Bielas De Motor, Qué Son, Partes, Tipos, Cómo se Fabrican Y Reparan

Las bielas de motor son una pieza fundamental en el principio de funcionamiento de un motor. Como sabemos, el principio de transformación de energía de los motores es de energía térmica a mecánica donde la primera es producida por la gasolina o diésel que genera la explosión, ya sea por encendido de chispa o por alta presión dentro de los cilindros.

La transformación de esa energía térmica produce la energía mecánica, sin embargo, ésta es en primera instancia un real y puro movimiento lineal, debido a que la explosión dentro de los cilindros expulsa con una gran potencia al pistón, y es esa energía violenta lo que se aprovecha dentro del motor.

Es aquí donde las bielas del motor entran al contexto de la importancia, ya que son estos elementos los que permiten que ese movimiento lineal sea transformado en movimiento circular, y es ese movimiento circular es el que permite el desplazamiento de nuestro auto.

Entonces, teniendo en cuenta eso podemos denotar la gran importancia de las bielas de motor.

¿Qué son las bielas de motor?

Las bielas de motor son unos elementos mecánicos que sirven como unión entre dos piezas, haciendo posible la transformación de un movimiento lineal en uno rotativo o viceversa. Por tanto, la función fundamental de nuestra pieza será la de soportar los esfuerzos de solicitación involucrados en esa transformación de movimiento.

Se construyen de acero forjado con una técnica denominada estampación que permite al material aguantar ese inmenso trabajo. La estampación consiste en golpear un trozo de metal repetidas veces hasta conseguir la forma de la biela. Para incrementar su resistencia, su cuerpo adopta una forma de “doble T”.

Funcionamiento de las bielas de motor

Como hemos comentado la transmisión de energía de térmica a mecánica tiene como actor principal a la biela, ahora daremos un poco más de detalle a este proceso.

El efecto físico que permite esta transformación de la energía es conocido como el efecto biela-manivela, dicho efecto señala que el movimiento lineal puede ser transformado a circular y viceversa a través del mecanismo apropiado.

En el caso del motor, el mecanismo que permite la utilización de este efecto está compuesto a groso modo por el pistón, la biela y el cigüeñal. Los tres elementos están dispuestos de tal manera y con tal sincronización que el efecto de desplazamiento del pistón producto la explosión de los gases combustible es transmitida al cigüeñal en forma de movimiento circular.

Una vez el pistón realiza un movimiento completo de bajar y subir de nuevo al punto donde inicio se habrá completado una vuelta completa sobre el eje del cigüeñal.

¿Partes de la biela?

Pie de biela:

Se denomina pie de biela, a la parte encargada de la unión con el pistón y que tiene un movimiento alternativo.

Cabeza de biela:

De la misma manera, la cabeza de la biela, es la zona encargada de unir biela y cigüeñal y sigue un movimiento rotativo.

Cuerpo de biela:

Finalmente, el cuerpo de la biela, es la parte encargada de unir pie y cabeza. Tiene un movimiento compuesto de rotación y traslación y es la zona que soportará principalmente los esfuerzos de compresión.

Ubicación dentro del conjunto biela pistón.

A continuación, se muestra en la Imagen 2, un gráfico explosionado de la unión biela y pistón, junto con los componentes básicos en su funcionamiento.

Imagen 2. Gráfico explosionado de la unión biela pistón.

Puede haber multitud de variantes geométricas en cuanto a las piezas que forman ese conjunto, pero para hacernos una idea inicial y poner nombre a las más importantes es suficiente. A continuación, y siguiendo la numeración de la Imagen 2, se identifican las más destacadas:

• Tornillos de unión entre biela y casquillo.
• Casquillo o sombrerete.
• Cuerpo de biela.
• Pistón.
• Bulón.
• Cojinete pie de biela.
• Semicojinetes cabeza de biela.

Tipos de bielas de motor

En función de la forma de la cabeza de biela, y como se une a ella el sombrerete, se pueden distinguir:

Biela enteriza

: Es aquella cuya cabeza de biela no es desmontable, no existe el sombrerete. En esos casos el conjunto cigüeñal-bielas es indesmontable, o bien es desmontable porque el cigüeñal se desmonta en las muñequillas.

Biela aligerada

Si el ángulo que forma el plano que divide las dos mitades de la cabeza de biela, no forma un ángulo recto con el plano medio de la biela, que pasa por los ejes de pie y cabeza, sino que forma un ángulo, entonces se dice que la biela es aligerada.

Fabricación de las bielas de motor

Se forjan con acero de aleación con alto índice de resistencia y tenacidad. Cuando el acero sin trabajar está caliente (aprox.1200°C), se martilla en el troquel de forja, haciendo que la línea de textura sea paralela a las superficies de las áreas de concentración de esfuerzos. Después de forjadas las bielas se endurecen.

Luego se las granalla para eliminar todos los pequeños defectos de forja (escamas, picaduras, agujeros, microgrietas, etc.). A continuación, se hablará un poco de las herramientas utilizadas en la fabricación.

Fresadora CNC (Control Numérico Computarizado)

También conocida como centro de maquinado, se pueden hacer operaciones de fresado, mandrilado, taladrado, rimado, taladrado y machuelado. Esta máquina tiene la virtud de poder mover el Chuck a cualquier ángulo en cualquiera de los tres ejes.

Su cambiador automático de herramientas de diámetros esféricos exterior e interior es de hasta 1219,2 mm (48 pulgadas) de diámetro exterior.

En esta máquina se rectifican las dimensiones del cojinete que se coloca en la cabeza de la biela y las piezas de fundición y, se maquina en la pieza de fundición: el barreno para el buje y se carea la zona donde se hace el barreno para el machuelado de la cuerda donde entran los tornillos.

Rectificadora de interiores

Esta máquina está diseñada para ajustar el diámetro interior de una pieza, la pieza permanece estacionaria y se le da al árbol rotatorio un movimiento excéntrico de acuerdo al diámetro del agujero por rectificar. Rectifica un diámetro máximo de 10 pulgadas y soporta un peso de hasta 100 libras.

Los bujes maquinados para las bielas L9 son de aproximadamente 8 pulgadas de diámetro exterior y 6 pulgadas de largo, con un peso aproximado de 1 lb. Se maquinan del diámetro interior y exterior ya que la altura ya viene de fábrica.

Te invito a leer: Rectificado De Motores, Partes, Proceso Cómo Y Cuándo Hacerlo.

Taladro radial

Esta máquina consiste de una columna vertical que soporta un brazo, el cual sostiene el cabezal taladrador; el brazo puede girarse en cualquier posición sobre la mesa de trabajo y el cabezal taladrador tiene un ajusta radial a lo largo del brazo.

Estos ajustes permiten al operario localizar el barreno en cualquier parte de la pieza. El taladro es diseñado para piezas grandes.Las piezas de fundición se maquinan en esta máquina para generar los barrenos necesarios para los tornillos y la aceitera que se coloca en el pie.

Sierra cinta

Esta máquina además de realizar cortes rectos, puede cortar curvas irregulares en metal. Esto amplia el campo de aplicación de las sierras cinta, puesto que permite a la máquina una gran variedad de trabajo que con anterioridad se hacía en otras máquinas herramienta.

El corte de contorno de matrices, dispositivos, plantillas y otras partes numerosas que originalmente se hacían por entero en otras máquinas herramienta, o a mano a un costo elevadísimo se hacen ahora con la sierra cinta. El corte de la cabeza de las bielas de motor se realiza en esta máquina.

Fallas en las bielas de motor

En cada golpe, la varilla de conexión se estira y se comprime. Esta presión, además de otros factores, puede hacer que se rompa. La varilla rota puede ir a través del bloque del motor completamente, arruinando el motor, una condición conocida como "lanzar una varilla."

A continuación, comentaremos algunas de las fallas más recurrentes en las bielas de motor:

Por fatiga

La fatiga es la principal causa de bielas rotas, especialmente en motores más antiguos. Los metales por lo general a estar expuesto al constante efecto de estirar y comprimir desmejoran la estructura interna del metal a nivel molecular, este proceso es muy estudiado en la ductilidad de los metales. Aunque, la estructura de las bielas de motor está hecha para aguantar las altas fatigas producto de las altas revoluciones en el motor no durará para siempre.

Por otro lado, el funcionamiento del motor caliente también puede hacerlo. A veces, un motor bastante nuevo puede haber fatigado bielas si se trata de un motor reconstruido y el mecánico utiliza piezas baratas o las partes equivocadas para el motor.

Falla del pasador

El pasador que conecta la biela al pistón (llamado bulón) recibe una gran cantidad de desgaste. Si este pasador suelta la varilla de conexión ya no está conectado al motor. Para algunos motores esto resulta en fallo catastrófico.

La varilla de conexión pasa a través del bloque del motor o el cigüeñal está doblado, pero para algunos motores es sólo una dramática pérdida de energía. Si el motor se para inmediatamente después de que el pasador se rompe, puede ser posible salvarlo.

Motor sobre revolucionado

Es importante saber que el efecto de motor sobre revolucionado es la principal causa de fallas de las varillas de conexión de los motores nuevos y de alto rendimiento. Si el tacómetro llega al rojo, aunque brevemente, las barras de conexión se encuentran en peligro de rotura. Esto es debido a que las fuerzas que actúan sobre una barra de conexión aumentan dramáticamente a altas revoluciones.

No importa si el tacómetro va en números rojos debido a que el vehículo se desplaza a una velocidad alta, es ir demasiado rápido en una velocidad baja o simplemente se va demasiado rápido debido a que el acelerador se presiona demasiado mientras que el coche está en punto muerto.

Agua en el bloque motor

Esto causa una deformación de la varilla de conexión y es causada cuando el agua entra en la cámara del pistón. Esto suele suceder cuando el auto ha sido conducido a través de aguas profundas, como por ejemplo una calle inundada.

Si sólo un poco de agua entra en el cilindro, el coche hace un ruido golpeando o tocando y puede ser reparado (el agua es sacada y las juntas sustituidas), pero si la cantidad de agua que entra en el cilindro ocupa mucho espacio o peor aún todo el espacio disponible en el momento de la chispa, la biela se puede doblar o romper.

Rectificado de bielas de motor

Al estar las bielas de motor dentro del funcionamiento de los pistones y el cigüeñal es innegable que sufrirán un gran desgaste debido las revoluciones y constantes movimientos del proceso de combustión del motor, en cuestión de eso a veces para no realizar el cambio de la pieza este es rectificado.

El rectificado no es más que adecuar la pieza para seguir la continuidad del uso de la pieza, obviamente el cambio o rectificado dependerá de la gravedad del desgaste:

Los principales reacondicionamientos que se hacen en el rectificad de bielas de motor son:

• Rectificado de alojamientos.
• Cambio y ajustes de bujes.
• Des-imanado de bielas.
• Enderezamiento y alineación de bielas.
• Reconstrucción de alojamiento de buje.

Una vez arreglado el diámetro, se procede a bruñir las paredes de los cojinetes de la biela con un disco de material de diamante, que deja un acabado suave para que las piezas móviles trabajen perfectamente. A este proceso también se le llama comúnmente "darle circulo a las bielas".Además de esto las bielas de motor deben ser colocadas en una maquina especial, se deben atornillar el cojinete inferior junto con el conjunto de biela superior. Entonces quedara el orificio del muñón, este orificio se le deben tomar las medidas de diámetro para ver si esta uniforme, sino lo está entonces se deduce que hay que rectificar.
El conjunto se monta en la máquina, se asegura, después con un esmeril se da el diámetro uniforme dependiendo de la medida de los muñones de biela para los cuales está trabajando esta biela.

Ahora conocemos cuál es el rol de las bielas de motor dentro del funcionamiento de nuestros autos, y con ello podemos darnos cuenta de cuán importante son.

Como siempre digo, un rendimiento óptimo de nuestro vehículo depende de nosotros mismo, es importante tener al día cosas básicas como el cambio de aceite, los cambios de filtros, así como estar atentos a los ruidos que se generen. Ya saben, mejor prevenir que lamentar.

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