Descripción
El pistón es una pieza metálica tronco cónica compuesta por
tres partes que son: la cabeza, el cuerpo y la pollera o falda. La parte
superior o cabeza es la parte más reforzada del mismo ya que se encarga de
recibir el empuje de la expansión de los gases dentro del cilindro durante el
desarrollo del ciclo.Los pasadores de pistón están hechos de aluminio. 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. Entre
las características que debe reunir se cuentan:
Capacidad de soportar las condiciones extremas a las que se
ven expuestos.
Debe ser ligero para no transmitir excesivas inercias que
aumenten las vibraciones del motor.
Capacidad de dotar de perfecta estanqueidad al cilindro para
así evitar una eventual fuga de gases.
A través de la articulación de biela y cigüeñal,
su movimiento alternativo se transforma en rotativo en este último.
Puede formar parte de bombas, compresores y motores.
Se construye normalmente en aleación de aluminio.
Los pistones de motores de combustión interna tienen que
soportar grandes temperaturas y presiones, además de velocidades y
aceleraciones muy altas. Debido a estos se escogen aleaciones que tengan un
peso específico bajo para disminuir la energía cinética que se genera en los
desplazamientos. También tienen que soportar los esfuerzos producidos por las
velocidades y dilataciones.
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| esquema simplificado el movimiento del piston |
Materiales de construcción
El pistón debe ser diseñado de forma tal que permita una
buena propagación del calor, para evitar las altas tensiones moleculares
provocadas por altas temperaturas en diferentes capas del material, caso
contrario una mala distribución del calor ocasiona dilataciones desiguales en
distintas partes del pistón ocasionando así roturas del mismo. Es común el uso
de cabezas de acero fundido en motores de gran potencia, manteniendo el cuerpo
cilíndrico de hierro fundido.
Generalmente para la construcción del pistón se emplea la
fundición de grano fino, pero cuando es necesario fabricarlo en dos o más
partes se usa el fondo de acero fundido para resistir mejor las tensiones
producidas por el calor. Los pistones se construyen en una gran variedad de
materiales siendo los más comunes:
- Hierro fundido.
- Aleación de níquel y hierro fundido.
- Aleación de acero y aleación de aluminio.
- Aleación de níquel y hierro fundido:
Se utiliza aleación de hierro al 64% y níquel al 36% con muy
poco carbono y algo de cromo. El coeficiente de dilatación de esta combinación
es prácticamente nulo, con lo cual se consigue limitar la dilatación del
pistón.
Fundición:
Se utiliza en motores pequeños. Poseen la ventaja de tener
elevada resistencia mecánica y gran capacidad para trabajar en fricción.
Pistones de hierro colado:
Se desgastan menos y pueden utilizarse con menos holgura
debido a que se expanden menos que los de aluminio.
Pistones de aluminio:
Son mucho más ligeros y tienen un alto coeficiente de
transmisión de temperatura. Por ende requieren menos agua de refrigeración que
los émbolos de fundición.
Pistones de hierro común:
Utilizados en motores de combustión de baja y media
velocidad, este material aumenta la elasticidad a prueba de deformación
permanente y resistencias al desgaste, es preferible a las aleaciones livianas,
ya que permite emplear espacios nocivos menores en los pistones, lo cual
constituye un detalle valioso tratándose de motores grandes que funcionan con
carga variable.
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