Influencia de las fuerzas alternativas de inercia en el diseño y resistencia de bielas en motores de elevadas vueltas

Abstract

Los motores alternativos de cuatro cilindros y cuatro tiempos generan en su sistema biela manivela fuerzas de inercia alternativas como consecuencia de la aceleración de las masas del pistón, aros, pernos y parte de la biela en movimiento alternativo, estas fuerzas cambian de signo en función del ángulo de giro del eje cigüeñal, haciendo positiva o negativa a la aceleración del pistón. Es conocida la fuerza máxima que ejerce el gas sobre el pistón al completarse la combustión. La composición de estas dos fuerzas genera principalmente esfuerzos de tracción y compresión sobre la biela, que deben ser tenidos en cuenta en su diseño. El diagrama abierto de presiones dentro del cilindros grafica los efectos de la presión del gas sobre el sistema biela manivela. Las fuerzas de inercia alternativamente obrantes sobre el sistema también pueden graficarse. La superposición de ambas representaciones graficas da como resultado esfuerzos máximos de tracción y compresión. Se analizan empíricamente los esfuerzos de tracción y compresión sobre la biela y se verifican sus valores con el método de elementos finitos-FEM. Sus resultados deben ser tenidos en cuenta a la hora de rediseñar bielas por potenciación de motores de competición.