La Biela

La biela. ¿Qué es la biela? En mecánica, la biela es un elemento de máquina, articulado para transmitir longitudinalmente movimiento entre dos partes de un mecanismo. Está sometida a esfuerzos de tracción y de compresión. También la biela es aquella pieza que conecta el cigüeñal con el pistón con el fin de transmitirle movimiento similar al que hacemos al pedalear una bicicleta. Esta pieza ha de soportar grandes fuerzas de tracción y compresión. De ahí que su diseño y elaboración sean tan importantes para su correcto funcionamiento, sobre todo teniendo en cuenta que está ubicada en una zona donde la lubricación es complicada ¿Cuál es su función principal? La función principal de la biela es la transmisión de la presión que producen los gases sobre el pistón hacia el cigüeñal. Se trata del eslabón de esa cadena que convierte el movimiento lineal alternativo en rotativo uniforme. Si se mira esta pieza de perfil tiene forma de H, de I o del signo de suma (+). Se suelen fabricar mediante forja, aunque hay fabricantes que prefieren confeccionar la biela por mecanizado. Generalmente, el material utilizado para su elaboración es acero templado para los motores de gasolina y diesel, y titanio o aluminio para coches de alta gama o de competición. Partes de la biela Agujero de bulon: es el extremo que se une al cigüeñal y es la parte con el diámetro más pequeño. Aquí se introduce un casquillo a presión donde se inserta el bulón, un cilindro o tubo, que es el que une la biela con el pistón. Cuerpo de biela: como puede deducirse, es la parte central y la que soporta la mayor parte del esfuerzo tracción-compresión, aunque suele aligerarse por mantenerse en movimiento continuo. Se construye en forma de doble T y, en ocasiones, en forma de cruz. Asimismo, en los

motores de alto rendimiento tiene aspecto de H y en los motores más convencionales se puede optar por una forma de I. Muñon de biela: es la parte con el agujero más grande y a su vez se divide en dos partes. Una que se une al cuerpo y la otra, denominada sombrerete, que se puede desmontar y que se une al cuerpo mediante pernos. Por tanto, la cabeza está compuesta por sombrerete (mitad desmontable), los pernos y el casquillo. Este último es un cilindro de metal que se encaja a presión dentro de la cabeza de la biela. Cuenta con unos pequeños agujeros por donde entra el aceite para su lubricación.

Tipos de bielas Como una biela no es un elemento exclusivo de la automoción, existen muchos tipos en función de las necesidades de cada máquina. Sin embargo, si hablamos de vehículos con motor de combustión, hay algunos tipos de bielas especiales, que difieren ligeramente de la descripción que te hemos dado hasta ahora:

Biela enteriza Son las que tienen la cabeza hecha de una sola pieza, en lugar de dos unidas por pernos. Por eso, para desmontarlas el motor tiene que tener otro sistema alternativo de desacople. Por ejemplo, que sea el cigüeñal el que se pueda descomponer en partes. Normalmente en las muñequillas,

que es donde van acopladas las bielas. Biela de goteo de aceite Son bielas que en la cabeza tienen una punta por la que gotea el aceite. Se trata de una forma de dirigir y tener un mayor control de la caída del aceite una vez que ha pasado por todos los componentes que necesitaban lubricación. Biela aligerada La descripción técnica de este tipo de bielas es algo árida: “Se trata de una biela aligerada si el plano que divide la cabeza de la biela en dos mitades y el plano que pasa por los ejes del pie y la cabeza (plano medio), no forman un ángulo recto”. En la imagen puedes ver claramente a qué se refiere esto.

Bielas ‘Fork-and-blade’ (de tenedor y cuchillo) Estas bielas van en parejas y enganchadas a la misma muñequilla del cigüeñal. Una de ellas tiene dos cabezas y la otra tiene solo una que va insertada entre ellas, de tal forma que hacen un conjunto similar a una bisagra o a un tenedor de dos puntas y un cuchillo insertado entre ellas. El casquillo va dentro de el agujero que forman las tres cabezas. Muchas veces, para acoplar dos bielas a la misma muñequilla del cigüeñal simplemente se usan dos bielas sencillas una al lado de la otra. De tal manera que solo se necesita una muñequilla algo más larga para que quepan las dos. En el siguiente vídeo puedes ver como es la solución que usan en los motores V8 y V12 de las animaciones.

Biela articulada Dependiendo de la configuración se puede necesitar que sus bielas tengan más de un agujero en las cabezas. Así podrán recibir el movimiento de dos o más bielas. Éste es el caso de las bielas maestro y esclavo en la que hay

una biela principal y otra u otras acopladas a agujeros secundarios más pequeños.

El número de bielas esclavas puede ser muy elevado. Por ejemplo las que usan un motor radial como el de algunos aviones. Aunque también existen motores de este tipo en los que no existe biela maestra y todas las bielas esclavas van conectadas a un disco con agujeros dispuestos en círculo. Otro ejemplo especial de bielas articuladas son las que usan los motores VC-Turbo de Nissan. Para poder variar la relación de compresión en cualquier momento, sus bielas tienen un cuerpo anclado en un lado y otro cuerpo en el otro. Así pueden hacer en juego de balancín que empuje el pistón más arriba o más abajo según sea necesario dentro del cilindro o de las camisas. También existen tipos de bielas con propiedades especiales, como son las patentadas por Toyota para su motor de compresión variable. En este caso, la biela tiene unos pistones hidráulicos que varían su longitud. Materiales para fabricar bielas Por lo general las bielas se fabrican de acero templado en forja, aunque en motores de altas prestaciones se suelen utilizar bielas de alguna aleación de aluminio ó incluso de titanio. Para darles al acabado final que ves en las imágenes se suele emplear el mecanizado (maquinado en algunos países de latinoamérica). Que consiste en el tallado de las formas precisas que se necesitan. Las bielas de titanio y algunas aleaciones de aluminio, suelen estar fabricadas directamente con el proceso de mecanizado, ya que el método de la forja se puede complicar algo más con estos materiales. Lo cual encarece su fabricación, más allá del precio de estos materiales, que ya de por si son más costosos.

Existen motores de combustión interna sin bielas, como es el caso del motor INNEngine. En él, la conversión del movimiento alterno de los pistones se convierte en movimiento de rotación gracias a unos platos de levas. Los pistones tienen unos ruedines que se deslizan por las rampas de estos platos, forzándolos a girar. También existen motores de pistón libre, que funcionan como un motor de dos tiempos pero en la que el movimiento del pistón arriba y abajo se produce solo por presión del gas. Se usaron en un principio para la compresión de aire o cualquier otro gas, pero con el tiempo varias marchas de coches se han ido sumando al desarrollo de motores de pistón libre para mover vehículos o cargar baterías. General Motor y Ford fueron las primeras invertir recursos en este tipo de motores (años 40) y en 2104 fue Toyota la que apostó por ellos para usarlo como generadores. Su principal ventaja es cuentan con muchos menos elemento móviles, lo de facilita mucho su fabricación y mantenimiento.