Metales De Biela: Tipos, Funcionamiento, Caracteristicas Y Cómo Instalarlos

Para tocar los metales de biela primero hay que tener en cuenta que, cuando una superficie metálica se desplaza con respecto a otra, por esmerado que sea el trabajo de pulimentación, aunque parezca lisa y suave a simple vista, en realidad está formada por rugosidades y asperezas casi microscópicas.

Éstas, las cuales entran en contacto, se enganchan, desgarran y trituran, originándose así el rozamiento, por el cual el material se desgasta.

Finalmente, la temperatura sube y las piezas se calientan, se dilatan y llegan incluso a fundirse, pudiendo producirse el denominado gripado.

¿Qué son metales o cojinetes de biela?

Es un elemento conformado por dos o más materiales (capas de material antifricción), el cual soporta cargas y velocidades; protege y permite el giro libre y silencioso del cigüeñal o árbol de levas, además es una pieza reemplazable que compensa el rectificado en estos componentes.

Como fue mencionado los cojinetes dan apoyo a ejes giratorios, como, por ejemplo, el cigüeñal, el árbol de levas, el árbol de balancín o el árbol de compensación en el cárter del motor o en la biela. Las exigencias mecánicas de un cojinete en el motor de combustión son muy elevadas.

¿Dónde están los metales o cojinetes de biela?

Específicamente en la biela, los metales o cojinetes se encuentra se encuentran entre el cuerpo de la biela y la cabeza de la biela, justo en el espacio circular.

Los metales de biela son circulares, y vienen en dos piezas en forma de semi-luna.

Funciones de los metales de biela.

Los metales de biela soportan una carga y movimiento simultáneamente. El contacto directo entre las superficies deslizantes, resulta en una fricción seca, conduciendo al desgaste excesivo y a la fatiga del material antifricción.

La fricción tiene que reducirse mediante la lubricación, con el fin de lograr una adecuada operación del cojinete.

La situación ideal se da cuando las superficies del eje y del cojinete están completamente separadas mediante una película de aceite (lubricación hidrodinámica), reduciendo la fricción a unos cuantos puntos porcentuales, comparada con la fricción seca.

Aun así, el calor generado por esta baja fricción debe expulsarse con el fin de mantener la película de aceite en una situación estable.

Siempre que se tenga un aceite lubricante perfectamente limpio y el material antifricción que pueda sustentar la carga, se puede obtener una habilidad en el motor que resulte prácticamente sin desgaste alguno, alta seguridad de operación y vida prolongada de los cojinetes.

Además de ello otras funciones principales que deben cumplir los metales de biela son:

• Lubricidad:

  Suministrar una superficie de resbalamiento durante el arranque y cuando la película del lubricante es fina.

• Conducción del Calor:

  Transmiten el calor de la superficie al agujero de biela.

• Penetrabilidad y Adaptabilidad

  : Suministran una superficie de desgaste blanda para absorber los residuos y para que el metal de la biela se adapte mejor al perfil del muñón del cigüeñal.

• Resistencia a la Fatiga:

  Proveen la resistencia necesaria para la fatiga o las cargas.

• Reemplazabilidad:

  Proveen superficies de desgaste reemplazables en alojamientos de la biela

Diseño de los metales de biela.

Los metales de biela por diseño son de tipo excéntrico lo que significa, que el espesor va disminuyendo desde el centro hacia sus extremos, esto ayudará al efecto de fijación de la pieza, y permitirá que la capa de aceite se forme bajo el área de carga.

Cuando realice las mediciones de los metales de biela, se deberá de hacer en el centro de la pieza, ya que al realizar la medición en alguna otra parte de éste se incurrirá en un error.

Condiciones que deben tener los metales de biela.

En condiciones de fricción particularmente severas de las superficies en contacto, debido a las cargas estimuladas por la fuerza de inercia, la duración del periodo de carga se alarga con relación al ciclo de combustión y la película de aceite entre las superficies se adelgaza considerablemente.

Por ello debemos tener en cuenta que los metales de biela deben reunir las

siguientes características:

• Resistencia a la fatiga
• Conformabilidad
• Compatibilidad
• Resistencia a la corrosión
• Incrustabilidad

Resistencia a la fatiga:

La resistencia del material de recubrimiento debe ser mayor que la presión de la carga dinámica en la película de aceite; mayor que las cargas de explosiones en la cámara de combustión y que las cargas por inercia de las masas rotante y reciprocante de los ejes.

Conformidad:

Las imperfecciones y el torcido de flechas, tienden a desviar una paralela relativa perfecta entre las superficies de la flecha y los metales de biela.

Entonces, el casquillo del metal de biela debe ser capaz de conformarse a la geometría de la superficie aparente que mantenga la presión local de la película de aceite en un nivel consistente con la resistencia a la fatiga de la aleación.

Compatibilidad:

Si el espesor de la película de aceite es muy delgado, las superficies entrarán en contacto.

La compatibilidad es la capacidad del material a resistir este "untado" de superficies

y disminuir la probabilidad de soldadura local entre las áreas que se unen.

Resistencia a la corrosión:

En condiciones específicas el lubricante tendrá determinado grado de acidez que corroerá la superficie del material, por lo que el metal de la biela debe ser capaz de resistir lo mejor posible este efecto.

Incrustabilidad:

En el aceite de los motores se encuentran partículas de basura que la superficie del metal de la biela debe ser capaz de encunar con el menor daño posible.

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¿De qué materiales son los metales de biela?

Se encuentra una gran variedad de materiales que pueden ser usados para los metales de biela, los cuales se clasifican en varias categorías, como lo son:

• Metales ferrosos.
• Bronce y metales no ferrosos.
• Metal babbit y otros metales blancos.
• De aleaciones.
• Metálicos varios.
• No metálicos.

Tipos de metales de biela.

A continuación, un resumen de los tipos de construcción de los metales de biela. Metales de biela macizos.

constan de un solo tipo de metal, normalmente una aleación de bronce dura.

Estos metales de biela se suelen utilizar en grandes motores, aunque también se emplean en motores de automóviles.

Metales de biela bimetálicos.

constan de una capa portante de acero, una capa intermedia y una capa de metal antifricción.

Como metal antifricción se utilizan principalmente las aleaciones de aluminio.

Los metales de biela de dos materiales se emplean en motores de explosión y motores diésel de aspiración de baja y mediana carga para automóviles.

Los metales de biela trimetálicos.

constan de una capa portante de acero, una capa de rodadura, una capa de bloqueo y una capa de deslizamiento.

La capa de rodadura suele ser de base de plomo-bronce y se aplica por galvanizado. Los metales de biela de tres materiales se utilizan preferentemente en motores sometidos a esfuerzos mayores.

Los metales de biela tratados por bombardeo iónico

son los más sofisticados. Su estructura corresponde a la de los metales de biela de tres materiales, utilizándose los mismos metales.

No obstante, aquí se ha aplicado una capa de aluminio extremadamente resistente sobre el material antifricción a través de un método de producción especial, el bombardeo iónico.

Gracias a este recubrimiento los metales de biela presentan una mayor dureza y resistencia al desgaste.

Estos son especialmente adecuados para motores que trabajan con una elevada carga, como los motores turbo de automóviles y vehículos industriales.

Es importante saber que, la superficie de deslizamiento tratada por bombardeo iónico es extremadamente dura y resistente al desgaste, pero su capacidad de integrar partículas de desgaste es limitada.

Para garantizar esta integración de partículas se trata por bombardeo iónico sólo una mitad del metal de la biela. La otra mitad es metal de biela de tres materiales con un galvanizado superficial que integra las partículas extrañas con gran eficiencia.

¿Cómo instalar los metales de biela?

Condiciones.

Antes de proceder con la instalación de cojinetes debe asegurarse que se cumplan los siguientes requisitos:

•  Diámetro del alojamiento correcto en dimensión, redondez, rugosidad de la
• superficie.
•  Muñón correcto, en dimensión, redondez, cilindricidad, condición de la superficie
• (libre de cuarteaduras), integración del orificio del aceite con la superficie, grado
• de ondulación y grado de rugosidad.
•  Alineación de alojamiento en la bancada.
•  Paralelismo de los alojamientos en la biela.
•  Escuadrado de las caras axiales.
•  Limpieza absoluta de todos los componentes del motor.

Otras consideraciones.

El polvo y las partículas extrañas son responsables del 80% de las fallas en los metales de biela.

No es suficiente limpiar solamente los componentes de impulso y el exterior del motor.

El alojamiento del filtro, la bomba de aceite, la malla de la bomba de aceite, los conductos principales y secundarios para el aceite y el cárter del motor, requieren de una limpieza absoluta para retirar todo contaminante. Esto se puede lograr mediante equipo especial o manualmente. En el último caso se requiere de un cuidado extremo.

Los metales de biela nuevos se encuentran generalmente protegidos con una capa de aceite o de grasa. Antes de que se instalen, estos cojinetes deben hundirse en algún solvente como gasolina, keroseno o aguarrás por unos minutos, posteriormente retirar la capa protectora mediante una brocha de cerdas suaves (no debe de frotarse o tallarse la cara de contacto del metal de biela).

Dispositivos de localización.

Las pestañas y los localizadores, se emplean únicamente para situar el metal de biela en su posición correcta durante el ensamble. No contribuyen para lograr el ajuste de interferencia.

Estos dispositivos de localización generalmente se destruyen o deforman cuando la

fricción del ajuste de interferencia entre el respaldo del cojinete y el alojamiento es

inadecuada.

Apertura libre.

“Apertura libre” es el exceso de la dimensión del metal de biela sobre la cavidad del

alojamiento, cuando se mide a la altura de la cara divisoria. No debe confundirse con la altura para aplastamiento.

La apertura libre sirve para facilitar la instalación del metal de biela, evitando que este se mueva y salga de su sitio.

Un metal de biela sin apertura libre o con “apertura libre negativa”, no debe instalarse pues corre el riesgo del contacto entre la superficie de apoyo, próxima al área divisoria del metal de biela y muñón. Esto ocasionaría la falla prematura del metal de biela.

Tolerancia del metal de biela.

Es obligatorio un claro correcto para el buen funcionamiento de los metales de biela. El claro correcto lo proporciona el manual del motor correspondiente.

Se recomienda verificar la tolerancia de los metales de biela después de la reparación o reconstrucción del motor.

Apriete de los pernos.

El método correcto para el apriete de las tuercas de las tapas y las especificaciones

apropiadas se pueden encontrar en el manual de reparación del motor respectivo. En muchos casos el fabricante del motor exige la utilización de tornillos nuevos para la reparación. La verificación del ajuste de interferencia del cojinete se puede lograr

mediante la medición del claro entre las caras divisorias de la tapa y el alojamiento.

Conclusiones.

Los metales de biela o cojinetes en la biela, resultan de gran importancia para el cuidado de nuestra biela. Aún más, si hablamos de cojinetes en general, podemos asegurar que estos elementos son aquellos que brindan la posibilidad de mantener la vida útil de nuestros motores.

Sin ellos, muy seguramente las potencias que se desarrollan en los motores de combustión no podrían suceder, debido a los desgastes prematuros de las piezas móviles.

En pocas palabras los metales de biela tienen una gran importancia en el mecanismo y eficacia de nuestro vehículo.

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