pistón

Un pistón es un componente sólido de forma cilíndrica o de disco que se desliza dentro de un orificio, sellado por anillos, y transmite fuerza entre un fluido o gas y un varillaje mecánico. En un motor de combustión interna, convierte la presión de expansión del combustible quemado en movimiento lineal; en un cilindro hidráulico, se mueve en respuesta al fluido presurizado; en un compresor o bomba, fuerza el fluido o gas de una cámara a otra. El pistón es siempre el elemento activo, lo que significa que la presión actúa sobre él y no al revés.

Los pistones de motor suelen ser de aleación de aluminio fundido o forjado, con un peso de 300 a 900 gramos según el diámetro del orificio, y viajan a velocidades que superan los 20 metros por segundo en aplicaciones de alta velocidad. Se asientan en un orificio de acero o hierro llamado cilindro, provisto de ranuras poco profundas cerca de la parte superior que alojan los anillos del pistón: uno o dos anillos de compresión que sellan la presión de combustión, y un anillo de aceite que raspa el lubricante en exceso de la pared del orificio. La articulación de pasador que conecta el pistón a la biela es el punto de articulación crítico, y cualquier desgaste o desalineación aquí reduce la eficiencia del motor y genera ruido.

Los pistones hidráulicos y neumáticos operan bajo diferentes restricciones. Un pistón hidráulico en un cilindro puede soportar presiones sostenidas de 210 a 350 bar y permanecer casi estacionario, manteniendo una carga indefinidamente; un pistón neumático típicamente trabaja a 6 a 10 bar y está diseñado para la velocidad en lugar de la retención de carga. Ambos tipos deben mantener holguras ajustadas, generalmente entre 0.01 y 0.05 milímetros, para evitar fugas internas que degradan el rendimiento. El sellado se logra mediante anillos de pistón o, en aplicaciones más pequeñas o lentas, sellos de elastómero que se adaptan a pequeñas irregularidades de la superficie.

Modos de falla y mantenimiento

La falla del pistón del motor generalmente se debe a anillos rotos, rayado de la falda del pistón por desgaste del cojinete en la biela, o agrietamiento térmico si las temperaturas de combustión superan los límites de diseño. El rozamiento, donde la superficie del pistón se suelda microscópicamente al orificio, ocurre cuando la película de aceite se rompe bajo presión o temperatura extremas. El desgaste del pistón hidráulico aparece como fuga interna, una pérdida gradual de la presión de retención en un cilindro; la solución es el reemplazo del sello o el bruñido del orificio para restaurar el acabado de la superficie. La corrosión dentro del orificio, común en equipos inactivos o con almacenamiento deficiente, pica la superficie del pistón y obliga a su reemplazo.

El término pistón proviene del italiano pistola, originalmente un arma de fuego pequeña, adoptado en la terminología mecánica en el siglo XVII; la conexión entre la fuerza explosiva de la pólvora y la fuerza repentina del gas presurizado le dio a la palabra su temprana tracción. Hoy en día, la ingeniería de pistones sigue siendo altamente especializada: los pistones automotrices están optimizados para el peso y la expansión térmica; los pistones diésel marinos priorizan la durabilidad; los pistones de compresor sacrifican el acabado por la resistencia a la corrosión. Comprender el ciclo de trabajo y la clasificación de presión de un pistón es esencial antes de seleccionar un reemplazo o solucionar un rendimiento deficiente.