Se puede denominar biela a un elemento mecánico que, sometido a esfuerzos de tracción o compresión, transmite el movimiento articulando a otras partes de la máquina.
Por ejemplo, en un motor de combustión interna conectan el pistón al cigüeñal.
Actualmente las bielas son un elemento básico en los motores de combustión interna y en los compresores alternativos. Se diseñan con una forma específica para conectarse entre las dos piezas, el pistón y el cigüeñal. Su sección transversal o perfil puede tener forma de H, I o + . El material del que se fabrican es de una aleación de acero, titanio o aluminio. En la industria automotor todas se fabrican por forja, pero algunos fabricantes de piezas las hacen mediante mecanizado.
Por lo general, las bielas de los motores alternativos de combustión interna se realizan en acero templado mediante forja, aunque hay motores de competición con bielas de titanio o aluminio, realizadas por operaciones de arranque de material.
Partes
Se pueden distinguir tres partes de la biela:
- La parte trasera de biela en el eje del pistón, es la parte con el agujero de menor diámetro, y en la que se introduce el casquillo a presión, en el que luego se inserta el bulón, un cilindro o tubo metálico que une la biela con el pistón.
- El cuerpo de la biela es la parte central, está sometido a esfuerzos de tracción-compresión en su eje longitudinal, y suele estar aligerado, presentando por lo general una sección en forma de doble T, y en algunos casos de cruz.
- La cabeza es la parte con el agujero de mayor diámetro, y se suele componer de dos mitades, una solidaria al cuerpo y una segunda postiza denominada sombrerete, que se une a la primera mediante pernos.
Entre estas dos mitades se aloja un casquillo, cojinete o rodamiento, que es el que abraza a la correspondiente muñequilla o muñón en el cigüeñal.
- El Bulon, se utiliza para denominar tornillos de tamaño relativamente grande, con rosca solo en la parte extrema de su cuerpo, utilizados en obras de ingeniería, maquinaria pesada, vías férreas, etcétera.
Normalmente se disponen con la correspondiente arandela, que suele ser de presión, y se manipulan mediante llaves especiales.
Los motores alternativos de combustión interna poseen bulones que se realizan en acero templado mediante forja, aunque hay motores de competición con bielas de titanio o aluminio, realizadas por operaciones de arranque de material.
Otro ejemplo es en el montaje de grandes elementos como aerogeneradores se utilizan grúas de gran envergadura, los tornillos que unen las secciones mayores a la grúa se hacen llamar bulones y van desde 25 cm de diámetro por 1.5 metros de largo.
- El Casquitllo, se llama casquillo a una pieza generalmente de acero, bronce o plástico, con forma tubular, que está mecanizada en su interior y exterior y tiene una tolerancia ajustada para insertarla en otra pieza donde tendrá diferentes aplicaciones. Otros procesos de fabricación incluyen la sinterización, extrusión de plásticos o doblado.
- Un cojinete, en ingeniería es la pieza o conjunto de ellas sobre las que se soporta y gira el árbol transmisor de momento giratorio de una máquina.
De acuerdo con el tipo de contacto que exista entre las piezas (deslizamiento o rodadura), el cojinete puede ser un cojinete de deslizamiento o un rodamiento.
El cojinete de deslizamiento es junto al rodamiento un tipo de cojinete usado en ingeniería.
En un cojinete de deslizamiento dos casquillos tienen un movimiento en contacto directo, realizándose un deslizamiento por fricción, con el fin de que ésta sea la menor posible. La reducción del rozamiento se realiza según la selección de materiales y lubricantes. Los lubricantes tienen la función de crear una película deslizante que separe los dos materiales o evite el contacto directo. Como material de los casquillos se suele emplear el metal Babbitt.
Al tocarse las dos partes, que es uno de los casos de uso más solicitados de los cojinetes de deslizamiento, el desgaste en las superficies de contacto limita su vida útil. La generación de una película lubricante que separe las dos piezas del mecanismo mediante una lubricación completa, requiere un sistema adicional para elevar la presión del lubricante. Se usa sólo en máquinas de gran tamaño, con grandes cojinetes de deslizamiento.
La resistencia al deslizamiento provoca la conversión de parte de la energía cinética en calor, lo que se traduce en que las partes que sostienen los casquillos del cojinete deban ser muy resistentes tanto mecánica como térmicamente.
Tipos de biela en función de la forma de su cabeza
En función de la forma de la cabeza de biela, y como se une a ella el sombrerete, se pueden distinguir:
- Biela enteriza: Es aquella cuya cabeza de biela no es desmontable, no existe el sombrerete. En esos casos el conjunto cigüeñal-bielas es indesmontable, o bien es desmontable porque el cigüeñal se desmonta en las muñequillas.
- Biela aligerada: Si el ángulo que forma el plano que divide las dos mitades de la cabeza de biela, no forma un ángulo recto con el plano medio de la biela, que pasa por los ejes de pie y cabeza, sino que forma un ángulo, entonces se dice que la biela es aligerada.
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