El
mecanismo de biela-manivela es un
mecanismo que transforma un movimiento circular en un movimiento de traslación, o viceversa. El ejemplo actual más común se encuentra en el
motor de combustión interna de un automóvil, en el cual el movimiento lineal del
pistón producido por la explosión de la gasolina se trasmite a la
biela y se convierte en movimiento circular en el
cigüeñal.
En forma esquemática, este mecanismo se crea con dos barras unidas por una
unión de revoluta. El extremo que rota de la barra (la manivela) se encuentra unido a un punto fijo, el centro de giro, y el otro extremo se encuentra unido a la biela. El extremo restante de la biela se encuentra unido a un pistón que se mueve en línea recta.
- Biela: es un elemento rígido y largo que permite la unión articulada entre la manivela y el émbolo. Está formada por la cabeza, la caña o cuerpo y el pie. La forma y la sección de la biela pueden ser muy variadas, pero debe poder resistir los esfuerzos de trabajo, por eso es hecha de aceros especiales o aleaciones de aluminio.
- Manivela: es una palanca con un punto al eje de rotación y la otra en la cabeza de la biela. Cuando la biela se mueve alternativamente, adelante y atrás, se consigue hacer girar la manivela gracias al movimiento general de la biela. Y al revés, cuando gira la manivela, se consigue mover alternativamente adelante y atrás la biela y el émbolo.
Biela-manivela.
El sistema biela-manivela está constituido por un elemento giratorio denominado manivela, conectado a una barra rígida llamada biela, de modo que cuando gira la manivela, la biela está forzada a avanzar y retroceder sucesivamente.
Este mecanismo transforma el movimiento circular en movimiento rectilíneo alternativo.
Es un sistema reversible, lo que quiere decir que también puede funcionar para convertir un movimiento lineal alternativo en otro de giro, como en el caso de un pistón dentro del cilindro en el motor de un automóvil, donde la manivela se ve obligada a girar.
Sistema biela-manivela. Jesús Lozano Monge y Francisco J. Soria López en “Mecanismos” de “Mestre a Casa” ( Conselleria d'Educació Generalitat Valenciana). Licencia CC-BY-NC-SA.
Funcionamiento del mecanismo biela-manivela en locomotoras de vapor.
La biela recibe en (5) el movimiento lineal del pistón y lo transforma en la rotación de las ruedas.
1 - Eje de balancín. 2 - Ranura del cigüeñal. 3 - Varilla de empuje. 4 – Cruceta. 5 – Eje barra principal. 6 - Cilindro con control deslizante. 7 - El cilindro de vapor. 8 - Varilla de control
Es un sistema reversible, lo que quiere decir que también puede funcionar para convertir un movimiento lineal alternativo en otro de giro, como en el caso de un pistón dentro del cilindro en el motor de un automóvil, donde la manivela se ve obligada a girar.
Se consigue así un movimiento alternativo de vaivén en la biela. A la longitud de desplazamiento recibe el nombre de carrera, y su valor depende de la longitud de la manivela (radio de giro). Cuando la manivela da una vuelta completa, la biela se desplaza una distancia igual al doble de la longitud de la manivela.
Las posiciones extremas del recorrido se llaman puntos muertos, siendo el punto muerto superior (pms) el que está a mayor distancia del eje de la manivela, y punto muerto inferior (pmi) el que está más próximo.
La distancia entre el pms y el pmi se llama carrera y coincide con el doble de la longitud de la manivela.
Entre sus numerosas aplicaciones destacan sobre todo las utilizadas en el mundo del automóvil. Así por ejemplo el movimiento alternativo producido en los pistones de los cilíndros es transformado en giro por medio de sistemas biela manivela.
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