184Instituto Superior Tecnológico Universitario Rumiñahui
Fecha de recepción: 02 / 12 / 2024
Fecha de aceptación: 23 / 12 / 2024
Fecha de publicación: 23 / 01 / 2025
Comparación de pistón original y genérico en fabricación. Caso de estudio: Cummins N14 430 HP. pp. 184 - 194 / Volumen 6, nú-
mero 1 / DOI: https://doi.org/10.37431/conectividad.v6i1.224
Comparación de pistón original y genérico en fabricación. Caso de estudio:
Cummins N14 430 HP
Comparison of original and generic piston in manufacturing. Case study: Cummins N14 430 HP
Luis Javier Taipe Yugcha1 , Edison Javier Quinatoa Lema
1 Instituto Superior Universitario Cotopaxi, ljtaipey@istx.edu.ec, Latacunga, Ecuador
2 Instituto Superior Universitario Cotopaxi, ejquinatoal@istx.edu.ec, Latacunga, Ecuador
Autor para correspondencia: ljtaipey@istx.edu.ec
RESUMEN
El proyecto tuvo como objetivo comparar una pieza de repuesto original con una genérica,
analizando su composición quÃmica, resistencia mecánica y dureza. Para lograrlo se realizaron
pruebas metalográficas siguiendo las normas ASTM E3:2011 y ASTM E407:2007, mientras que
la composición quÃmica se determinó utilizando ASTM E1085:2016 y las pruebas de dureza se
realizaron según ASTM E18:2022. Los resultados mostraron que la pieza de repuesto original
tiene una estructura de ferrita, mientras que la genérica tiene martensita fina. La composición
quÃmica de ambos pistones incluye una matriz de hierro con diversos elementos aleantes como
cobre (Cu), nÃquel (Ni), cromo (Cr), manganeso (Mn), silicio (Si), molibdeno (Mo), titanio (Ti),
zinc (Zn), circonio (Zr) y plomo (Pb). El repuesto original presenta como aleante el circonio
permitiéndole resistir altas temperaturas y mantener la estabilidad estructural. Los resultados de
la prueba de dureza indicaron que la pieza de repuesto genérica es más dura y frágil, mientras
que la pieza de repuesto original tiene una dureza moderada lo que la convierte en un material
con propiedades dúctiles. En general, el estudio concluye que la pieza de repuesto original tiene
una composición quÃmica superior, una dureza moderada y mejores propiedades mecánicas.
Palabras clave: Automotriz, MetalografÃa, Motor, Pistones, QuÃmica
ABSTRACT
The project aimed to compare an original spare part with a generic one, analyzing their chemi-
cal composition, mechanical strength, and hardness. To achieve this, metallographic tests were
conducted following ASTM standards E3:2011 and E407:2007, while the chemical composi-
tion was determined using ASTM E1085:2016, and hardness tests were performed according to
ASTM E18:2022. The results showed that the original spare part has a ferrite structure, while
the generic one has fine martensite. The chemical composition of both pistons includes an iron
matrix with various alloying elements such as copper (Cu), nickel (Ni), chromium (Cr), man-
ganese (Mn), silicon (Si), molybdenum (Mo), titanium (Ti), zinc (Zn), zirconium (Zr), and lead
(Pb). The original spare part features zirconium as an alloying element, allowing it to withstand
high temperatures and maintain structural stability. Hardness test results indicated that the ge-
neric spare part is harder and more brittle, while the original spare part has moderate hardness,
making it a material with ductile properties. In conclusion, the study finds that the original spare
part has a superior chemical composition, moderate hardness, and better mechanical properties.
Key words: Automotive, Metallography, Engine, Pistons, Chemistry
1. INTRODUCCIÓN
El parque automotor ecuatoriano ha alcanzado una cifra de 2’893.247 vehÃculos hasta el año
2023, esto significa una estimación de un vehÃculo por cada 6 habitantes en el Ecuador esto se-
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Comparación de pistón original y genérico en fabricación. Caso de estudio: Cummins N14 430 HP. pp. 184 - 194 / Volumen 6, nú-
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gún la Asociación de Empresas Automotrices del Ecuador (AEADE, 2024), lo que ha generado
una creciente demanda de repuestos para el mantenimiento de estos vehÃculos. En Ecuador,
la oferta de repuestos presenta una amplia variedad de autopartes alternativas, presentando en
algunos casos una amplia oferta tanto en costo como en calidad, en este punto, la seguridad y
confiabilidad son aspectos fundamentales en un vehÃculo, por lo que es crucial comprender las
diferencias y caracterÃsticas entre estas dos alternativas de repuestos al realizar tareas de man-
tenimiento o reparación automotriz (Gila Hoyas, 2022).
Aunque existen estudios previos sobre las caracterÃsticas de los materiales de fabricación de au-
topartes originales y alternativas, son escasos en el contexto ecuatoriano (Cruz Siguenza et al.,
2020). Además, la disponibilidad de una variedad de autopartes en términos de marca y origen,
junto con su calidad y costo, dificulta la toma de decisiones para los consumidores. El costo a
menudo influye en la elección de los repuestos, lo que puede llevar a los clientes a optar por la
opción más económica sin considerar la seguridad o el rendimiento óptimo (Gila Hoyas, 2022).
En este contexto, los pistones son componentes de vital importancia en los motores de combus-
tión interna, especialmente en vehÃculos de transporte. El diseño, la tecnologÃa y los materiales
de fabricación de los pistones desempeñan un papel crucial en el rendimiento y vida útil del
motor, debido a que están expuestos a altas temperaturas, presiones elevadas, fricción y vibra-
ciones (Ricardo, 1952). La calidad de los materiales de fabricación entre un pistón original
y uno genérico es una cuestión clave que requiere un análisis detallado. En la actualidad, la
mayorÃa de pistones están fabricados con aleaciones de aluminio lo que sugiere propiedades es-
pecÃficas que hacen que estas aleaciones sean especialmente adecuadas para este propósito. Un
pistón debe cumplir una serie de funciones esenciales como transferir la energÃa de los gases de
combustión al cigüeñal, actuar como un sello ante los productos de la combustión y el aceite del
cárter y, disipar el calor de la combustión. Debe realizar estas funciones de manera silenciosa,
resistiendo las tensiones térmicas y mecánicas sin romperse o distorsionarse, además de tener
la resistencia necesaria para soportar las presiones de combustión y las fuerzas inerciales gene-
radas por su masa y movimiento en un rango de temperaturas que pueden variar entre -30℃ y
400℃. Por lo tanto, el material ideal para un pistón debe poseer propiedades como resistencia
a la tracción, compresión, fluencia y fatiga, baja densidad, alta conductividad térmica, propie-
dades de rodamiento excelentes y resistencia a la deformación bajo carga, todo ello a un costo
razonable tanto en el material como en su producción (Adil et al., 2023).
Los materiales utilizados en la fabricación de pistones han evolucionado a lo largo de la histo-
ria, Inicialmente el hierro fundido fue el material predominante debido a su resistencia y dura-
bilidad, seguido por le acero en motores de alto rendimiento que requerÃan piezas más ligeras
para aumentar la velocidad del pistón (Ricardo, 1952). Sin embargo, a medida que se buscaban
mejores materiales, las aleaciones de aluminio comenzaron a ganar más popularidad por su
ligereza y buena conductividad térmica lo que permite mayor eficiencia debido a una mejor
transferencia de calor, a pesar de su baja resistencia y punto de fusión más bajo en referencia al
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gún la Asociación de Empresas Automotrices del Ecuador (AEADE, 2024), lo que ha generado
una creciente demanda de repuestos para el mantenimiento de estos vehÃculos. En Ecuador,
la oferta de repuestos presenta una amplia variedad de autopartes alternativas, presentando en
algunos casos una amplia oferta tanto en costo como en calidad, en este punto, la seguridad y
confiabilidad son aspectos fundamentales en un vehÃculo, por lo que es crucial comprender las
diferencias y caracterÃsticas entre estas dos alternativas de repuestos al realizar tareas de man-
tenimiento o reparación automotriz (Gila Hoyas, 2022).
Aunque existen estudios previos sobre las caracterÃsticas de los materiales de fabricación de au-
topartes originales y alternativas, son escasos en el contexto ecuatoriano (Cruz Siguenza et al.,
2020). Además, la disponibilidad de una variedad de autopartes en términos de marca y origen,
junto con su calidad y costo, dificulta la toma de decisiones para los consumidores. El costo a
menudo influye en la elección de los repuestos, lo que puede llevar a los clientes a optar por la
opción más económica sin considerar la seguridad o el rendimiento óptimo (Gila Hoyas, 2022).
En este contexto, los pistones son componentes de vital importancia en los motores de combus-
tión interna, especialmente en vehÃculos de transporte. El diseño, la tecnologÃa y los materiales
de fabricación de los pistones desempeñan un papel crucial en el rendimiento y vida útil del
motor, debido a que están expuestos a altas temperaturas, presiones elevadas, fricción y vibra-
ciones (Ricardo, 1952). La calidad de los materiales de fabricación entre un pistón original
y uno genérico es una cuestión clave que requiere un análisis detallado. En la actualidad, la
mayorÃa de pistones están fabricados con aleaciones de aluminio lo que sugiere propiedades es-
pecÃficas que hacen que estas aleaciones sean especialmente adecuadas para este propósito. Un
pistón debe cumplir una serie de funciones esenciales como transferir la energÃa de los gases de
combustión al cigüeñal, actuar como un sello ante los productos de la combustión y el aceite del
cárter y, disipar el calor de la combustión. Debe realizar estas funciones de manera silenciosa,
resistiendo las tensiones térmicas y mecánicas sin romperse o distorsionarse, además de tener
la resistencia necesaria para soportar las presiones de combustión y las fuerzas inerciales gene-
radas por su masa y movimiento en un rango de temperaturas que pueden variar entre -30℃ y
400℃. Por lo tanto, el material ideal para un pistón debe poseer propiedades como resistencia
a la tracción, compresión, fluencia y fatiga, baja densidad, alta conductividad térmica, propie-
dades de rodamiento excelentes y resistencia a la deformación bajo carga, todo ello a un costo
razonable tanto en el material como en su producción (Adil et al., 2023).
Los materiales utilizados en la fabricación de pistones han evolucionado a lo largo de la histo-
ria, Inicialmente el hierro fundido fue el material predominante debido a su resistencia y dura-
bilidad, seguido por le acero en motores de alto rendimiento que requerÃan piezas más ligeras
para aumentar la velocidad del pistón (Ricardo, 1952). Sin embargo, a medida que se buscaban
mejores materiales, las aleaciones de aluminio comenzaron a ganar más popularidad por su
ligereza y buena conductividad térmica lo que permite mayor eficiencia debido a una mejor
transferencia de calor, a pesar de su baja resistencia y punto de fusión más bajo en referencia al
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hierro fundido. Las aleaciones de aluminio-silicio, se convirtieron en estándar en los vehÃculos
de pasajeros en la década de 1950, ofreciendo una combinación única de propiedades mecáni-
cas y térmicas que los hacÃan ideales para aplicaciones a altas temperaturas (Adil et al., 2023).
En este estudio se propone analizar minuciosamente los materiales de fabricación de pistones
originales y genéricos, centrándose en un motor ampliamente utilizado en el transporte pesado
en la provincia de Cotopaxi, en el Ecuador. Se busca caracterizar los materiales utilizados en
ambos tipos de pistones y comprender como afectan las propiedades de estos componentes.
Los resultados obtenidos proporcionarán información valiosa para la selección de repuestos,
garantizando un rendimiento óptimo y la seguridad del motor.
Además de su relevancia práctica, este estudio también proporcionará información cientÃfica
sólida que respalde la elección de componentes para el mantenimiento y reparación de motores
de combustión interna. Asimismo, se espera que los hallazgos de este estudio brinden evidencia
suficiente para recomendar el uso de un tipo de repuesto sobre otro en el ámbito profesional.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
Para el desarrollo del presente proyecto de investigación empleó un diseño experimental con
un método analÃtico inductivo, con un enfoque cuantitativo, centrándose en un análisis compa-
rativo de un pistón original y uno genérico para el motor Cummins N14 430HP. Se trata de
una investigación aplicada y de laboratorio, que tiene como objetivo determinar las caracterÃs-
ticas de fabricación y propiedades mecánicas de ambos tipos de pistones. Se han seleccionado
dos marcas de repuesto: uno original de la marca Cummins y otra genérica. A través de análisis
detallados de materiales y propiedades mecánicas, el estudio busca comparar las composicio-
nes, estructuras y materiales de los pistones originales y genéricos para evaluar su idoneidad
para su uso en el motor N14 430 HP. La figura 1muestra la metodologÃa aplicada para el desa-
rrollo de la investigación:
Figura 1. Proceso para el desarrollo de la investigación
Fuente: Elaboración propia
Las muestras seleccionadas fueron cortadas de la falda del pistón y otra en la cabeza del pistón.
Con el fin de llevar un registro de las muestras se codificaron con las siglas AMI, de la forma
detallada a continuación:
• Pistón original: AMI 01
• Falda de pistón Original: AMI 02
• Pistón Genérico: AMI 03
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Fecha de aceptación: 23 / 12 / 2024
Fecha de publicación: 23 / 01 / 2025
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mero 1 / DOI: https://doi.org/10.37431/conectividad.v6i1.224
hierro fundido. Las aleaciones de aluminio-silicio, se convirtieron en estándar en los vehÃculos
de pasajeros en la década de 1950, ofreciendo una combinación única de propiedades mecáni-
cas y térmicas que los hacÃan ideales para aplicaciones a altas temperaturas (Adil et al., 2023).
En este estudio se propone analizar minuciosamente los materiales de fabricación de pistones
originales y genéricos, centrándose en un motor ampliamente utilizado en el transporte pesado
en la provincia de Cotopaxi, en el Ecuador. Se busca caracterizar los materiales utilizados en
ambos tipos de pistones y comprender como afectan las propiedades de estos componentes.
Los resultados obtenidos proporcionarán información valiosa para la selección de repuestos,
garantizando un rendimiento óptimo y la seguridad del motor.
Además de su relevancia práctica, este estudio también proporcionará información cientÃfica
sólida que respalde la elección de componentes para el mantenimiento y reparación de motores
de combustión interna. Asimismo, se espera que los hallazgos de este estudio brinden evidencia
suficiente para recomendar el uso de un tipo de repuesto sobre otro en el ámbito profesional.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
Para el desarrollo del presente proyecto de investigación empleó un diseño experimental con
un método analÃtico inductivo, con un enfoque cuantitativo, centrándose en un análisis compa-
rativo de un pistón original y uno genérico para el motor Cummins N14 430HP. Se trata de
una investigación aplicada y de laboratorio, que tiene como objetivo determinar las caracterÃs-
ticas de fabricación y propiedades mecánicas de ambos tipos de pistones. Se han seleccionado
dos marcas de repuesto: uno original de la marca Cummins y otra genérica. A través de análisis
detallados de materiales y propiedades mecánicas, el estudio busca comparar las composicio-
nes, estructuras y materiales de los pistones originales y genéricos para evaluar su idoneidad
para su uso en el motor N14 430 HP. La figura 1muestra la metodologÃa aplicada para el desa-
rrollo de la investigación:
Figura 1. Proceso para el desarrollo de la investigación
Fuente: Elaboración propia
Las muestras seleccionadas fueron cortadas de la falda del pistón y otra en la cabeza del pistón.
Con el fin de llevar un registro de las muestras se codificaron con las siglas AMI, de la forma
detallada a continuación:
• Pistón original: AMI 01
• Falda de pistón Original: AMI 02
• Pistón Genérico: AMI 03
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Comparación de pistón original y genérico en fabricación. Caso de estudio: Cummins N14 430 HP. pp. 184 - 194 / Volumen 6, nú-
mero 1 / DOI: https://doi.org/10.37431/conectividad.v6i1.224
• Falda de pistón Genérica: AMI 04
Figura 2. Zonas del pistón donde se extrajeron las muestras
Fuente: Elaboración propia
Ensayo mecánico
Se realizó una medición de dureza empleando un durómetro universal marca ERNST, mediante
la aplicación de la normativa ASTM E18-2022: Método de pruebas estándar para la dureza
Rockwell Tipo (A) de materiales metálicos.
Ensayo de composición quÃmica
Para este propósito se utilizará el método de comparación por fluorescencia de rayos X(XRF)
por energÃa dispersiva (ED) de materiales, mediante un espectrómetro OLYMPUS DPO2000-C.
En esta prueba se considera el método de ensayo ASTM E1085:2016: Método de prueba es-
tándar para el análisis de aceros de baja aleación por longitud de inda dispersiva de rayos X
espectrometrÃa de florescencia.
Análisis metalográfico
Para establecer el tipo de matriz y la distribución gráfica, la muestra se preparó tomando en
cuenta la normativa ASTM E3-2011: GuÃa estándar para la preparación de pruebas metalográfi-
cas y la norma ASTM E407-2007: Ataque quÃmico. Práctica estándar para metales y aleaciones,
para luego ser observada en un microscopio metalográfico marca Olympus.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La tabla1, muestra los resultados de dureza obtenidos para las muestras de pistones, tanto ori-
ginales como genéricos. Los datos revelan que la cabeza del pistón original AMI01 tiene una
dureza de 42,63 mientras que la falda original AMI02 tiene una dureza de 29,7, medidos me-
diante el ensayo de dureza Rockwell tipo A. En contraste, la cabeza del pistón genérico AMI03
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• Falda de pistón Genérica: AMI 04
Figura 2. Zonas del pistón donde se extrajeron las muestras
Fuente: Elaboración propia
Ensayo mecánico
Se realizó una medición de dureza empleando un durómetro universal marca ERNST, mediante
la aplicación de la normativa ASTM E18-2022: Método de pruebas estándar para la dureza
Rockwell Tipo (A) de materiales metálicos.
Ensayo de composición quÃmica
Para este propósito se utilizará el método de comparación por fluorescencia de rayos X(XRF)
por energÃa dispersiva (ED) de materiales, mediante un espectrómetro OLYMPUS DPO2000-C.
En esta prueba se considera el método de ensayo ASTM E1085:2016: Método de prueba es-
tándar para el análisis de aceros de baja aleación por longitud de inda dispersiva de rayos X
espectrometrÃa de florescencia.
Análisis metalográfico
Para establecer el tipo de matriz y la distribución gráfica, la muestra se preparó tomando en
cuenta la normativa ASTM E3-2011: GuÃa estándar para la preparación de pruebas metalográfi-
cas y la norma ASTM E407-2007: Ataque quÃmico. Práctica estándar para metales y aleaciones,
para luego ser observada en un microscopio metalográfico marca Olympus.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La tabla1, muestra los resultados de dureza obtenidos para las muestras de pistones, tanto ori-
ginales como genéricos. Los datos revelan que la cabeza del pistón original AMI01 tiene una
dureza de 42,63 mientras que la falda original AMI02 tiene una dureza de 29,7, medidos me-
diante el ensayo de dureza Rockwell tipo A. En contraste, la cabeza del pistón genérico AMI03
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Fecha de recepción: 02 / 12 / 2024
Fecha de aceptación: 23 / 12 / 2024
Fecha de publicación: 23 / 01 / 2025
Comparación de pistón original y genérico en fabricación. Caso de estudio: Cummins N14 430 HP. pp. 184 - 194 / Volumen 6, nú-
mero 1 / DOI: https://doi.org/10.37431/conectividad.v6i1.224
presenta un valor de 59,26 de dureza, mientras que la falda del pistón genérico AMI04 muestra
un valor de 44,46. Es importante tener en cuenta que la dureza es una propiedad superficial y no
necesariamente indica la capacidad de deformación de un material en particular.
Tabla 1. Durezas obtenidas en las muestras de los pistones
Muestra AMI 01 AMI 02 AMI 03 AMI 04
Dureza HRA 42,633 29,700 59,267 44,467
Nota: esta tabla muestra la diferencia de dureza en la escala Rockwell, obtenidos entre un pistón original (AMI 01
y AMI 02) y un pintón genérico (AMI 03 Y AMI 04).
Con el objetivo de determinar la composición quÃmica, se han identificado diversos materiales
presentes en la muestra AMI01. La tabla 2, destaca la presencia de una matriz de hierro con
un contenido del 96,37%, indicando que se trata de un acero con un nivel medio de carbono.
Además, se identifican otros elementos aleantes en la muestra, como el cobre (Cu) con un
1,01%, nÃquel (Ni) con un 0,08%, cromo (Cr) con un 0,036%, circonio (Zr) con un 0,0289%
y manganeso (Mn) con un 0,025%. Estos elementos confieren al acero propiedades mecánicas
resistentes a la corrosión y la capacidad de ser dúctil incluso a altas temperaturas. Como se
puede apreciar en la tabla, el aleante más representativo para estas propiedades es el Circonio
Zr, tiende a ser utilizado en aceros aleados en la sustitución del Titanio Ti.
Tabla 2. Composición quÃmica de la cabeza del pistón original
LE Fe Cu Ni Cr Zr Mn
% contenido 96,37 1,67 1,01 0,86 0,036 0,0289 0,025
+/- Error 0,07 0,04 0,02 0,02 0,009 0,0008 0,006
Nota: Tabla elaborada con base al informe de composición quÃmica espectrometrÃa por fluorescencia de rayos x,
laboratorio de ensayos no destructivos, Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provincia
de Tungurahua, 2023.
La tabla 3, muestra los resultados obtenidos para la muestra AMI02, donde se identifica una
matriz de hierro que representa el 97,67% de la composición total. Además, se observan otros
elementos presentes en la muestra, como el cobre (Cu) con un 1,03%, nÃquel (Ni) con un 0,84%,
hierro (Fe) con un 0,45%, zinc (Zn) con un 0,016% y circonio (Zr) con un 0,0292%. Estos ele-
mentos se encuentran en diferentes porcentajes de aleación, lo cual beneficia al acero y le otorga
propiedades mecánicas favorables, especialmente en un acero de contenido medio de carbono.
Esta combinación de elementos hace que el acero sea altamente resistente al a corrosión y ten-
ga una mayor capacidad de soportar altas temperaturas, lo cual es beneficioso en aplicaciones
como los pistones. Además, se destaca la presencia predominante del circonio (Zr), el cual
posee una propiedad de resistencia a altas temperaturas.
Fecha de recepción: 02 / 12 / 2024
Fecha de aceptación: 23 / 12 / 2024
Fecha de publicación: 23 / 01 / 2025
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presenta un valor de 59,26 de dureza, mientras que la falda del pistón genérico AMI04 muestra
un valor de 44,46. Es importante tener en cuenta que la dureza es una propiedad superficial y no
necesariamente indica la capacidad de deformación de un material en particular.
Tabla 1. Durezas obtenidas en las muestras de los pistones
Muestra AMI 01 AMI 02 AMI 03 AMI 04
Dureza HRA 42,633 29,700 59,267 44,467
Nota: esta tabla muestra la diferencia de dureza en la escala Rockwell, obtenidos entre un pistón original (AMI 01
y AMI 02) y un pintón genérico (AMI 03 Y AMI 04).
Con el objetivo de determinar la composición quÃmica, se han identificado diversos materiales
presentes en la muestra AMI01. La tabla 2, destaca la presencia de una matriz de hierro con
un contenido del 96,37%, indicando que se trata de un acero con un nivel medio de carbono.
Además, se identifican otros elementos aleantes en la muestra, como el cobre (Cu) con un
1,01%, nÃquel (Ni) con un 0,08%, cromo (Cr) con un 0,036%, circonio (Zr) con un 0,0289%
y manganeso (Mn) con un 0,025%. Estos elementos confieren al acero propiedades mecánicas
resistentes a la corrosión y la capacidad de ser dúctil incluso a altas temperaturas. Como se
puede apreciar en la tabla, el aleante más representativo para estas propiedades es el Circonio
Zr, tiende a ser utilizado en aceros aleados en la sustitución del Titanio Ti.
Tabla 2. Composición quÃmica de la cabeza del pistón original
LE Fe Cu Ni Cr Zr Mn
% contenido 96,37 1,67 1,01 0,86 0,036 0,0289 0,025
+/- Error 0,07 0,04 0,02 0,02 0,009 0,0008 0,006
Nota: Tabla elaborada con base al informe de composición quÃmica espectrometrÃa por fluorescencia de rayos x,
laboratorio de ensayos no destructivos, Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provincia
de Tungurahua, 2023.
La tabla 3, muestra los resultados obtenidos para la muestra AMI02, donde se identifica una
matriz de hierro que representa el 97,67% de la composición total. Además, se observan otros
elementos presentes en la muestra, como el cobre (Cu) con un 1,03%, nÃquel (Ni) con un 0,84%,
hierro (Fe) con un 0,45%, zinc (Zn) con un 0,016% y circonio (Zr) con un 0,0292%. Estos ele-
mentos se encuentran en diferentes porcentajes de aleación, lo cual beneficia al acero y le otorga
propiedades mecánicas favorables, especialmente en un acero de contenido medio de carbono.
Esta combinación de elementos hace que el acero sea altamente resistente al a corrosión y ten-
ga una mayor capacidad de soportar altas temperaturas, lo cual es beneficioso en aplicaciones
como los pistones. Además, se destaca la presencia predominante del circonio (Zr), el cual
posee una propiedad de resistencia a altas temperaturas.
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Tabla 3. Composición quÃmica de la falda del pistón original
LE Cu Ni Fe Zn Zr
% contenido 97,67 1,03 0,84 0,45 0,016 0,0292
+/- Error 0,07 0,02 0,02 0,02 0,002 0,0008
Nota: Tabla elaborada con base al informe de composición quÃmica espectrometrÃa por fluorescencia de rayos x,
laboratorio de ensayos no destructivos, Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provincia
de Tungurahua, 2023.
La tabla 4, muestra los materiales presentes en la matriz de hierro de la muestra AMI03, don-
de se identifica un acero de contenido medio de carbono con un predominio de hierro (Fe)
que representa el 97,55% de la composición total. Además, se detectan otros elementos en la
muestra, como cromo (Cr) con un 1,01%, manganeso (Mn) con un 0,77%, silicio (Si) con un
0,3%, molibdeno (Mo) con un 0,224%, cobre (Cu) con un 0,16% y nÃquel (Ni) con un 0,08%.
Se observa un bajo contenido de aleación de circonio (zr), lo que indica que este acero tendrá
una menor resistencia a altas temperaturas. Es importante destacar que, si bien la composición
quÃmica con múltiples aleantes puede favorecer algunas propiedades del acero, también puede
debilitarlo en otros aspectos.
Tabla 4. Composición quÃmica de la cabeza del pitón genérico
Fe Cr Mn Si Mo Cu Ni
% contenido 97,5 1,01 0,77 0,3 0,224 0,16 0,08
+/- Error 0,07 0,02 0,03 - 0,006 0,02 0,01
Nota: Tabla elaborada con base al informe de composición quÃmica espectrometrÃa por fluorescencia de rayos x,
laboratorio de ensayos no destructivos, Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provincia
de Tungurahua, 2023.
La tabla 5, muestra la composición quÃmica de la muestra AMI04, donde se observa que la ma-
triz de hierro representa el 97,54% de la composición total. Además, se identifican elementos
aleados en la muestra, incluyendo el cobre (Cu) con un 1,05%, nÃquel (Ni) con un 0,73%, hierro
(Fe) con un 0,38%, manganeso (Mn) con un 0,12%, Titanio (Ti) con un 0,08%, zinc (Zn) con
un 0,069%, circonio (zr) con un 0,024% y plomo (Pb) con un 0,0058%. Se destaca la predo-
minancia de los elementos Fe, Ti y Zr en esta muestra. La adición de estos elementos aleantes
mejora propiedades como la templabilidad, dureza, resistencia a la tensión, resistencia la fatiga,
ductilidad, impacto y resistencia a la corrosión del material.
Tabla 5. Composición quÃmica de la falda del pistón genérico
LE Cu Ni Fe Mn Ti Zn Cu Ni
% contenido 97,54 1,05 0,73 0,38 0,12 0,08 0,069 0,0247 0,0058
+/- Error 0,05 0,02 0,02 0,02 0,01 0,03 0,003 0,0007 0,0008
Fecha de recepción: 02 / 12 / 2024
Fecha de aceptación: 23 / 12 / 2024
Fecha de publicación: 23 / 01 / 2025
Comparación de pistón original y genérico en fabricación. Caso de estudio: Cummins N14 430 HP. pp. 184 - 194 / Volumen 6, nú-
mero 1 / DOI: https://doi.org/10.37431/conectividad.v6i1.224
Tabla 3. Composición quÃmica de la falda del pistón original
LE Cu Ni Fe Zn Zr
% contenido 97,67 1,03 0,84 0,45 0,016 0,0292
+/- Error 0,07 0,02 0,02 0,02 0,002 0,0008
Nota: Tabla elaborada con base al informe de composición quÃmica espectrometrÃa por fluorescencia de rayos x,
laboratorio de ensayos no destructivos, Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provincia
de Tungurahua, 2023.
La tabla 4, muestra los materiales presentes en la matriz de hierro de la muestra AMI03, don-
de se identifica un acero de contenido medio de carbono con un predominio de hierro (Fe)
que representa el 97,55% de la composición total. Además, se detectan otros elementos en la
muestra, como cromo (Cr) con un 1,01%, manganeso (Mn) con un 0,77%, silicio (Si) con un
0,3%, molibdeno (Mo) con un 0,224%, cobre (Cu) con un 0,16% y nÃquel (Ni) con un 0,08%.
Se observa un bajo contenido de aleación de circonio (zr), lo que indica que este acero tendrá
una menor resistencia a altas temperaturas. Es importante destacar que, si bien la composición
quÃmica con múltiples aleantes puede favorecer algunas propiedades del acero, también puede
debilitarlo en otros aspectos.
Tabla 4. Composición quÃmica de la cabeza del pitón genérico
Fe Cr Mn Si Mo Cu Ni
% contenido 97,5 1,01 0,77 0,3 0,224 0,16 0,08
+/- Error 0,07 0,02 0,03 - 0,006 0,02 0,01
Nota: Tabla elaborada con base al informe de composición quÃmica espectrometrÃa por fluorescencia de rayos x,
laboratorio de ensayos no destructivos, Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provincia
de Tungurahua, 2023.
La tabla 5, muestra la composición quÃmica de la muestra AMI04, donde se observa que la ma-
triz de hierro representa el 97,54% de la composición total. Además, se identifican elementos
aleados en la muestra, incluyendo el cobre (Cu) con un 1,05%, nÃquel (Ni) con un 0,73%, hierro
(Fe) con un 0,38%, manganeso (Mn) con un 0,12%, Titanio (Ti) con un 0,08%, zinc (Zn) con
un 0,069%, circonio (zr) con un 0,024% y plomo (Pb) con un 0,0058%. Se destaca la predo-
minancia de los elementos Fe, Ti y Zr en esta muestra. La adición de estos elementos aleantes
mejora propiedades como la templabilidad, dureza, resistencia a la tensión, resistencia la fatiga,
ductilidad, impacto y resistencia a la corrosión del material.
Tabla 5. Composición quÃmica de la falda del pistón genérico
LE Cu Ni Fe Mn Ti Zn Cu Ni
% contenido 97,54 1,05 0,73 0,38 0,12 0,08 0,069 0,0247 0,0058
+/- Error 0,05 0,02 0,02 0,02 0,01 0,03 0,003 0,0007 0,0008
190Instituto Superior Tecnológico Universitario Rumiñahui
Fecha de recepción: 02 / 12 / 2024
Fecha de aceptación: 23 / 12 / 2024
Fecha de publicación: 23 / 01 / 2025
Comparación de pistón original y genérico en fabricación. Caso de estudio: Cummins N14 430 HP. pp. 184 - 194 / Volumen 6, nú-
mero 1 / DOI: https://doi.org/10.37431/conectividad.v6i1.224
Nota: Tabla elaborada con base al informe de composición quÃmica espectrometrÃa por fluorescencia de rayos x,
laboratorio de ensayos no destructivos, Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provin-
cia de Tungurahua, 2023.
A continuación, en las siguientes gráficas se pueden ver las imágenes de las metalografÃas de
cada una de las cuatro muestras, una vez que han sido sometidas a ataque quÃmico de Nital al
4% durante 40 s.
Figura 3. Microestructura de la cabeza del pistón original magnificada a 500X, Nital al 4%, 40seg
Nota: Adaptado de Informe de preparación y análisis microestructural, laboratorio de análisis metalográfico,
Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provincia de Tungurahua, 2023
Figura 4. Microestructura de la falda del pistón original magnificada a 500X, Nital al 4%, 40seg
Nota: Adaptado de Informe de preparación y análisis microestructural, laboratorio de análisis metalográfico,
Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provincia de Tungurahua, 2023.
Fecha de recepción: 02 / 12 / 2024
Fecha de aceptación: 23 / 12 / 2024
Fecha de publicación: 23 / 01 / 2025
Comparación de pistón original y genérico en fabricación. Caso de estudio: Cummins N14 430 HP. pp. 184 - 194 / Volumen 6, nú-
mero 1 / DOI: https://doi.org/10.37431/conectividad.v6i1.224
Nota: Tabla elaborada con base al informe de composición quÃmica espectrometrÃa por fluorescencia de rayos x,
laboratorio de ensayos no destructivos, Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provin-
cia de Tungurahua, 2023.
A continuación, en las siguientes gráficas se pueden ver las imágenes de las metalografÃas de
cada una de las cuatro muestras, una vez que han sido sometidas a ataque quÃmico de Nital al
4% durante 40 s.
Figura 3. Microestructura de la cabeza del pistón original magnificada a 500X, Nital al 4%, 40seg
Nota: Adaptado de Informe de preparación y análisis microestructural, laboratorio de análisis metalográfico,
Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provincia de Tungurahua, 2023
Figura 4. Microestructura de la falda del pistón original magnificada a 500X, Nital al 4%, 40seg
Nota: Adaptado de Informe de preparación y análisis microestructural, laboratorio de análisis metalográfico,
Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provincia de Tungurahua, 2023.
191Instituto Superior Tecnológico Universitario Rumiñahui
Fecha de recepción: 02 / 12 / 2024
Fecha de aceptación: 23 / 12 / 2024
Fecha de publicación: 23 / 01 / 2025
Comparación de pistón original y genérico en fabricación. Caso de estudio: Cummins N14 430 HP. pp. 184 - 194 / Volumen 6, nú-
mero 1 / DOI: https://doi.org/10.37431/conectividad.v6i1.224
Figura 5. Microestructura de la cabeza del pistón genérico magnificada a 500X, Nital al 4%, 40seg
Nota: Adaptado de Informe de preparación y análisis microestructural, laboratorio de análisis metalográfico,
Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provincia de Tungurahua, 2023.
Figura 6. Microestructura de la falda del pistón genérico magnificada a 500X, Nital al 4%, 40seg
Nota: Adaptado de Informe de preparación y análisis microestructural, laboratorio de análisis metalográfico,
Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provincia de Tungurahua, 2023.
a) Análisis de propiedades mecánicas
Mediante las pruebas realizadas a probetas obtenidas del pistón original y genérico que se rea-
lizado de la cabeza y falda de pistón se obtuvo los siguientes valores. En el caso de la cabeza
del pistón, el pistón original AMI01 tiene una dureza de 42,63, mientras que el pistón genérico
AMI03 presenta un valor más alto de 59,26. En cuanto a la falda del pistón, el pistón original
AMI02 tiene una dureza de 29,7, mientras que el pistón genérico AMI04 muestra un valor de
44,46. Según Avner (1997) afirma que una mayor dureza puede indicar una mejor resistencia al
desgaste, lo que es crÃtico para el rendimiento y la longevidad del motor. Sin embargo, un exce-
so de dureza puede llevar a una fragilidad, lo que podrÃa causar fallas bajo ciertas condiciones
de carga (p.348). Como se puede apreciar la dgureza en pistón genérico es mayor por lo que
pueden no tener la misma resistencia estructural. Esto puede resultar en un desgaste acelerado
Fecha de recepción: 02 / 12 / 2024
Fecha de aceptación: 23 / 12 / 2024
Fecha de publicación: 23 / 01 / 2025
Comparación de pistón original y genérico en fabricación. Caso de estudio: Cummins N14 430 HP. pp. 184 - 194 / Volumen 6, nú-
mero 1 / DOI: https://doi.org/10.37431/conectividad.v6i1.224
Figura 5. Microestructura de la cabeza del pistón genérico magnificada a 500X, Nital al 4%, 40seg
Nota: Adaptado de Informe de preparación y análisis microestructural, laboratorio de análisis metalográfico,
Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provincia de Tungurahua, 2023.
Figura 6. Microestructura de la falda del pistón genérico magnificada a 500X, Nital al 4%, 40seg
Nota: Adaptado de Informe de preparación y análisis microestructural, laboratorio de análisis metalográfico,
Centro de Fomento Productivo Metalmecánico Carrocero de la Provincia de Tungurahua, 2023.
a) Análisis de propiedades mecánicas
Mediante las pruebas realizadas a probetas obtenidas del pistón original y genérico que se rea-
lizado de la cabeza y falda de pistón se obtuvo los siguientes valores. En el caso de la cabeza
del pistón, el pistón original AMI01 tiene una dureza de 42,63, mientras que el pistón genérico
AMI03 presenta un valor más alto de 59,26. En cuanto a la falda del pistón, el pistón original
AMI02 tiene una dureza de 29,7, mientras que el pistón genérico AMI04 muestra un valor de
44,46. Según Avner (1997) afirma que una mayor dureza puede indicar una mejor resistencia al
desgaste, lo que es crÃtico para el rendimiento y la longevidad del motor. Sin embargo, un exce-
so de dureza puede llevar a una fragilidad, lo que podrÃa causar fallas bajo ciertas condiciones
de carga (p.348). Como se puede apreciar la dgureza en pistón genérico es mayor por lo que
pueden no tener la misma resistencia estructural. Esto puede resultar en un desgaste acelerado