El cigüeñal es una pieza vital en los motores de combustión interna dado que a él se conectan directamente todas las bielas, que a su vez conectan a los pistones, y estos reaccionan por la energía mecánica resultante del proceso de combustión.
¿Complejo? Entonces intentemos a la inversa… Se genera la combustión dentro de los cilindros, el conjunto piston-biela se mueven, y hacen girar al cigüeñal, el cual transformará el movimiento rectilíneo alternativo en circular uniforme.
Veamos de qué está compuesto, su función completa, las características de los materiales y de su construcción.
Qué es el cigüeñal?
El cigüeñal, también es conocido con el nombre de Eje Cigüeñal, Eje Motor o Árbol de Manivelas, es un eje compuesto por codos y contrapesos, cuyo comportamiento se basa en el mecanismo de biela-manivela. Se puede definir básicamente como una barra acodada.
Para qué sirve el cigüeñal?
El cigüeñal interactúa con otros elementos del motor para transformar el movimiento. Es una de las piezas más importantes del motor, siendo su principal función recibir el movimiento lineal del pistón y, por medio de la biela, transformarlo en movimiento uniforme circular. También se puede dar la transformación de movimiento en sentido contrario.
Como funciona el cigüeñal?
Cuando el motor está en marcha, el combustible que se encuentra en la cámara de combustión causa una explosión que moviliza el pistón de forma rectilínea. Este movimiento alterno y lineal es transmitido a otra pieza llamada biela, que se encuentra unida al pistón y al cigüeñal.
Una vez que el movimiento toca el cigüeñal, esta barra acodada transforma el movimiento en uno circular o rotatorio uniforme. El cigüeñal posee volantes y contrapesos que minimizan las irregularidades que el movimiento del eje genera, aprovechando al máximo la energía recibida.
Materiales del cigüeñal
El cigüeñal debe estar elaborado con aleaciones de gran resistencia, puesto que es una pieza que suele estar sometida a esfuerzos muy intensos. Puede poseer perforaciones y conductos por los que circula algún líquido lubricante. El material que se usa para la fabricación del cigüeñal es variado y depende de la magnitud del mismo y de factores del motor como velocidad y potencia.
Características que debe tener el material para la construcción del cigüeñal
- Limite elástico capaz de trasmitir el par motor y de soportar magnitudes de fuerza sin necesitar un tamaño extraordinario.
- Resistencia suficiente para soportar la combustión sin agrietarse.
- Elevados niveles de amortiguamiento y límite de fatiga para disminuir el efecto de la vibración.
- Coeficiente de fricción reducido que evite el desgaste exagerado.
- Excelentes condiciones de forja y maquinado.
De forma independiente del material y el método que se use para la fabricación del cigüeñal, este siempre debe ser sometido a un tratamiento térmico. El objetivo es mejorar las mecánicas y de elasticidad, lo que aumenta la ductilidad y la capacidad para soportar impactos. En algunos cigüeñales, la superficie de contacto con los muñones es endurecida. Esto es con el fin de que un cojinete pueda usarse sin causar desgaste inadecuado en el cigüeñal.
Soportes del cigüeñal
Los soportes de cigüeñal son los alojamientos del bloque del motor donde se sujeta el cigüeñal. Tiene un dispositivo de lubricación a presión proveniente del sistema de lubricado del motor. Entre el material del bloque y el cigüeñal, hay unos cojinetes antifricción.
En algunas clases de cigüeñales, los soportes se constituyen por rodamientos de bolas (bolilleros). Como el cigüeñal se monta en el bloque, además de la biela y el pistón, los soportes deben ser desmontables usando unas tapas de bancada. De esta forma los cojinetes antifricción pueden ser sustituidos.
