Un pistón es un complemento de una bomba o cilindro de un motor que tiene la misión de moverse desde arriba hacia abajo, induciendo el líquido o recibiendo el impulso. Los pistones están elaborados a base de aluminio, pero, algunas veces se combina con distintas aleaciones con magnesio, silicio u otros metales. Estas piezas van colocadas en el cilindro mediante anillos. Conoce todo lo que se refiere a qué es un pistón de un motor, cuales son sus partes y tipos.
¿Qué es un pistón?
Un pistón es un disco o cilindro corto que va colocado dentro de un cilindro del motor y se mueve hacia arriba y hacia abajo contra un líquido o gas, es usado en un motor de combustión interna para producir movimiento o en una bomba para que haya movimiento. Un pistón es una pieza de motores alternativos, bombas alternativas, compresores a gas, cilindros hidráulicos y cilindros neumáticos, entre otros mecanismos parecidos. Es un componente móvil que está inserto en un cilindro, y esta hermético al gas por medio de los anillos del pistón.
¿De qué está elaborado un pisotón?
Los pistones están fabricados a base de aleación de aluminio, aunque los anillos del pistón (que a menudo comprenden de arriba abajo, un anillo de compresión, un anillo rascador y un anillo de aceite) están elaborados de hierro fundido o acero. El anillo de aceite tiene la función de limpiar el aceite de la pared del cilindro cuando el pistón se mueve, aunque con el paso del tiempo, este y los otros anillos se desgastan, por lo que el aceite del cárter puede pasar a la cámara de combustión. El consumo abundante de aceite y el humo blando de los tubos de escape son señales del desgaste de los anillos del pistón.
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Diagrama de las piezas de un pistón
Partes de un pistón
La estructura básica del pistón es un cilindro hueco, cerrado por un lado, con la corona de segmentos con correa anular, bulón y faldón. Vamos a conocer las partes que conforman esta pieza.
Partes principales de un pistón y sus funciones:
- Anillos de pistón
- Falda de pistón
- Pasador del pistón
- Cabeza de pistón/corona
- Biela
- Cojinetes de pistón
1. Anillos de pistón
Los anillos de pistón son los encargados de mantener la compresión del gas entre el pistón y la pared del cilindro. Los anillos del pistón sellan el cilindro para que el gas de combustión producido cuando ocurre la ignición no se filtre por la abertura entre el pistón y el cilindro. Generalmente existen tres tipos de anillos de pistón en motor de vehículo tradicional, a saber:
Anillo de compresión: conocido como anillo de gas o de presión. Es el anillo lateral superior y se ubica está más cerca de la cámara de combustión. Ayudan a transferir el calor del pistón a las paredes del cilindro.
Un anillo rascador se refiere al anillo de pistón con una forma cónica, se coloca en la ranura del anillo entre el anillo de compresión y el anillo de aceite. El anillo limpiador se utiliza para sellar aún más la cámara de combustión, y para limpiar la pared del cilindro del exceso de aceite. Los gases de combustión que pasan por el anillo de comprensión son detenidos por el anillo limpiador.
Un anillo de aceite se trata del anillo de pistón que va colocado en la ranura del anillo más cercana al cárter. El anillo de aceite se utiliza para limpiar el exceso de aceite de la pared del cilindro durante el movimiento del pistón. El exceso de aceite se regresa por las aberturas de los anillos del depósito de aceite en el bloque del motor.
2. Falda de pistón
La falda de un pistón es el material cilíndrico que va colocado en la parte redonda de este componente. Por lo general está elaborado de hierro fundido, ofrece extraordinaria resistencia al desgaste, además de propiedades autolubricantes. La falda tiene las ranuras para montar el anillo de aceite del pistón y los anillos de compresión. Las faldas de pistón estaban fabricadas en diversos diseños. Existen dos tipos de faldas de pistón:
Falda amplia: igual se le conoce como falda sólida. La falda completa tiene forma tubular. Generalmente se utiliza en los motores de vehículos grandes.
Faldón antirrebote: este tipo de faldón de pistón se usa para los pistones de motocicletas y ciertos vehículos. Se corta la parte de la falda de manera que únicamente queden las superficies traseras y delanteras en la pared del cilindro. Lo que ayuda a minimizar el peso y la zona de contacto para que entre la pared del cilindro y el pistón.
3. Pasador de pistón
Este pasador igual es conocido con el nombre de pasador de muñeca o pasador de pistón, se utiliza para conectar el pistón a la biela y proporciona un cojinete para que la biela pivote se mueva junto al pistón. El diseño de pasadores de pistón resulta un desafío en especial en motores automotrices pequeños y de altas revoluciones. El pasador del pistón debe funcionar bajo ciertas de las temperaturas más elevadas del motor, pero su ubicación obstaculiza la lubricación en tamaños pequeños y livianos para insertar en el diámetro del pistón, y no aumentar incorrectamente la masa del pistón. Existen tres tipos de pasadores:
Pasador estacionario/fijo: el pasador se une a las protuberancias del pistón por medio de un tornillo. El vástago del pistón gira sobre el pasador.
Semiflotante: el pasador se une a la biela en el medio y los extremos del pasador, se mueven libremente dentro del cojinete del pistón y en las protuberancias.
Totalmente flotante: este pasador no está unido al pasador ni a la biela del pistón. Está asegurado por tapones, clips o anillos elásticos unidos a las protuberancias del pistón. El pasador puede moverse en las protuberancias así como en la varilla.
4. Cabeza/Corona del pistón
Conocido igualmente como corona o cúpula de pistón, la cabeza de un pistón es su parte superior. Es la parte que entra en contacto con los gases de combustión. Este proceso calienta a temperaturas muy elevadas. Para evitar la fusión, las piezas de la cabeza del pistón están fabricadas a base de aleaciones especiales, incluyendo aleaciones de acero. Una cabeza de pistón por lo general está construida con canales y cavidades. Esto ayuda a formar un remolino para optimizar la combustión. Se usan diversos tipos de cabezas de pistón en distintos motores, las causas de las diferencias varían. El diseño preferido de la cabeza del pistón va a depender de muchos factores, como el rendimiento esperado y el tipo de motor.
5. Biela
Una biela es la parte de un motor de pistón, se encarga de conectar el pistón con el cigüeñal. Junto con la manivela, la biela convierte el movimiento alternativo del pistón en la rotación del cigüeñal.
6. Cojinetes de pistón
Los cojinetes son partes del pistón, se encuentran en los puntos donde se genera la rotación pivotante. A menudo son piezas de metal en forma semicirculares que encajarán en los orificios de estos puntos. Los cojinetes del pistón contienen las copas en el extremo grande, donde la biela se conecta al cigüeñal. Igualmente existen cojinetes en el extremo pequeño donde la varilla se conecta al pistón. Los cojinetes de pistón regularmente están construidos de metales compuestos como plomo, cobre, aluminio y silicio y otros. Los cojinetes están revestidos para optimizar la dureza y aguantar la carga de los movimientos del pistón y la biela.
Tipos de pistones
En el mercado se encuentran tres tipos de pistones, cada se denomina por su diseño: parte superior plana, cúpula y plato.
1. Pistones de parte superior plana
Un pistón de parte superior plana tiene un diseño de parte superior plana. Los pistones de parte superior plana ofrecen un mínimo espacio de superficie, lo que le permite producir mayor cantidad de fuerza. Este tipo de pistón es ideal para desarrollar una combustión eficiente. Los pistones de parte superior plana crean la distribución de llama más uniforme. La falla que puede ocurrir por esto es que puede genera mucha compresión para cámaras de combustión más pequeñas.
2. Pistones de plato
Los pistones de plato presentan pocas fallas a los ingenieros. Se debe más, de a dónde se utilizan, que a cualquier propiedad que ellos tienen. El diseño es de un plato con los bordes exteriores suavemente curvados hacia arriba. A menudo, los pistones de disco se emplean en aplicaciones reforzadas que no necesitan un árbol de levas de elevación alta, o una relación de compresión alta.
3. Pistones de cúpula
Completamente opuesto a los pistones de disco, estos burbujean en el medio. Con este efecto se incrementa el área de superficie disponible en la parte superior del pistón. Más área de superficie quiere decir menos compresión. Ciertamente que con más compresión se produce mayor fuerza, hay un límite superior capaz que puede manejar cada cámara de combustión. Disminuir la tasa de compresión de esta forma, evita que el motor se destruya. Es sólo una herramienta para limitar la cantidad de fuerza producida a lo que el motor es capaz de manejar de manera segura.
Diferentes tipos de pistones toneladas
- Pistones de tronco
- Pistones de cruceta
- Pistones deslizantes
- Pistones deflectores
- Pistones de carreras
1. Pistones de tronco
Los pistones del tronco son largos en relación con su diámetro. Funcionan tanto como pistón como cruceta cilíndrica. La biela está en ángulo durante gran parte de su rotación, igualmente hay una fuerza lateral que reacciona a lo largo del lado del pistón contra la pared del cilindro. Un pistón más largo ayuda a soportar este proceso. Una característica de la mayoría de los pistones troncales, especialmente para los motores diésel, tienen una ranura para un anillo de aceite debajo del bulón, aparte de de los anillos entre el bulón y la corona.
2. Pistones de Cruceta
Los pistones de cruceta por lo general son utilizados en motores diésel grandes de baja velocidad. El pistón principal tiene un vástago de pistón grande, se extiende hacia abajo desde el pistón hasta un segundo pistón de menor tamaño. El pistón principal se encarga de sellar el gas y lleva los anillos del pistón. El pistón pequeño es sólo una guía mecánica. Gira dentro de un pequeño cilindro como guía del tronco y también lleva el bulón. Por el peso adicional de estos pistones, no se usan para motores de alta velocidad.
3. Pistones deslizantes
Un pistón deslizante es un pistón para un motor de gasolina que se ha disminuido en tamaño y peso. En caso extremado, se minimizan a la cabeza del pistón, soporte de los anillos del pistón, quedando lo suficiente de la falda del pistón para que queden dos rellanos de manera de evitar que el pistón se mueva en el agujero.
4. Pistones deflectores
Los pistones deflectores se usan en motores de dos tiempos con compresión del cárter, en los que el flujo de gas dentro del cilindro debe dirigirse cuidadosamente para generar una salida eficiente. Para evitar que la mezcla entrante pase directamente de un puerto al otro, el pistón tiene una nervadura elevada en su corona. Esto tiene la finalidad de desviar la mezcla entrante hacia arriba, alrededor de la cámara de combustión.
5. Pistones de carreras
En los motores de carrera, la fuerza y la rigidez del pistón por lo general son más altas que las del motor de un vehículo de pasajeros, mientras que, el peso es mucho menor para conseguir altas rpm necesarias del motor en las carreras.
Función del Pistón
Entre las principales funciones de un pistón se encuentran las siguientes:
- Transmisión de fuerza desde y hacia el gas de trabajo
- Limitación variable de la cámara de trabajo (cilindro)
- Sellado de la cámara de trabajo
- Guía lineal de la biela (motores de pistón troncal)
- Disipación de calor
- Soporte de intercambio de carga por extracción y descarga (motores de cuatro tiempos)
- Apoyo a la formación de la mezcla (mediante la forma adecuada de la superficie del pistón en el lado de la cámara de combustión)
- Control del intercambio de carga (en motores de dos tiempos)
- Guía de los elementos de estanqueidad (anillos de pistón)
- Guía de la biela (para bielas guiadas por arriba)
- Según aumenta la potencia del motor, igual lo ejecutan las funciones del pistón al mismo tiempo.
Característica del pistón
Los pistones deben ser suficientemente fuertes para soportar lo siguiente:
- Efecto de martilleo de la presión del gas de combustión
- Carga fluctuante y una temperatura alta de los gases
El pistón debe ser:
- De peso ligero
- Funcionamiento silencioso y mecánicamente fuerte
Debido a la ligereza:
- Pérdidas por inercia y las cargas de inercia se reducen en el rodamiento, debido al cambio de movimiento.
Aplicación o usos del pistón
- La inercia reducida igual mejora la eficiencia mecánica del motor
- Comprime el fluido dentro del cilindro, por lo que, aumenta la presión y la temperatura del fluido dentro del cilindro
- Proporciona dirección
Ventajas del pistón
- Simplicidad mecánica
- Flexibilidad y fiabilidad
- Relación potencia/peso
- Capacidad multicombustible
- Baja temperatura de funcionamiento de la turbina
- Menos vibración y ruido.
- Menos mantenimiento
- Fácil de arrancar el pistón.
- Muy adecuado para la recuperación de calor residual
- Dar un alto grado de maniobrabilidad
- Menos costo de fabricación
- Bajas emisiones de NOx
- Ofrece el proceso de combustión HCCI
- Equilibrado internamente
- Modularidad
Desventajas del pistón
- Mala economía de combustible
- Estabilidad del suministro de combustible
- Baja eficiencia de carga parcial
- Alta tasa de combustión
- Se necesita engranaje reductor
Redacción Gossipvehículo
