Componentes Esenciales del Motor de Combustión: Pistón, Biela y Cigüeñal

Velocidad Media del Pistón

La velocidad media del pistón se sitúa entre 10 y 15 m/s y no debe superar los 18 m/s.

Fuerzas que Actúan sobre el Cigüeñal

La fuerza ejercida sobre el pistón no se transmite íntegramente al cigüeñal, lo que provoca varios efectos:

• Desgaste en las paredes del cilindro debido al apoyo lateral del pistón.
• Desgaste en los cojinetes de apoyo y muñequillas del cigüeñal por las elevadas cargas aplicadas.
• Efectos de inercia debido a las altas velocidades del pistón.

Fabricación y Tipos de Bloque Motor

Materiales del Bloque

• Hierro fundido.
• Aleación ligera: aluminio y silicio.

Sistemas de Refrigeración del Bloque

Bloque Refrigerado por Agua

Alrededor del cilindro existen cámaras por las que circula el líquido refrigerante.

Bloque Refrigerado por Aire

Constituido por cilindros independientes para facilitar el acceso del aire.

Los Cilindros

Los cilindros deben soportar altas presiones y temperaturas de la combustión, así como el rozamiento constante de los segmentos y del pistón. Por ello, deben cumplir con las siguientes características:

• Resistencia al desgaste.
• Buena conductividad térmica.
• Buenas cualidades de deslizamiento.

Tipos de Camisas de Cilindro

Camisa Seca

Cilindros de paredes delgadas que se montan con interferencia sobre los orificios del bloque, formando un forro interior para el cilindro.

Camisa Húmeda

Cilindro desmontable, ya que el bloque se fabrica hueco.

Tipos Especiales de Pistones

Pistón Autotérmico con Tiras de Acero

Utilizado en motores de 4 tiempos. Consiste en insertar unas láminas de acero en la zona del bulón. Cuando aumenta la temperatura, las tiras adquieren una curvatura que obliga al pistón a dilatarse solamente en la dirección del bulón.

Pistón Compensador

Presenta en frío una forma ovalada; el diámetro menor del óvalo coincide con el eje del bulón. Cuando aumenta su temperatura, dilata más donde existe gran cantidad de material.

Segmentos del Pistón

Segmento de Compresión

Encargados de realizar el cierre hermético con el cilindro y evacuar gran parte del calor. Se montan 2 segmentos de compresión (y 3 en algunos motores diésel). El primer segmento está expuesto a la llama de combustión. Los segmentos deben moverse libremente en su alojamiento con una holgura axial calculada.

Segmento Rascador (o de Aceite)

Situado por debajo de los de compresión, recogen el aceite depositado en las paredes del cilindro.

Formas Habituales de los Segmentos

• De sección triangular.
• Con chaflán interior.
• Con sección cónica exterior.
• De uña.
• Con sección trapezoidal interior.
• Rascadores.
• De tres partes.

Construcción de la Biela

Pie de Biela

Unión entre el pistón y la biela a través del bulón.

Tipos de Montaje del Bulón

Bulón Fijo a la Biela

El bulón se monta a presión sobre el pie de biela y gira libremente sobre el alojamiento del pistón.

Bulón Flotante

Libre en la biela y libre en el pistón; el segmento lo sujeta.

Cuerpo de Biela

Fabricado con sección de doble T, lo que proporciona gran resistencia a la deformación por compresión y por flexión.

Cabeza de Biela

Unión con la muñequilla del cigüeñal. Se fabrica partida en dos mitades. Para un buen ajuste, se utiliza la técnica de craqueo.

Árbol de Equilibrado

Son ejes donde van labrados unos contrapesos. Generalmente, hay dos ejes, uno a cada lado del bloque de cilindros. Giran uno al revés del otro y lo hacen al doble de velocidad que el cigüeñal. Reciben el movimiento del cigüeñal a través de una correa dentada o cadena. Su función es eliminar las vibraciones creando vibraciones controladas.

Materiales para Cojinetes (Metales de Fricción)

• Metal blanco: aleación a base de estaño y plomo.
• Cobre y plomo.
• Aluminio y estaño: esta aleación es muy utilizada actualmente.