Validación de una ecuación analítica para determinar la distribución de presiones de contacto en un conjunto anillo – pistón

Los pistones son uno de los elementos básicos del motor de combustión interna. Se trata de un émbolo que se ajusta al interior de las paredes del cilindro mediante aros flexibles llamados segmentos o anillos. Efectúa un movimiento alternativo, obligando al fluido que ocupa el cilindro a modificar su presión y volumen o transformando en movimiento el cambio de presión y volumen del fluido. Un anillo de pistón es un anillo con abertura que encaja en los surcos del diámetro exterior del pistón. La mayoría de los pistones llevan tres anillos: dos para sellado de compresión y uno para sellado de aceite. Su función primaria es la de formar un sello entre el pistón y las paredes del cilindro, evitando así, que grandes cantidades de presión de la combustión se escabullan hacia el pistón. Adicionalmente, ellos estabilizan al pistón en su movimiento cotidiano, ayudan a enfriar el pistón al transferir calor hacia el bloque del motor y raspan aceite de las paredes del cilindro. Los anillos pueden ser redondos, cuadrados, planos, inclinados, afilados, pero más importante, deben estar hechos a la medida del pistón. El diseño y el material del anillo de pistón, variará para diferentes motores y niveles de potencia. A la hora de crear un anillo de pistón se deben considerar el control de aceite, las RPM, la potencia y la compresión. Estudios en el conjunto anillo – pistón, han demostrado que la excesiva temperatura reinante en la cámara de combustión provoca que una gran proporción de la energía disponible en el combustible se pierda a través de los contornos del cilindro. Es por esto por lo que, para modelar la transmisión de energía térmica producida desde el anillo hacia la camisa por resistencia de contacto, es necesario determinar la presión de contacto entre las superficies en estudio.

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