Fabricación y funcionamiento del cigüeñal

El cigüeñal es una de las piezas clave de un motor de pistones. Es decir, prácticamente la totalidad de los motores de combustión usados en motos, coches, furgonetas, camiones… Es el encargado de transformar el movimiento vertical de los pistones en un movimiento circular, que pueda ser usado para mover las ruedas a través de la transmisión.

Para entender bien cuál es el cometido del cigüeñal, hay que saber qué papel desempeña en el funcionamiento de un coche. Las explosiones producidas dentro de las cámaras de combustión, empujan los pistones hacia abajo. Este movimiento es transmitido a las bielas que, de la misma forma que los pedales de una bicicleta, hacen girar el cigüeñal.

En uno de sus extremos, el cigüeñal tiene acoplado el volante motor, que por lo tanto gira junto con él. El embrague se conecta y desconecta de este volante que suele ser bimasa, mediante la acción del pedal de embrague de una caja de cambios manual o de los mecanismos de una caja automática.

De movimiento vertical a movimiento circular

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 carter. Las muñequillas que soportan el giro de las bielas. Los brazos que unen las muñequillas y los apoyos contando con contrapesos para ambos.

Los apoyos deben ser endurecidos, al igual que las muñequillas, por diversos tratamientos térmicos en las que se debe tener absoluta precisión y tolerancias mínimas, ya que cualquier falla en este proceso puede causar grietas por fatiga.

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Para facilitar cuestiones de peso, y reducir un poco el gasto de materiales de fabricación, el interior del cigüeñal puede ser hueco, lo que es aprovechado para conducir el aceite a presión, y brindarle una mayor resistencia. Los cojinetes de los apoyos y las muñequillas reciben el aceite por pequeños orificios practicados en diversas zonas del cigüeñal.

La compacidad del mismo, entonces, beneficia y brinda una rigidez adicional, aunque aumenta la posibilidad de pérdidas o deformación del material por rozamiento. Su fabricación utiliza como material el acero forjado, posteriormente tratado, mecanizado y equilibrado.

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 o más. 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 tiene el nivel de aceite adecuado en todo momento se pueden desgastar con el uso prolongado en esta situación. También puede producirse por algún fallo en la bomba de aceite.

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 del coche. Circular a bajas revoluciones pero mucha carga es un motivo plausible. Reprogramar o modificar el motor, de tal forma que rinda mucho más de lo normal, también es una causa probable.

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 sería algo muy raro si el coche tiene todos sus componente de fábrica. En todo caso sería algo más probable en modificaciones 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 mediante las bielas y los pistones y 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 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 quita el cárter para llegar al cigüeñal y a la bomba de aceite. Esta segunda posiblemente también haya que extraerla para completar el trabajo. Quita también las tapas de cada biela. Retira las tapas de los cojinetes que aseguran el cigüeñal al motor. Cuando lo extraigas, ten cuidado porque el cigüeñal pesa mucho. Cada modelo es diferente. Si también tienes que quitar la bomba de agua en el proceso, no te olvides vaciar el circuito de refrigeración.

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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 el 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.

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