Um pistão é um elemento composto de duas partes: um pistão que se move em um movimento alternativo retilíneo e uma luva ou guia para o qual se move. Este guia às vezes também é chamado de cilindro. Em princípio, o pistão tem uma forma cilíndrica e geralmente é feito de metal, embora possa ser feito de qualquer material.
O guia é na verdade uma cavidade que pode ser construída em uma parte diferente. Faz parte do sistema pistão-biela-manivela que permite transformar movimentos retilíneos em rotativos e vice-versa.
Como definição de pistão, podemos dizer que um pistão é uma parte de uma bomba ou cilindro de um motor que se move acionado por um fluido ou pela explosão de um combustível: O pistão de um motor conectado à biela.
Em máquinas onde o pistão tem uma forma cilíndrica ou oval, o pistão é muitas vezes preso ao virabrequim com a biela. Muitas vezes há anéis de pistão ao redor do pistão. A função dos anéis do pistão é garantir uma boa vedação entre a parede do cilindro e o pistão.
Para que serve o pistão em uma máquina térmica?
A função do pistão é absorver a energia térmica causada pela explosão do combustível e convertê-la em energia cinética linear movendo-se para baixo. A velocidade e a potência com que o pistão se move depende da resistência do motor e da intensidade da explosão. De acordo com a segunda lei da termodinâmica, a energia convertida será sempre menor que a energia térmica da explosão.
Em um motor de combustão interna de automóvel, o pistão é tradicionalmente chamado de cilindro. O cilindro, em um automóvel, é uma peça cilíndrica de aço. O movimento do pistão se deve ao fato de o combustível ser lançado periodicamente na extremidade da manga. Embora o combustível mais comum seja a gasolina nos motores Otto ou o diesel nos motores a diesel, também existem motores que funcionam com gás e outros elementos.
Como resultado do movimento, um líquido ou gás é deslocado, ou comprimido, com bombas e compressores. Nos motores, o trabalho é feito no pistão com gases, que podem ser transferidos para outros componentes, como o virabrequim.
Como funciona o pistão de um motor alternativo?
No caso dos motores Otto, é necessária uma faísca causada por uma vela de ignição para funcionar. Nesse caso, eles também são chamados de motores de ignição por centelha. A combinação dos três elementos provoca uma explosão controlada que empurra o êmbolo do pistão para longe, gerando movimento. Este movimento será transmitido ao virabrequim. Os pistões estão localizados alternadamente no virabrequim, de modo que aqueles que são empurrados para fora empurram os outros para dentro, e então aqueles que foram mais para baixo serão os que empurram os anteriores de volta.
No caso dos motores diesel, o funcionamento é o mesmo. A principal diferença entre eles é que a explosão do combustível não é causada por uma faísca, mas sim pelo aumento da pressão.
O virabrequim é a parte de um motor que converte o movimento linear alternativo do pistão em movimento circular.
Isso ocorre em motores que são chamados alternativos ou, mais formalmente, alternativos. Na extremidade de cada pistão, além das entradas de ar e combustível, a saída do ar misturado resultante da combustão e a vela de ignição, possui ranhuras onde são montados os segmentos de compressão e lubrificação.
O lubrificante serve para diminuir a força de atrito do pistão dentro da luva. Na extremidade oposta, o pistão possui um orifício onde está alojado o pino que conecta o pistão à biela.
Uma válvula de pistão é um mecanismo usado para controlar o movimento de um fluido ao longo de um tubo graças ao movimento linear de um pistão dentro de um cilindro. É usado, entre outros, na maioria dos instrumentos de sopro atuais.
Características de um pistão
A verdadeira forma fria do pistão não é cilíndrica, pois a distribuição de massa e as temperaturas de operação são desiguais, o que leva a uma expansão desigual. A sua forma é mais ou menos truncada-cónica na secção (na realidade, o diâmetro máximo situa-se geralmente a cerca de 10 mm da borda inferior do manto) e oval na planta, onde o eixo inferior passa pelo pino e suas caudais.
A forma precisa para cada motor e aplicação é definida com simulações computacionais e testes de desempenho, para que na temperatura de operação assuma a forma correta para garantir as menores oscilações no cano, a lubrificação correta, os menores atritos e o mais eficaz: vedação contra gases de combustão.
Além das formas clássicas, também existem pistões, geralmente para motores rotativos, onde a forma é completamente diferente, como no caso do motor Wankel, onde o pistão ou o rotor tem forma trocoidal, mas também existe o caso de um motor clássico (com pistões alternados) onde estes, em vez da seção redonda usual, têm um perfil oval.