Surgido hace dos siglos, el aro de pistón, ha evolucionado hasta nuestros días y se mantiene como una de las partes del motor que labora en la mayor discreción; pero ello no oculta lo indispensable de su funcionamiento.Un segmento, aro de pistón o anillo de pistón es un aro de metal con una abertura que calza en una ranura que recorre la superficie exterior de un pistón en un motor de combustión interna o una máquina de vapor.
Las tres funciones principales de los segmentos en motores con movimiento recíproco son:
1. Sellar la cámara de combustión/expansión.
2. Colaborar en la transferencia de calor desde el pistón a la pared del cilindro.
3. Regular el consumo de aceite del motor.
La holgura entre el aro del pistón y el agujero del cilindro es de unas pocas milésimas de milímetro.
Segmentos con resorte de compresión.
Su aparición ocurre con el comienzo de la era del vapor a finales del siglo XVIII y comienzos del XIX; elemento clave como fuerza motriz en la Industria y el Transporte.
Las primeras máquinas de vapor usaban una junta de cáñamo para sellar la cámara de expansión, lo que causaba alta resistencia a la fricción y no proporcionaba un sello eficaz.
El uso de anillos de pistón en los cilindros de una máquina de vapor aparece en 1825 gracias a Neil Snodgrass,
un ingeniero y propietario de un molino en Glasgow que los utilizó en sus propias máquinas, y se valió de resortes para mantener un sellado hermético al vapor.
Máquina de vapor con 3 anillos de pistón en la posición D.
El diseño moderno de un segmento dividido metálico muy similar a los conocidos hoy, fue inventado por John Ramsbottom en la década de 1850. Su modelo inicial de 1852 era de forma circular, pero se desgastaban de manera desigual y no tuvieron éxito. En 1854 se afirmó que un diseño revisado tenía una vida útil de hasta 6400 km en recorrido ferroviario. Esta variante se basó en el descubrimiento de que un anillo perfectamente redondo (antes de la instalación) con una hendidura, no ejerce una presión uniforme sobre las paredes del cilindro una vez instalado.
El anillo del pistón revisado se fabricó con una forma ovalada, de modo que ejerciese una presión uniforme una vez instalado. Una patente de 1855 documentó este cambio. El cambio a anillos de pistón metálicos redujo drásticamente la resistencia a la fricción, la fuga de vapor y la masa del pistón, lo que generó aumentos significativos en la potencia y eficiencia, así como mayores intervalos de mantenimiento.
Par de segmentos montados en un pistón de 47 mm de diámetro perteneciente a un motor de ciclo de dos tiempos de una motoneta.
Debe tomarse en cuenta que los aros son casi una pieza de relojería en cuanto a su precisión de milésimas de milímetro; con usuales valores por cambios en su desgaste de 20, 40 o 60 y constituyen el 24% de la fricción total del motor. Requieren por ello de un balance muy fino entre una fricción mínima y un perfecto sellaje. En ello juega un papel destacado la lubricación del motor, pues el movimiento alterno del conjunto pistón/aro en su recorrido, obliga a éste a tensiones opuestas, de acuerdo a los ciclos de admisión/escape.
El desarrollo de la Industria Automotriz ha exigido materiales muy específicos para diferentes equipos (autos, camiones, locomotoras) e igualmente motores de dos y cuatro tiempos. Las aleaciones de metales, estructura y demás particularidades han estado a la altura requerida.
Esperamos se mantenga esta calidad hasta que el vehículo eléctrico lo desplace como parte indispensable de su funcionamiento.
