Biela

En mec�nica, la biela es un elemento de m�quina articulado para transmitir longitudinalmente movimiento entre dos partes de un mecanismo. Est� sometida a esfuerzos de tracci�n y de compresi�n.

Descripci�n

El material del que se fabrican es una aleaci�n de acero, titanio o aluminio. En la industria automotor suelen ser piezas forjadas, aunque algunos fabricantes las producen mediante mecanizado.

Partes

Partes de una biela
Parte	Divisi�n	Descripci�n
Pie		Es la parte con el orificio de menor di�metro, y en la que se introduce el casquillo a presi�n, en el que luego se inserta el bul�n, un cilindro o tubo met�lico que une la biela con el pist�n.
Cuerpo		Es la parte central. Est� sometido a esfuerzos de tracci�n-compresi�n en su eje longitudinal, y suele estar aligerado. Su secci�n transversal tiene forma de "O", "H", "I" o "+".
Cabeza		Es la parte con el orificio de mayor di�metro, y se suele componer de dos mitades, una de ellas solidaria al cuerpo. Aloja un casquillo (cojinete o rodamiento) que abraza la correspondiente mu�equilla (mu��n) del cig�e�al.^[1]
	Sombrerete	Es la parte postiza que se une a la primera mediante pernos.
Taqu�

Material

Por lo general, las bielas de los motores alternativos de combusti�n interna se realizan en acero templado mediante forja, aunque hay motores de competici�n con bielas de titanio o aluminio, realizadas mediante operaciones de arranque de material.

Tipos

Tipos de biela por su forma
Biela	Descripci�n
Enteriza	Es aquella cuya cabeza de biela no es desmontable, no existe el sombrerete. En esos casos el conjunto cig�e�al-bielas es indesmontable, o bien es desmontable porque el cig�e�al se desmonta en las mu�equillas.
Aligerada	Si el �ngulo que forma el plano que divide las dos mitades de la cabeza de biela, no forma un �ngulo recto con el plano medio de la biela, que pasa por los ejes de pie y cabeza, sino que forma un �ngulo, entonces se dice que la biela es aligerada.

Tipos de biela por su uso
Biela	Tipo	Observaci�n
de Pist�n		M�quina de vapor.
de Distribuci�n delantera		Embarcaci�n. De Distribuci�n de v�lvula de Stephenson
de Distribuci�n trasera		Embarcaci�n. De Distribuci�n de v�lvula de Stephenson
Tirante		Locomotora. Desde rueda conductora
de Acoplamiento (de lado)		Locomotora. Entre ruedas conducidas
de Alcance		Locomotora. De Distribuci�n de v�lvula (Control manual)
Exc�ntrica		Locomotora. De Distribuci�n de v�lvula (Desfase)
de Radio		Locomotora. De Distribuci�n de v�lvula de Walschaerts
de V�lvula		Locomotora. De Distribuci�n de v�lvula de Baker
de Balance		Locomotora. De Pant�grafo
de Conexi�n		Locomotora, Autom�vil y Avi�n. Actualmente, es la m�s utilizada.
	de Horquilla	Avi�n. Motor Radial
	de Hoja	Avi�n. Motor Radial
	Principal	Avi�n. Motor Radial
	Articulada	Avi�n. Motor Radial
	Amo	Autom�vil.
	Esclava	Autom�vil.
de Empalme (Bieleta)		Autom�vil. De Regulador diesel
de Empuje (Empujador)		Autom�vil y Avi�n. Tiene taqu�, va desde eje de levas a los balancines
de Empuje (Empujador)		Cami�n. Acciona el freno de aire, va hasta el diafragma.
de Control		Helic�ptero. Hacia el plato de chapoteo
de Plato de chapoteo (***)		Helic�ptero. Desde el plato de chapoteo hacia el control de aspas
		Helic�ptero.
		Bomba de varilla.
		Bomba de varilla.
de Operaci�n		Arma de fuego.
() Tienen el mismo nombre en ingl�s, Master rod, pero su forma es distinta, la de avi�n rige sobre todas las bielas articuladas, mientras que la de autom�vil rige �nicamente sobre una biela esclava*.
() Se le dice en ingl�s, Control rod, tambi�n a la salida del Regulador diesel, pero esta es una cremallera, no una biela. Tampoco debe confundirse con la Control rod** que controla los reactores nucleares.
(***) Este es el nombre con que se le conoce en la FAH.

Historia

David S. Landes, L'Europe technicienne ou le Prom�th�e lib�r� (Europa y el progreso t�cnico), 1980.

Europa import� del Este durante un transcurso de varios siglos un conjunto de t�cnicas valiosas y fundamentales. En este caso, la biela, con la finalidad de convertir el movimiento alternado en rotatorio que proven�a de China, territorio que durante las dinast�as Tang (618-907) y Sung (960-1279) asisti� a avances tecnol�gicos y organizativos en t�rminos econ�micos avanzados. Actualmente las bielas son un elemento b�sico en los motores de combusti�n interna y en los compresores alternativos.

Funcionamiento en un motor de combustión interna

Animación de un motor de combustión interna.

Cuando el pistón se encuentra comprimiendo la mezcla 10° antes para llegar al punto muerto superior (PMS) la chispa se activa, provocando que la mezcla comience quemarse y cuando llegue al PMS esta fuerza explosiva que se está liberando se comprime. Debido a las fuerzas inerciales el mecanismo sigue avanzando, al encontrarse a 10° después del PMS es cuando se libera toda la fuerza.

Los principales esfuerzos que sufre la biela son de flexión compuesta en el momento de la carga máxima al explotar la mezcla combustible (expansión del ciclo), la compresión estaría dada por la componente de la fuerza sobre el eje longitudinal de la biela, y la flexión por la componente transversal a la misma, y lo mismo con el par reactivo proporcionado por la carga a través del cigüeñal al oponerse al movimiento. Además la biela sufre un esfuerzo de compresión nuevamente en la etapa de compresión de la mezcla.

Después de observar los distintos tipos de análisis realizados a la biela se pueden notar dos puntos críticos que ocurren en diferentes etapas del ciclo mecánico, el primero de ellos se aprecia durante la compresión, este tiene lugar en la parte media de la biela, el segundo punto crítico se sitúa en la parte inferior de la biela y ocurre durante la expansión del ciclo. Los tornillos, por su parte, soportan solo un pequeño porcentaje de la carga.

Con un análisis similar en bielas de sección tipo H en lugar de I, se observa que los esfuerzos que aparecen son menores, esto se debe a que las bielas tipo H se fabrican en su mayoría mecanizadas y con una sección constante, por lo que en la parte de la cabeza resulta sobredimensionada, disminuyendo las tensiones internas, se utilizan en motores de altas exigencias. Sin embargo en los automóviles de producción masiva se utilizan las bielas tipo I forjadas que resisten apropiadamente los esfuerzos que sufren en un uso normal, pero no son adecuadas para regímenes más intenso.