UNIVERSIDAD DON BOSCO

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE MECNICA

MATERIA: CIENCIA DE LOS MATERIALES

ESTUDIO DE LOS MATERIALES DE PISTON Y ELEMENTOS DE MOTOR TD 2L

CATEDRTICO: Ing. Saturnino Gmez

PRESENTADO POR:

Eduard Alberto Alegra Guardado AG 080441

Mara Silvina Suarez Narvez SN080769

Diego Ernesto Martel Romero MR100007

Ren Alexander Paz Melgar PM100124

SAN SALVADOR, 13 DE JULIO DE 2013

Contenido

INTRODUCCION ....................................................................................................................................................3

OBJETIVOS .............................................................................................................................................................4

OBJETIVO GENERAL .............................................................................................................................................4

OBJETIVOS ESPECIFICOS ......................................................................................................................................4

CAPITULO I .............................................................................................................................................................5

ANTECEDENTES ......................................................................................................................................................5

JUSTIFICACIN .................................................................................................................................................. 11

ALCANCES .......................................................................................................................................................... 12

LIMITACIONES / DELIMITACIONES ................................................................................................................ 13

CAPITULO II- ANALISIS DE CADA ELEMENTO .............................................................................................. 14

PISTON ............................................................................................................................................................... 14

ANILLOS ............................................................................................................................................................. 24

BULN ............................................................................................................................................................... 29

BIELA .................................................................................................................................................................. 32

CAPITULO III-INVESTIGACION DE CAMPO ................................................................................................. 44

PISTON ............................................................................................................................................................... 44

ANILLOS ........................................................................................................................................................... 49

BULN .............................................................................................................................................................. 53

BIELA .................................................................................................................................................................. 58

REFERENCIAS ...................................................................................................................................................... 65

ANEXOS ............................................................................................................................................................... 67

INTRODUCCION

En el presente trabajo se desarrolla el proyecto de ctedra para la asignatura de

ciencias de los materiales. En el documento se presenta un estudio de materiales

que posee un pistn y otros elementos existentes dentro de un motor turbo diesel 2L.

Dentro del informe se presentan una serie de anlisis cuantitativos que permiten

identificar los materiales ms adecuados que debe poseer cada uno de los

elementos a estudiar. Para ello se escoger una pieza o elemento del motor por

estudiante, con el fin de obtener parmetros que permitan identificar qu

propiedades deben tener los materiales. Dichos parmetros sern temperaturas de

trabajo, esfuerzos o cargas que soportan, y otros que ms adelante se irn

detallando.

Con el fin de presentar un anlisis real, se tomarn como base o modelo ciertos

dispositivos ya existentes, patentes. Esto dar una gua de las principales piezas que

conforman el motor y cmo es el trabajo de cada una de ellas.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Realizar una investigacin bibliogrfica y practica con ensayos que nos permita

analizar y establecer las propiedades fsicas, composicin, estructura, materiales,

fuerzas aplicadas y condiciones de funcionamiento; relacionando estas propiedades

con el funcionamiento de las piezas de un pistn de un motor turbo diesel 2L, donde

se aplicarn los conocimientos adquiridos en clases durante el presente ciclo.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Establecer la estructura, materiales, composicin y condiciones de

funcionamiento de un pistn de un motor turbo diesel.

Analizar las diferentes propiedades de los materiales de los que est

compuesto el pistn a partir de pruebas realizadas en el laboratorio prctico,

para luego relacionarlas con el funcionamiento de cada pieza.

Investigar acerca de los diferentes componentes del pistn a partir de los

materiales utilizados en su fabricacin.

Recopilar la informacin necesaria como descripciones en catlogos,

patentes y lugares enfocados en la distribucin de los materiales que se

pueden encontrar en el pistn.

CAPITULO I

ANTECEDENTES

El motor de combustin interna tal como se conoce hoy en da, fue desarrollado por

el alemn Nikolaus Otto, quien en 1886 patent el diseo de un motor de

combustin interna a cuatro tiempos, basado en los estudios del inventor francs

Alphonse Beau de Rochas en 1862, que a su vez se bas en el modelo de

combustin interna de Barsanti y Matteucci. Algunos de los elementos mviles que

posibilitan su funcionamiento son:

Pistn

Biela

Anillos

Cigeal

Los primeros antecedentes del sistema de mbolo datan desde la aparicin del

can (el hecho de tener un cilindro y una bala que era impulsada mediante un

explosin de plvora negra) pero no fue hasta en 1873, gracias al norteamericano

Brayton creador de los primeros prototipos de las mquinas que despus se

conoceran como MCI; la forma del pistn, de cuerpo cilndrico, se hizo cada vez

ms compleja y similar a la configuracin actual: se introdujeron los segmentos o

anillos cuya funcin es lograr una hermeticidad entre el cilindro y pistn, con sus

correspondientes alojamientos, y los agujeros del buln fueron dotados de una zona

de robustecimiento interna.

El material con que se construa fue durante muchos aos la fundicin. En el ao

1911, La Hispano-Suiza introdujo los pistones de aluminio, obteniendo una notable

ventaja en cuanto a ligereza. Sin embargo, la mayor dilatacin trmica del aluminio

(3 veces superior a la de la fundicin) y el consiguiente peligro de gripado

condujeron a los dems constructores de motores a conservar an durante un

decenio los pistones de fundicin, limitando el peso mediante la reduccin del

grosor del material.

A partir de 1920, gracias a las nuevas aleaciones ligeras y a las tcnicas de fusin y

de mecanizacin mejoradas, el pistn de aluminio comenz a substituir al de

fundicin, aunque en los aos treinta se produjo en Estados Unidos un retorno al

segundo tipo, por razones econmicas y en parte tcnicas.

MOTOR DIESEL

El motor diesel es un motor trmico de combustin interna en el cual el encendido se

logra por la temperatura elevada producto de la compresin del aire en el interior

del cilindro. Fue inventado y patentado por el ingeniero alemn Rudolf Diesel en

1892. El motor de gasolina al principio tena muy poca eficiencia.

Rudolf Diesel estudi las razones y desarroll el motor que lleva su nombre (1892),

cuya eficiencia es bastante mayor. En teora, el ciclo diesel difiere del ciclo Otto en

que la combustin tiene lugar en este ltimo a volumen constante en lugar de

producirse a una presin constante. La mayora de los motores diesel tienen tambin

cuatro tiempos, si bien las fases son diferentes de las de los motores de gasolina.

El motor diesel de cuatro tiempos est formado bsicamente de las mismas piezas

que un motor de gasolina, algunas de las cuales son:

Aros

Bloque del motor

Culata

Cigeal

Volante

Pistn

rbol de levas

Vlvulas

Crter

Mientras que las siguientes son caractersticas del motor diesel:

Bomba inyectora

Ductos

Inyectores

Bomba de transferencia

Toberas

Bujas de Precalentamiento

Un motor diesel funciona mediante la ignicin de la mezcla aire-gas sin chispa. La

temperatura que inicia la combustin procede de la elevacin de la presin que se

produce en el segundo tiempo motor, compresin. El combustible diesel se inyecta

en la parte superior de la cmara de compresin a gran presin, de forma que se

atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presin (entre 700 y 900 C y

una relacin de compresin 20-24:1 con una estructura ms estable que el motor de

gasolina). Como resultado, la mezcla se quema muy rpidamente. Esta combustin

ocasiona que el gas contenido en la cmara se expanda, impulsando el pistn

hacia abajo. La biela transmite este movimiento al cigeal, al que hace girar,

transformando el movimiento lineal del pistn en un movimiento de rotacin.

Hay motores diesel de dos y de cuatro tiempos. Uno de cuatro tiempos se explica as:

En la primera fase se absorbe aire hacia la cmara de combustin.

En la segunda fase, la fase de compresin, el aire se comprime a una fraccin

de su volumen original, lo cual hace que se caliente hasta unos 440 C. Al final

de la fase de compresin se inyecta el combustible vaporizado dentro de la

cmara de combustin, producindose el encendido a causa de la alta

temperatura del aire.

En la tercera fase, la fase de potencia, la combustin empuja el pistn hacia

atrs, trasmitiendo la energa al cigeal.

La cuarta fase es, al igual que en los motores Otto, la fase de expulsin.

Fig. 1 Cuatro tiempos motores diesel.

Algunos motores diesel utilizan un sistema auxiliar de ignicin para encender el

combustible para arrancar el motor (en condiciones de funcionamiento adversas,

arranque en fro o helada) mientras alcanza la temperatura adecuada.

La eficiencia de los motores diesel depende, en general, de los mismos factores que

los motores Otto, y es mayor que en los motores de gasolina, llegando a superar el

40%. Este valor se logra con un grado de compresin de 14 a 1, siendo necesaria una

mayor robustez, y los motores diesel son, por lo general, ms pesados que los motores

Otto. Esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia y el hecho de utilizar

combustibles ms baratos.

Los motores diesel suelen ser motores lentos con velocidades de cigeal de 100 a

750 revoluciones por minuto (rpm o r/min), mientras que los motores Otto trabajan de

2.500 a 5.000 rpm. No obstante, algunos tipos de motores diesel trabajan a

velocidades similares que los motores de gasolina.

Partes principales de un motor diesel

Bloque.

Es la estructura bsica del motor, en el mismo van alojados los cilindros, cigeal,

rbol de levas, etc. Todas las dems partes del motor se montan en l.

Generalmente son de fundicin de hierro o aluminio.

Pueden llevar los cilindros en lnea o en forma de V.

Lleva una serie de aberturas o alojamientos donde se insertan los cilindros, varillas de

empuje del mecanismo de vlvulas, conductos del refrigerante, los ejes de levas,

apoyos de los cojinetes de bancada y en la parte superior lleva unos taladros donde

se sujeta el conjunto de culata.

Ejemplo: Materiales de bloque de cilindros

Fundido de aleacin de aluminio

DIN 1691:

GG: Hierro fundido con grafito laminar (fundicin gris): no maleable, fcilmente

mecanizable y fundible, sensible a deformacin, resistente a la presin, poca

dilatacin, buenas caractersticas de rozamiento, resistente a vibraciones, corrosin y

fuego. Buenas propiedades de deslizamiento, para altas solicitaciones.

GG-12: fcilmente mecanizable; para piezas de fundicin sometidas a solicitacin

mediana, 3,3 a 3,6% C, resistencia a la traccin de 120 N/mm2.

GG-20: para piezas de fundicin con alta solicitaciones, 1,6 a 2% Si, con 3,2 a 3,4% C,

resistencia a la traccin de 200 N/mm2.

GG-25: para piezas de fundicin con alta solicitaciones, 1,2 a 1,8% Si; 2,8 a 3,2% C;

resistencia a la traccin de 250 N/mm2.

GG-26: 1,2 a 1,8% Si; 2,8 a 3,2% C; resistencia a la traccin de 260 N/mm2.

Metal ligero: Aleacin de aluminio fundida y maleable:

G-Al Si 10 Mg: piezas para fundicin resistentes a vibraciones; 10% Si, 0,3% Mg, resto

Al; resistencia a la traccin de 180 a 240 N/mm2.

Cigeal.

Es el componente mecnico que cambia el movimiento alternativo en movimiento

rotativo. Esta montado en el bloque en los cojinetes principales los cuales estn

lubricados.

El cigeal se puede considerar como una serie de pequeas manivelas, una por

cada pistn. El radio del cigeal determina la distancia que la biela y el pistn

puede moverse. Dos veces este radio es la carrera del pistn.

Un volante de masa suficiente es asegurado al cigueal con el objeto de reducir las

fluctuaciones de la velocidad por almacenamiento cintico durante las carreras de

trabajo.

Culata.

Es el elemento del motor que cierra los cilindros por la parte superior. Pueden ser de

fundicin de hierro o aluminio. Sirve de soporte para otros elementos del motor como

son: Vlvulas, balancines, inyectores, etc. Lleva los orificios de los tornillos de apriete

entre la culata y el bloque, adems de los de entrada de aire por las vlvulas de

admisin, salida de gases por las vlvulas de escape, entrada de combustible por los

inyectores, paso de varillas de empujadores del rbol de balancines, pasos de agua

entre el bloque y la culata para refrigerar, etc.

Entre la culata y el bloque del motor se monta una junta que queda prensada entre

las dos a la que llamamos habitualmente junta de culata.

Cilindro:

El corazn del motor es el cilindro donde el combustible es quemado y la potencia

se desarrolla. El interior del cilindro est formado por la camisa y el cabezote que

sella un extremo del cilindro y a menudo, aunque no siempre, contiene las vlvulas

para administrar combustible y aire y para eliminar los gases producidos por la

combustin. El dimetro del cilindro es conocido como taladro o dimetro interior.

Pistn:

El pistn sella el otro extremo del cilindro y transmite al exterior la potencia

desarrollada en el interior del cilindro por la combustin del aceite combustible. Una

estanqueidad entre el pistn y la camisa del cilindro es producida por los anillos del

pistn lubricados con aceite del motor. La distancia que el pistn recorre de un

extremo al otro del cilindro se conoce con el nombre de carrera.

Efecto de los pistones: Los motores de simple efecto usan solo una cara del pistn

para producir potencia, la gran mayora de los motores Diesel son de simple efecto.

Los motores de doble efecto usan ambos extremos del cilindro y las dos caras del

pistn para el desarrollo de la potencia. Los motores de doble efecto son construidos

para unidades grandes y de velocidad relativamente baja

Biela:

Un extremo llamado pi de biela est asegurado al buln del pistn y el otro

llamado cabeza de biela tiene un cojinete y va asegurado al motor. La biela

transforma el movimiento alternativo del pistn en movimiento continuo de rotacin

en el cigeal durante la carrera de trabajo y viceversa durante todas las carreras.

Crter:

El crter es construido para proteger el cigeal, los cojinetes, las bielas y dems

accesorios para recoger el aceite de las partes mviles y para servir de receptor del

aceite del sistema de lubricacin.

JUSTIFICACIN

El anlisis de este dispositivo y sus elementos aledaos que lo conforman es de gran

importancia ya que es un elemento fundamental en el funcionamiento de un motor

de combustin interna de 4 tiempos; sometido a condiciones de esfuerzos elevados,

temperaturas altas, movimientos a altas velocidades. Sus dimensiones, geometra y

materiales que lo constituyen son aspectos importantes en su diseo, ya que de estos

depende su funcionabilidad, eficiencia y duracin.

Por lo que al abordar un anlisis de esta magnitud, se adquiere una gran

competencia, en la que se desarrollar la aplicacin e implementacin de la teora

vista en la materia de ciencias de los materiales.

Por otro lado se pretende realizar un documento que sea capaz de exponer y

demostrar la aplicabilidad de los tpicos discutidos en clase, con el fin de evidenciar

la importancia del estudio de la materia.

ALCANCES

Debido a la naturaleza de la investigacin se efectuar un trabajo terico que

incluya clculos numricos, una descripcin detallada del funcionamiento del motor

y especficamente del comportamiento del pistn y otros elementos afines;

obteniendo informacin de libros, pginas web, catlogos y patentes.

Para poder conocer un poco ms a cerca de las propiedades que poseen los

materiales a estudiar, se realizarn ensayos de traccin, impacto, y dureza

Rockwell, que permitirn identificar el comportamiento que tienen dichos materiales

frente a algunas cargas o fuerzas asignadas.

Por otro lado se desea implementar el contenido de la asignatura en el anlisis de

cada elemento, a fin de comprobar las teoras, leyes y ecuaciones que se han

recibido en clase; pues se proyecta profundizar en los temas discutidos y analizados

en clase ya que el proyecto permitir llevar a la prctica los conceptos aprendidos

durante el ciclo.

Adems con este proyecto se pretende conocer los principales materiales de los

cuales estn fabricados las piezas a analizar; esto se llevara a cabo identificando los

diferentes esfuerzos a los que se ven sometidas las piezas del pistn.

Piezas a analizar

Pistn: Eduard Alberto Alegra

Anillos: Ren Alexander Paz

Biela: Mara Silvina Suarez

Buln: Diego Ernesto Martel

LIMITACIONES / DELIMITACIONES

La falta de equipo adecuado para poder realizar los ensayos necesarios. Es

una principal limitante ya que la investigacin se puede ver afectada al no

poderse realizar los procedimientos necesarios para identificar ciertos

materiales y as realizar los anlisis de una forma ms precisa y detallada.

Una de limitante de la investigacin a realizar es que ser terica con pruebas

prcticas o ensayos para los elementos a estudiar, por lo que el anlisis a

realizar ser presentado en este documento, fundamentado respectivamente

con clculos numricos, esquemas y otras fuentes de apoyo que puedan ser

parte del anlisis a desarrollar.

La calidad de los materiales que pueda poseer el grupo o puedan

encontrarse disponibles en el mercado Salvadoreo. Ya que para poder llevar

a cabo los ensayos sobre los elementos a estudiar, es necesario tener

materiales adecuados que permitan efectuar un anlisis idneo.

El aspecto econmico, ya que para poder llevar a cabo la investigacin ser

necesario contar con ciertos ensayos, piezas o elementos, impresiones,

esquemas, y otro tipo de materiales o herramientas que implican un gasto

econmico para el grupo.

CAPITULO II- ANALISIS DE CADA ELEMENTO

PISTON

(Eduard Alberto Alegra Guardado)

1. ESQUEMA Y MATERIALES DEL PISTN

1.1. Esquema y dimensiones

1.1.1. Plano

A continuacin se presenta el plano del elemento, todas las medidas en

mm y sin escala, segn norma ISO

1.1.2. Imgenes renderizadas mediante CAD

1.2. Material de fabricacin

El material ideal de un pistn seria uno que fuese robusto, ligero y adems un

buen conductor del calor, que dilatase muy poco ante el calor y un precio

accesible. En el pasado todos los pistones se hacan de hierro fundido, pero

en la actualidad se a generalizado la aleacin de hierro, puesto que estos

materiales tienen mejores caractersticas de resistencia al calor y al desgaste,

pese a sus no tan buenas caractersticas de transferencia del calor y peso; no

obstante eso, son perfectos para motores lentos (bajas rpm) y con buena

refrigeracin.

Los pistones de aleacin de aluminio, en comparacin a los de hierro, pesan

tan solo una tercera parte, por lo cual suelen emplearse en motores que

requieran altas rpm. Por desgracia las aleaciones de aluminio se dilatan

fcilmente con el calor, como consecuencia es necesario dar una mayor

holgura entre el pistn y el cilindro, generando motores muy ruidosos en el

arranque o funcionando a poca carga.

En general las aleaciones empleadas en la fabricacin de pistones para

motores de combustin interna, debe reunir los siguientes requisitos:

Bajo coeficiente de expansin trmica

Alta resistencia al desgaste

Alta resistencia mecnica en caliente

Alta conductividad trmica

El nquel mejora la resistencia mecnica en caliente y la resistencia al

desgaste; unido al magnesio permite obtener una baja expansin trmica.

Pero un alto contenido de cobre puede remplazar los efectos del nquel y el

cilicio. A continuacin se presenta una tabla resumen con los componentes de

las diversas aleaciones tpicamente utilizadas para la manufactura de pistones

para mci.

Designacin Composicin qumica (Limites y Mximos)

%Cu %Ni %Mg Mn %Si %Fe %Ti Otros

Aleacin Y 3.5-

4.5

1.8-

2.3

1.2-

1.7 - 0.6 0.6 0.2 0.15

Alcan 162 0.5-

1.0

1.5-

3.0

0.7-

1.3 0.5 12-13 1.3 0.20 0.5

RR53 2.20 1.30 1.5 - 1.25 1.20 0.16 -

Ceralumin C 2.50 1.50 0.80 - 1.20 1.20

Ce

0.15 -

ASTM B108-

36 9.25-

10.75 0.3

0.15-

0.75 0.3 1.0 1.5 0.2 0.3

Las aleaciones RR53 y ceralumin C son variantes de la aleacin Y. la aleacin

ASTM B108-36 es una modificacin de las aleaciones binarias con alto

contenido en Cu y es la ms barata. Las aleaciones anteriores se utilizan en

procesos de manufactura de fundicin pero la aleacin Y tambin se utiliza en

procesos de forja.

2. FUNCIONAMIENTO DEL PISTN

El pistn es un cilindro abierto por su parte inferior, cerrado en la superior y

sujeto a la biela en su parte intermedia, mediante un pasador o buln. El

movimiento del pistn es hacia arriba y abajo en el interior del cilindro,

comprime la mezcla, transmite la presin de combustin al cigeal a travs

de la biela, fuerza la salida de los gases resultantes de la combustin en la

carrera de escape y produce un vaco en el cilindro que aspira la mezcla en

la carrera de aspiracin.

Dadas las caractersticas del funcionamiento del pistn de un MCI, es

importante tener en cuenta:

a. Altas presiones y esfuerzos fluctuantes

b. Altas temperaturas de trabajo

a. Altas presiones y esfuerzos fluctuantes

Las presiones tpicas, generadas en la carrera de compresin de un motor

de ciclo Otto 120 a 170 PSI; para los motores ciclo Disel 350 a 450 PSI

aproximadamente. Adems durante la etapa de fuerza (o explosin), que

es el momento donde el pistn se encuentra en PMS y se da la ignicin, se

pueden generar Fuerzas, aproximadamente, entre 4500N-5500N o

mayores.

Estas fuerzas mximas se dan en la carrera de fuerza, son menores durante

la etapa de compresin, y mnimas durante las dems etapas del ciclo

(admisin y escape)

b. Altas temperaturas de trabajo

Tanto en el ciclo Otto como el Disel, en el pistn se genera un gradiente

de temperatura, siendo la cabeza del pistn la que a mayor temperatura

trabaja, ya que es ah, y entre la cmara de combustin, donde tiene lugar

la ignicin del combustible. Esta temperatura alcanza los 230C en su punto

ms elevado, aunque tambin depende del poder calorfico del

combustible.

Teniendo estos factores en cuenta, de inmediato notamos que el material del

cual est fabricado un pistn debe cuanto menos, poder mantener las

propiedades fsicas a una moderadamente alta temperatura.

Por la naturaleza del funcionamiento de este elemento de mquina, resultan

importantes sus propiedades fsicas tales como las mecnicas y trmicas. A

continuacin se mencionas 4 de las propiedades fsicas (mecnicas y

trmicas) ms importantes que debe poseer el pistn:

Coeficiente de dilatacin trmica

Es importante ya que, como se mencion anteriormente, el pistn entre

mas se dilata ms deber ser la holgura con el cilindro, generando esto

mayor ruido en su funcionamiento.

Alta conductividad trmica

Esto para permitir una ptima disipacin del calor generado durante la

carrera de fuerza, atreves del sistema de enfriamiento.

Lmite de fluencia

En general el esfuerzo al cual es sometido un pistn es mayor mente a

esfuerzos de compresin, que debido a que las aleaciones son mayor

mente de aluminio, se pueden admitir los valores de resistencia a la

compresin y lmite de fluencia (0.2%) como iguales.

Dureza

El pistn, a pesar que no est en contacto directo con el cilindro,

siempre es importante tener en cuenta el desgaste que depende de la

dureza y dela micro estructura del material.

3. PROPIEDADES DEL MATERIAL

3.1. Prueba de magnetismo

Como parte de los ensayos o pruebas aplicadas a l Pitn, se realiz la prueba

del magnetismo, ferromagnticas la cual consiste en acercar un imn (imn

permanente) para comprobar sus propiedades ferromagnticas.

Los resultados de la prueba del magnetismo fue que el pistn no exhibe

propiedades Ferromagnticos, esto indica que estamos frente a un material

metlico No ferromagntico.

3.2. Densidad

Como un segundo ensayo, se procedi a determinar la densidad del material

que est hecho el pistn. Para esto se mide la masa del elemento travs de

una bscula, el resultado arrojado fue de 835g.

Por otro lado se mide el volumen. Por el hecho de tratarse de un elemento de

una forma irregular no se puede medir geomtricamente, en cambio se mide

mediante el principio de volumen desplazado ser igual al volumen

ocupado en el agua; para ello se procede a llenar completamente de agua

un recipiente suficientemente grande como para que la pieza se cubra con

facilidad; el volumen desplazado es colectado en un recipiente de mayor

tamao que el primero (uno dentro del otro) y el lquido obtenido se mide en

una probeta graduada. Este procedimiento arrojo un volumen equivalente

desplazado de 0.00023 aproximadamente.

Ahora conocido el volumen y la masa, se calcula la densidad de la siguiente

forma:

=

=

0.835

0.00023 3= .

= .

3.3. Prueba de dureza

El ltimo ensayo fue el de dureza, efectuada con el equipo del laboratorio de

mecnica en la Universidad Don Bosco. El ensayo realizado fue el de Dureza

Brinell que colocando un indentador de 2.5 mm de dimetro y con una carga

de 187.5 Kgf estampo una huella de 0.95 mm.

Ahora con estos datos solo resta saber la dureza (HB) mediante la frmula:

HB =

(

2)(21

2)

HB = 187.5

(

2)2.5(2.52.520.951

2)= 260

Con estos datos experimentales y mediante una investigacin bibliogrfica en el

sitio www.matweb.com podemos enterarnos de la composicin qumica del

material del que fue elaborado el pistn que estamos analizando, se trata de

una aleacin de aluminio que continuacin se presenta la recopilacin de los

datos de dicha composicin:

PROPIEDADES MECANICAS

PROPIEDADES QUIMICAS

4. RELACION ENTRE LAS PROPIEDADES Y LA FUNCION DEL PISTON

Tanto en el ciclo Otto como el Disel hay una etapa de adicin de calor (Qin)

esto conlleva a altas temperaturas de trabajo, el pistn deber entonces estar

provisto de un material que no sufra una gran dilatacin durante los ciclos de

trabajo, ya que esto provocara ruidos excesivos, gran friccin entre sus

elementos, y hasta provocar la falla de algn componente que este en

contacto con el mismo; al mismo tiempo es deseable tener una buena

conductividad trmica (por contacto) para permitir as distribuir el calor en

toda la superficie del pistn, hasta la falda, para poder ser disipada mediante

el sistema de refrigeracin e incluso el de lubricacin.

Adems como se mencion antes, el pistn est sometido a fueras de

compresin dominantemente, esto generado en las carreras de compresin y

fuerza (en una se debe comprimir la mezcla de aire combustible o solo aire, y

en el otro se genera una gran fuerza descendente mientras se vence la inercia

del cigeal), por lo tanto es vital tener un material que sea capaz de resistir

fcilmente estas fuerzas, que adems generan esfuerzos cclicos.

A su vez y como un producto de la combustin, con el tiempo se generan

unos residuos de carboncillo que se alojan en la cabeza del pistn y en la

cmara de combustin, el carboncillo por tener una estructura esfrica

genera un efecto de desgaste entre las paredes del pistn (la falda) y el

cilindro, sumado a ello est el rozamiento entre dichos elementos debido a sus

ajustados ajustes y la resistencia al desgaste debido a las explosiones que en la

cmara de combustin se genera; por estos efectos resulta importante que

nuestro pistn sea resistente al desgaste, desgaste que depende de la dureza

y la micro estructura del material.

5. INTERACCIN CON LAS DEMS ELEMENTOS

La anatoma del pistn est compuesta por cabeza, falda, pasador o buln y

segmentos de anillos. Los elementos que interactan directamente con el

pistn son el buln, que es el elemento que conecta la biela con el pistn; y los

anillos, los cuales son por lo menos tres: de fuego, de compresin y el de

lubricacin.

Las fuerzas generadas por la explosin o ignicin del combustible, son

aplicadas a la cabeza del pistn, el pistn de inmediato reacciona

desplazndose hacia el PMI, durante este movimiento, las fuerzas son

transmitidas hacia la biela (y luego hacia el cigeal) mediante el elemento

conector (buln). Durante todo este proceso los anillos ubicados en la parte

inferior de la cabeza del pistn estn en contacto permanente con el cilindro,

siendo su funcin la de lograr un sello hermtico entre la cmara de

combustin y el cilindro.

Entonces podemos decir que:

El pistn transmite las fuerzas de combustin hacia el cigeal, mediante

la biela, la cual est conectada al pistn mediante el buln

Las fuerzas de combustin generadas, se reparten en alguna proporcin

entre los anillos (comn mente 3) y el buln.

5.1. Fuerza generada por la combustin en el pistn

Para poder hacer una aproximacin de las fuerzas que actan sobre el pistn

que someteremos a estudio, se procede a hacer el clculo de la misma,

sabiendo que dicho pistn forma parte de un motor TOYOTA L2; para ello

partimos con algunos datos conocidos del pistn:

o Motor con 2.5 L como cilindrada tpica

o Potencia 88 KW @ 3600 rpm

=

=

Donde

W: trabajo del pistn en la carrera L

t: Tiempo en llegar del PMS a PMI

F: fuerza generada (variable a despejar)

=

Podemos conocer el tiempo que tarda el pistn en hacer la carrera completa,

mediante las RPM y teniendo en cuenta que una carrera equivale a 0.5

revoluciones para un motor de 4 tiempos:

3600 1

60= 60

0.5

60

= .

Para calcular L, partimos de la cilindrada que equivale a 0.0025 metros

cbicos, y sabiendo que el dimetro del pistn de de 9cm aprx. Obtenemos

que la carrera L es de 0.1 metros aprox.

=(88000)(0.00833)

(0.1)= 7.330

Esta es la fuerza que la biela debe proporcionar al cigeal para obtener la

potencia requerida, y como la biela est conectada al pistn mediante el

buln podemos decir que es la fuerza ejercida tambin sobre el buln. Por otro

lado, podemos decir que la fuerza total generada por la ignicin del

combustible, y ejercida a la cabeza del pistn, debe ser ligeramente mayo a

la que soporta el buln, la diferencia de estas resulta de la fuerza requerida en

los anillos, ubicados en el pistn, para poder vencer la friccin entre los mismos

y el cilindro. No obstante esta no debe ser muy elevada debido a la buena

lubricacin que en condiciones normales de funcionamiento hay entre

cilindro-pistn-segmentos.

La fuerza en los segmentos, acta en todo su permetro homogneamente,

por lo tanto podemos sustituir estas fuerzas distribuidas por una solo fuerza que

acte en el centro del pistn (Fs), por otro lado el buln se encuentra sujetado

al pistn en dos extremos, esto implica que la fuerza que la biela recibe del

buln, es transmitida desde el pistn mediante sus dos extremos (Fb) es decir

2Fb =7.330 kN.

DCL para el Pistn

ANILLOS

(Ren Alexander Paz Melgar)

ANLISIS DEL ANILLO

1. ESQUEMA Y MATERIALES DEL ANILLO

Dimensiones en mm

Los anillos son fabricados con materiales resistentes al desgaste como el hierro y el

acero, y son tratados con una capa adicional para mejorar su aguante.

Tpicamente, los anillos Superiores estarn cubiertos con una capa de Cromo o

Nitruracin.

Existen tambin Los aros de fundicin gris, se proveen con un revestimiento de

fosfato que ayuda a su lubricacin durante la puesta en marcha inicial y previene el

xido durante el almacenaje.

La fundicin de alta resistencia o nodular, que conjuntamente con un revestimiento

de cromo o molibdeno, resulta especialmente adecuada para los motores diesel. El

aro de compresin de acero inoxidable cromado se utiliza en motores que operan

bajo elevadas cargas y altas temperaturas.

La luz entre puntas se determina en la fbrica, usando instrumentos de precisin

dentro de una tolerancia, mayor o menor de cinco diezmilsimas de pulgada, para

el dimetro standard indicado por el fabricante del motor. Para ello tambin puede

ser utilizada la tabla que se muestra a continuacin:

2. FUNCIONAMIENTO DEL ANILLO

Los aros de pistn son sellos en movimiento que mantienen la presin de combustin

y proveen control de aceite en el cilindro.

Su funcin primaria es la de formar un sello entre el pistn y las paredes del cilindro,

evitando as, que grandes cantidades de presin de la combustin se escabullan

hacia el pistn. Adicionalmente, ellos estabilizan al pistn en su movimiento

cotidiano, ayudan a enfriar el pistn al transferir calor hacia el bloque del motor y

raspan aceite de las paredes del cilindro. Los anillos pueden ser redondos,

cuadrados, planos, inclinados, a lados

En un motor de automvil los aros de pistn son bsicamente de dos tipos:

El primer tipo, es el de los aros superiores ventilados o aros de compresin. El segundo tipo, corresponde a los aros ventilados o de control de aceite.

El anlisis y el enfoque que se presentar de los anillos sern nicamente para el

anillo superior.

La funcin principal del aro superior es mantener, actuando como un sello, las

presiones de combustin dentro del cilindro. Este aro mantiene la mezcla

aire/combustible admitida arriba del pistn, permitindole comprimirla para su

encendido.

2.1 Desgaste

La cara de contacto de los aros es la parte crtica ya que es la que trabaja contra la

pared del cilindro. Por ello, los aros tienen el revestimiento ms conveniente para

cada aplicacin, tales como molibdeno, cromo o el exclusivo triple cromado. Tanto

el cromo como el molibdeno proveen excepcional resistencia al arrastre y la

abrasin.

A la hora de crear un anillo de pistn se deben considerar el control de aceite, las

RPM, la potencia y la compresin.

Por lo tanto las propiedades fsicas y qumicas son de gran importancia en esta

pieza.

Principalmente una alta dureza y resistencia a la tensin son de gran vitalidad en los

anillos. Estas propiedades le permitirn tener una alta resistencia al desgaste que

sufrir producto de la friccin y rozamiento que se ocasiona entre el pistn y los

anillos.

Adems, es importante tomar en cuenta que para poder lograr estas propiedades

es necesario auxiliarse de ciertos tratamientos trmicos que permiten que los

materiales adopten nuevas o mejores propiedades.

Para poder lograr una estructura cristalina adecuada y una aleacin que cumpla

con los requisitos y caractersticas indicadas, es necesario identificar las

composiciones qumicas de los elementos a involucran.

2.2 Temperatura de trabajo

Aproximadamente alcanza una temperatura de 250C, dicha temperatura se

genera debido a los gases calientes que provoca la combustin. Es muy importante

que sean los correctos y no presenten desgaste ya que podran dejar escapar los

gases hacia el crter, causando daos y prdidas de potencia en la eficiencia del

sistema.

Debido tambin a las altas temperaturas que alcanza, es importante que la

superficie de los anillos tenga un tratamiento trmico, a fin de mejorar su dureza y

resistencia.

3. PROPIEDADES DEL MATERIAL

Material: Acero para nitruracin al Cr-Mo-V de alta resistencia.

La capa nitrurada se adhiere muy bien al ncleo sin temor a descascarillamiento. Se

utiliza para construir piezas de gran resistencia y elevada dureza superficial para

resistir el desgaste.

Composicin qumica: 0,32% C, 3,25% Cr, 0,40% Mo y 0,22%V

Estructura qumica: FCC

Resistencia a la tensin: 120MPa.

Mdulo de Elasticidad: 200 MPa.

Dureza: 40HRC

Magnetismo: S, posee propiedades ferromagnticas.

Densidad: 7.85 g/cc

4. RELACION ENTRE PROPIEDADES Y LA FUCNION DEL ANILLO

Es importante identificar que debido a la funcin que mantienen los anillos dentro

del pistn se encuentran sometidos a un alto desgaste, y a la vez estn presentes en

altas temperaturas y presiones. Por lo tanto es necesario realizar ciertos tratamientos

a fin de mejorar su dureza y aumentar su resistencia a la corrosin y la fatiga. Para

que el material adopte estas propiedades es necesario auxiliarse de la nitruracin,

proceso termoqumico que le permite al acero mejorar sus resistencias.

Adems estos materiales permiten que los anillos mantengan su integridad de

sellado en presiones extremas y altas RPM.

5. INTERACCION CON LOS DEMAS ELEMENTOS

Un pistn y rea de contacto con el anillo, crea de una forma efectiva una presin

interna del sistema. Es decir, una fuerza sellante. Las supercies superiores e inferiores de cada ranura donde se coloca el anillo en el pistn, deben estar completamente

lisas de forma que el anillo tenga algo contra qu sellar.

Apoyndose del anlisis del pistn, donde se calcul la fuerza necesaria para

obtener la potencia aproximada para un motor Toyota l2 (es decir la fuerza

aplicada al cigeal por la biela), y sabiendo que parte de la fuerza

generada en la cmara de combustin (sobre el pistn) es absorbida en los

anillos se puede plantear la ecuacin

= /

Donde la se refiere a la fuerza total generada en la cmara de

combustin, / se refiere a la fuerza aplicada al cigeal (calculada

en el anlisis del pistn) y finalmente la es la fuerza que por la friccin es

absorbida por los anillos.

Del anlisis del piston se extrae la / = 7.330

Para calcular se plantea la ecuacin:

=

Donde N=F neta y es el coeficiente de friccin entre los anillos y el cilindro

donde se toma en cuenta una fina pelcula de aceite lubricante. Este valor,

sabiendo que el material de la camisa de los cilindros es de acero al igual que

el de los cilindros (con algn otro componente) y por investigacin

bibliogrfica se obtiene = 0.57

= 0.57

= 7.330103 0.57

= 17.04103

Por lo tanto se procede a calcular la fuerza en los anillos, y tomando en

cuenta que son 3 anillos (fuerza, compresin y lubricante)

=(0.57) (17.04)

3= 23.23 /

Es importante destacar que esta fuerza de friccin es la crtica dentro del anillo.

Los anillos del pistn estn creados para rotar en la ranura durante la operacin del

motor y deben de poder rotar libremente con el n de que cada partcula de carbn sea retirada de la ranura. Asimismo, el anillo debe estar libre para que pueda

moverse fcilmente contra las paredes del cilindro. Esto sucede a la misma que la

presin de la combustin queda detrs de l.

BULN

(Diego Ernesto Martel Romero)

1. ESQUEMA Y MATERIALES DEL BULN

1.1 esquema y dimensiones

1.2 materiales de fabricacin

Como material para los bulones se utiliza: acero 45 de refinacin selectiva; acero

45XA, templando despus el buln hasta 1 - 1,5 mm de profundidad; y acero 15X y

15, cementndolo luego en una profundidad de 0,5 - 1,5 mm y templndolo en el

mismo espesor. El tratamiento trmico de los bulones debe asegurar una dureza de

la superficie de trabajo de HRC 58 65, con una dureza del ncleo no inferior a HRC 32 40.

2. FUNCIONAMIENTO

La funcin principal de ste elemento es conectar fsicamente a la biela con el

embolo, de manera que pueda existir solamente un grado de libertad nicamente

para la biela, con respecto al embolo.

El buln se encuentra alojado en el embolo de manera transversal, en un agujero

que le permite lograr un ajuste fijo. ste se encuentra fijado adems del ajuste fijo por

medio de dos arandelas de seguridad en cada extremo de l.

De manera que este tipo de motor emplea el tipo de montaje de buln totalmente

flotante lo que implica que el buln se encuentra libre de giro tanto en el embolo

como con la biela, esto para repartir las cargas de rozamiento y desgaste de ste.

La biela se encuentra alojada en la cavidad del embolo y en el buln con un ajuste

deslizante a travs de un cojinete deslizante, que permite el movimiento radial de la

biela alrededor del buln.

Por lo tanto ya conociendo el posicionamiento de la pieza a analizar, se puede

determinar que est sometida a diferentes tipos de esfuerzos, cargas y condiciones

de trabajo, las cuales son:

Fuerzas: sometida a fuerzas fluctuantes, ya que por la naturaleza del

funcionamiento y de tratarse de una maquina reciprocante, est sometido a

esfuerzos cortante, provocado por la fluctuacin de la fuerza proveniente de

la combustin del Disel.

Desgaste: cuando se da la combustin del disel la expansin de los gases

provoca el desplazamiento del embolo hacia abajo, a una velocidad alta y el

buln es el encargado de transmitir ese movimiento y la fuerza hacia la biela,

la cual a su vez se lo transmite al cigeal, ofreciendo una salida de potencia

mecnica cuantizada en torque y revoluciones por minuto. Lo que provoca

una carga de rozamiento entre las cunas del embolo y el buln, y entre el

buln y el cojinete deslizante alojado en el pie de la biela.

Temperatura: por tratarse de un motor de combustin interna que funciona a

base de aceite #6 (Disel), el elemento a analizar, se encuentra sometido a

una temperatura de trabajo que ronda 100 grados Celsius.

3. PROPIEDADES DEL MATERIAL

De acuerdo a lo investigado bibliogrficamente se han encontrado las siguientes

propiedades mecnicas del material:

Como material para los bulones se utiliza: acero 45 de refinacin selectiva; acero

45XA, templando despus el buln hasta 1 - 1,5 mm de profundidad; y acero 15X y

15, cementndolo luego en una profundidad de 0,5 - 1,5 mm y templndolo en el

mismo espesor. El tratamiento trmico de los bulones debe asegurar una dureza de

la superficie de trabajo de HRC 58 65, con una dureza del ncleo no inferior a HRC 32 40.

Los bulones para los motores muy cargados se hacen de aceros

de aleacin comentables y otros.

Un aumento considerable de la resistencia del buln (teniendo cuenta el carcter

de fatiga de sus fracturas) se logra sometiendo sus dos superficies a tratamiento

termoqumico y pulimentndolas despus. Los ensayos de los bulones a la fatiga tan

demostrado que la nitruracin bilateral aumentan su resistencia en un 35 - 40%, y la

cementacin bilateral, en un 15 - 20%. La presencia de rayas en la superficie

rectificada del buln disminuye 2 veces su resistencia a la fatiga.

3.1 Propiedades mecnicas

Las propiedades medidas y ensayadas sobre la pieza de anlisis son:

Dureza: HRC-63

Densidad: m=0.27215544 kg; v=28.75 ml ; = 9466.276 /3 Magnetismo: si posee propiedades magnticas

4. RELACION ENTRE PROPIEDADES Y LA FUNCION DEL BULN

Debido a la funcin del buln, que est principalmente sometido a un esfuerzo

cortante debido a las cargas del embolo y las reacciones de la biela, as como

tambin al desgaste por parte de ellos, es importante tomarlo en cuenta para

determinar el material adecuado que pueda ser capaz de soportar estas

condiciones de trabajo.

Sin duda las propiedades que brindan los aceros investigados tales como el acero

45XA con tratamiento trmico respectivo proporciona la dureza necesaria para

soportar los esfuerzos de desgaste.

En cuanto al esfuerzo al que est sometida la pieza tambin se logra obtener

mediante el tratamiento trmico proporcionando una dureza interna a la superficie

que supera los esfuerzos cortantes tan altos.

5. INTERACCION CON LOS DEMAS ELEMENTOS

El buln nicamente tiene interaccin directa con dos piezas.

Buln-embolo: sometido a un ajuste deslizante que genera carga de desgaste.

Buln-biela: sometido a un ajuste deslizante y que con la carga aplicada y

grado de libertad de giro entre ellos genera, genera cargas de desgaste sobre

el buln.

Combinacin: el conjunto acoplado genera un esfuerzo cortante sobre el

buln, que se considera la pieza ms crtica dentro del motor de combustin

interna.

Teniendo en cuenta los siguientes datos se pueden determinar un aproximado de los

valores de las cargas a las que est sometido dicho elemento:

RPM: 750-4800 rpm

POTENCIA: 72-87 HP (4800 rpm)

CARRERA: 92 mm

TORQUE: 155-165 n-m

=

=

1600.092

((0.029)2 (0.016)2)4

= 3.78

BIELA

(Mara Silvina Suarez Narvez)

1. ESQUEMA Y MATERIALES DE LA BIELA

1.1 Esquema y dimensiones

Longitud = 17cm (color negro)

Ancho de cuerpo = 2.5 cm (color verde)

Dimetro interno de pie de biela =2.9 cm (color amarillo)

Dimetro externo de pie de biela = 3.8 cm (color rojo)

Dimetro de cabeza de biela = 6.8 cm (color celeste)

La longitud de la biela (distancia entre el pie y la cabeza de la misma) es una

caracterstica dimensional del motor, ya que esta directamente ligada a la

transmisin de esfuerzos, a la transformacin de movimiento y al radio de giro. La

longitud de la biela depender del tipo de carcter que se quiera dar al motor, ya

que afecta la relacin carrera/dimetro; en el caso de un motor muy revolucionado,

se reducir la longitud de la biela para minimizar los efectos inerciales

1.2 Material de fabricacin

El diseo de la biela depende de tres factores principalmente: los esfuerzos a los que

est sometida, al material utilizado en su fabricacin y las dimensiones de la misma;

aunque tambin depender en cierta manera de los elementos receptores. Esto

quiere decir que antes de realizar la biela se debe saber si el cigeal ser

monobloque o desmontable; como se realizara la unin al cigeal; si ser necesario

realizar un canal para alimentar el pie de la biela con aceite a presin o si la biela

descansara en el cigeal sobre cojinetes o rodamientos.

Por lo general las bielas se fabrican de fundiciones de hierro o acero templado,

aunque en motores de altas prestaciones se suelen utilizar bielas de aluminio de

titanio

Pero a consecuencia de las elevadas cargas que debe soportar la biela, la

bsqueda de un diseo que aporte gran resistencia y rigidez debe ser una

constante, as como el material utilizado en su fabricacin. Los principales materiales

utilizados son:

Fundiciones de hierro

Aceros al carbono con una notable resistencia, el porcentaje de

carbono puede variar entre el 0.3% y 0.4% y entre el 0.5% y 0.8% de

magnesio. La biela se realiza por forjado.

Aceros aleados, intentando aligerar la biela se utilizan aceros de altas

caractersticas resistentes, normalmente aceros al NI-Cr que precisan de

un tratamiento trmico posterior para aumentar su resistencia. Los

porcentajes pueden variar entre el 0.3-0.38% C, 1.2-1.7% Ni, 0.7-1.2% Cr.

Aceros sinterizados, la ventaja de estos aceros es la posibilidad de

obtener una pieza en bruto con una gran precisin geomtrica, es una

solucin poco econmica.

Aleaciones ligeras, se busca minimizar el peso de la biela, como las

aleaciones tienen propiedades resistentes muy inferiores a los aceros de

alta calidad es necesario realizar bielas reforzadas con lo que la

reduccin de peso se ve atenuada. Otro problema del uso de las

aleaciones es la imposibilidad de asegurar los juegos de funcionamiento

debido a las dilataciones que sufre la biela si aumenta su temperatura

de trabajo. La aleacin ms utilizada es AU4G, cuya composicin es:

4.3% Cu, 0.3% Si, 1.0% Mg, 0.5% Mn y 0.5% Fe; posteriormente precisa de

un tratamiento trmico para aumentar sus caractersticas resistentes.

Uso de nuevos materiales y nuevas tcnicas: titanio, aluminio junto a

fibras cermicas, resinas junto a fibras de carbono y otros.

La biela se obtiene normalmente por forjado y en algunos casos por estampado;

pero en el caso de la biela que se est analizando se realizo por moldeo, asi que solo

se observa que se mecanizo nicamente las cotas necesarias, dejando la mayora

de la superficie en bruto.

Hay diferentes tipos de fundiciones de hierro como la funcin blanca, la gris, las

aleadas entre otras, en el caso para la pieza en anlisis, el tipo de fundicin es la gris

la cual se describe de la siguiente manera:

Fundicin gris

Es la que ms se utiliza en la industria. Su estructura est formada por una matriz

metlica conteniendo grafito precipitado en forma de lminas de diversos tamaos

y grosores o formas variadas como rosetas, etc.

Las principales caractersticas de las fundiciones grises son:

- Buena resistencia al desgaste

- Excelente respuesta a los tratamientos trmicos de endurecimiento

superficial

- Poca resistencia mecnica.

En este tipo de hierro fundido, la mayor parte del carbono est en estado primario o

grafito. La tendencia de la cementita a separarse en grafito y austenita es

favorecida controlando la composicin y velocidad de enfriamiento de la aleacin.

La mayora son hipoeutcticas con 2 a 4% de carbono.

Estas fundiciones, solidifican primero formando austenita primaria. La formacin de

cementita a temperatura eutctica es minimizada por el alto contenido de carbono

y la presencia de elementos grafitizantes como el Silicio.

El grafito primario precipita en forma de placas o lminas irregulares tridimensionales,

que dan en su fractura el tpico color gris oscuro. Durante el enfriamiento posterior, la

austenita segrega mas carbono al bajar la solubilidad y lo hace en forma de grafito

o cementita proeutectoide que grafitiza rpidamente.

La resistencia de la fundicin gris depende casi exclusivamente de la matriz en que

esta incrustado el grafito. Esta matriz depende de la condicin de la cementita

eutectoide. Si la rapidez de enfriamiento y composicin son tales que esta

cementita grafitiza, entonces la matriz ser completamente ferrtica, por el contrario

si persiste la cementita eutectoide, la matriz ser totalmente perltica La composicin

de la matriz puede variar en infinitas combinaciones entre ambos extremos.

La mezcla grafito-ferrita da la fundicin gris ms suave y dbil. La resistencia y dureza

aumentan al aumentar la proporcin de cementita hasta alcanzar el mximo en la

matriz grafito-perlita.

Influencia del Silicio

El silicio incrementa la fluidez y desplaza la composicin eutctica hacia la izquierda,

lo cual baja la temperatura de solidificacin. Al aumentar el Silicio decrece el rea

de la austenita y el contenido de carbono eutectoide.

Al ser un enrgico grafitizador, si no es balanceado por otros elementos formadores

de carburo, el carbono primario precipita como hojuelas de grafito. Una vez que se

constituye el carbono primario como grafito su forma ya no puede alterarse. Estas

hojuelas rompen la continuidad de la matriz y generan un efecto concentrador de

esfuerzos como verdaderas entallas, lo cual explica la baja resistencia y ductilidad

de la fundicin gris.

En la figura se ve como el contenido de Silicio afecta la formacin de carburos,

dando como resultado las distintas matrices de la fundicin gris. En la regin media

hay suficiente silicio como para provocar la grafitizacin de todos los carburos

excepto la cementita eutectoide, de manera que se obtiene matriz perltica y

hojuelas de grafito.

Se requiere de un cuidadoso control del contenido de silicio y de la velocidad de

enfriamiento para grafitizar la cementita eutctica y proeutectoide pero no la

eutectoide a fin de lograr una matriz totalmente perltica de alta resistencia.

Influencia del azufre

Tiene el efecto contrario del silicio, ya que tiende a estabilizar los carburos. Adems

tiende a formar FeS, un compuesto intermetlico de bajo punto de fusin que al

formar redes interdendrticas, provoca fisuras y fragilidad en caliente. Reduce la

fluidez y provoca rechupes y cavidades en piezas fundidas.

En general el azufre se controla con el manganeso ya que forma MnS, unas

partculas muy duras y pequeas que no perjudican demasiado a la matriz.

Influencia del manganeso

Es un estabilizador de carburos, pero menos potente que el azufre. En la proporcin

correcta (3 a 1 con el azufre) forma MnS, reduciendo el carbono combinado y el

efecto del azufre. El exceso retarda un poco la grafitizacin primaria y estabiliza la

cementita eutectoide.

Influencia del fsforo

La mayor parte proviene del mineral de hierro y del carbn mineral. Se combina con

el hierro para formar Fe3P, que constituye un eutctico ternario con la cementita y la

perlita llamado esteadita. La esteadita es frgil y con alto contenido de fsforo,

tiende a formar redes interdendrticas alrededor de la austenita primaria y por lo

tanto le confiere fragilidad a la fundicin. Su contenido debe controlarse

cuidadosamente. Su efecto aumenta la fluidez y favorece la grafitizacin primaria

junto al silicio. Es til para piezas muy delgadas.

Influencia del grafito

El tamao y distribucin del grafito influyen drsticamente sobre las propiedades de

la fundicin. Las hojuelas interrumpen la continuidad de la matriz, reduciendo la

resistencia y ductilidad. Las hojuelas pequeas son menos dainas por lo que se

prefieren.

- El enfriamiento lento de la fundicin favorece la grafitizacin pero tambin la

formacin de grandes cristales de austenita primaria, dando como resultado pocas

hojuelas grandes y gruesas.

- El exceso de carbono incrementa la formacin de eutctico y de grafito, lo que

puede debilitar la matriz de la fundicin en mayor proporcin que una hojuela de

menor tamao.

- El silicio en exceso incrementa la formacin de eutctico y por lo tanto da hojuelas

ms finas y pequeas. Pero tambin es un enrgico grafitizador, por lo tanto tendera

a formar una matriz ferrtica de baja resistencia mecnica.

- El mejor mtodo para reducir el tamao y distribucin del grafito es mediante el

agregado de inoculantes. Estos agentes inoculantes como Calcio, Aluminio, titanio,

zirconio, carburo de silicio, etc, causan la nucleacin de la austenita primaria

originando muchos pequeos granos, lo cual reduce el tamao y mejora la

distribucin del grafito.

El empleo de la fundicin es principalmente para la fabricacin de este tipo de

piezas es por lo que ofrece, entre otras las siguientes ventajas:

o Las piezas de fundicin son, en general ms baratas que las de acero, y

su fabricacin es ms sencilla por emplearse instalaciones ms baratas y

realizarse la fusin a temperaturas relativamente bajas, siendo menores

que las correspondientes a los aceros.

o Las fundiciones son, en general, mucho ms fciles de mecanizar que los

aceros.

o Se pueden fabricar con relativa facilidad piezas de grandes dimensiones

y tambin piezas pequeas y complicadas, que se pueden obtener con

gran precisin de formas y medidas, siendo adems en ellas mucho

menos frecuentes la aparicin de zonas porosas que en las piezas

fabricadas con acero fundido.

o Para numerosos elementos de motores, maquinaria, etc., son suficientes

las caractersticas mecnicas que poseen las fundiciones. Su resistencia

a la compresin es muy elevada (50 a 100 Kg./mm) y su resistencia a la

traccin (12 a 90 Kg./mm) es tambin aceptable para muchas

aplicaciones. Tienen buena resistencia al desgaste y absorben muy bien

(mejor que el acero) las vibraciones de mquinas, motores, etc., a que a

veces estn sometidas.

o Su fabricacin exige menos precauciones que la del acero.

o Como la temperatura de fusin de las fundiciones es bastante baja,

suele ser bastante fcil conseguir que las fundiciones de estado lquido

tengan gran fluidez, y con ello se facilita la fabricacin de piezas de

poco espesor. En la solidificacin presentan mucha menos

contraccin que los aceros y adems su fabricacin no exige como en

la de los aceros, el empleo de refractarios relativamente especiales.

o En el caso particular de la fundicin nodular, posee excelentes

caractersticas y en muchos casos llegan a ser una gran competencia

para el acero.

2. FUNCIONAMIENTO DE LA BIELA

La biela es el elemento del motor encargado de transmitir la presin de los gases

que acta sobre el pistn al cigeal, o lo que es lo mismo, es un eslabn de la

cadena de transformacin del movimiento alternativo (pistn) en rotativo (cigeal).

La biela est dividida en tres partes, la primera es el pi, cuerpo y cabeza de la biela

descritas a continuacin:

a) Pie de biela

Es la parte alta de la biela, por donde sta se une al mbolo mediante un pasador o

buln. Trabaja, por tanto, bajo carga alternativa y oscilante, lo que produce un

fuerte desgaste en las zonas superior e inferior del dimetro. Para reducir este

desgaste se coloca un cojinete de antifriccin entre el buln y el alojamiento de la

biela.

El dimetro interior de este alojamiento (d1) viene determinado por las condiciones

de engrase, de forma que ste se realice en perfectas condiciones bajo carga, sin

que se rebase el lmite de fatiga del material.

Las dems dimensiones del pie de la biela dependen del diseo y posterior

mecanizado de la misma, siempre orientado a reducir al mximo su peso. La

anchura de la biela suele tener un valor aproximadamente igual a la mitad del

dimetro del mbolo. En la parte superior exterior suele llevar una especie de cresta

o saliente, que confiere rigidez al conjunto y es donde suele ir situado el taladro de

engrase para las bielas con montaje de buln flotante.

b) Cabeza de biela

Esta parte de la biela es por donde se une al cigeal. Para facilitar el montaje se

divide en dos partes. La parte llamada semicabeza va unida directamente al

cuerpo de la biela y la otra, llamada sombrerete, queda unida a la biela a travs de

unos pernos.

En la superficie de unin de ambas piezas hay una serie de estras de anclaje para

asegurar un posicionado correcto y para dar resistencia a la unin, ya que est

sometida a cizallamiento. Otros modelos de bielas llevan el asiento totalmente plano

y la posicin se determina par medio de dos nmeros marcados en la biela y el

sombrerete.

Para determinar la anchura (B) y dimetro exterior (d4) se suelen tomar valores que

estn en funcin del diseo y resistencia del material.

`

El plano de unin entre el sombrerete y la biela puede ser horizontal o inclinado. Esta

ltima disposicin se utiliza cuando las dimensiones de la cabeza son grandes, con

objeto de facilitar su extraccin a travs del cilindro, o tambin para reforzar la zona

de mayor empuje cuando la cargas son elevadas, debiendo coincidir en su

montaje, el menor ngulo de inclinacin por la parte por donde baja la biela.

Los pernos (tornillos) que unen el sombrerete a la biela, deben fabricarse de material

resistente para que soporten los esfuerzos de traccin y cizalladura a que estn

sometidos durante su trabajo. Su tamao y disposicin debe facilitar su montaje y

desmontaje. Deben permanecer inmviles, para eso en los tornillos pasantes se suele

practicar un chafln sobre la cabeza para sirva de tope en su asiento, o tambin se

dispone una chapa de freno en los tornillos que van roscados a la parte fija de la

biela.

c) Cuerpo de la biela

Constituye el elemento de unin entre el pie y la cabeza de la biela. Su perfil o

seccin es de doble T, ya que es la forma constructiva que proporciona mayor

resistencia con una menor seccin y, al mismo tiempo, es de fcil estampacin.

La longitud de la biela es otra de las caractersticas importantes y depende del tipo

de motor, de la relacin carrera-calibre y del ciclo de funcionamiento del motor. El

nmero de revoluciones del motor influye sobre la longitud de la biela, en motores

ms revolucionados la longitud de la biela se acorta dentro de unos lmites

admisibles, con el fin de evitar, en lo posible, los efectos de la inercia.

Funcionamiento y operacin

En condiciones normales de operacin, una biela no debera tener casi

ningn desgaste, ya que no tiene reas de roce, excepto el buln, las caras de

empuje y las superficies debajo de las tuercas.

Despus de miles de horas de uso, es normal que el buln tenga la superficie pulida

y/o manchada, especialmente en el rea de carga de 120. El buln, sin embargo,

no debera tener ningn tipo de ralladura, estras, grietas o desgaste por adherencia.

Las caras de empuje de la biela no deberan estar gastadas por adherencia ni tener

demasiado desgaste por abrasin. Es normal que la superficie que roza ligeramente

con el cigeal est algo pulida.

La biela y la tapa no tendran que daarse donde hace contacto. Tampoco debera

haber corrosin debida a la rozadura. Esta imagen nos muestra una

superficie ligeramente pulida, lo cual es normal. Despus de muchas horas de

funcionamiento se pueden ver todava las marcas del torneado original en las

superficies de contacto entre biela y tapa.

Las bielas se deben tratar con cuidado, porque las muescas, abolladuras o

escopladuras pueden convertirse en concentradores de esfuerzos y producir

fracturas por fatiga.

3. PROPIEDADES DEL MATERIAL

En este caso el material es la fundicin de hierro; las fundiciones de hierro son

aleaciones de hierro carbono del 2 al 5%, cantidades de silicio del 2 al 4%, del

manganeso hasta 1%, bajo azufre y bajo fsforo. Se caracterizan por que se pueden

vaciar del horno cubilote para obtener piezas de muy diferente tamao y

complejidad pero no pueden ser sometidas a deformacin plstica, no son dctiles

ni maleables y poco soldables pero s maquinables, relativamente duras y resistentes

a la corrosin y al desgaste.

Propiedades

Buena resistencia a la compresin.

Baja resistencia a la traccin.

Resistencia a las vibraciones.

Fragilidad.

Moldeabilidad en caliente.

Resistencia al desgaste.

Las fundiciones no son buenas conductoras de la electricidad y el calor.

Peso especfico: vara con la composicin y por consiguiente con el aspecto de la

fundicin.

Temperatura de fusin: Vara con la composicin y el aspecto de la fundicin. En

promedio es:

o Fundicin negra gris 1200 C

Las caractersticas mecnicas de una fundicin gris son las siguientes:

Dureza Brinell entre 156 y 302

Resistencia a la traccin entre 150 y 430 MPa

Resistencia a la compresin entre 570 y 1,3 GPa

4. RELACION ENTRE LAS PROPIEDADES Y LA FUNCION DE LA BIELA

La biela deba soportar elevados esfuerzos, sus dimensiones y su forma dependen de

la magnitud y de la naturaleza de estos esfuerzos; al tratarse de una pieza con un

movimiento alternativo, es necesario reducir su peso siempre que sea posible pero sin

comprometer su resistencia. Los principales esfuerzos que recibe la biela son:

Esfuerzos precedentes del pistn

Esfuerzos alternativos de inercia provocados por la masa del tren

alternativo

Esfuerzos de inercia angular

Esfuerzos centrfugos inducidos por la cabeza de la biela

Las cargas se aplican de forma irregular en la biela, el pie trabaja a traccin y

compresin, la cabeza lo hace a traccin, compresin y flexin, mientras que el

cuerpo de la biela trabaja a flexin, compresin, flexin lateral y debe ser

especialmente resistente al pandeo

Las condiciones exigidas en la fabricacin de las bielas para su correcto

funcionamiento destacan:

o Igualdad de peso para cada grupo de bielas de un mismo motor.

o Paralelismo entre ejes de simetra.

o Precisin en la longitud o distancia entre centros.

5. INTERACCIN CON LAS DEMS ELEMENTOS

La biela se encarga de unir el pistn con el cigeal. La funcin de la biela es

transmitir la fuerza recibida por el pistn en la combustin hasta el cigeal. Se trata

de una pieza de suma importancia, tanto para la transmisin de potencia, como

para la transformacin del movimiento. Durante su funcionamiento est sometida a

esfuerzos de traccin, compresin y flexin por pandeo. Debe tener una longitud

que guarde relacin directa con el radio de giro del cigeal y la magnitud de los

esfuerzos a transmitir. Tiene que ser lo suficientemente robusta para que soporte las

solicitaciones mecnicas que se originan.

Debido a los grandes esfuerzos que tiene que soportar, y a que es un elemento de

lubricacin difcil, la biela es una parte crtica del motor, y su correcto diseo y

fabricacin son muy importantes.

CAPITULO III-INVESTIGACION DE CAMPO

PISTON

EDUARD ALBERTO ALEGRA GUARDADO

1. PROCESO DE FABRICACION DEL PISTON

1.1. PROCESO DE FABRICACIN Y MANUFACTURA EN EL SALVADOR

Para la manufactura de un pistn para un motor de combustin interna, el proceso

ms comn es por Forja o por Fundicin. El forjado es un proceso industrial en el cual

la pieza a formar o tocho (en el caso del pistn es una barra cilndrica de aleacin

de aluminio) se somete a esfuerzos de compresin repetidos o cclicos a travs de

diversos dados, matrices o herramientas especializadas, dndole la forma principal al

pistn para posteriormente darle los acabados y la geometra final mediante

maquinas CNC. De igual forma, la fundicin consiste en verter el material

completamente lquido (fundido a temperaturas mayores de 670C que es el punto

de fusin), en moldes, algunas veces refrigerados; una vez el material a solidificado

se le extrae y se le somete a un proceso en mquinas CNC. Es importante recalcar

que ambos procesos y en especial el de forja, es requerido un tratamiento trmico

de normalizacin por ejemplo, para amortiguar las tensiones internas creadas

durante el proceso de forja; adems de posibilitar el maquinado posterior.

De lo anterior, se nota que las maquinas CNC y hornos industriales (para el

tratamiento trmico) son infaltables en el proceso de fabricacin de un pistn,

aparte de las dems herramientas necesarias para dar la forma primitiva (tanto para

fundicin o forja es requerido el uso de hornos de cubilote, induccin etc.). Debido a

tal complejidad, y tomando en cuenta el alto costo de dicha maquinaria, en la

actualidad en El Salvador no existe empresa que tenga produccin de este tipo de

elementos.

No obstante, y sin tomar en cuenta el costo del producto final, si hay algunas

empresas que tienen el desarrollo y tecnologa base para emplear la manufactura

de pistones. Por ejemplo existen empresas que tienen los elementos y maquinaria

necesaria para reproducir piezas mediante fundicin y moldeo en arena, la limitante

podra radicar en que no cuenta con un proceso CNC o al menos maquinado de

precisin. Tal es el caso de empresas como HIBRONSA S.A., HECASA, SIRVELTSA S.A.

de C.V.

HIBROSA es una empresa que se dedica a la fabricacin de elementos mediante

fundicin de hierro, bronce, entre otros; en cambio SIRVELTSA y HECASA son

empresas dedicadas a la manufactura mediante sistemas CNC. Cabe destacar que

ninguna de las empresas investigadas, cuenta con proceso de forja.

1.2. MATERIALES DE MANUFACTURA Y DISTRIBUIDORES

Como se mencion en el captulo anterior, el material ms comn para la

fabricacin de pistones son las aleaciones de aluminio mayormente. Por lo tanto, y

con el fin de poder emplear la manufactura de pistones en El Salvador, es necesario

contar con un distribuidor local de este material; existen algunas empresas que se

especializan en la venta de este tipo de materiales, y algunas otras que lo importan

por encargos.

Algunas empresas que distribuyen aluminio en el salvador son: MAPRIMA y

ACEROSAL. No obstante, y debido a que se requiere de un aluminio NO comercial en

nuestro pas, existe la opcin de importarlo directamente, para ello existen algunas

empresas con gran prestigio que tiene servicio de venta en la regin, tal es el caso

de ALUMAFEL.

2. CONTROL DE CALIDAD

Al momento de producir pistones, es necesario emplear un control de calidad tanto a la

materia prima como al producto final.

2.1. NORMATIVA Y ENSAYO PARA LA MATERIA PRIMA

Primero, resulta til realizar un ensayo de traccin a una muestra del lote, del cual se

van a fabricar los pistones, esta prueba resulta importante para saber con exactitud

la calidad de la aleacin que hemos adquirido y as poder garantizar un producto

final con las especificaciones de dureza, tenacidad, esfuerzo normal, etc. Estas

pruebas estn Normadas bajo la ASTM con la normativa E8M-00, como tambin bajo

el instituto ISO con la norma 6892 o EN 10002-1.

Estas normativas bsicamente lo que establecen son: dimensiones y forma de la

probeta, temperaturas y condiciones ambientales, velocidades y cargas aplicadas

durante el ensayo.

2.2. NORMATIVA Y ENSAYOS PARA EL PRODUCTO FINAL

Una vez realizado todos los procesos de fabricacin, y obtenido el pistn como

producto final, es necesario realizar una o varias pruebas que aseguren la calidad

del producto. Los elementos que interesan controlar son la dureza, tenacidad,

esfuerzo normal y dimensiones.

El ensayo de dureza resulta conveniente, no solo para conocer la dureza del pistn

(la cual se espera no sea muy elevada) sino que tambin travs de este podremos

conocer el esfuerzo normal de la pieza. Los ensayos de dureza pueden ser segn el

mtodo Brinell, rockwell, vickers. Cabe destacar que el ensayo preferido para

ensayar piezas de aluminio es el Brinell

Las normas aplicadas a cada tipo de dureza son

Brinell: DIN 50 351

Rockwell: DIN 50 103, ISO-R80, ASTM E18

Vickers: DIN 50 133, ISO-R81, ASTM-E92

El ensayo de traccin se aplica a una probeta sometida al mismo proceso al cual se

le somete a las piezas, para posteriormente ensayar esta probeta, bajo las nomas

antes mencionadas para ensayos de traccin, y comprobar si cumple los

requerimientos de la pieza. En cuanto a la medicin de las diferentes dimensiones del

pistn (profundidad y dimetro de los segmentos, agujero del buln, entre otras) es

parte del departamento de metrologa, sin embargo no se requieren muchos

argumentos para realizar las mediciones. No obstante se sabe que la normativa ISO

10012/2003 se encarga de establecer los parmetros en cuanto al equipo de

medicin, mtodos de medicin y sus condiciones.

3. VENTA DEL PRODUCTO

3.1. PRECIOS DE LA PIEZA EN EL MERCADO NACIONAL E INTERNACIONAL

En la actualidad no existen empresas que se dediquen a la manufactura de pistones

para motores de combustin interna, por lo tanto todos los pistones disponibles en el

mercado nacional son importados; se sabe que el mercado nacional es alimentado por

empresas mexicanas, brasileas, estadounidenses, entre otros los cuales si producen este

tipo de productos en grandes cantidades.

Segn lo investigado en el mercado nacional el precio de un pistn para Toyota hylux

con motor L2 es:

Sper repuestos: $35

Impresa repuestos: $42

A & A: $57

En algunas pginas web como Ebay o BestBuy los precios oscilan los $20 a $75

3.2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE PRODUCIR LA PIEZA LOCAL VRS. INTERNACIONALMENTE

El producir la pieza localmente implica varias ventajas, alguna de ellas se citana a

continuacin:

a) Productos ms baratos, debido a que no se pagan aranceles de importacin

b) Generacin de empleos, que siempre es importante en una sociedad

c) Disponibilidad relativamente inmediata, ya que muchas veces la pieza no est en

stock de los distribuidores y es necesario importarlo por pedidos especiales

Ahora bien, hemos hablado de algunas ventajas de producir los pistones

nacionalmente; sin embargo tambin existen algunas desventajas, que algunas

desventajas estn ligadas a las ventajas, esto se explica a continuacin:

a) Poca disponibilidad de materia prima

b) No se cuenta con un mercado tan grande como para justificar las inversiones en

maquinaria y dems.

4. FUNCIONAMIENTO DEL ELEMENTO ENFOCADO A CIENCIAS DE LOS MATERIALES

Dadas las caractersticas del funcionamiento del pistn de un MCI, es importante

tener en cuenta:

a. Altas presiones y esfuerzos fluctuantes

b. Altas temperaturas de trabajo

a. Altas presiones y esfuerzos fluctuantes

Las presiones tpicas, generadas en la carrera de compresin de un motor de ciclo

Otto 120 a 170 PSI; para los motores ciclo Disel 350 a 450 PSI aproximadamente.

Adems durante la etapa de fuerza (o explosin), que es el momento donde el pistn

se encuentra en PMS y se da la ignicin, se pueden generar Fuerzas,

aproximadamente, entre 4500N-5500N o mayores.

Estas fuerzas mximas se dan en la carrera de fuerza, son menores durante la etapa

de compresin, y mnimas durante las dems etapas del ciclo (admisin y escape)

esto implica que se debe contar con un material cuyo esfuerzo de fluencia sea

elevado, y que no se deforme bajo estas cargas, implicando cierto nivel de dureza

b. Altas temperaturas de trabajo

Tanto en el ciclo Otto como el Disel, en el pistn se genera un gradiente de

temperatura, siendo la cabeza del pistn la que a mayor temperatura trabaja, ya

que es ah, y entre la cmara de combustin, donde tiene lugar la ignicin del

combustible. Esta temperatura alcanza los 230C en su punto ms elevado, aunque

tambin depende del poder calorfico del combustible.

Teniendo estos factores en cuenta, de inmediato notamos que el material del cual

est fabricado un pistn debe cuanto menos, poder mantener las propiedades fsicas

a una moderadamente alta temperatura.

Por la naturaleza del funcionamiento de este elemento de mquina, resultan

importantes sus propiedades fsicas tales como las mecnicas y trmicas. A

continuacin se mencionas 4 de las propiedades fsicas (mecnicas y trmicas) ms

importantes que debe poseer el pistn:

Coeficiente de dilatacin trmica

Es importante ya que, como se mencion anteriormente, el pistn entre ms se dilata

ms deber ser la holgura con el cilindro, generando esto mayor ruido en su

funcionamiento.

El contar con un coeficiente de dilatacin trmica bajo implica que

Alta conductividad trmica

Esto para permitir una ptima disipacin del calor generado durante la carrera de

fuerza, atreves del sistema de enfriamiento.

Lmite de fluencia

En general el esfuerzo al cual es sometido un pistn es mayor mente a esfuerzos de

compresin, que debido a que las aleaciones son mayor mente de aluminio, se

pueden admitir los valores de resistencia a la compresin y lmite de fluencia (0.2%)

como iguales.

Dureza

El material del pistn debe tener una relacin de dureza/tenacidad tal que sea

capaz de resistir la abrasin que se da en contacto con el cilindro, pero a su vez

una tenacidad que impida que el pistn se pueda fracturar con las fuerzas de

empuje de las explosiones del combustible. Esto a su vez se debe hacer tomando en

cuenta que por la naturaleza de trabajo del elemento, ser posible que la pieza sufra

de recalentones accidentales y ocasionales, pudiendo esto provocar una

disminucin de la dureza en el piston, es decir un revenido accidental, y por este

motivo es primordial que las temperaturas de Ms sean elevadas, o al menos lo

suficiente mente alejadas de las temperaturas probables en dichos recalentones.

5. CONCLUSIONES

Como punto final, se concluye que el pistn, es un elemento de maquina el cual

estar sometido a esfuerzos de compresin cclico o repetitivo, altas temperaturas de

trabajo, esfuerzos de impacto moderados, niveles de friccin o abrasin moderados.

Todo esto conlleva a que el material debe tener propiedades tales como bajo grado

de dilatacin trmica, niveles de dureza y tenacidad equilibrados, buena

conductividad trmica, y de bajo peso.

Al Pistn analizado y tomado como ejemplo en el presente trabajo se le realizaron

algunas pruebas de laboratorio como lo son: medicin de su densidad, prueba de

magnetismo, ensayo de dureza Brinell. Los resultados de estos ensayos dieron como

resultado que el material del cual est constituida la pieza es de alguna aleacin de

aluminio, que posteriormente, y con ayuda a la pagina web www.matweb.com

conocimos que se trata de una aleacin de aluminio de la serie 7000 ("7000 Series

Aluminum Alloy").

Posterior a esto, se realiz un estudio de campo, donde se determin que la pieza no

es fabricada en la industria nacional, y sin embargo existe el potencial de poder

hacerlo, y que las principales limitantes para esto es el acceso a la materia prima, la

maquinaria requerida (maquinas CNC, hornos para fundicin y tratamientos

trmicos). Tambin se investigaron los precios a los cuales se pudiera adquirir un pistn

para motor L2 en el pas, estos rondaban una media de $30.

6. FUENTES DE APOYO

i. Handbook of Aluminum: Volume 2: Alloy Production and Materials

Manufacturing; George E. Totten, D. Scott MacKenzie

ii. Motores de combustin interna; Jaime Gilardi

iii. Introduccin a la metalurgia fsica; 2 ed.; Avner

iv. www.matweb.com

v. Ventas de repuestos automotrices: Impresa Repuestos, Sper Repuestos, A&A

ANILLOS

1.- Especificar si la pieza es podra ser construida en el pas, material a usar, y los procesos de

fabricacin factibles de emplear, los nombres de las empresas que distribuyen el material, y los

nombres de las empresas con capacidad de construirlas.

Las piezas pueden ser construidas en el pas, a un alto costo comparado con el internacional

claro est. Los materiales que utilizan son aceros aleados con un alto contenido de Cromo,

permitiendo que los anillos fabricados sean de una alta resistencia al desgaste.

Son parte de procesos de fabricacin como el mecanizado, donde se realizan operaciones de

conformacin de piezas mediante la eliminacin de material, ya sea por arranque

de viruta o por abrasin, para poder llevar a cabo los anillos del pistn.

Adems luego de ser fabricados llevan un tratamiento termoqumico, como lo es la

nitruracin. Este tratamiento permite que el acero incremente la dureza superficial de las

piezas. Tambin aumenta la resistencia a la corrosin y a la fatiga, esto se realiza mediante

un proceso en el cual se le agrega nitrgeno al material mientras es calentado.

Algunas empresas que realizan los tratamientos termoqumicos necesarios para los anillos o que

poseen capacidad de construirlos son:

METALURGICA SARTI, S.A. DE C.V.

Direccin: Kilmetro 28 1/2 Carretera a Santa Ana.

Telfono: +503 23 38 41 09 / 23 38 43 0 / 23 19 47 00.

Fax: +503 23 38 54 53.

E-mail: metalurgica@gruposarti.com

Talleres Moldtrok

5 Avenida Sur N 416, San

Salvador

Pas: El Salvador, Centroamrica

Tel: (503) 2221-0462

(503) 2221-4181

(503) 2222-0359

Telefax: (503) 2221-9849

Correo Electrnico: info@talleresmoldtrok.com

2.- Citar normas de ensayos del material o de la pieza completa que sean necesarios

para garantizar la calidad de la materia prima y del producto.

Para garantizar la calidad de la materia prima, es necesario que se realicen ciertas

probetas y estas sean ensayadas en traccin. Este ensayo de traccin permitir

comparar lar resistencia que posee el material con la que se conoce

bibliogrficamente y as poder sustentar e identificar que la materia prima que se

est procesando es la adecuada.

Estas pruebas estn Normadas bajo la ASTM con la normativa E8M-00, como

tambin bajo el instituto ISO con la norma 6892 o EN 10002-1.

Para garantizar la calidad del producto, es necesario realizar pruebas de dureza,

esto es para corroborar que despus de un tratamiento trmico o termoqumico la

pieza posee las propiedades de dureza necesarios a fin de cumplir con los requisitos

para el rea de trabajo.

Corroborando ambos datos de calidad del producto, ser factible comprar los

anillos que cumplas con las propiedades necesarias para la aplicacin en especfico

requerida.

No incluir la parte del procesamiento de la materia prima que mencione la obtencin

del material a partir de sus minerales, sino la materia prima que adquiere el que

transformar los materiales al producto final, la pieza.

Investigar el precio de la pieza en el mercado local (si la fabricaran en el pas) y

en el mercado internacional (si es importada)

En el mercado local cuesta aproximadamente $80, el juego de 12 anillos.

En el mercado internacional, va internet de fuentes confiables pueden adquirirse por

$50, los mismos 12 anillos.

Investigar ventajas y desventajas de fabricar la pieza localmente versus adquirirla

por importacin.

Fabricar la pieza dentro del pas es un poco ms caro que traerla importada. Esto es

porque dentro del pas son escasos los fabricantes que existen de estos anillos con las

especificaciones requeridas y adems porque no son realizados en masa, es decir

que los costos aumentan debido a que no se fabrican de una forma en serie, sino

por encargo especfico. En cambio importarlos resulta ser ms econmico y seguro,

empresas confiables del extranjero y de un nombre reconocido realizan estos anillos

por un precio ms accesible que el nacional.

Una desventaja de pedir productos al extranjero es la confiabilidad del mismo, ya

que se comercializa con empresas que debido a la distancia podran o no

responder por desperfectos o averas en las piezas entregadas.

Otra es que para evitar un recargo extra de envo, algunos productos pueden llegar

a tardar semanas en llegar a nuestro pas y debido a la urgencia de las piezas o a la

necesidad de contar lo ms pronto posible con las piezas, hay que incurrir en un

gasto mayor, comprando los anillos dentro del pas.

Con los conocimientos adquiridos a lo largo del ciclo, vuelva a describir el

dispositivo y su funcin con ms detalle, enfatizando las diferencias con