Un pistó és un element format per dues peces: un èmbol que es mou en un moviment alternatiu rectilini i una camisa o guia a què es mou. Aquesta guia de vegades també s'anomena cilindre. En principi, el pistó té forma cilíndrica i sol ser de metall, tot i que podria ser de qualsevol material.
La guia en realitat és una cavitat que pot estar integrada a una peça diferent. Forma part del sistema pistó-biela-manovella que serveix per transformar moviments rectilinis en rotatius i al revés.
Com a definició de pistó, podem dir que un pistó és una peça duna bomba o del cilindre dun motor que es mou impulsada per un fluid o per lexplosió del combustible: El pistó dun motor connectat a la biela.
En màquines on el pistó té una forma cilíndrica o ovalada, el pistó sovint està acoblat al cigonyal amb la biela. Sovint hi ha anells de pistó al voltant del pistó. La funció dels anells del pistó és assegurar que hi hagi un bon segellat entre la paret del cilindre i el pistó.
Perquè serveix el pistó en un motor tèrmic?
La funció del pistó és absorbir l'energia calorífica provocada per l'explosió del combustible i convertir-la en energia cinètica lineal desplaçant-se cap avall. La velocitat i la potència amb què es desplaça el pistó depèn de la resistència del motor i la intensitat de l'explosió. Segons la segona llei de la termodinàmica, l'energia convertida serà sempre inferior a l'energia tèrmica de l'explosió.
En un motor tèrmic d'explosió d'automòbil, el pistó s'anomena tradicionalment cilindre. El cilindre, en automòbil, és una peça cilíndrica d'acer. El moviment del pistó és perquè a l'extrem de la camisa es tira periòdicament combustible. Tot i que el combustible més habitual és gasolina als motors Otto o gasoil als motors dièsel també hi ha motors que funcionen amb gas i altres elements.
Com a resultat del moviment, un líquid o gas és desplaçat, o comprimit, amb bombes i compressors. Als motors, el treball es realitza al pistó amb gasos, que després es poden transferir a altres components, com el cigonyal.
Com funciona el pistó dun motor alternatiu?
En el cas dels motors Otto cal una espurna provocada per una bugia per funcionar. En aquest cas, també se'ls anomena motors d'encesa per espurna. La combinació dels tres elements provoca una explosió controlada que empeny l'èmbol del pistó lluny, generant així un moviment. Aquest moviment serà transmès al cigonyal. Els pistons estan situats alternats al cigonyal, de manera que els que són empesos cap a fora empenyen els altres cap endins, i després aquests que han quedat més al fons seran els que empenyin els anteriors de nou a dins.
En el cas dels motors dièsel, el funcionament és el mateix. La principal diferència entre ells és que l'explosió del combustible no el provoca una espurna sinó que es fa augmentant la pressió.
El cigonyal és la peça d'un motor que converteix el moviment alterna lineal del pistó en moviment circular.
Això passa en motors que s'anomenen alternatius o, més formalment, de moviment alternatiu. Al cap de cada pistó, a més de les entrades d'aire i combustible, la sortida d'aire barrejat producte de la combustió, i la bugia, té unes ranures on s'acoblen els segments de compressió i el de lubricació.
El lubrificant serveix per disminuir la força de fregament de l'èmbol dins la camisa. A l'extrem oposat, el pistó té un orifici on s'allotja el buló que enllaça el pistó amb la biela.
Una vàlvula de pistó és un mecanisme utilitzat per controlar el moviment d‟un fluid al llarg d‟una canonada gràcies al moviment lineal d‟un pistó dins d‟un cilindre. És utilitzat, entre d'altres, en la majoria d'instruments de vent metall actuals.
Característiques d'un pistó
La veritable forma freda del pistó no és cilíndrica, ja que la distribució de la massa i les temperatures de funcionament són desiguals, i això condueix a una expansió desigual. La seva forma és més o menys truncada cònica en secció (en realitat, el diàmetre màxim sol ser d'uns 10 mm des de la vora inferior del mantell) i ovalada en planta, on l'eix inferior passa a través del passador i els seus cabals.
La forma precisa per a cada motor i aplicació es defineix amb simulacions per ordinador i proves de funcionament, de manera que a la temperatura de funcionament assumeix la forma correcta per garantir les oscil·lacions més baixes al canó, la lubricació correcta, les friccions més baixes i la més efectiva: segellar contra gasos de combustió.
A més de les formes clàssiques, també hi ha pistons, generalment per a motors rotatius, on la forma és completament diferent, com en el cas del motor Wankel, on el pistó o el rotor té una forma trocoïdal, però també hi ha el cas d'un motor clàssic (amb pistons alternant) on aquests, en lloc de la secció rodona habitual, tenen un perfil ovalat.