TEMA: PISTON Y BIELA

COMPETENCIA: Ubicar y armar correctamente el pistón, la biela y los anillos

OBJETIVO: Determinar el funcionamiento específico del pistón y la biela

6. PISTÓN Y BIELA

El pistón tiene las siguientes funciones:

 Transferir la presión de combustión al cigüeñal a través del pasador de pistón y la biela

 Sellar la cámara de combustión con el cárter  Transferir el calor a la pared del cilindro

El pistón esta compuesto por: la cabeza del pistón, el área superior del pistón (corona), zona de los anillos, buje del pistón y falda del pistón. La cabeza del pistón debe soportar altas presiones y temperaturas, por ejemplo en un motor diesel sobre 200kg por cm², y 2000°C. El diseño del pistón depende del diseño de la cámara de combustión y tiene influencia en la calidad de la combustión. El área entre la cabeza del pistón y el

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primer anillo es conocida como área superior del pistón (corona). Su función es proteger el primer anillo del pistón del sobre calentamiento. La zona de anillos y los anillos del pistón sellan la cámara de combustión contra el cárter y viceversa. El buje del pistón contiene al pasador del pistón.

La falda del pistón tiene las siguientes funciones:  Guiar el pistón

 Transferir la fuerza lateral

 Distribuir la película de aceite en la pared del cilindro  Disipar el calor hacia la pared del cilindro y aceite del motor

El pistón debe cumplir con los siguientes requisitos:

 Peso reducido, con la finalidad de reducir la fuerza de inercia del movimiento reciproco del pistón.

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 Capacidad de soportar las altas presiones y temperatura de la combustión.

Estos requerimientos se satisfacen utilizando pistones de aleación liviana. Existen pistones forjados o fundidos y también están disponibles los de aleación de aluminio con tratamiento de temperatura. Debido a la temperatura extremadamente alta de la combustión, la cabeza del pistón se expande y su diámetro aumenta. El anillo de acero o de aleación, instalado en el pistón previene una expansión excesiva de la cabeza del pistón. La pared del pistón en dirección del pasador del pistón tiene más masa que en dirección axial. Por esta razón la dilatación por calor del pistón es superior en la dirección del pasador. Para compensar esto, el pistón esta diseñado con un perfil ovalado, con un diámetro menor en dirección del pasador.

6.1 BIELA Y PASADOR DEL PISTÓN

Las bielas están frecuentemente fabricadas en acero. Ellas no están fijas rígidamente en ningún extremo, debido a que el ángulo entre la biela y el pistón cambia en la medida que el pistón se mueve hacia arriba y abajo y gira alrededor del cigüeñal. El extremo pequeño se fija al pasador del pistón, el que se fija a presión en la biela pero que puede girar libre en el pistón. El extremo más grande conecta con el muñón del cigüeñal a través del cojinete. El giro se produce sobre cojinetes partidos a los que se puede acceder, para el reemplazo, mediante los pernos de la tapa de biela en el extremo de mayor diámetro. Generalmente hay un agujero perforado a través del cojinete y el extremo mayor de la biela de modo que se pueda inyectar aceite presurizado del motor en el lado axial de la pared de cilindro para lubricar el recorrido del pistón y los anillos.

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6.2 ANILLOS DE PISTÓN

Los anillos de pistón tienen las puntas abiertas y se instalan en la ranura del diámetro exterior del pistón.

Las tres funciones principales de los anillos de pistón en un motor de combustión interna son:

 Sellar la cámara de combustión

 Contribuir a la transferencia de calor desde el pistón a la pared del cilindro.  Regular el consumo de aceite del motor.

Muchos pistones de automóviles tienen tres anillos: dos para sellar la compresión (anillos de compresión); uno para sellar el aceite (anillo de aceite en la falda). Los diseños típicos del anillo de compresión son: rectangulares, de perfil cónico o del tipo trapezoidal. Los diseños típicos de anillo de aceite sin resorte son de cara cónica o de tipo ahusado.

El diseño de los anillos de control de aceite cargados resorte espiral de 2 piezas o el formado por 3 piezas con resorte de expansor. Los anillos del pistón están sometidos a desgaste debido a que rozan con la pared del cilindro al subir y bajar. Para minimizar esto, están fabricados de un material muy duro – generalmente, hierro fundido – y el anillo inferior para el control de aceite esta diseñado para dejar una película de aceite lubricante de una poca micras de espesor en la camisa a medida que el pistón desciende.

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Cuando se instalan anillos de pistón nuevos, la separación entre las puntas es una medida crucial. Con el fin de que el anillo pueda mantenerse ajustado al pistón, éste no es continuo sino que esta partido en un punto de su circunferencia. Después de instalar los anillos, insertar el pistón en el cilindro con la ayuda de un compresor de anillos. El ancho de la separación de los extremos se mide con un calibre de láminas y debe estar dentro de la tolerancia requerida. <no debe haber una separación muy pequeña, debido a que bajo condiciones de funcionamiento en caliente puede llevar al atascamiento del pistón. Una separación muy grande indica excesivo desgaste en el cilindro y producirá un traspaso inaceptable de gases de combustión al cárter.

LECCIÓN 7