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Ronald Farfan
Leguía Ibarra Juan Rodrigo
Tupac Quispe
Alcalá Aron

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En los motores de combustión, el pistón es la parte móvil dentro del cilindro, por lo que constituye la pared móvil de la cámara de combustión. La función principal del pistón es transmitir la energía de los gases de la combustión al cigüeñal mediante un movimiento alternativo dentro del cilindro.

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Un pistón se compone de aleaciones, en su mayoría aluminio-cobre, aluminio-cobre-níquel-hierro, y aluminio-silicio.

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-Su material deberá ser muy robusto para soportar los esfuerzos de compresión, en especial la cabeza y el alojamiento del bulón.
-Debe de ser ligero para generar menos inercias, a la vez que si son varios cilindros todos los pistones deben tener el mismo peso para evitar desequilibrios.
-No deben alterarse con la temperatura y soportar grandes cantidades de calor.
-El material debe tener una alta resistencia a la corrosión química y al desgaste

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La función principal del pistón es transformar la presión generada por explosión/combustión de la mezcla de aire-combustible, sobre el cigüeñal. También hay otras funciones secundarias cumplidas por el pistón:

-Contribuye a la disipación de calor generada durante la combustión.
-Asegura el sellado de la cámara de combustión, evitando fugas de gas de la misma y la 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.

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-Pistones de aluminio fundido: Se vacía en moldes. Una vez enfriado se mecaniza con maquinas CNC y finalmente se realizan procesos térmicos para dar las propiedades necesarias a los pistones.

-Pistones forjados a presión: Se forman inyectando una aleación de metales fundidos en un molde y forzados, posteriormente, bajo mucha presión.

-Pistones hipereutecticos: Están diseñados para soportar altas temperaturas con baja dilatación y mínima deformación, ya que cuentan con una alta tecnología en metalurgia al tener mayor porcentaje de silicio.

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-Cabeza: Es la parte superior del pistón.

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-Cielo: Es la superficie de la cabeza del pistón que está en contacto con los gases del cilindro.

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En un motor con ciclo de cuatro tiempos hay carrera de admisión, de compresión, de expansión (o trabajo) y de escape. Las carreras de admisión y expansión son descendentes (el pistón va de arriba hacia abajo) y las de compresión y escape, ascendentes

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-Ranuras: Son los alojamientos donde se alojan los segmentos o anillos. El canal del segmento de engrase tiene unos orificios para premitir su lubricación.

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-Falda: Es la parte del pistón que esta en contacto con el cilindro, se desliza en el interior de este guiando al pistón.

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Orificio del bulón: Es el orificio que alberga el bulón para unir el pistón a la biela. La unión entre el pistón y la biela debe de ser móvil, el bulón debe tener al menos una unión libre.

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Hay diversos factores que afectan a la temperatura que se produce en la cabeza de los pistones al quemarse la mezcla de aire y combustible.

Lo “apretado” que esté el motor, la elevada relación de compresión, la sobrealimentación o las altas RPM son algunas razones, pero también afecta la forma de la cabeza del pistón.

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En la imagen se representan cinco de los tipos posibles:

Imagen 2a; la cabeza del pistón es plana, la temperatura de la explosión se reparte por toda la cámara de la culata, con menores exigencias térmicas sobre el pistón.

Imagen 2b; la cabeza del pistón es algo cóncava lo que implica que parte de la temperatura se produce en el interior de esta zona superior del pistón, aumentando las temperaturas que ha de soportar.

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Imagen 2c; es similar al anterior pero con menos diámetro y más volumen en la parte cóncava de la cabeza del pistón, hay más cantidad de mezcla que se quema en el interior de esta cámara lo que aumenta más la temperatura que ha de soportar el pistón.

Imagen 2d; la cabeza del pistón tiene la parte cóncava bastante más profunda con un cono central, esta forma propicia que se queme mejor la mezcla pero incrementa sensiblemente la temperatura sobre la cabeza del pistón.

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Imagen 2e; evoluciona de la anterior pero con menos diámetro y más profunda la parte cóncava manteniendo el cono central, esta y la anterior son formas características de los motores diésel actuales. La temperatura que ha de soportar el pistón es sumamente alta

Hay muchas más posibilidades de forma en la cabeza de los pistones, para colaborar en las turbulencias y propagación del frente de llama, incluso en motores de gasolina con inyección directa para poder funcionar con mezclas “pobres”, menos proporción o dosado de gasolina en busca de reducir el CO2, aunque implique más óxidos de nitrógeno (NOX).

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Lubricación y refrigeración de los pistones

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Lubricación y refrigeración de los pistones

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Los pistones tienen dos zonas que requieren lubricación, su periferia que fricciona sobre los cilindros y el acoplamiento con el bulón sobre el que se mueve la biela.

Los segmentos que lleva el pistón tienen la función de mantener en lo posible la hermeticidad entre la parte superior e inferior de los pistones, evitando que se pierda compresión y suba aceite.

El segmento inferior permite el paso de cierta cantidad de aceite para mantener lubricado el recorrido del pistón sobre el cilindro.

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Lubricación y refrigeración de los pistones

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Lubricación y refrigeración de los pistones

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Por la parte baja del pistón se aspira aceite en forma de pequeñas gotas del que retorna al cárter, este aceite lubrica el acoplamiento del bulón en pistón y biela refrigerando la parte inferior de la cabeza del pistón.

La refrigeración de la cabeza del pistón se realiza por el aceite que recibe y que está a menor temperatura.

Las paredes de los cilindros están en contacto con el líquido de refrigeración del motor, lo que contribuye a refrigerar la periferia de los pistones.

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Gripado por recalentamiento:

Sobrecalentamiento debido a fallas de combustión

Inyector de aceite doblado/obturado

Montaje de pistones erróneos

Fallas en el sistema de refrigeración

Reducción de holgura en la parte superior de la superficie de rodadura

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Huellas de golpes:

Saliente del pistón excesivo

Remecanización excesiva de la superficie refrentada plana de la culata

Distancia incorrecta entre la culata y la válvula

Junta de culata incorrecta

Sedimentación de aceite carbonizado en la cabeza del pistón

Juego de válvula demasiado pequeño

Tiempos de mando de la válvula incorrectos debido un mal ajuste o saltos en las correas de distribución

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Fundiciones:

Inyectores defectuosos

Caudal incorrecto de inyección

Momento incorrecto de inyección

Compresión insuficiente

Encendido retardado

Vibraciones en las tuberías de inyección

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Grietas en la cabeza:

Inyector defectuoso o incorrecto

Momento incorrecto de inyección

Caudal incorrecto de inyección

Compresión insuficiente

Refrigeración insuficiente del pistón

Pistones incorrectos con forma de la cavidad incorrecta

Aumento de potencia

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Nuestro viejo amigo EL PISTÓN del motor. Campeón de tolerancias.