La Biela: Mecanismo Vital 3

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Sin duda la biela, es un componente muy importante para concretar el buen funcionamiento del motor. La misma recibe desde el pistón la presión debido a la combustión de la mezcla, para transferirla al cigüeñal, y está por lo tanto sometida a notables esfuerzos, es decir que deberá satisfacer exigencias que son realmente complejas. Respecto al largo de la biela es importante, pero una biela muy larga es un inconveniente para lo compacto de un motor, y para lograr bajo peso en el block cilindro.

la-biela-mecanismo-vital-3-002Respecto a la longitud de la biela, se han dado casos en que las terminales adoptaron la misma carrera, para el desarrollo de un motor con diferente cilindrada, por ejemplo motores de 4 cilindros de 1,6, 1,8 y 2 litros. Generalmente las relaciones entre largo de la biela y carrera del pistón de los propulsores actuales en producción, puede variar entre 1,55 y 1,90.

Puede decirse que los roles principales de la biela son dos: además de transmitir las presiones de la combustión- expansión del pistón al cigüeñal, debe también transformar el moviemiento alternativo, desde el PMS. (Punto Muerto Superior) hasta el PMI. (Punto Muerto Inferior) y viceversa, en movimiento circular o rotativo.

El primer objetivo, exige una elevada resistencia a la presión que evite deformaciones laterales de la biela, el segundo requiere una sección muy robusta en sentido transversal. En una época se usaban bielas tubulares, pero en la actualidad se destaca la sección en H, que es un diseño utilizado en motores de alta performance inclusive.

La capacidad de carga
Las bielas son generalmente desmontables, existieron algunas que eran montadas sobre cojinetes o montadas sobre cigüeñales desmontables, como es el caso del conocido motor del Citroën 2CV. Es sabido que la biela está unida al pistón a través de un perno, y mientras que el pistón recorre el cilindro en su carrera, la misma se ubica dentro de un ángulo que, a paridad de carrera, es mayor cuanto más corta es la biela.
Respecto a la cabeza de biela, la misma está unida al muñón de biela del cigüeñal, y las solicitaciones son repartidas sobre la superficie de los cojinetes de biela. Cabe señalar que existe una amplia variedad de cojinetes o semicojinetes con gran capacidad de carga.
La tecnología de los cojinetes, ha experimentado grandes progresos, desde el momento en que las bielas giran sobre el muñón del cigüeñal, y la misma se ha desarrollado en base a estratos o capas de metal antifricción. Desde hace mucho tiempo, se utilizan cojinetes a fricción con coberturas sutiles desmontables, realizados con la sobreposición de dos o tres metales. Cuanto más delgado es el cojinete, mayor será el grado de resistencia a las altas cargas.
También la temperatura de funcionamiento es muy importante, ya que la cantidad de aceite lubricante, que llega al cojinete es responsable de dicha temperatura, porque el mismo evacúa el calor generado por el ciclo. Un lubricante que trabaja a altas temperaturas, reduce considerablemente la “vida útil” de un cojinete, comparado con uno que se desempeña a la temperatura correcta.
Otro aspecto de los cojinetes delgados, es su elaboración extremadamenteprecisa, inclusive respecto a su alojamiento con juegos mínimos.Un juego exagerado puede tener consecuencias destructivas.
Si los juegos o huelgos son importantes, también lo serán las dimensiones del muñón de biela del cigüeñal. La naturaleza de los cojinetes y sus características condicionan estas dimensiones.
Cabe destacar que un cojinete con capacidad de soportar fuertes cargas, necesita una superficie de trabajo más pequeña. Existen además distintas formas de obtener una superficie determinada. Se puede optar por un gran diámetro, y un ancho limitado del muñón de biela, o también por la solución contraria, en este caso la superficie será la misma, pero las consecuencias respecto al funcionamiento del motor serán diferentes.
El pequeño diámetro y el gran ancho de los muñones de biela, favorece a la disminución de las pérdidas mecánicas, pero hacen que el block cilindro sea más largo y más pesado. Los grandes diámetros y el ancho limitado de los muñores, favorecen a la rígidez del cigüeñal y a lo compacto del grupo, pero la velocidad periférica que determina pérdidas es muy negativa, debido a que las leyes de la hidrodinámica indican que las pérdidas aumentan en función del cuadrado de esta velocidad.

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Funcionamiento: Tortura y Fatiga
Como lo mencionáramos anteriormente, la biela componente vital, relaciona o vincula al pistón con el cigüeñal, y transmite a este último el esfuerzo del émbolo provocando un momento de giro. La biela está solicitada principalmente a los esfuerzos de tracción y compresión, pero además en función de su longitud al pandeo (relación de su largo con los momentos de inercia de su sección transversal). En el caso de motores actuales, deportivos o de alta performance, se presentan en la biela importantes esfuerzos de aceleración. Por este motivo, su masa deberá ser todo lo pequeña como sea posible.

Estas solicitaciones existen cuando un motor térmico, funciona normalmente es decir exigido de manera regular, pero cuando se dá un “pasaje de vueltas”, ya sea en vacío o baja carga, es decir cuando el motor supera el régimen de rpm. a que se suminstra la máxima potencia, las exigencias son mucho mayores. Esta es una situación en donde se produce la caída de la potencia, a pesar de que la potencia generada por el proceso de combustión, dentro de la cámara se incrementa, por la mayor cantidad de combustiones, van teniendo un poder individual que se toma progresivamente menor, la potencia efectiva es menor con el exceso de régimen de rpm.

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