón de pistón: se mecaniza el alojamiento del perno, como este perno estará girando cuando el motor esté en funcionamiento por lo que debe quedar una superficie de buena calidad y rugosidad sin rayaduras. Estos son dos orificios ubicados en paredes opuestas del pistón. Estos agujeros deben ser concéntricos (tener la misma línea de eje) y esta línea debe ser paralela a la línea de eje del muñón del cigüeñal ya que si así no fuese al funcionar el motor la biela se “agarra” con el perno. Para que este perno no se salga y raye el cilindro se colocan seguros seeger al final de los alojamientos realizados, entonces se debe realizar las cavidades para poner los seguros.
Mecanizado del alojamiento de los aros: Se debe realizar la cavidad para poder poner los aros. Para montar el conjunto pistón – aros dentro del cilindro los aros se comprimen, por lo tanto la profundidad del alojamiento de los aros debe ser tal que todo el aro quede oculto en el pistón. En el alojamiento del aro “rasca aceite” se realiza un orificio pasante para que el aceite que se saca del cilindro vaya hacia adentro del pistón y luego se lo direcciona hacia el perno, para poder mantenerlo lubricado.
Mecanizado de la cabeza del pistón: de acuerdo al diseño del motor la cabeza puede no ser plana. Puede tener vaciados para mejorar la homogeneidad de la mezcla en la admisión, vaciados para mejorar la combustión y en los motores donde la compresión es alta se realizan vaciados para que al abrir las válvulas no golpeen al pistón. Se debe eliminar cualquier canto vivo.
Mecanizado exterior: Al hacer un corte al pistón que pase por la línea de eje del perno y al hacer otro corte que sea perpendicular a la línea del perno puede verse que el pistón no tiene la misma cantidad de material en todas sus paredes, es decir, que por donde pasa el eje la pared del pistón tiene más cantidad de material. Por lo tanto al aumentar la temperatura el pistón dilata de forma desigual quedando con una forma ovalada lo cual puede causar fugas o hacer que el pistón “se agarre” en el cilindro. Para que no pase esto se realiza un mecanizado exterior el cual le da una forma ovalada para que cuando dilate quede de forma cilíndrica. Este mecanizado es de solo algunas milésimas en las paredes por donde no pasa el perno y por lo tanto es imperceptible a simple vista

COMPONENTES DEL PISTON

Falda DEL PISTON

Es la porción inferior del pistón, ubicada bajo el orificio del pasador, su función es la de centrar y guiar al pistón en su desplazamiento por dentro del cilindro para evitar movimientos laterales.
En la falda del pistón se practica también un corte longitudinal, para permitir su dilatación evitando el agarrotamiento contra el cilindro. Este corte recibe el nombre de “ranura de dilatación.”

CABEZA DEL PISTON

Esta cabeza de pistón es la primera pieza de un conjunto que promete dar una potencia muy superior a la habitual. La cabeza de pistón también posee rodamiento axial, el cuál evita la torsion del muelle...

BRAZO DE BIELA

consiste en una barra rigida diseñada para establecer uniones articuladas en sus extremos. permite la union de dos operadores transformando el movimiento rotativo de uno (manivela, excentrica, cigueñal...) en el lineal elternativo del otro (embolo...), o viceversa.
desde el punto de vista tecnico la distinguen tres partes basicas: cabeza, pie y cuerpo.

ANILLO DE ACEITE DEL PISTON
Anillo colocado en la parte inferior del piston, para evitar que, a este, suba demasiado aceite. tambien se le conoce como anillo regulador de aceite. se entiende que el aceite que sube, ayuda a lubricar el el contacto cilindro/piston

MIS PISTONES

VISTA PROFUNDA DEL PISTON

CONCEPTO Y FUNCION DEL PISTON

PISTON

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