Pistones

Los pistones son piezas del cilindro o de la bomba de un motor cuyo movimiento hacia arriba y hacia abajo impulsa un fluido. Se conoce también como émbolo y, al producirse la explosión de la mezcla combustible, recibe un impulso que lo lleva a un punto muerto.

Se trata de un elemento fabricado en hierro o aleaciones de aluminio con otros materiales que alcanzan gran velocidad. Se encarga de comprimir la mezcla formada por aire y combustible, por lo que al recibir la combustión, se mueve hacia abajo para transmitir impulso al cigüeñal por medio de la biela.

Han evolucionado de forma considerable, pues en la década de 1950 la mayoría de los vehículos usaban un tipo de hierro fundido o un pistón de acero muy durable. Sin embargo, eran muy pesados y funcionaban a bajas rpm. En la actualidad, se ha prestado atención al diseño, los materiales, la manufactura y la efectividad.

Características

El principal aspecto que caracteriza a los pistones es que se encuentran elaborados en materiales de alta calidad. Su estructura robusta le permite soportar el esfuerzo, las elevadas temperaturas y las condiciones extremas a las que se ve expuesto.

Por otra parte, son dispositivos ligeros y todos los que conforman un motor deben ser del mismo tamaño y peso, así, se evita un desequilibrio en el funcionamiento. Son resistentes a la corrosión y al desgaste.

En lo que respecta al material de fabricación, este debe tener una excelente propagación del calor para evitar las altas tensiones que causan roturas del mismo. Pueden ser de hierro fundido, aleación de níquel y hierro, de acero con aluminio, entre otros, con recubrimiento de estaño o plomo para cualidades deslizantes.

Partes

Los pistones están constituidos por partes fácilmente reconocibles y de las cuales se pueden mencionar las principales:

• Cabeza: Hace referencia a la parte superior de la pieza, la cual está en contacto con los fluidos. Es la zona donde se realiza la combustión y su forma depende de las necesidades del motor.
• Cielo: Es la parte superior de la cabeza y es posible encontrarla en diferentes formas, ya sea cóncava, convexa o plana. Se trata de la superficie contra la cual se ejerce presión por parte de los gases.
• Ranuras de compresión: Hace referencia a dos segmentos del pistón encargados de mantener la compresión en la cámara de combustión.
• Anillos: Se les conoce como aros y su función es prevenir que los gases escapen por el espacio que queda entre las paredes del cilindro y el pistón. Los anillos de aceite raspan el exceso de lubricante, mantiene la hermeticidad y el calor.
• Falda: También conocida como pollera y es la sección inferior del pistón. Se encarga de resguardar el perno, el pie de la biela y forma una superficie de deslizamiento guiando al mecanismo dentro del cilindro. Está elaborada en hierro fundido.
• Perno: Se trata de un pasador tubular formado en acero para resistir la presión, ya que se encuentra fijado entre el pistón y la biela.

Existen otras secciones que pueden variar según el tipo de uso, puesto que pueden ser pistones de compresores, bombas o motores.

Tipos

A pesar de tener un uso básico dentro de los motores, los pistones son parte de una obra de ingeniería estudiada y diseñada en cada sección. Por tal razón, existe un ejemplar que se ajusta a cada necesidad, los cuales se pueden clasificar de la siguiente manera:

• Según el material de fabricación: En esta categoría se pueden encontrar los de aluminio fundido, los forjados a presión y los hipereutécticos que no se deforman. Hay aleaciones que garantizan resistencia al uso y al calor.
• Auto térmico: Cuenta con inserciones de acero de baja expansión, donde los coeficientes se transfieren para un mejor empuje en condiciones de calor o frío. Por lo general, son más silenciosos.
• Forma de la cabeza: Hay varios tipos de pistones que varían según el diseño en la parte superior, ya que puede ser plana, curvada, con ranuras o formas que faciliten el flujo de la mezcla de aire y combustible.
• Specialloid: Se trata de un tipo de pistón empleado en vehículos comerciales, tracción ferroviaria, propulsión marina que posee nervaduras y un diseño que reduce las elevadas temperaturas, evitando el pegado y la distorsión del agrietamiento térmico.

La tecnología ofrece ejemplares modernos que sobresalen por la forma de su diseño y su adecuación al motor. Algunos incluyen o excluyen ciertos elementos para potenciar una función, por lo general, relacionada con la parte térmica.

Funcionamiento

Este dispositivo empieza su actividad en el momento en que se acciona el equipo. En los motores de combustión interna, estos se encuentran dentro del cilindro y al sentir la chispa o impulso eléctrico que hace girar al cigüeñal, empiezan a comprimir la mezcla de aire y combustible.

De inmediato, se crea una explosión que impulsa a los pistones a un punto muerto. Este dispositivo baja a alta velocidad debido a que recibe la explosión en la superficie y es allí donde se genera la fuerza motriz para mover el motor. Luego, al subir, la válvula de escape deja salir los gases generados.

El movimiento de arriba hacia abajo cumple distintas funciones. Contribuye a la compresión de la mezcla aire combustible, transmite la presión de combustión al cigüeñal usando la biela y dirige los gases hacia el sistema de escape. Los elementos que lo componen ayudan en la lubricación y en la prevención de la salida de los gases.

Referencias

1. Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo.-. Consideraciones en el Diseño de Pistones para motores a cuatro tiempos, de Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo.                              website:https://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/sahagun/n3/e1.html