El pistón es una de las partes principales de un motor de combustión interna, pero ¿sabes realmente qué es y cuál es su función? En este artículo, nos adentraremos en el mundo del pistón, explicando qué es y cuáles son los diferentes tipos y partes que lo componen. Además, analizaremos en detalle los anillos de pistón y su importancia en el funcionamiento del motor. ¡Prepárate para adquirir un conocimiento más profundo sobre esta pieza esencial de los motores de combustión!
¿Qué es el pistón? Anillos de pistón | Partes y tipos de pistones.
Un pistón es un componente cilíndrico del motor que se desliza hacia adelante y hacia atrás en el orificio del cilindro debido a las fuerzas generadas durante el proceso de combustión. El pistón actúa como el extremo móvil de la cámara de combustión. El extremo estacionario de la cámara de combustión es la culata. Los pistones suelen estar hechos de aleación de aluminio fundido para una conductividad térmica excelente y liviana. La conductividad térmica es la capacidad de un material para conducir y transferir calor.
El aluminio se expande cuando se calienta y se debe dejar suficiente espacio para mantener el libre movimiento del pistón en el orificio del cilindro. Una holgura insuficiente puede hacer que el pistón se atasque en el cilindro. Una holgura excesiva puede provocar una pérdida de compresión y un aumento del ruido del pistón.
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Partes principales de un motor de combustión interna y su función, materiales, imágenes, procesos de fabricación.
El pistón también cumple funciones adicionales:
- Ayuda a disipar el calor generado durante la combustión.
- Asegura el sellado de la cámara de combustión y evita que las fugas de gas y el aceite entren en la cámara de combustión.
- dirige el movimiento de la biela.
- asegura un intercambio continuo de gases en la cámara de combustión.
- crea el volumen variable en la cámara de combustión.
El pistón es el componente del motor de combustión interna (ICE) que debe soportar las mayores cargas mecánicas y térmicas. Debido al pistón, el rendimiento del motor de combustión interna es limitado. Cuando hay una tensión térmica o mecánica muy alta, el pistón es el primer componente que falla (en comparación con el bloque del motor, las válvulas y la culata). El pistón debe representar un compromiso entre masa y resistencia a los esfuerzos mecánicos y térmicos.
La geometría del pistón está limitada por la cilindrada del motor de combustión interna. Por tanto, la principal forma de aumentar la resistencia mecánica y térmica del pistón es aumentar su masa. Esto no se recomienda porque un pistón de gran masa tiene una gran inercia, lo que se traduce en fuerzas dinámicas elevadas, especialmente a altas velocidades del motor. La resistencia del pistón se puede mejorar mediante la optimización de la geometría, pero siempre habrá un equilibrio entre la masa y la resistencia mecánica y térmica.
Como puede ver, existen diferencias significativas entre los pistones diésel y de gasolina. Los pistones diésel tienen que soportar presiones y temperaturas más altas, por lo que son más grandes, voluminosos y pesados. Pueden estar fabricados con aleaciones de aluminio, acero o una combinación de ambos. Los pistones de los motores de gasolina son más ligeros y están diseñados para velocidades de motor más altas. Están hechos de aleaciones de aluminio.
La cabeza del pistón entra en contacto directo con los gases ardiendo en la cámara de combustión y, por tanto, está expuesta a elevadas cargas térmicas y mecánicas. Dependiendo del tipo de motor (diésel o gasolina) y del tipo de inyección de combustible (inyección directa o indirecta), la cabeza del pistón puede ser plana o contener una copa.
PIEZAS DE PISTÓN
1. Pasador del pistón
2. roca
3. Ranuras para anillos
4. Países del anillo y
5. Aros de pistón.
1. Cabeza del pistón
Es la superficie superior (más cercana a la culata) del pistón la que está sujeta a enormes fuerzas y calor durante el funcionamiento normal del motor.
2. Orificio del pasador del pistón
El orificio del pasador de muñeca es un orificio pasante en el costado del pistón perpendicular al recorrido del pistón que recibe el pasador de muñeca.
3. Pasador del pistón
Un pasador de pistón es un eje hueco que conecta el extremo pequeño de la biela al pistón.
4. roca
La falda de un pistón es la parte del pistón que está más cerca del cigüeñal y ayuda a alinear el pistón a medida que se mueve en el orificio del cilindro. Algunos faldones tienen perfiles cortados para reducir la masa del pistón y proporcionar espacio para los contrapesos del cigüeñal giratorio.
5. Ranuras anulares
Una ranura anular es un área rebajada alrededor de la circunferencia del pistón que se utiliza para acomodar un anillo de pistón.
6. Ringlandia
Las superficies de los anillos son las dos superficies paralelas de la ranura anular que sirven como superficie de sellado para el anillo del pistón.
7. Anillo de pistón
Un anillo de pistón es un anillo de desgaste expandible que sirve para proporcionar un sello entre el pistón y la pared del cilindro. Los aros de pistón suelen estar hechos de hierro fundido. El hierro fundido mantiene su forma original bajo calor, tensión y otras fuerzas dinámicas. Los aros de pistón sellan la cámara de combustión, conducen el calor desde el pistón a la pared del cilindro y devuelven el aceite al cárter. El tamaño y la configuración de los anillos de pistón varían según el diseño del motor y el material del cilindro.
Los anillos de pistón comúnmente utilizados en motores pequeños incluyen:
1. Anillo de compresión
2. Anillo limpiador
3. Anillo de aceite
1. anillo de compresión,
Un anillo de compresión es el anillo de pistón ubicado en la ranura anular más cercana a la corona del pistón. El anillo de compresión sella la cámara de combustión contra fugas durante el proceso de combustión. Cuando se enciende la mezcla de aire y combustible, la presión de los gases de combustión actúa sobre la cabeza del pistón y empuja el pistón hacia el cigüeñal. Los gases presurizados ingresan a la ranura del segmento del pistón a través del espacio entre la pared del cilindro y el pistón. La presión del gas de combustión empuja el segmento del pistón contra la pared del cilindro para formar un sello. La presión ejercida sobre el segmento del pistón es aproximadamente proporcional a la presión del gas de combustión.
2. Anillo limpiador
Un anillo limpiador es un anillo de pistón con una superficie cónica que se encuentra en la ranura anular entre el anillo de compresión y el anillo de aceite. El anillo raspador sirve para sellar aún más la cámara de combustión y limpiar el exceso de aceite de la pared del cilindro. Los gases de combustión que pasan por el anillo de compresión son detenidos por el anillo raspador.
3. Anillo de aceite
Un anillo de aceite es el anillo de pistón ubicado en la ranura anular más cercana al cárter. El anillo de aceite sirve para limpiar el exceso de aceite de la pared del cilindro durante el movimiento del pistón. El exceso de aceite regresa al depósito de aceite en el bloque del motor a través de las aberturas de los anillos. Los motores de dos tiempos no requieren anillos de aceite porque la lubricación se produce mezclando aceite con gasolina y no se requiere ningún recipiente de aceite.
TIPOS DE PISTONES
Hay tres tipos de pistones, cada uno llamado así por su forma: pistón plano, pistón de cúpula y pistón de copa.
1. Pistón de cúpula
El Dome Piston se ve exactamente como suena. En lugar de una parte superior plana, tiene una cúpula que parece la parte superior de un estadio abovedado. La cúpula del pistón es el volumen adicional en la parte superior del pistón en comparación con un pistón de parte superior plana. Este volumen adicional aumenta la relación de compresión y, por tanto, debería aumentar el rendimiento. Sin embargo, dependiendo de la forma de la cámara de combustión en el cabezal, los pistones muy curvados pueden provocar cámaras de combustión lentas y poco eficientes. El compromiso óptimo entre una mayor relación de compresión y la forma de la cúpula/cámara de combustión sólo puede determinarse mediante prueba y error en un banco de pruebas.
Los pistones domo también se utilizan en motores de dos tiempos, principalmente para desviar la carga de admisión hacia la bujía en lugar de permitir que fluya directamente a los puertos de escape.
2. Matraz de tazón
Los pistones de la taza se usan típicamente para reducir la relación de compresión porque la taza tiene un volumen adicional al volumen de combustión. Debido a que reducen la relación de compresión, los pistones de tazón se pueden usar en motores turboalimentados o sobrealimentados para evitar la detonación (golpe) en condiciones de sobrealimentación. El recipiente extremo que se muestra se utiliza en motores diésel, donde el recipiente sirve para contener la neblina de combustible diésel, asegurando una combustión buena y rápida. Una taza de pistón puede hacer lo mismo en un motor de gasolina, proporcionando una cámara de combustión compacta y de combustión rápida.
3. Matraz plano
El pistón Flat Top es exactamente como suena; tiene una tapa plana. Estos pistones se utilizan normalmente en motores producidos en masa. Son fáciles de fabricar y mantienen bajo el coste de los motores.
4. Pistón plano con válvula de alivio.
El pistón de parte superior plana de alivio de válvula es esencialmente un pistón de parte superior plana, pero se eliminan pequeñas cantidades de material para evitar que las válvulas entren en contacto con el pistón cuando las válvulas de admisión y escape se abren o cierran. Esto permite relaciones de compresión más altas porque el pistón puede penetrar más profundamente en la culata del cilindro.
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Qué es un pistón | Anillos de pistón | Partes y tipos de pistón
Un pistón es un componente cilíndrico del motor que se desliza hacia adelante y hacia atrás en el cilindro debido a las fuerzas producidas durante el proceso de combustión. El pistón actúa como un extremo móvil de la cámara de combustión. El extremo estacionario de la cámara de combustión es la culata del cilindro. Los pistones comúnmente están hechos de una aleación de aluminio fundido para una excelente y ligera conductividad térmica. La conductividad térmica es la capacidad de un material para conducir y transferir calor.
El aluminio se expande cuando se calienta, por lo que se debe proporcionar un espacio adecuado para mantener el movimiento libre del pistón en el cilindro. Una distancia insuficiente puede hacer que el pistón se agarre en el cilindro. Un espacio excesivo puede causar pérdida de compresión y aumento del ruido del pistón.
Además, el pistón cumple otras funciones secundarias:
– Contribuye a la disipación del calor generado durante la combustión.
– Asegura el sellado de la cámara de combustión, evitando fugas de gas y penetración de aceite.
– Guía el movimiento de la biela.
– Asegura el cambio continuo de gases en la cámara de combustión.
– Genera el volumen variable en la cámara de combustión.
El pistón es el componente del motor de combustión interna (ICE) que debe soportar el mayor estrés mecánico y térmico. Debido al pistón, la potencia del ICE está limitada. En caso de un estrés térmico o mecánico muy alto, el pistón es el primer componente en fallar (comparado con el bloque del motor, las válvulas, la culata del cilindro). Esto se debe a que el pistón debe ser un compromiso entre la masa y la resistencia al estrés mecánico y térmico.
La geometría del pistón está limitada debido a la capacidad cúbica del ICE. Por lo tanto, la principal forma de aumentar la resistencia mecánica y térmica del pistón es aumentando su masa. Sin embargo, esto no es recomendable, ya que un pistón con una masa alta tiene una inercia alta que se traduce en fuerzas dinámicas altas, especialmente durante altas velocidades del motor. La resistencia del pistón se puede mejorar mediante la optimización de la geometría, pero siempre habrá un compromiso entre la masa y la resistencia mecánica y térmica.
Como se puede ver, hay diferencias significativas entre los pistones diésel y gasolina. Los pistones diésel deben soportar presiones y temperaturas más altas, por lo que son más grandes, voluminosos y pesados. Se pueden fabricar con aleaciones de aluminio, acero o una combinación de ambos. Los pistones de motor de gasolina son más ligeros y están diseñados para velocidades del motor más altas. Se fabrican con aleaciones de aluminio.
La corona del pistón entra en contacto directo con los gases de combustión dentro de la cámara de combustión, por lo que está expuesta a un alto estrés térmico y mecánico. Dependiendo del tipo de motor (diésel o gasolina) y del tipo de inyección de combustible (inyección directa o indirecta), la corona del pistón puede ser plana o puede contener una cavidad.
Partes del pistón:
1. Cabeza del pistón: Es la superficie superior (más cercana a la culata del cilindro) del pistón que está sujeta a enormes fuerzas y calor durante el funcionamiento normal del motor.
2. Orificio del pasador del pistón: Es un agujero a través del costado del pistón perpendicular al movimiento del pistón que recibe el pasador del pistón.
3. Pasador del pistón: Es un eje hueco que conecta el extremo pequeño de la biela al pistón.
4. Falda del pistón: La falda del pistón es la parte del pistón más cercana al cigüeñal que ayuda a alinear el pistón a medida que se mueve en el cilindro. Algunas faldas tienen perfiles cortados para reducir la masa del pistón y proporcionar espacio para los contrapesos giratorios del cigüeñal.
5. Ranuras de anillos: Una ranura de anillo es un área empotrada que se encuentra alrededor del perímetro del pistón y se utiliza para retener el anillo del pistón.
6. Superficie de los anillos: Las superficies de los anillos son las dos superficies paralelas de la ranura del anillo que funcionan como superficie de sellado para el anillo del pistón.
7. Anillo del pistón: Un anillo del pistón es un anillo dividido expandible utilizado para proporcionar un sello entre el pistón y la pared del cilindro. Los anillos del pistón generalmente están hechos de hierro fundido. El hierro fundido conserva la integridad de su forma original bajo calor, carga y otras fuerzas dinámicas. Los anillos del pistón sellan la cámara de combustión, conducen el calor del pistón a la pared del cilindro y devuelven el aceite al cárter. El tamaño y la configuración de los anillos del pistón varían según el diseño del motor y el material del cilindro.
Los anillos del pistón comúnmente utilizados en motores pequeños incluyen:
1. Anillo de compresión: Es el anillo del pistón ubicado en la ranura del anillo más cercana a la cabeza del pistón. El anillo de compresión sella la cámara de combustión para evitar fugas durante el proceso de combustión. Cuando la mezcla de aire y combustible se enciende, la presión de los gases de combustión se aplica a la cabeza del pistón, empujando el pistón hacia el cigüeñal. Los gases de combustión a presión pasan a través del espacio entre la pared del cilindro y el pistón y llegan a la ranura del anillo del pistón. La presión de los gases de combustión fuerza al anillo del pistón contra la pared del cilindro para formar un sello. La presión aplicada al anillo del pistón es aproximadamente proporcional a la presión de los gases de combustión.
2. Anillo de limpieza: Un anillo de limpieza es el anillo del pistón con una cara cónica ubicado en la ranura del anillo entre el anillo de compresión y el anillo de aceite. El anillo de limpieza se utiliza para sellar aún más la cámara de combustión y limpiar la pared del cilindro de exceso de aceite. Los gases de combustión que pasan por el anillo de compresión son detenidos por el anillo de limpieza.
3. Anillo de aceite: Un anillo de aceite es el anillo del pistón ubicado en la ranura del anillo más cercana al cárter. El anillo de aceite se utiliza para eliminar el exceso de aceite de la pared del cilindro durante el movimiento del pistón. El aceite sobrante regresa a través de las aberturas del anillo al depósito de aceite en el bloque del motor. Los motores de ciclo de dos tiempos no requieren anillos de aceite porque la lubricación se suministra mezclando aceite en la gasolina y no se requiere un depósito de aceite.
Tipos de pistones:
Existen tres tipos de pistones, cada uno nombrado según su forma: parte superior plana, cúpula y cuenco.
1. Pistón con cúpula: El pistón con cúpula tiene una forma convexa en la parte superior. Aumenta la relación de compresión y, por lo tanto, debería mejorar el rendimiento. Sin embargo, dependiendo de la forma de la cámara de combustión en la culata, los pistones muy abovedados pueden crear cámaras de combustión de combustión lenta e ineficientes. Solo se puede determinar el equilibrio óptimo entre una mayor relación de compresión y la forma de la cúpula / cámara de combustión mediante pruebas en un dinamómetro.
Los pistones con cúpula también se utilizan en motores de 2 tiempos, principalmente para desviar la carga de admisión hacia la bujía y evitar que fluya directamente hacia los puertos de escape.
2. Pistón con cuenco: Los pistones con cuenco se utilizan principalmente para reducir la relación de compresión debido al volumen adicional del cuenco en la cámara de combustión. Debido a que reducen la relación de compresión, los pistones con cuenco se pueden utilizar en motores turbocargados o sobrealimentados para evitar la detonación (picado de bielas) en condiciones de aumento de presión. El cuenco extremo que se muestra se utiliza en motores diésel, donde el cuenco se utiliza para confinar la pulverización de combustible diésel para una combustión buena y rápida. Un cuenco del pistón puede hacer lo mismo para un motor de encendido por chispa y crear una cámara de combustión compacta y de combustión rápida.
3. Pistón con parte superior plana: El pistón con parte superior plana es como su nombre lo indica; tiene una parte superior plana. Estos pistones se utilizan principalmente en motores producidos en masa. Son fáciles de fabricar, lo que mantiene bajos los costos de los motores.
4. Pistón con parte superior plana con alivio de válvula: El pistón con parte superior plana con alivio de válvula es básicamente un pistón con parte superior plana, pero se le ha eliminado una pequeña cantidad de material para evitar que las válvulas golpeen el pistón al abrir o cerrar las válvulas de admisión y escape. Esto permite relaciones de compresión más altas al permitir que el pistón se eleve más hacia la culata del cilindro.
Espero que esta información te haya sido útil para comprender qué es un pistón, los anillos de pistón y las partes y tipos de pistón. Para obtener más información detallada, puedes consultar las fuentes externas que se enumeran a continuación.
Fuentes externas:
– [What is a piston?](https://www.motor.com/magazine-pdf/what-is-a-piston/)
– [Piston Rings – Their Design and Purpose](https://www.machinerylubrication.com/Read/810/piston-rings)
– [Types of Pistons](https://www.petrolheadslogic.com/types-of-piston/)
– [Understanding Pistons and Piston Rings](https://www.enginebuildermag.com/2018/01/understanding-pistons-piston-rings/)
– [How Do Pistons Work?](https://blog.cjponyparts.com/2018/08/how-do-pistons-work/)
– [Cómo funcionan los pistones](https://www.autoescuelaarcoiris.com/blog/como-funcionan-los-pistones/)