sábado, 3 de janeiro de 2015

Pistão, biela e cilindro.

Dentre todas as definições de pistão que já vi a que mais me transmitiu uma ideia abrangente e resumida desta peça é a que está no manual técnico da mahle. O manual define o pistão como uma parede móvel sujeita a temperatura e contra a pressão dos gases da combustão. Longe de mim se apropriar desta definição mas quero construir este capítulo em cima desta bem precisa definição.
A precisão desta definição está em que engloba as principais funções do êmbolo. A primeira função é a de ser uma "parede móvel". è necessário que haja uma vedação completa do pistão junto as paredes dos cilindros afim de que os gases de combustão não encontrem passagem para a parte inferior do motor. Todavia este confinamento de gases deve ser feito em uma câmara expansível para haja expansão no ato da queima. Necessidade esta que é resolvida nos movimentos de subida e descida do pistão controlado pelo virabrequim.
Avançando na definição vemos que esta parede funciona sob elevadas temperaturas. Se considerarmos que um motor a diesel tem um aproveitamento em torno de 30% e o restante é em sua maioria energia dissipada em forma de calor, e então perceberemos que o ponto mais elevado de temperatura se dá no topo do pistão. Esta elevada temperatura precisa ser "dissipada" com o fim de evitar a dilatação exagerada do pistão dentro do seu habitáculo. A parte mais propensa a ação ao calor da combustão de chama zona de fogo. Esta área comprende o topo do pistão e dependendendo da construção a zona dos áneis inteiramente.
Para reduzir a dilatação do pistão são usadas ligas alumínio-silicio. Além disto pode haver também a adição de limitadores térmicos no próprio pistão. Tudo isso em acordo com a folga correta entre pistão e cilindro mais o um sistema de arrefecimento eficaz evitará o engripamento do pistão junto a camisa do bloco de motor.
Outra tarefa dos pistões é ser uma parede em oposição aos gases de combustão. Em 3/4 do ciclo esta parede não está sob pressão significativa, mas no tempo de expansão que é imediatemente após ao fim de injeção o pistão sofrerá uma pressão que alavancará o virabrequim com considerável força. Por isso faz-se necessário a utilização de materiais que suportem a pressão na cabeça do pistão e nas suas laterais no momento de descida da biela contra as paredes. Além da já citada liga alumínio-sílicio também é utilizada a liga alumínio-cobre que também é bem resistente as temperaturas e ao desgaste.
Existem outras características do pistão que merecem a atenção, como por exemplo a construção de câmara de combustão(para motores com câmara de combustão no próprio pistão, muito comuns em motores a disel). A câmara de combustão pode possuir um formato que facilite o turbilhionamento dos gases fazendo com que a mistura seja mais homôgenea. Este tipo é chamado pistão ecolôgico.
Entretanto o pistão do motor trabalha em acordo com a biela, que nada mais é do que um braço de alavanca. Esta faz a junção de virabrequim pelos colos móveis e pistão entrando pela parte inferior do mesmo unindo-se ao pino que nem sempre é centralizado em relação ao próprio pistão(isso varia de acordo com a construção e necessidade de cada motor).
As bielas devem ter sua fixação junto ao virabrequim muito bem feitas, por isso elas são fixadas com mancais fraturados da própria biela, isto significa dizer que a príncipio mancal e biela são uma só peça que foi fraturada e se separaram. Isto é feito afim de que na hora da montagem as superfícies estejam em pleno contato e o torque possa ver aplicado.
Como vimos a biela é um braço de alavanca. Ela converterá o movimento retílineo alternativo para um movimento rotativo e continuo. Se entre o pistão e a árvore de manivelas o tamanho for aumento nós teremos um aumento de torque(isto com base na própria fórmula de torque T= Força x distância).  Este raciocício é usado para aperfeiçoamento e melhora de motores. Por isso existe uma tendência atualmente a diminuição dos pistões e aumento das bielas afim ganhar motores mais fortes em rotações baixas.
Quanto ao cilindro não existe muitas considerações a serem feitas. O nome se deve ao fato de se tratar de uma peça cilindrica(ou quase isso) que serve para fazer a admissão de ar e receber o pistão no seu interior. As maiores atenções em relação ao interior do cilindro(camisa) é quanto ao brunimento e as deformações sofridas ao longo do tempo(ovalização, conicidades e até trincas na camisas).
Brunimento são ranhuras de 120° na parede dos cilindros que servem para auxiliar na lubricação. Normalmente qunado existe passagem excessiva de poeira para a admissão de ar pode ocorrer o espelhamento da camisa(perda do brunimento).
Quanto a motores encamisados, que são aqueles não possuem o cilindro no próprio bloco(são a maioria hoje em dia em motores diesel) existem dois tipos: os de camisa secas e camisas úmidas, este segundo além de ser de fácil manutenção pois é removível a frio também trabalha em contato com o líquido de arrefecimento por através do bloco de motor.