Cigüeñal, Qué Es, Cómo Funciona, Partes,Dónde Se Ubica Y Por Qué falla.

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El presente artículo hablara sobre el cigüeñal y, antes que todo es necesario contextualizar este mecanismo.

Las partes de movimiento de un motor diésel son aquellas unidades que convierten las fuerzas desarrolladas en los cilindros productos de la combustión del combustible, en energía mecánica que es llevada al cigüeñal, estas partes están distribuidas en forma tal que el movimiento lineal alternativo es transformado a movimiento circular uniforme.

Dichas piezas están divididas en tres grupos principales que son las que tienen movimiento rotatorio (los cigüeñales y árbol de levas), las que tienen movimientos alternativos (los pistones, los pasadores del pistón y anillos) y las que tienen movimientos rotatorios y alternativos (las bielas).

A continuación, se profundizará acerca del estudio del cigüeñal.

¿Qué es el cigüeñal?

El Cigüeñal también puede ser llamado en forma compuesta como Eje Cigüeñal, Árbol de Manivelas o Eje Motor y es un eje acodado, con codos y contrapesos presente en los automóviles, cuyo principio es el mecanismo de biela-manivela, donde transforma el movimiento rectilíneo alternativo en circular uniforme y viceversa.

Función que cumple el cigüeñal

El cigüeñal es una de las piezas más importante de un motor de combustión interna, tiene la función de convertir el movimiento lineal alternativo del pistón, producido por la presión de los gases de combustión y por intermedio de la biela en movimiento circular uniforme, como se aprecia en la Figura N°1.

cigüeñal

Partes que componen el cigüeñal

El cigüeñal está compuesto por: (Ver Figura N°2)

  • Muñones, Puños o Alfileres de Bancada.
  • Muñones, Puños o Alfileres de Biela.
  • Manivela, Codo o Brazo de Cigüeñal.
  • Contrapesos.
  • Extremos de Caja del Distribución y del Amortiguador de Vibraciones.
  • Extremo del Volante de Inercia y Conductos de Lubricación.eje de motor

Cada muñón de biela está formado por dos brazos llamados “manivela, brazo de cigüeñal o cigüeña” (Figura N°3). Este muñón de biela y los muñones de bancada giran sobre los cojinetes principales de bancada, los cuales soportan al cigüeñal.

La disposición de los apoyos de bancada obedece a razones de resistencia, repartición de fuerzas, ciclo de trabajo (según sea el motor de dos o de cuatro tiempos), y orden de encendido.

ejes de motor

El número de descansos de bancada puede variar bastante, tal como se ilustra en la Figura N°4.

eje de motores

La elección depende de razones técnicas y económicas, la solución más económica es un cigüeñal con solo dos apoyos en los extremos o dos descansos principales de bancada (Figura N°4).

¿Dónde va el cigüeñal?

eje motores

Te invito a leer: Correa De Distribución.

El cigüeñal, así como todas las piezas que lo componen está dentro del cuerpo del motor, como se ha hablado es el responsable directo de la transformación el movimiento giratorio en movimiento lineal.

Para realizar dicha función, el cigüeñal, debe estar unido a las bielas justo debajo de la conexión con los pistones.

Entonces, en conclusión, el cigüeñal dentro del bloque motor está justo debajo de la conexión con las bielas que, a su vez, éstas están debajo de los pistones.

¿De qué está hecho el cigüeñal?

El material usado en la construcción de cigüeñales es muy variado, dependiendo principalmente del tamaño de éste y también de factores como velocidad y potencia del motor.

Por lo anterior, las condiciones que debe reunir el material son los siguientes:

  • Un límite elástico suficiente para transmitir el par motor y soportar los esfuerzos sin requerir dimensiones extraordinarias.
  • Una gran resistencia a los golpes (combustión) para evitar agrietamientos
  • Un límite de fatiga y coeficiente de amortiguamiento lo más elevados posibles para disminuir el efecto de las vibraciones.
  • Un coeficiente de fricción lo más pequeño posible para evitar desgaste excesivo.
  • Buenas condiciones de maquinado y forja.

Estas características, de las cuales varias son contrapuestas, hace que sean muy diversos los materiales que se empleen en la construcción de cigüeñales.

Ahora, independiente del material usado y el método de construcción, los cigüeñales son siempre provistos de un tratamiento térmico, esto con el objetivo de optimizar las características mecánicas y la elasticidad, aumentando así la ductilidad y capacidad para resistir impactos.

Algunos cigüeñales son endurecidos en la superficie de contacto de los muñones, ya sea de biela o de bancada.

Esto es con el objeto de que un cojinete, cualquiera sea su aleación, pueda ser usado sin ocasionar desgaste indebido en el cigüeñal ya que, al tener una mayor dureza, se está ampliando su capacidad para oponerse a la penetración de otro cuerpo y a su vez, en forma proporcional se aumenta la resistencia al desgaste por rozamiento o por abrasión.

¿Por qué falla el cigüeñal?

Causas

A continuación, comentaremos las causales de fallas en el cigüeñal.

Por funcionamiento indebido del motor

  • Sobrecarga mecánica del cigüeñal por fallos en la combustión, golpes de agua, etc.
  • Bloqueo repentino del motor debido al cambio averiado, contrapesos

sueltos, etc.

  • Vibraciones de torsión excesivas como, por ejemplo, amortiguadores de vibraciones

averiados, volantes de inercia o embragues defectuosos.

  • Debilitamiento del material por daños anteriores del cojinete o por recogimiento de los muñones del cojinete, etc.
  • Repasado improcedente del cojinete del cigüeñal.
  • Daños mecánicos del eje antes del montaje.

Por errores en el montaje y uso cotidiano

  • Pérdida de dureza en los muñones de cojinete debido a daños anteriores del cojinete o por repasado indebido como, por ejemplo, lijado excesivo.
  • Empleo de semicojinetes incorrectos, por ejemplo, cojinetes normales de tres aleaciones en lugar de cojinetes metalizados por bombardeo iónico, orificios de aceite incorrectos o faltantes.
  • No se respetó la holgura en el cojinete prescrita. Causas: cárteres desgastados o fuera de lugar, muñones de cojinete con sobremedida, submedida o con errores de geometría, como muñones de cojinete cónicos o bombeados.
  • Deficiencia de aceite lubricante durante la puesta en servicio debido a que el sistema de aceite no se llenó de antemano con aceite y no se presurizó.
  • Después de sufrir daños de cojinete no se eliminaron todas las virutas del circuito de aceite del motor.
  • No se renovaron el refrigerador de aceite, aceite para el motor y el filtro de aceite.
  • El diámetro del orificio de los cojinetes de bancada en el cárter no fue controlado o reparado después de un daño previo.
  • Las tapas de cojinete principal/del cojinete de biela fueron permutadas entre sí o montadas con torsión.
  • Se utilizaron pares de apriete incorrectos y/o tornillos de tapa de cojinete antiguos.
  • En la primera puesta en marcha del motor no se consideraron las especificaciones del fabricante.

Consejos y trucos para una larga vida del cigüeñal

  • Suficiente cantidad de aceite en el motor (según las prescripciones del fabricante).
  • Especificación correcta del aceite, no llenar con aceite sucio o viejo.
  • Prevención de contaminación del aceite para el motor con agente refrigerante o combustible.
  • Prevención de averías en el circuito de aceite que causan problemas de presión de aceite (como, por ejemplo: bomba de aceite averiada, válvula de sobrepresión de aceite defectuosa, inyectores o caja del filtro de aceite averiados, tuberías y canales obstruidos, etc.).
  • Temperatura de aceite del motor no excesiva de modo que no se rompa la película lubricante.

¿Cuándo rectificar el cigüeñal?

Como todo elemento que compone el auto, y aún más el motor, con el tiempo de uso y los kilómetros recorridos, el efecto giratorio del cigüeñal sobre sus elementos como lo son: cojinetes de apoyo y bielas generan un desgaste propio por el efecto del roce constante entre ellos.

Cuando este roce constante es demasiado severo, se producen desgastes considerables en los cojinetes, entonces es necesario sustituirlos.

Sin embargo, en ciertas ocasiones ese mismo movimiento genera desgastes de tal forma y magnitud que se pierde la forma en los apoyos del cigüeñal o las muñequillas y, entonces, es allí cuando se hace necesario rectificarlo.

Esto se hace debido a que, si se dejará así, la vida útil de todo el elemento motor fallaría, lo que genera un gasto mucho mayor.

Una vez tomada la decisión de hacer la rectificación del cigüeñal, que lo que quiere decir es que se va a realizar, un tratamiento que reacondiciona al elemento para realizar su funcionamiento.

Para dar un abreboca sobre lo que conlleva la rectificación del cigüeñal, basta decir, que, los elementos de éste que presentan fallas serán rebajados lo menos posible para que la superficie de apoyo de la zona dañada no baje demasiado y así volverlo a la forma inicial de dicha zona.

Si quieres saber más acerca de la rectificación del cigüeñal y, en general, sobre la rectificación de motores, dale clic al enlace.

¿Cómo desmontar y montar el cigüeñal?

Las condiciones preliminares:

  • El motor debe estar desmontado: culata, cilindro y pistón.
  • Si el motor es de 4 tiempos, tienes que extraer el lubricante.
  • Extrae las tapas y accesorios laterales (generador de corriente, transmisión primaria o embrague, etc.).

Para extraer el cigüeñal, los pasos a seguir son:

  1. Separa los semicárteres (que pueden ser de apertura vertical y es lo más típico, u horizontal) aflojando los tornillos correspondientes.

Realiza la extracción con cuidado para no dañar los asientos de los rodamientos. Primero debes sacar un semicárter y el cigüeñal quedará sujeto a un rodamiento que está alojado en el otro semicárter. Para extraer el cigüeñal puedes usar una maza de plástico o un extractor, resultando este último el más recomendable. (Figura Nº6)

  1. Al separar los semicárteres, verás que en uno de sus lados están alojados los árboles y engranajes dela caja de cambios, cuando exista. En este caso, debes extraer los árboles y engranajes del cambio que impidan la extracción del eje del cigüeñal.
  2. Si el motor es bicilíndrico, ten especial cuidado, pues hay una pieza que separa los dos semicárteres centrales para hacerlos independientes.
  3. Por término general, la biela y los rodamientos acompañan al cigüeñal, por lo que tendrás que extraer estos últimos con útiles especiales.eje cigüeñal

Paso adicional

Cuando sea necesario el desmontaje de la biela del cigüeñal, deberás proceder así:

  1. Marca las piezas para su correcta identificación en el montaje (Figura Nº7).
  2. Extrae el eje de enlace utilizando una prensa con un soporte adecuado y un punzón con un diámetro ligeramente inferior al del eje de enlace. Separa un contrapeso del eje de enlace y con ello el roda-miento de agujas, las arandelas y la biela. Da la vuelta al cigüeñal y separa el otro contrapeso dejando libre el eje de enlace (Figura Nº7).
  3. Procede en sentido inverso para el montaje.eje cigüeñales

Sin lugar a dudas el cigüeñal es un elemento de suma importancia dentro del motor, y sabemos que el motor es el alma de nuestro vehículo.

Hemos detallado qué es el cigüeñal, su funcionamiento, ubicación, partes, entre otros, así como pasos a seguir para desmontarlo en caso de ser necesario.

Es de suma importancia conocer a profundidad todos los elementos que influyen en el desempeño de nuestro vehículo, ya que, de esa manera, sabremos en mejor medida cómo cuidarlo.

La recomendación es, realizar una periódica y constante revisión a nuestro vehículo, y estar siempre atentos a los ruidos, porque como por ahí dicen, los vehículos hablan.

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