Instructivo: La biela

La biela es la unión entre el pistón y el cigüeñal, y le transmite a éste último el esfuerzo producido por la combustión dentro de la cámara de la mezcla gaseosa, a través del pistón, provocando un momento de rotación o giro. La misma es solicitada principalmente por los esfuerzos de tracción y por la compresión, y además en función de su largo total o longitud, es sometida al “pandeo” (relación de su largo con los momentos de inercia de su sección transversal). En el caso de los motores de altos regímenes, la citada biela sufre considerables esfuerzos de aceleración, por lo que su masa deberá ser tan pequeña o reducida como sea posible.

En lo referente al uso de los materiales, es sabido que en los motores de alta performance, se utilizan en realidad materiales especiales, como el magnesio, el carbono y el titanio. Este último metal en especial es considerado uno de los más inaccesibles. En realidad, a pesar de que el mismo existe y está bastante difundido en la naturaleza -la arena contiene grandes cantidades- el titanio resulta bastante difícil de extraer.

Otros motivos de limitación para su utilización, es su elaboración y su fuerte tendencia a “engranarse”, es decir a “agarrarse” con los demás componentes (las piezas adyacentes), debido al desgaste generado por fricción. Sin embargo, el progreso técnico ha podido superar estos problemas, pudiendo aprovechar sus numerosas ventajas; el poco peso, la gran resistencia mecánica, la resistencia al fenómeno de la corrosión, y la excelente flexibilidad.

El titanio químicamente puro, es decir 0,5 por ciento máximo de impureza, es usado cada vez más en motores deportivos y de alta performance. Agregando otros elementos en la aleación, como el molibdeno biela La biela no, el aluminio, el vanadio, y el zirconio, se logra una elevada resistencia mecánica. Por medio de los correspondientes tratamientos térmicos, se pueden lograr aleaciones excelentes. Con la bielas de titanio, se alcanzan cargas de rotura elevadas, es posible que los mismos valores, que las bielas construidas en aceros especiales. Por otra parte, el uso del titanio se da idóneamente en distintas aplicaciones; válvulas, resortes, bulones, etc. La evolución de la tecnología, puso en conocimiento profundo las características del titanio y de sus necesidades, de modo tal que en la actualidad no existen mayores dificultades en su elaboración, igual que n el caso del acero inoxidable.

En los últimos años, la difusión del titanio se ha incrementado, y los problemas de “agarre”, han sido superados utilizando; el molibdeno, el carburo de wolframio o los nitruros de titanio que revisten las superficies de contacto, aplicadas por medio del uso de plasma u otras tecnologías. La aleación de titanio más utilizada fue Ti-6A1-4v, desarrollada en la década del ’50, para los álabes de las turbinas a reacción, luego aplicada en el área espacial y a posterior en la parte biomédica, y en la fabricación de motores térmicos. El uso del titanio en los motores de alto rendimiento, es más que importante, ya que la reducción de la masa rotativa y alternativa es notable, en cuanto a la búsqueda de altas potencias y elevados regímenes. Es sabido que una biela de titanio, pesa el 45 por ciento menos que una de acero, y los beneficios son más que evidentes, entre estas están las cargas menores que el cigueñal y los cojinetes deberán soportar, con efectos positivos en durabilidad y confiabilidad. Dicho cigüeñal, al necesitar contrapesos de menores masas resulta más liviano.

Las bielas de titanio, son usadas en motores térmicos de automóviles y motocicletas, generalmente con aplicaciones de plasma de molibdeno, tratamiento térmico de envejecimiento y de “shootpening”, es decir tratamiento de la superficie con microesferas de cerámica para aumentar la resistencia. Cabe señalar que el sistema de fabricación más conveniente, es el estampado con prensas de alta capacidad, controlando siempre las temperaturas y las deformaciones respecto a las fibras del material, para las mejoras de las características.

Algunas de las características del titanio

Se trata de un metal de color gris plata, que posee gran tenacidad, su símbolo es Ti y su número atómico es 22. Se encuentra en la naturaleza en forma de óxidos, y es utilizado en la tecnología aeroespacial. Presenta gran resistencia al ataque de los ácidos, su densidad es de 4,507 kg/dm3., su punto de fusión se dá a 1.675 grados C., es refractario y costoso. Su resistencia mecánica es igual a la del acero, y la mantiene hasta los 500 grados C., es más pesado que el aluminio 1,6 veces.

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Autor: Enzo Nuvolari