MÁQUINAS - ELEMENTOS DE MÁQUINAS

biela a un elemento mecánico que, sometido a esfuerzos de tracción o compresión, transmite el movimiento articulando a otras partes de la máquina. Por ejemplo, en un motor de combustión interna conectan el pistón al cigüeñal.

Actualmente las bielas son un elemento básico en los motores de combustión internay en los compresores alternativos. Se diseñan con una forma específica para conectarse entre las dos piezas, el pistón y el cigüeñal. Su sección transversal o perfil puede tener forma de H, I o + . El material del que se fabrican es de una aleación de acero, titanio o aluminio. En la industria automotor todas se fabrican por forja, pero algunos fabricantes de piezas las hacen mediante mecanizado.

Partes de una biela (rótulos en francés)

Se pueden distinguir tres partes de la biela:

• La parte trasera de biela en el eje del pistón, es la parte con el agujero de menor diámetro, y en la que se introduce el casquillo a presión, en el que luego se inserta el bulón, un cilindro o tubo metálico que une la biela con el pistón.
• El cuerpo de la biela es la parte central, está sometido a esfuerzos de tracción-compresión en su eje longitudinal, y suele estar alegerado, presentando por lo general una sección en forma de doble T, y en algunos casos de cruz.
• La cabeza es la parte con el agujero de mayor diámetro, y se suele componer de dos mitades, una solidaria al cuerpo y una segunda postiza denominada sombrerete, que se une a la primera mediante pernos.
  • Entre estas dos mitades se aloja un casquillo, cojinete o rodamiento, que es el que abraza a la correspondiente muñequilla o muñón en el cigüeñal.¹​

Tipos de biela en función de la forma de su cabeza[editar]

En función de la forma de la cabeza de biela, y como se une a ella el sombrerete, se pueden distinguir:

• Biela enteriza: Es aquella cuya cabeza de biela no es desmontable, no existe el sombrerete. En esos casos el conjunto cigüeñal-bielas es indesmontable, o bien es desmontable porque el cigüeñal se desmonta en las muñequillas.
• Biela aligerada: Si el ángulo que forma el plano que divide las dos mitades de la cabeza de biela, no forma un ángulo recto con el plano medio de la biela, que pasa por los ejes de pie y cabeza, sino que forma un ángulo, entonces se dice que la biela es aligerada.

Materiales[editar]

Por lo general, las bielas de los motores alternativos de combustión interna se realizan en acero templadomediante forja, aunque hay motores de competición con bielas de titanio o aluminio, realizadas por operaciones de arranque de material.

Funcionamiento en un motor de combustión interna[editar]

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 es debido 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 intensos.

 botón o pulsador es un dispositivo utilizado para realizar cierta función. Los botones son de diversas formas y tamaños y se encuentran en todo tipo de dispositivos, aunque principalmente en aparatos eléctricos y electrónicos.

Los botones son por lo general activados, al ser pulsados con un dedo. Permiten el flujo de corriente mientras son accionados. Cuando ya no se presiona sobre él vuelve a su posición de reposo.

Puede ser un contacto normalmente abierto en reposo NA (Normalmente abierto), o con un contacto NC (normalmente cerrado) en reposo.

Consta del botón pulsador; una lámina conductora que establece contacto con los dos terminales al oprimir el botón, y un muelle que hace recobrar a la lámina su posición primitiva al cesar la presión sobre el botón pulsador.

Tipos[editar]

Diferentes tipos de pulsadores: (a) Basculante. (b) Pulsador timbre. (c) Con señalizador. (d) Circular. (e) Extraplano.

Funcionamiento[editar]

El botón de un dispositivo electrónico funciona por lo general como un interruptor eléctrico, es decir en su interior tiene dos contactos, al ser pulsado uno, se activará la función inversa de la que en ese momento este realizando, si es un dispositivo NA (normalmente abierto) será cerrado, si es un dispositivo NC (normalmente cerrado) será abierto.

Usos[editar]

El "botón" se ha utilizado en calculadoras, teléfonos, electrodomésticos, y varios otros dispositivos mecánicos y electrónicos, del hogar y comerciales.

En las aplicaciones industriales y comerciales, los botones pueden ser unidos entre sí por una articulación mecánica para que el acto de pulsar un botón haga que el otro botón se deje de presionar. De esta manera, un botón de parada puede "forzar" un botón de inicio para ser liberado. Este método de unión se utiliza en simples operaciones manuales en las que la máquina o proceso no tienen circuitos eléctricos para el control.

Diseño[editar]

Hay que tener en cuenta, a la hora de diseñar circuitos electrónicos, que la excesiva acumulación de botones, puede confundir al usuario por lo que se tenderá a su uso más imprescindible.

También existen "botones virtuales", cuyo funcionamiento debe ser igual al de los "físicos"; aunque su uso queda restringido para pantallas táctiles o gobernadas por otros dispositivos electrónicos.

Colores[editar]

Los botones utilizan a menudo un código de colores para asociarlos con su función de manera que el operador no vaya a pulsar el botón equivocado por error. Los colores comúnmente utilizados son: el color rojo para detener la máquina o proceso, y el verde para arrancar la máquina o proceso.

buje o cubo —hub o bushing en inglés— es el elemento de una máquina donde se apoya y gira un eje. Puede ser una simple pieza que sujeta un cilindro de metal o un conjunto muy elaborado de componentes que forman un punto de unión. Es un latinismo, deriva de buxis que significa caja. Se caracterizan por su construcción y sistema de giro.

Buje en automóviles[editar]

En la suspensión de un automóvil u otro vehículo, los bujes son usados para portar la rueda y permitir el giro sobre su propio eje. En ruedas motrices se conectan a los extremos de los semiejes de la transmisión, mientras que en ejes no motrices suelen atornillarse a los "muñones" del brazo de la suspensión. En ejes directrices están conectados a la dirección mediante pivotes de dirección (suspensiones dependientes), o en el caso más habitual de vehículos con suspensión independiente a los sistemas de dirección y de suspensión mediante manguetas de dirección. Con el fin de minimizar la vibración, desgaste y transmisión de ruidos frecuentemente incorporan material flexible así como goma o poliuretano. Estos bujes frecuentemente toman la forma de un cilindro anular de material flexible adentro de un casquillo o tubo exterior. También pueden tener un tubo interno para impedir que se aplaste el material flexible. Existen muchos tipos de diseños.

Otro tipo de buje es aquel que contiene un orificio con cuerda endurecido que permite que un ensamble pueda ser fijado a otro a través de un tornillo. El uso de un buje puede hacer el proceso de ensamble más sencillo ya que evita la necesidad de una rondana y tuerca en el lado opuesto del material fijado. Los bujes pueden ser insertados en un material en lámina a través de ribeteado.

Buje de bicicleta[editar]

En una bicicleta se pueden clasificar entre otras cosas por su sistema de giro: por bolas o rodamientos sellados. El sistema por bolas está un poco obsoleto, aunque siguen usándolas marcas como Shimano por su eficiencia demostrada, aunque se ensucian más fácilmente y su ajuste es más complicado. Sin embargo los rodamientos sellados son prácticamente estancos y más rígidos, aunque más pesados.

El buje tiene una parte, llamada "ala del buje", diseñada para soportar la tensión según el radiado o trazado de radios de la rueda, según sean rectos o para disco.

Buje de un sistema de palas o aspas[editar]

Detalle del buje de una turbina eólica.

En un ventilador el buje es el elemento donde se encuentran las palas o aspas del generador, donde se apoya el rotor y el único elemento externo que gira.

En los aerogeneradores, es una pieza muy importante. En su interior se encuentran los elementos que permiten el cambio de paso (ángulo de incidencia del viento sobre la pala) o pitch, en cuyas versiones más modernas se encuentran los cilindros hidraúlicos (cilindros de pitch), actuadores eléctricos o hidráulicos que son elementos físicos que permiten el giro entre 0º (cuando la velocidad del viento está entre 0 m/s y 15 m/s) y 90º o posición de bandera (situación en parada de emergencia o cuando no se quiere que el buje gire), por eso, muchas veces cuando un aerogenerador está parado y se mira de frente las palas dibujan una fina línea recta y cuando está en marcha vemos su silueta al completo. A este elemento se le une mediante pernos traccionados los llamados rodamientos de pala, los cuales minimizan el rozamiento de las palas al girar sobre su propio eje.

La mayoría de los fabricantes de aerogeneradores utilizan acero para su construcción en diversas aleaciones en función de distintas variables (temperatura, tipo de viento, grado de humedad, etc.).

En las actuales máquinas capaces de generar entre 1.5 y 2 megawatts suelen pesar con todos los elementos alrededor de 15-20 Tm.