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FPVA

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COCHABAMBA

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BOLIVIA

FPVA UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON

ING. ROGER REINALDO MONTECINOS R.

FUNCIONES DEL PISTÓN Produce un vacío en el cilindro que “aspira” la mezcla en la carrera de admisión.

FUNCIONES DEL PISTÓN Comprime la mezcla en la carrera de compresión.

FUNCIONES DEL PISTÓN Cerrar y sellar de modo móvil la cámara de combustión.

FUNCIONES DEL PISTÓN Selladura contra la fuga de gases de combustión

FUNCIONES DEL PISTÓN

Recibir presión de los gases de la combustión

FUNCIONES DEL PISTÓN Obliga la salida de los gases resultantes de la combustión en la carrera de escape

FUNCIONES DEL PISTÓN Transmitir el calor de la combustión

FUNCIONES DEL PISTÓN Transmitir el calor de la combustión (Disipación térmica)

1. 2. 3. 4.

ESFUERZOS SOBRE EL PISTÓN Fuerza sobre el pistón Fuerza lateral Rozamiento Calor 1

ESFUERZOS SOBRE EL PISTÓN FUERZA EJERCIDA SOBRE EL PISTÓN Sobre la cabeza del pistón actúa una presión de combustión de 30 Kg./cm2. Con un pistón de 80 mm de diámetro, Actúa una fuerza de 1507 Kg. sobre el pistón.

Presión de combustión es 30 kg/cm2, diámetro de pistón de 80 mm, Calcular la fuerza ejercida sobre el pistón, si sabemos que: Donde:

P=F/A

P es la presión de la combustión F es la sumatoria de las fuerzas generadas por la presión de la combustión

A es el área de la cabeza del pistón

Despejado se tiene

F=pxA

Si sabemos

A= (Π*d2)/4

Entonces la fuerza es de

F= 1507,26 Kg.

F

ESFUERZOS SOBRE EL PISTÓN ROZAMIENTO

• El vástago del pistón, las ranuras para las anillas y los asientos del pasador están solicitados a fricción.

ESFUERZOS SOBRE EL PISTÓN ROZAMIENTO

• El rozamiento y el desgaste

deben ser disminuidos mediante una adecuada elección de los materiales, cuidadoso mecanizado de las superficies de deslizamiento y correcta lubricación.

ESFUERZOS SOBRE EL PISTÓN CALOR

La combustión producen temperaturas que oscilan entre los 2000 ºC y los 2500 ºC. Una gran parte del calor de la combustión pasa a través de la cabeza del pistón, de la zona de los anillas y a través de estos mismos y llega al cilindro que está refrigerado. También el aceite lubricante extrae calor. Los pistones de metal ligero la cabeza tiene temperaturas de régimen que llegan a los 250 ºC a 350 ºC y en el vástago del pistón hasta los 150 ºC.

CONTROL DE TEMPERATURA EN LOS PISTONES

Varios métodos se utilizan para controlar la temperatura de los pistones y sirven para limitar la expansión del pistón y mantener la holgura correcta entre éste y la pared del cilindro.

CALOR EN EL PISTON Si los pistones se arman ajustados, al calentarse se encallarían a las paredes y el motor se griparía; pero si se arman con mucha holgura, cabecearían en frío. Para evitar esto, se construyen los pistones con la falda de mayor diámetro que la cabeza y se practican en la falda dos ranuras, una horizontal (H) y otra vertical, en algunos tipos de pistones V

H

v

CALOR EN EL PISTON La ranura horizontal limita la transmisión de calor de la cabeza a la falda. La vertical (V), hace que al dilatarse la falda, ésta no se roce con el cilindro.

H

v

CALOR EN EL PISTON Otro sistema de fabricar el pistón con la falda ligeramente ovalada y con el diámetro mayor perpendicular al eje del bulón, que es donde se produce el mayor esfuerzo. De esta forma al dilatarse se ajusta perfectamente por igual en toda la superficie del cilindro evitando el cabeceo del pistón.

H

v

ESFUERZOS SOBRE EL PISTÓN

FUERZA LATERAL La pared del pistón soporta una presión lateral de 0,5 N/mm2. El pistón es comprimido alternativamente contra la pared del cilindro. Esto da origen a un movimiento basculante del pistón y con ello a ruidos.

Debido a la rotación del cigüeñal, la posición de las bielas no es totalmente vertical. Esto produce una presión en el pistón hacia una de las caras de la camisa en su movimiento ascendente.

En el punto muerto superior, la biela está totalmente vertical y comienza a formar un ángulo hacia el lado opuesto haciendo que el pistón comience a apoyarse en la cara opuesta de la camisa. Para minimizar el impacto del pistón con la otra cara de la camisa y hacer el funcionamiento más silencioso, se desplaza el alojamiento del pasador hacia un lado.

PARTES DEL PISTON

PARTES DEL PISTON

CARACTERÍSTICAS DEL PISTON – Liviano, de forma que sean mínimas las cargas de inercia.

CARACTERÍSTICAS DEL PISTON Rígido y resistente para soportar el calor y la presión de la cámara de combustión.

PROPIEDADES DEL MATERIAL PARA PISTONES Poca densidad Elevada resistencia incluso a altas temperaturas, Buena conductibilidad térmica, Dilatación térmica pequeña, Poca resistencia de rozamiento (buenas propiedades de deslizamiento) Gran resistencia frente al desgaste Estos materiales tienen que poderse colar o estampar y ser fácilmente mecanizables por arranque de viruta.

MATERIAL PARA PISTONES Por su bajo peso y su muy buena conductibilidad térmica, pistones de aleaciones de Aluminio.

MATERIAL PARA PISTONES Compresores, motores de tractor y motores estacionarios utilizan pistones de hierro fundido.

FABRICACION DE PISTONES La mayoría de los pistones para vehículos de serie se fabrican de fundición en coquilla.

PISTONES FUNDIDOS Los pistones fundidos tienen una larga vida útil y trabajan en motores de gasolina y diesel.

PISTONES DE HIERRO FUNDIDO Los pistones de hierro fundido, a pesar de sus buenas propiedades de deslizamiento, se usan hoy en día muy raramente, por ejemplo en compresores, en motores de tractor, motores estacionarios.

FABRICACION DE PISTONES PISTONES FORJADOS

Los pistones que han de soportar presiones y temperaturas excepcionalmente altas, se fabrican estampados (forjados) o de materiales a base de aluminio sinterizado.

FABRICACION DE PISTONES PISTONES FORJADOS

Debido al proceso de fabricación, disponen de una resistencia elevada, lo que posibilita secciones de pared más pequeñas y menores pesos de pistón.

PROTECCIÓN DE LAS SUPERFICIES DE DESLIZAMIENTO DEL PISTÓN – STANNAL lo que se hace es sumergir los pistones en un baño de sal estañosa

PROTECCIÓN DE LAS SUPERFICIES DE DESLIZAMIENTO DEL PISTÓN – PLUMBAL la capa de plomo ofrece la ventaja de un más elevado punto de fusión (327º C) que en el caso del estaño (232º C), por eso es el más frecuentemente utilizado.

PROTECCIÓN DE LAS SUPERFICIES DE DESLIZAMIENTO DEL PISTÓN – GRAFAL se pulveriza sobre la pieza una capa de grafito de 0,02 mm a 0,04 mm de espesor que suministra una acción protectora extraordinaria.

PROTECCIÓN DE LAS SUPERFICIES DE DESLIZAMIENTO DEL PISTÓN – OXIDACIÓN ELECTROLÍTICA (anódica) del vástago de los pistones suministra una elevada resistencia a la abrasión, pero en cambio no da ninguna propiedad que favorezca el funcionamiento en condiciones críticas de lubricación. En cambio, las cabezas de pistón sometidas. a este tratamiento de anodización se han acreditado magníficamente en lo que respecta a resistir bien las elevadas solicitaciones de carácter térmico, y a estar bien protegidas contra la corrosión.

PISTÓN DE CABEZA PLANA

Utilizado en un principio cuando se empezó a desarrollar el motor de combustión interna y en aquellos motores que no requieren alta potencia, como pueden ser los de plantas eléctricas, vehículos pequeños y motores industriales pequeños. Algunos poseen trabajos sobre la cabeza para dar espacio a las válvulas.

PISTÓN DE ALTA COMPRESIÓN

Son pistones diseñados para aumentar la relación de compresión, su forma en la cabeza depende del tipo de cámara de combustión, utilizados únicamente en motores a gasolina y no en diesel.

PISTONES CON PORTADORA DE SEGMENTOS Y CASQUILLO DE BULÓN

Estos pistones para motores diesel tienen un portasegmentos metálico de hierro especial fundido unido de forma fija con el material del pistón para conseguir un aumento de la resistencia al desgaste, especialmente en la primera ranura en el caso de los motores diesel. Para incrementar la capacidad de carga del pasador estos pistones tienen casquillos de pasador de un material especial.

PISTONES CON PORTADORA DE SEGMENTOS , CANAL DE REFRIGERACIÓN Y PROTECCIÓN ADICIONAL EN LA CABEZA

En motores diesel sometidos a altas cargas se emplean estos pistones. Como protección adicional y para evitar grietas en los bordes de la cámara y en la cabeza, estos pistones disponen de una capa especial de anodización dura (capa HA) en la cabeza del pistón.

Pistón para un motor de encendido por compresión y el hueco hemisférico de la cabeza se diseña especialmente para favorecer la combustión en éste tipo de motores. Para conseguir una óptima combustión, el diseño de los pistones va estrechamente ligado al de las cámaras de combustión.

1. Cabeza del Pistón-Embolo 2. Cavidad cámara de combustión 3. Zona de descarga 4. Pared de fuego 5. Pared entre aros-segmentos 6. Distancia de compresión 7. Zona descarga orificio pasador 8. Zona inferior de la falda 9. Bancada pasador-bulón 10. Orificio pasador-bulón 11. Ranura clip de retención 12. Orificios descarga de aceite 13. Ranura de aceite 14. Ranura rectangular compresión 15. Ranura compresión (Keystone) 16. Inserto Ni-Resist

PISTÓN

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MARCADOS DE LA CABEZA DEL PISTÓN Datos dimensionales Juego de montaje, Dirección del montaje

En la cabeza del pistón se hallan las indicaciones sobre el espacio neutro máximo y el juego ideal del pistón. La suma de ambos da la medida nominal del agujero del cilindro.

MARCADOS DE LA CABEZA DEL PISTÓN Diámetro real del pistón

Juego de montaje Sentido de montaje

Marca de calidad-KS Fecha de fabricación

MARCADOS DE LA CABEZA DEL PISTÓN Motor delantero

Motor trasero

¿Por qué es importante respetar la dirección del montaje de los pistones?

Los pistones con diseño asimétrico de la cabeza o aquellos diseñados con rebajes de válvula de diferentes tamaños sólo pueden ser montados en el motor en una dirección determinada. Esto también es aplicable a pistones con cavidades de combustión no situadas en el centro de la cabeza. Pero también hay pistones que parecen totalmente simétricos y que por ejemplo tienen una cabeza totalmente plana. Incluso en estos pistones puede ser necesario el montaje en un sentido determinado.

¿Por qué es importante respetar la dirección del montaje de los pistones?

Esto es debido al posible desplazamiento del alojamiento del bulón, de tal modo que dicho alojamiento no se encuentra exactamente en la mitad del pistón sino ligeramente desplazado a un lado. Esto no siempre se percibe a simple vista, puesto que el desplazamiento puede ser inferior a un milímetro en función del tipo constructivo.

PRACTICA 1) 2) 3) 4) 5)

6) 7) 8) 9) 10) 11) 12)

¿Qué es la inercia? ¿Cuál es su efecto en el pistón y la biela? ¿Cuáles son las funciones del pistón? ¿Qué solicitaciones tiene que soportar un pistón en funcionamiento? En un gráfico del pistón coloque sus partes ¿Calcule la fuerza que soporta el pistón en la explosión si se tiene los siguientes datos diámetro del pistón 100 mm y una carrera de 145 mm, con un volumen de cámara de combustión de 135 cm3 y si la presión de la expansión es de 30 kg/cm2 ¿Por qué se deja holgura para el pistón? ¿Qué es la cara de empuje de un pistón? ¿Cómo ayuda el aceite lubricante en el enfriamiento de los pistones? ¿Qué significa esmerilado de leva? Descríbanse las diversas configuraciones de los pistones y por qué se utilizan. ¿Cómo se retienen los pasadores de pistón en los pistones? ¿Cómo se lubrican los pistones?

PRACTICA 13) 14) 15) 16) 17) 18) 19) 20) 21) 22)

¿Cómo puede disminuirse el movimiento basculante del pistón? ¿A qué se llama rozamiento sobre el pistón? ¿Para soportar el esfuerzo de calor como debe fabricarse el pistón? ¿Por qué se desplaza el alojamiento del pasador del pistón? ¿Cuáles deben ser las características del material para pistones? Cuáles son las propiedades del material que se fabrican los pistones ¿Cómo se fabrican los pistones? ¿A qué se llama pistón mono metálico? ¿A qué se llama pistón bimetálico? ¿Por qué se proveen de capas protectoras las superficies de deslizamiento de los pistones? Y cuales son 23) ¿Qué marcas traen en la cabeza del pistón y que indica? 24) ¿Por qué es importante respetar la dirección del montaje de los pistones?

GRACIAS POR SU

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