Polea del cigüeñal

Aunque en apariencia la polea del cigüeñal parezca una polea convencional como cualquier otra, en realidad tiene sus particularidades, veamos.

Empecemos por aclarar que un motor de combustión interna no es una máquina de giro constante, el movimiento proviene de una serie de pulsos de potencia generados por los pistones, esto indica que cada vez que se produce la combustión en la carrera de fuerza de uno de los cilindros, el cigüeñal se acelera por un instante, luego reduce su velocidad al comprimir la carga del cilindro que le sigue en el orden de encendido y por efecto de la resistencia del automóvil, hasta un instante mas tarde, recibir de nuevo la aceleración del trabajo del otro cilindro. A este modo de generación del movimiento de manera pulsante hay que agregar que el propio cigüeñal, aunque se construye de forma robusta y de acero de alta calidad, tiene cierta elasticidad, por lo que ante cada ciclo de fuerza se tuerce un pequeño ángulo. Después que deja de actuar la fuerza del pistón, el material del cigüeñal tiende a regresar a su posición normal sin torcimiento (posición de equilibrio), tal como lo hace un resorte cuando se le quita la carga, pero como este último, lo hace como un elemento elástico, es decir oscilando a la frecuencia natural sin apenas amortiguación, alrededor de la posición de equilibrio. Estando en el estado de oscilación, y muy probablemente antes de recuperar la posición de equilibrio, recibe otro ciclo de carga desde otro pistón y se inicia de nuevo la oscilación.

De todo este complejo proceso, el resultado es un movimiento de giro vibracional a la salida del cigüeñal por ambos lados: el lado hacia la trasmisión, y el lado de la polea frontal.

De esta polea frontal se mueven, a través de la correa, diferentes agregados mecánicos del automóvil: la bomba de agua del sistema de enfriamiento, la bomba de la dirección hidráulica, el compresor del aire acondicionado, el alternador ... y otros. Pues bien, este movimiento vibracional resulta muy nocivo para el trabajo de la correa (y hasta para ciertos agregados) ya que se ve sometida a constantes cambios de carga que fatigan el material de que está hecha, e incluso cuando los cambios son bruscos, y debido a la inercia de los agregados accionados, puede producir patinajes instantáneos que desgastan la correa rápidamente.

Polea de cigüeñal

Figura 1. Esquema de una polea
de cigüeñal.

Para reducir el efecto vibracional de la polea esta se construye de forma especial, dotada de un volante y un medio elástico intermedio entre el núcleo que se acopla al cigüeñal y el cuerpo exterior de la polea, esta forma de polea se conoce como "amortiguada" o "damper".

En la figura 1 se muestra de forma esquemática los componente de un "damper", observe que tiene tres piezas básicas:

1.- Un núcleo de acero que se acopla de forma rígida al cigüeñal.

2.- Un anillo de caucho (goma).

3.- Un cuerpo exterior con las hendiduras para las correas.

La clave del trabajo del damper radica en el cuerpo exterior. Este se construye con abundante masa para que haga la función de un volante, es decir tenga una gran inercia. Cuando un pulso de carga viene del cigüeñal a través del núcleo, la gran inercia de la polea exterior se opone al cambio instantáneo de velocidad, por lo que el anillo de goma se deforma y absorbe en gran medida el pulso, induciendo un movimiento mas continuo en la polea exterior. Por supuesto, la frecuencia natural de oscilación del sistema elástico del damper, tiene que estar bien lejos de coincidir con la frecuencia vibracional del cigüeñal para evitar a toda costa la resonancia en el sistema, que arruinaría en pocos segundos la integridad del propio damper, y, por que no, hasta la del cigüeñal.

De esta última condición se desprende que los damper no son intercambiables de unos tipos de motores a otros, ya que la cantidad de cilindros, y la elasticidad de las piezas en juego pueden variar considerablemente.

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