¿Qué es una biela? Función y partes
Este elemento en apariencia simple cumple una función primordial en el engranaje de un motor de combustión. La biela es algo así como el cuerpo de un pedal de bicicleta, que va fijado al eje de los platos por un lado e incorpora el pedal por el otro. Por tanto, permite que la fuerza que ejercemos sobre el pedal sea transmitida al eje y sus engranajes, posibilitando el movimiento de las ruedas.
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Publicado: 12/04/2020 12:01
Actualizado: 18/10/2021 09:18
La biela de un motor de combustión es, en esencia, lo mismo, ya que conecta el cigüeñal con el pistón que forma parte de la combustión en el interior del cilindro. Por tanto, se puede definir la biela como el elemento mecánico que, mediante tracción o compresión, transmite el movimiento a través de la articulación de otras partes de una máquina o motor.
De qué material está hecha una biela
La biela tiene que ser muy resistente a las tensiones y temperaturas, pero también ligera en la medida de lo posible al ser un elemento móvil dentro del motor. Los materiales más habituales son las aleaciones con base de acero, titanio o aluminio, utilizándose en casi todos los casos la técnica de la forja y, en menor medida, el mecanizado.
Partes de una biela
Una biela se divide en tres partes principales:
- Cabeza de la biela: es la parte con el orificio de mayor tamaño y abraza a la muñequilla del cigüeñal. Actúa como una abrazadera con dos mitades. Una está unida al cuerpo y la otra, llamada sombrerete, se une a la otra con tornillos. Dicha abrazadera sujeta un casquillo metálico o rodamiento que posteriormente abraza la muñequilla del cigüeñal.
- Cuerpo: es la parte central alargada y la que debe soportar las mayores tensiones. La sección puede tener forma de H, de cruz o de I.
- Pie: es la pieza que abraza el eje del pistón y cuenta con un diámetro inferior al de la cabeza. En él se introduce un casquillo a presión, que posteriormente aloja un cilindro metálico que cumple la función de unir la biela al pistón.
Tipos de biela
La cabeza de la biela y su unión al sombrerete puede ser de distintas formas, lo que permite clasificarlas:
Biela aligerada: es una biela en la que el ángulo que forman las dos mitades de la cabeza no es perpendicular al eje longitudinal del cuerpo.
En este vídeo podemos ver cómo es y cómo actúa una biela.
Biela enteriza: se trata de un tipo de biela en la que la cabeza no incluye el sombrerete desmontable, por lo que forma un todo solidario con el cigüeñal o debe separarse a través de muñequillas desmontables.
De qué depende el tamaño de una biela
Las dimensiones de una biela dependen directamente del tamaño que tenga el cigüeñal del motor. Ello viene determinado por régimen de rotación máximo y, cuanto más elevado sea, menor diámetro se requerirá, pero también muñequillas de mayor tamaño.
De igual modo, a mayor número de cilindros y de longitud del cigüeñal hacen necesaria una mayor rigidez y también un incremento del diámetro de las muñequillas.
Función de la biela en el proceso de combustión del motor
El proceso de combustión de un motor de cuatro tiempos se inicia con el proceso de admisión, que a su vez comienza cuando el pistón se encuentra en el punto muerto superior (punto más alto) y termina cuando llega al punto muerto inferior (punto más bajo). La válvula de admisión está abierta y la de escape cerrada.
El movimiento descendente crea un efecto de succión que hace que la mezcla entre en la cámara de combustión. El cigüeñal ha girado 180 grados y el árbol de levas 90 grados. La biela ha hecho que el pistón baje.
El siguiente paso es la compresión, que se inicia al llegar el pistón al punto muerto inferior. La válvula de admisión se cierra, ascendiendo el pistón por acción de la biela y reduciendo el volumen de la cámara de combustión. Ello comprime la mezcla. El cigüeñal ya ha dado una vuelta completa, mientras que el árbol de levas ha completado un giro de 180 grados.
Proceso de un motor de cuatro tiempos.
La explosión se inicia al comprimirse por completo la mezcla y permanecer las válvulas de admisión y escape cerradas, la bujía crea una chispa que quema la mezcla. La explosión generada empuja el pistón y la biela hacia abajo. El cigüeñal ha completado un giro total de 540 grados, mientras que el árbol de levas ha rotado 270 grados.
Finalmente, la fase de escape se inicia cuando el pistón vuelve al punto muerto inferior y la válvula de escape se abre, propiciando que este vuelva a ascender y expulse los gases resultantes de la explosión. A continuación, se repite el ciclo. El cigüeñal ha recorrido dos vueltas completas y el árbol de levas una.
En un motor de dos tiempos, se completa todo el proceso con un único giro del cigüeñal. El primer tiempo comprende las fases de compresión y aspiración, en las que el pistón asciende y comprime la mezcla de aire, combustible y aceite. Esto crea un vacío en el cárter y, al finalizar su recorrido, el pistón deja libre una lumbrera u orificio de aspiración que permite que el cárter se llene de nuevo con la mezcla.
El segundo tiempo consta de fase de explosión y escape. La bujía crea una chispa que prende la mezcla comprimida, creando una explosión que empuja el pistón y la biela hacia abajo. Eso provoca que la mezcla se comprima en el interior del cárter. La biela eleva el pistón, que libera el canal de escape del cilindro, saliendo los gases resultantes. A través de la lumbrera que conecta el cárter con el cilindro, la mezcla precomprimida llena este y libera el resto de gases, iniciándose de nuevo el ciclo.
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