El cigüeñal es una de las piezas clave de un motor de pistones. Es decir, el tipo de motores que usan prácticamente la totalidad de las motos, coches, furgonetas, camiones, etc.
En este artículo te vamos a contar qué es el cigüeñal, cómo funciona y qué partes tiene. Además de sus posibles averías y algunos detalles sobre su fabricación, desmontaje y equilibrado. Es decir, todo lo necesario para entender bien esta pieza del motor.
Qué es el cigüeñal
Es un eje colocado en la parte inferior del motor compuesto de varias manivelas, que son las que reciben el movimiento de los pistones a través de las bielas. Así se obtiene el movimiento giratorio necesario para mover el coche u otro vehículo motorizado.
El funcionamiento del cigüeñal
Para entender cómo funciona el cigüeñal, hay que saber qué papel desempeña dentro de un coche. Es la pieza encargada de transformar el movimiento vertical de los pistones en un movimiento circular. Así puede usarse para mover las ruedas mediante la transmisión.
La comparación que más ayuda a comprender esto es que el cigüeñal hace lo mismo que los pedales de una bicicleta. Solo que, en lugar de girar por la acción de las piernas, es movido por las explosiones producidas dentro de las cámaras de combustión, que empujan los pistones hacia abajo junto con las bielas.
En uno de sus extremos, el cigüeñal tiene acoplado el volante motor, que es un disco (generalmente bimasa) al que se acopla y desacopla el embrague. Algo que controlamos nosotros mediante el pedal de embrague, si es una caja de cambios manual o, por sí solo, si es una caja de cambios automática.
A partir de aquí, casi todos los coches funcionan igual. El movimiento de giro pasa por la caja de cambios, que regula su velocidad dependiendo de la marcha engranada. De ahí, el giro se transmite al árbol de la transmisión (si el motor está en un eje diferente a las ruedas motrices), de ahí al diferencial, que permite bifurcar ese giro en dos palieres y que giren a diferentes velocidades en una curva. Por último, estos hacen girar las ruedas del coche a través de las juntas homocinéticas. Si quieres conocer en detalle cómo funciona cada elemento, entra en los enlaces insertados a lo largo del texto.
Como ves, toda una cadena de componentes giratorios que permiten que el coche se mueva. Aunque todo depende de que el cigüeñal cumpla con su función en el motor: convertir el movimiento vertical en giratorio. Por eso, los motores rotativos o Wankel no necesitan un cigüeñal, porque las combustiones que se generan dentro de ellos ya producen un movimiento circular.
Partes de un cigüeñal
Entre sus partes constitutivas se puede señalar:
- los apoyos que realizan un giro sobre el mismo cárter
- las muñequillas que soportan el giro de las bielas
- los brazos que unen las muñequillas y
- los contrapesos que permiten que no haya vibraciones.
Los apoyos deben ser endurecidos, al igual que las muñequillas, por diversos tratamientos térmicos. Un proceso en el que se requiere una absoluta precisión para conseguir las tolerancias adecuadas para que sea duradero. Cualquier falla en este proceso puede causar grietas por fatiga.
Fabricación del cigüeñal
En la fabricación de esta pieza se utilizan materiales como el acero forjado, que posteriormente se trata, mecaniza y equilibra.
Se le da una forma muy compacta para que tenga una gran rigidez. Aunque esto aumenta la posibilidad de pérdidas o deformación del material por rozamiento. Sin embargo, esto no es un problema por la constante lubricación que recibe.
El interior del cigüeñal puede ser hueco, para reducir el peso y ahorrar en materiales de fabricación. Una estructura que se aprovecha para conducir el aceite a presión que lo mantiene lubricado. Los cojinetes de los apoyos y las muñequillas reciben el aceite por pequeños orificios practicados en diversas zonas del cigüeñal.
Síntomas de avería en el cigüeñal
Es muy raro que un cigüeñal se estropee. Están diseñados de tal forma que aguanten toda la vida útil del coche de sobra. Sin embargo, cuando se producen averías, la mayoría se reducen a estas posibilidades:
Desgaste
Las muñequillas deben estar perfectamente lubricadas todo el tiempo. Si no se desgastarán poco a poco. Esta avería puede producirse por:
- No tener el nivel de aceite adecuado en todo momento
- Un fallo en la bomba de aceite que no se arregle a tiempo
- No cambiar el aceite en su momento, hasta el punto de que su degradación sea muy grande.
Estas causas no solo deteriorarán el cigüeñal y sus muñequillas. Otras partes del motor sufrirán hasta causar averías mayores, normalmente antes que el propio cigüeñal. Por ejemplo: el árbol de levas, los cilindros, los aros de los pistones o las bielas.
Rotura
Es raro, pero el cigüeñal también puede romperse. Aunque si no es por algún defecto de fabricación, lo más habitual es que se deba a un uso anómalo. Circular a bajas revoluciones y con mucha carga hace sufrir algo más al cigüeñal. Pero no es probable que esto llegue a romper el cigüeñal de un turismo. En otro tipo de vehículos pesados si puede ser algo plausible.
Reprogramar o modificar el motor, de tal forma que rinda mucho más de lo normal, también es una causa probable. En nuestro país no son habituales por los límites que impone la legislación, pero en otros países se pueden ver potenciaciones mucho mayores con frecuencia. Por ejemplo, el Toyota Yaris GR Powertune de 500 CV de Australia.
Claro está, si por lo que sea, el cigüeñal estaba mal equilibrado, también puede romperse con facilidad al cabo de unos cientos de kilómetros. Pero eso es muy raro si el coche tiene todos sus componentes de fábrica. En todo caso, es algo más probable en modificaciones o reparaciones profundas de un motor, en la que no se han hecho bien los cálculos para equilibrarlo.
Cómo desmontar el cigüeñal
Como has podido ver en la descripción del cigüeñal, está unido al motor porque las bielas van agarradas a sus muñequillas. También está unido a la transmisión mediante el volante motor. Por eso, el proceso de extracción del cigüeñal es muy largo y complejo, y por lo tanto supone una factura muy alta en el taller.
Para extraerlo hay que retirar las cadenas o correas del motor. Lo que incluye la correa auxiliar y la correa de distribución. Después hay que sacar la polea auxiliar o damper y el amortiguador del cigüeñal o balanceador armónico.
Después hay que quitar el cárter para llegar al cigüeñal por la parte inferior del motor y, en muchos casos, extraer la bomba de aceite. Luego le toca el turno a las tapas de cada biela, retirar las tapas de los cojinetes que aseguran el cigüeñal al motor. Cuando se extrae, hay que tener cuidado porque el cigüeñal pesa mucho.
Estos son los pasos más habituales para desmontar el cigüeñal de un motor, pero cada modelo es diferente. También es posible que haya que quitar la bomba de agua en el proceso, con lo que habría que vaciar el circuito de refrigeración.
Cómo se equilibra
El equilibrado del cigüeñal es un proceso que normalmente no hay que hacer en los coches convencionales. Sin embargo, sí que hay que hacerlo en modificaciones profundas del motor, en las que se haya hecho algún tipo de aligeramiento para aumentar la potencia. Se trata de reducir o aumentar el peso de los contrapesos del motor para que pueda girar sin vibraciones. También se equilibra en reparaciones complejas, que no se suelen acometer en coches normales.
Para ello se requiere material especializado que funciona gracias al mismo principio que las máquinas de equilibrado de los neumáticos. Es decir, lo que se pretende es que el punto de equilibrio de las masas esté siempre en el mismo sitio en todo el recorrido de giro de cada pieza.
Imágenes – Kojach, Jan Willem Broekema, Brian Burger, Photodesaster, Dvortygirl, Kevin Rheese, O. K. Foundry Company, Inc., Abilene Machine