BALANCEO Y MEDICIONES DEL CIGÜEÑAL

Con el tiempo y los kilometros el cigüeñal a fuerza de girar sobre sus cojinetes de apoyo, como tambien en las bielas, se causa un desgaste, que cuando es demasiado hace necesario sustituir los cojinetes.En ciertas ocasiones pierden forma los apoyos del cigüeñal o las muñequillas y, entonces, se procede a su rectificado y al colocado de nuevos cojinetes de diametros minorados.

Sera necesario rebajar (rectificar) lo menos posible para que la superficie de apoyo del cojinete no baje demasiado, pues a medida que se baja, sube la presion unitaria y, por eso, no debe pasarse una disminución de 1 mm al rectificar.

Además los cigüeñales pierden forma longitudinalmente causado por los esfuerzos de torsión que experimentan.Por todo eso se hace imprescindible una comparación las muñequillas y apoyos, como tambien un equilibrado del mismo.

El cigüeñal no tiene que tener grietas ni hendiduras de clase alguna. En otro caso deberá sustituirse por otro nuevo.

Una vez realizada esta verificación se debe proceder a comprobar el desgaste de las muñequillas de biela y apoyos del cigüeñal, para lo cual, tendrá que disponerse de las medidas set (genérico) de ellos brindadas por el fabricante. Este desgaste se verificara con un micrómetro (figura inferior), haciendo unas cuantas medidas en cada muñequilla y en cada apoyo.

Para proceder al rectificado deberá tenerse en cuenta la menor de las lecturas obtenidas y rectificar todas las muñequillas a esa misma medida, pues si no, el cigüeñal gira desequilibrado. Con los apoyos del cigüeñal debe de seguirse idéntico procedimiento aunque pueden rectificarse a distinta minoración que las muñequillas.En la figura debajo se ve una tabla donde pueden ser vistas las medidas set (genérico) de un modelo y sub-medidas correspondientes a los distintos rectificados que pueden efectuarse.

Sobre medidas

Diámetro de apoyo

Diámetro de muñequilla

Juego de montaje máximo con los cojinetes

Set 60,00 48,00 0.05 ± 0,01

0,12 59,88 47,88 0.05 ± 0,01

0,25 59,75 47,75 0.05 ± 0,01

0,50 59,50 47,50 0.05 ± 0,01

0,75 59,25 47,25 0.05 ± 0,01

1 59,00 47,00 0.05 ± 0,01

Siempre que se vea un desgaste mayor de 0,05 mm se debe proceder a la rectificación.Por ejemplo, se observase una medida de 47, 6 en una muñequilla y 59,3 en un apoyo, deberán rectificarse todas las muñequillas de biela a subtendida de 0,5 mm y los apoyos a 0,75 mm, como puede comprobarse en la tabla.La tolerancia máxima admitida luego de un rectificado es de 0,005 mm.En relación con el rectificado efectuado, se montaran los cojinetes correspondientes a la subtendida.

La operación de rectificado se realiza en maquinas especiales, donde se monta el cigüeñal bien centrado y se procede al rectificado con muelas abrasivas y luego a un pulimentado.

Luego del rectificado deberá pasarse el control de alineación de los apoyos y muñequillas, para lo cual se colocara el cigüeñal sujeto por los extremos entre puntas y se usara un reloj comparador (figura inferior).

La máxima tolerancia admisible es de 0,02 mm. Una vez efectuada esta verificación deberá controlarse el equilibrado del cigüeñal con el volante de inercia colocado en el.

Esta operación se realiza en una maquina (balanceadora) y se logra el equilibrio quitando material donde corresponda, por mediación de vaciados en los contrapesos, o aplicando una pasta especial llamada mastica para sumar peso, tambien en los propios contrapesos.

Para balancear un cigüeñal, se registran dos medidas de radio y tres de distancia.Estas mediciones no son difíciles de hacer, pero son muy importantes. Se gira el cigüeñal y una pantalla digital indica cual es la corrección de peso que hay que hacer y

exactamente en qué lugar.

Con el taladro se hace la corrección de peso en la misma balanceadora y se revisa la precisión sin pérdida de tiempo. 

El mantenimiento del cigüeñal en el motor de 4 tiempos, se limita a cambiar aceite y filtro de aceite cada cierto número de kilometros, y a cambiar retenes o juntas cuando se produzcan fugas.

Ocurre con cierta frecuencia, en caídas a alta velocidad, que el extremo del cigüeñal del lado del motor que roza con el suelo se doble o resulte erosionado. Cuando ocurre esto, evidentemente se ha de sustituir el cigüeñal, pues repararlo sería inviable.

Tambien puede resultar doblado el cigüeñal cuando se llena un cilindro de agua (junta de culata en mal estado) o de gasolina (válvula de admisión abierta y válvula de la cuba en mal estado]. En ambos casos, el cilindro se llena de líquido, y, al no poder comprimirlo, se dobla por la muñequilla o el brazo de unión (aunque tambien puede doblar la biela).

En caso de los cojinetes, si disminuye la presion de aceite por cualquier razón, desaparece la cuña hidrodinámica, y entran en contacto los casquillos de material antifricción y las superficies endurecidas del cigüeñal. Lógicamente, los casquillos resultan rápidamente dañados, y deja de haber entre bancada y apoyos la holgura precisa, con lo que la reposición de la presion de aceite ya no será suficiente para solucionar la avería.

El proceso de reparación ya fue descrito en el Carter, y es común a todos los cojinetes. Cuando ocurre este problema, es imprescindible parar el motor para no producir una cadena de averías graves.

El circuito de engrase está dispuesto en serie y lo siguiente a los apoyos del cigüeñal, son los cojinetes de las cabezas de biela. Al perderse la presion de aceite por los cojinetes desajustados de la bancada, no llega suficiente presion a las cabezas de biela, y sus cojinetes se enfrentan al mismo problema.

Conforme se avanza por el circuito, las perdidas aumentan y la situación se hace mas critica, extremándose en el caso de los arboles de levas. Es practica común entre los fabricantes marcar los cárteres, el cigüeñal y las bielas con unos códigos de letras y números que, siguiendo sus instrucciones, hace posible determinar el color (lo que es tanto como decir la medida) de los casquillos que precisa cada cojinete, de cara a su reparación.

La figura derecha es claro ejemplo de la ubicación habitual de estas marcas de cigüeñal A y biela B, así como de la pincelada de color C identificativa del grosor del cosquillo.

El mismo caso de engrase insuficiente, pero trasladado a los motores de 2 tiempos, ocurre cuando no se han mezclado previamente aceite y gasolina en las proporciones adecuadas, o cuando falla la bomba del engrase separado. En este tipo de motor, la avería se producirá en los rodamientos de bancada, en el de la cabeza de biela y en el

de su pie, además del más que probable gripaje del pistón en el cilindro. En tal caso las averías son simultáneas, y el motivo es el mismo en todas. Se destruyen los rodamientos y se gripa el pistón, por desaparecer la película de aceite entre superficies en contacto.

En este caso no generalmente es necesario sustituir el cigüeñal completo, pero si la biela y sus rodamientos, así como los de bancada y el pistón completo. Cuando el cilindro esta tratado, no puede ser rectificado y ha de sustituirse, pudiéndose rectificar a sobre medida en los demás casos. Hoy en día hay empresas que renuevan el tratamiento a la micosis, posibilitando reparar este tipo de cilindros.

Es habitual que la falta de engrase provoque tambien el excesivo calentamiento de los extremos del cigüeñal, haciéndoles perder su endurecimiento. En caso de observar colores tornasolados en las puntas o en los apoyos para los rodamientos (el calentamiento en ocasiones se produce por girarse el rodamiento sobre su pista interior), debe sospecharse que el cigüeñal está debilitado, debiéndose extremar las precauciones.

Otro desperfecto casi exclusivo de los motores de 2 tiempos es el desalineado del cigüeñal. Ocurre esto en cigüeñales desmontables cuando uno de los volantes gira respecto a la muñequilla, haciendo que los ejes imaginarios que pasan por el centro de cada extremo no estén en línea. Esto puede ocurrir por volver a montar un cigüeñal con la muñequilla usada, como consecuencia de un gripaje o una avería en los rodamientos de bancada, o sencillamente por el uso.Para verificar este giro se debe situar el cigüeñal sobre 2 puntos fijos y medir con un comparador B el des alineamiento de los ejes de los volantes A, tal y como ilustra la figura izquierda.En todos estos casos, el mantenimiento se basa en asegurar la existencia de aceite en cantidad y calidad correctas.

En caso de motores con un número de kilometros alto, se deben seguir cuidadosamente las instrucciones del constructor y sustituir los elementos que sobrepasen los límites de servicio. En caso de los rodamientos, solo se ha de tener cuidado en instalar unos nuevos sin golpearlos y con las características precisas.

Es de vital importancia no variar la medida de las holguras que prevé el fabricante en los rodamientos, pues estos trabajan muy calientes y, por lo tanto, dilatados.

Fallas del monoblockConstrucción del cigüeñal. 

El cigüeñal es el eje principal que recibe el empuje de los pistones y lo convierte en un movimiento circular.Inspección y reparación del cigüeñal.El cigüeñal se inspecciona y repara cuando existe un golpeteo entre los metales de biela, y sus causas pueden ser, baja presión de aceite, por lo tanto siempre que se repara el cigüeñal se reemplaza también la bomba de aceite.

Inspección y reparación del árbol de levas. 

El árbol de levas es una flecha que tiene lóbulos excéntricos (levas) que abren y cierran las válvulas por medio de un mecanismo punteríaEl árbol de levas se inspecciona y repara cuando existe una baja en la presión del aceite o se ajusta un motor, se desmonta el árbol de levas y se inspeccionan los bujes y lóbulos en busca de desgaste y picaduras.En caso de desgaste se rectifica el árbol y se instalan los metales en la misma medida o se instala nuevo y se instalan metales en modo estándar.Inspección y reparación del pistónLos pistones tienen un diámetro muy parecido al de los cilindros y llevan anillos montados.Cuando el pistón sube comprime la mezcla aire combustible si los anillos, pistón cilindro, válvulas, están de alguna manera dañados ó desgastados, ésta compresión baja las probables fugas.

Los pistones si tienen desgaste en las caras laterales en las ranuras o bujes del pasador no se pueden reparar, se debe remplazar por un juego de pistones nuevos.Inspección y reparación de bielaLas bielas están conectadas por medio de bujes al pistón y por medio de metales al cigüeñal, y transmiten el empuje del pistón hacia el cigüeñal.Las bielas pueden resultar dobladas o desgastadas en caso de tener un problema de desgastar las paredes del cilindro en forma irregular. La limpieza se realiza con tener.

Sistema de culatas (cabezas) 

Las cabezas de cilindro están atornilladas en la parte superior de los cilindros y llevan montadas las válvulas y los balancines.Las cabezas de cilindro pueden ser de aluminio o fierro colado, los dos materiales sufren la corrosión interna por el agua que circula como refrigerante, las cabezas pueden dañarse por sobrecalentamiento. Las cabezas de aluminio necesitan empaques especiales para fijarse en el monoblock.Inspección y reparación de válvulas. 

Las válvulas en mal estado se pueden diagnosticar sin desmontarlas, únicamente aplicar una prueba de compresión y si esta resulta baja introducir aceite en la cámara de combustión desmontando el compreso metro si la lectura continúa baja; la fuga de compresión se da por las válvulas.Asientos de las válvulas. 

Los asientos de las válvulas pueden resultar dañados por sobrecalentamientos, ya sea que estén torcidas ó picadas en caso de torceduras ligeras se asientas las válvulas con pasta de esmeril ó se ordena la rectificación del asiento en un taller especializado. 

En caso de picaduras se reemplazan las válvulas y se rectifica el asiento de la cabezaGuías de las válvulas.

Las guías de las válvulas se inspeccionan en busca de ralladuras y desgaste. El desgaste se comprueba sacando la válvula ligeramente y con un micrómetro de carátula se mide la holgura máxima permisible de los manuales. En caso de excesivo

desgaste se ordena el cambio de guías en el taller de rectificación.Los engranes del sistema de distribución. 

Los engranes del sistema de distribución dan la relación de movimientos del cigüeñal con el árbol de levas. Los engranes del cigüeñal y árbol tienen marcas del fabricante que deben ser sincronizadas al montar la cadena.A los engranes se les revisa el desgaste en caso de tenerlo se reemplazan los engranes. La forma de revisar el desgaste es instalando una cadena nueva y en caso de continuar floja la cadena se reemplazan los engranes.

La cadena del sistema de distribución.

La cadena se revisa cuando se llega a perder la sincronización al brincar alguno o algunos dientes.La cadena en caso de pérdida de sincronización es recomendable remplazarla. La forma de sincronizar la cadena cambia de un motor a otro debiendo utilizar manuales para localizar las marcas de alineación.Balancines. 

Los balancines son levantados en un extremo por las varillas de empuje y por el otro extremo empujen las válvulas comprimiendo el resorte y abriéndolas.Los balancines se les revisan el desgaste y la calibración. Para revisar el desgaste se desmonta el eje de los balancines y se desensamblan los balancines. En caso de tener excesivo desgaste el eje se reemplaza. Se revisa el desgaste de las varillas de empuje en caso de desgaste se reemplazan las varillas. Se instala el eje de balancines y se aprietan los tornillos.

Dámper o amortiguador de cigüeñal

El amortiguador de vibraciones, de torsión o de cigüeñal (en inglés dámper o crankshaft-damper) como se conoce a este elemento del motor, tiene como misión atenuar las vibraciones que se producen en la polea del cigüeñal, por causa de los esfuerzos de torsión y flexión a que está sometido, para que no se transmitan a la correa o cadena de la distribución. Estas torsiones y flexiones, se producen debido a la fuerza de las explosiones y por las inercias que tiene que soportar el cigüeñal, por el movimiento que recibe de los pistones a través de las bielas, ya que este movimiento varía con las revoluciones y la carga del motor.

El elemento se compone de tres partes, la polea del cigüeñal, un disco amortiguador que lleva unos muelles sujetos a una placa y por último un disco de fricción. El disco de fricción va unido a la polea, y es oprimido por el disco amortiguador. Entre la polea y el disco existe un cojinete de fricción para el desplazamiento entre ambas. Y la polea une todo el conjunto por medio de unos tornillos que se sujetan a la placa del disco amortiguador y que pasan por los orificios dispuestos en el disco amortiguador.

La polea de cigüeñal o polea amortiguador mal llamada polea damper, es un

elemento mecánico del motor de combustión interna alternativo, cuya función es

básicamente de arrastre de órganos auxiliares del mismo, como por

ejemplo alternador del motor, bomba de agua, bomba de servodirección, compresor de

aire acondicionado, a través de una correa trapezoidal o multipista.

En muchos casos, sobre todo en el motor diésel cumple además una función

de amortiguadorde vibraciones que amortigua los choques y las oscilaciones en el

giro. Puede originartensiones que se transmiten desde el cigüeñal hacia los

componentes auxiliares arrastrados por ella.

Función

Su función es simple: instalada en extremo del cigüeñal, absorbe (verticalmente) el

choque de las aceleraciones brutales y la tensión de la correa de distribución.

La resonancia de los coches diésel ha aumentando de generación en generación (por

ejemplo los diésel hdi, dti y tdi), las tensiones del motor obligan a la polea de cigüeñal

a amortiguar dichas variaciones de tensión. Las resonancias del motor se presentan

más en motores grandes de camión o grandes todo terreno, y pueden ser la causa de

avería de esta polea.

Normalmente, la polea es metálica a un lado y de caucho (de amortiguación) del otro

lado. Ya que el lado amortiguador – el caucho que se usa – está dentro (fijo contra el

cigüeñal), las fracturas son difícilmente detectables al ojo. Normalmente se detecta el

fallo de la polea del cigüeñal por vibraciones al ralentí.

La polea de cigüeñal debe representar las características mínimas siguientes:

Debe poder amortiguar los choques.

Debe estar equilibrada.

Debe tener el mismo peso que la polea de origen.

Construcción

La polea está compuesta de hecho por 3 partes. Una parte central, fijada al motor y

entrenada por este último. Alrededor, encontramos una parte de caucho. Alrededor de

esta parte de caucho, encontramos la correa que se compone de las gargantas

necesarias para el engranaje de la correa.

¿Cuándo es utilizada por el motor?

Sirve cuando el coche está equipado con compresor de aire acondicionado, es la

correa del alternador y auxiliares, que arrastra al compresor de la climatización.

Cuando este último se acopla para hacer circular el refrigerante, da un golpe al motor.

Para evitar todos los problemas causados por un golpe seco sobre el cigüeñal (salto

de dientes sobre la distribución, modificación violenta del comportamiento motor…), la

polea cigüeñal atenúa este golpe lo que hace el enganche del compresor de la

climatización más suave.