Calculadora de velocidad del pistón

La velocidad del pistón es un indicador práctico de las exigencias mecánicas de un motor alternativo. Aunque el cigüeñal gira, el pistón acelera repetidamente desde el reposo en el punto muerto superior, alcanza una alta velocidad lineal cerca de media carrera, se detiene en el punto muerto inferior e invierte el sentido. Esta calculadora usa la carrera y las revoluciones por minuto para resumir ese movimiento en metros por segundo, y después la longitud de biela para estimar la aceleración especialmente elevada cerca del punto muerto superior. La velocidad media del pistón es el valor más utilizado para comparar. En una revolución del cigüeñal, el pistón baja una carrera completa y vuelve a subir otra, recorriendo el doble de la carrera. Por tanto, la velocidad media equivale a dos veces la carrera en metros multiplicada por las RPM y dividida entre sesenta. Es una tasa media de distancia recorrida, no la velocidad en un ángulo concreto del cigüeñal. Motores con diámetros, números de cilindros o cilindradas muy distintos pueden tener la misma velocidad media si la combinación de carrera y RPM es igual. La velocidad máxima mostrada usa la aproximación de movimiento armónico simple: pi por carrera por RPM entre sesenta. Es aproximadamente pi dividido entre dos veces la velocidad media. Una biela de longitud finita hace asimétrico el movimiento real de biela-manivela, desplaza el pico exacto de velocidad respecto a los noventa grados de cigüeñal y modifica ligeramente su magnitud. La aproximación sirve para comparaciones rápidas; los análisis detallados de tensiones, fricción e intercambio de gases deben evaluar toda la geometría del mecanismo durante el ciclo. La aceleración máxima en el punto muerto superior se estima con el radio de manivela, la velocidad angular y la relación de biela. La velocidad angular es dos por pi por RPM entre sesenta. La expresión en el punto muerto superior multiplica el radio de manivela por el cuadrado de la velocidad angular y por una corrección basada en el radio dividido entre la longitud de biela. Como la aceleración crece con el cuadrado de las RPM, un aumento moderado del régimen puede aumentar mucho las cargas inerciales sobre pistón, bulón, biela, cojinetes y cigüeñal. La relación biela/manivela es la longitud de biela dividida entre el radio de manivela, que equivale a la mitad de la carrera. Una relación mayor reduce la inclinación de la biela y los efectos del movimiento secundario, pero puede aumentar la altura y la masa del motor. Una relación menor permite alojar una carrera larga de forma compacta, aunque suele aumentar el empuje lateral y la asimetría de aceleración entre las mitades superior e inferior de la carrera. La velocidad media del pistón por sí sola no define un límite seguro de RPM. También importan materiales, masa del pistón, resistencia de biela y fijaciones, lubricación, temperatura, presión de combustión, equilibrado, comportamiento de la distribución y vida útil prevista. Usa la calculadora para comparar combinaciones y entender tendencias; para diseñar o modificar motores, recurre a límites de componentes validados y a un análisis dinámico completo.