Análisis Comparativo del Comportamiento de Materiales entre Pistones de Aluminio e Hipereutéctico Aplicado en el Motor de Combustión Interna del KIA Rio 5 1.4 cc

Abstract

El cambio constante e innovación de motores de combustión interna (M.C.I.) a gasolina y diésel han ido siempre en la mejora del rendimiento, potencia y bajo consumo de combustible. Desde la creación del motor Otto de cuatro tiempos se han implementado componentes eléctricos y electrónicos para controlar la mezcla de aire – combustible en la cámara de combustión, sensores y actuadores, pero así también se ha mejorado los elementos base del motor en su forma, material de construcción y fabricación, por ejemplo los pistones que se construyen de aleación de aleación de níquel y hierro, de hierro colado, de hierro común y de aleación de aluminio con magnesio o silicio, dependiendo el fabricante y la necesidad a requerir sea mayor resistencia de temperatura en la cámara de combustión, carrera, peso y/o compresión. Los pistones son cilíndricos con variación en su cabeza que puede ser plana, con superficie rugosa, con ondulaciones o cóncavas, inclusive en los pistones para motores de alto rendimiento disponen de material cerámico. Cuando se repara un motor de forma íntegra se debe tomar en cuenta la procedencia y características técnicas que dictamina un fabricante, y es en este punto que el presente análisis compara dos pistones con diferente material de construcción (uno de aluminio y otro hipereutéctico), aplicado en el M.C.I. del Kia Rio 5 1.4 cc, para conocer cuál es la diferencia de trabajo mediante la simulación computacional donde se analizará el comportamiento térmico, la tensión de Von Mises, el desplazamiento, deformación y factor de seguridad. The constant change and innovation of gasoline and diesel internal combustion engines (I.C.E.) have always been aimed at improving performance, power and low fuel consumption. Since the creation of the four-stroke Otto engine, electrical and electronic components have been implemented to control the air-fuel mixture in the combustion chamber, sensors and actuators, but the basic elements of the engine have also been improved in their shape, construction and manufacturing material, for example the pistons that are built from nickel and iron alloy, cast iron, common iron and aluminum alloy with magnesium or silicon, depending on the manufacturer and the need to be required, whether it be greater temperature resistance in the combustion chamber, stroke, weight and/or compression. The pistons are cylindrical with variations in their head, which can be flat, with a rough surface, with waves or concave, even in pistons for high-performance engines they have ceramic material. When an engine is fully repaired, the origin and technical characteristics dictated by a manufacturer must be taken into account, and it is at this point that the present analysis compares two pistons with different construction materials (one aluminum and the other hypereutectic), applied at the I.C.E. of the Kia Rio 5 1.4 cc, to find out what the difference in work is through computer simulation where the thermal behavior, Von Mises stress, displacement, deformation and safety factor will be analyzed.