La vida de los pistones
Un enfriamiento pobre conduce a temperaturas más altas y una
fatiga más rápida
El Pistón en uso está expuesto a la llama de combustión solo el 10% del tiempo, el 90% restante el calor puede fluir hacía la pared del cilindro o hacía el aceite del motor lanzado fuera del cigueñal
Los pistones de un motor de cuatro tiempos están expuestos a
la llama de la combustión por aproximadamente 70 grados de manivela fuera del
ciclo completo de 720 o en números redondos, el 10 por ciento del tiempo.
Durante el otro 90 por ciento del tiempo, el calor ganado por el pistón puede
fluir hacia la pared del cilindro más frío o hacia el aceite del motor lanzado
fuera del cigüeñal giratorio y sus cojinetes, posiblemente asistido por chorros
de aceite de enfriamiento ubicados en el cárter y dirigidos hacia arriba contra
el parte inferior de la cúpula del pistón.
Este calentamiento y enfriamiento son un asunto serio porque
la temperatura de un pistón es un factor poderoso en su durabilidad.
Cuanto más
pobre es el enfriamiento, más caliente funciona el pistón y más rápido avanza
el proceso de formación de grietas y fallas de fatiga.
El calor de la combustión es intenso. Piense en la famosa
ametralladora MG42 de Alemania, que opera a una velocidad cíclica de 1,200
disparos por minuto, que es un tiempo de ciclo de 60 / 1,200 = 0,05 segundos.
Si la bala aceleradora gasta aproximadamente 0.0015 segundos en el barril, esa
es una exposición al calor de solo el tres por ciento del tiempo del ciclo. Sin
embargo, durante la operación, el barril se calienta tan rápido que se
recomienda cambiar del barril caliente a un reemplazo frío a 250 rondas de
cocción constante. No es divertido cuando un barril sobrecalentado enciende una
ronda viva antes de cerrar el cerrojo.
Los pistones modernos son solo un disco lo suficientemente
alto como para acomodar los aros del pistón, con faldas vestigiales muy cortas
para mantenerlo más o menos cuadrado en el agujero, unidos por telarañas a un
par de jefes de muñequeras. Dichos pistones muy ligeros, planos y delgados son
esenciales para las super RPM de los motores deportivos y de carreras modernos,
pero normalmente se enfrían con chorros de aceite.
Cuando los constructores
ansiosos por bombear sus motores clásicos de motores refrigerados por aire
actualizan dichos pistones, generalmente son recompensados por fallas
tempranas porque tales pistones casi sin falda y con corona fina tienen poca
capacidad para librarse del calor de la combustión.
Compare el peso ligero de
los pistones modernos de "cenicero" con el peso más sustancial de un
pistón original de los años 60 y 70. El original tiene una cúpula más gruesa
para actuar como un "tubo de calor" para conducir calor a la pared
del cilindro, generosas faldas de gran área de contacto.
Para tener en cuenta:
La diferencia es abismal cuando hablamos de una motocicleta de 4 tiempos y una de 2 tiempos. También lo es el tipo de productos que debes usar para cada tipo de motor, sobre todo el aceite.
En un motor dos tiempos, la lubricación y combustión ocurren en la misma cámara de motor, mientras que en un motor de cuatro tiempos, ocurren en habitáculos distintos. Por ende, en ningún momento se mezcla con el combustible, o por lo menos no debería.
En los motores de cuatro tiempos, el aceite lubricante no llega a la cámara de combustión. Éste permanece en la parte inferior del pistón, y circula por los canales del motor manteniendo así la temperatura en su nivel óptimo. También recolecta cualquier impureza o residuo que se pueda ir quedando, debido al funcionamiento natural del motor.
Cuando el pistón realiza su trayecto hacia la válvula, permite que el cilindro quede expuesto a la lubricación del aceite para motocicleta de 4 tiempos, el cual reduce significativamente la fricción entre el pistón y la camisa del cilindro.
El aceite y la gasolina se mantienen separados principalmente por los anillos, que tienen una función tipo empaque, entre la cámara de combustión y la de lubricación. Si un empaque se rompe empezará a quemarse el lubricante, provocando que salga humo blanco del escape. El resultado de este problema puede ser un daño significativo al motor de tu motocicleta.
Dato curioso:
Por mucho, la mayor parte de la aviación militar en la Segunda Guerra Mundial fue impulsada por motores de pistones radiales enfriados por aire. Cuando comenzó la guerra (septiembre de 1939, en Europa, el 7 de diciembre de 1941, en el Pacífico), la mayoría de estos motores mantuvieron sus pistones enfriados mediante la conducción de aire de refrigeración a través de aletas de paso cercano mecanizadas en los OD de sus cilindros de acero. Esto estuvo bien para el deber de entrenamiento ("Haga que estas cosas duren, muchachos, porque el Congreso no puede permitirse el lujo de ser generoso"), pero las aletas de acero en los cilindros de acero conducen el calor mal.
Cuando comenzó la guerra, los aceleradores fueron empujados hacia el cortafuegos (de ahí la expresión "bolas hacia la pared") y las aletas de refrigeración de acero se convirtieron en una mala broma ya que el aceite se evaporó de las paredes sobrecalentadas del cilindro, lo que generó pistones puntiagudos, agarrotados o quemados. En algunos motores, los anillos de los pistones llevaban la mitad de su grosor radial original en 30 horas de funcionamiento.
Para mejorar el enfriamiento, las muflas con aletas hechas de aluminio de mayor conductividad se encogieron en los barriles de los cilindros de acero. Aún mejor era "W-fin", un proceso mediante el cual una multitud de finas aletas de chapa de aluminio prensado se calafateaban en ranuras de cola de milano mecanizadas en cilindros OD. Por este medio, fue posible dar a cada barril 54 aletas. El refinamiento final, adoptado justo cuando la guerra estaba terminando, consistía en jets de aceite con refrigeración por pistones.
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