Biela y Manivela

1. BIELA Y MANIVELA
Johan Arteaga
Valentina Arango
Claudia Burgos
Valentina Ruiz
Juan Diego Ambuila
Institución Educativa Liceo Departamental
Tecnología
Cali, Colombia
2016
*Guillermo Mondragón

2. Tabla de contenido
Biela y Manivela.............................................................................................................................1
Mecanismo de Biela Y Manivela ..............................................................................................1.1
Problema Cinemático.....................................................................................................................2
Problema de posición……………………………………………………………………… 2.1
Problema de velocidad……………………………………………………………………......2.2
Problema de velocidad...............................................................................................................2.3
Aplicaciones de un conjunto de Biela y Manivela .......................................................................3
Staker…………………………………………………………………………………………3.1
Verificación de amortiguadores……..……………………………………………………….3.2

3. 1. Biela y Manivela
Se trata de un mecanismo capaz de transformar el movimiento circular en movimiento alternativo
Dicho sistema está formado por un elemento giratorio denominado manivela que va conectado
con una barra rígida llamada biela, de tal forma que al girar la manivela la biela se ve obligada a
retroceder y avanzar, produciendo un movimiento alternativo.
Es un sistema reversible mediante el cual girando la manivela se puede hacer desplazar la biela, y
viceversa. Si la biela produce el movimiento de entrada (como en el caso de un "pistón" en el
motor de un automóvil), la manivela se ve obligada a girar.
1.2.Mecanismo de Biela y Manivela
En este mecanismo, el movimiento de rotación de una manivela o cigüeñal provoca el
movimiento rectilíneo, alternativo, de un pistón émbolo. Una biela sirve para unir las dos piezas.
Con la ayuda de un empujón inicial o un volante de inercia, el movimiento alternativo del pistón
se convierte en movimiento circular de la manivela. El movimiento rectilíneo es posible gracias a
una guía o un cilindro, en el cual se mueve. Este mecanismo se usa en los motores de muchos
vehículos.
El recorrido máximo que efectúa el pistón se llama carrera del pistón. Los puntos extremos del
recorrido corresponden a dos posiciones diametralmente opuestas de la manivela. Por lo tanto,
el brazo de la manivela (distancia del eje al punto de unión con la biela) equivale a la mitad de la
carrera del pistón.
El pistón completa dos carreras por cada vuelta de la manivela, de manera que la relación entre
velocidades es Vm = 2 ð R / ð donde:
Vm: velocidad media del pistón
ð: velocidad de giro de la manivela
R: brazo de la manivela

4. El cálculo de la velocidad máxima que adquiere el pistón es más complicado, y depende
básicamente de la longitud de la biela. Cuando la biela es bastante mayor que el brazo de la
manivela, la máxima velocidad se produce aproximadamente a medio recorrido, y toma por valor
VM = ð R donde:
VM: velocidad máxima del pistón
2. Problema Cinemático
El problema cinemático consiste en conocer las posiciones, velocidades y aceleraciones de todas
las barras, esto lo voy a hacer mediante tres pasos, primero resolveré el problema de posición
para pasar después al problema de velocidad y por ultimo resolveré el problema de aceleración.
Representaré gráficamente la evolución frente al tiempo de posición, velocidad y aceleración de
la barra de salida en mi caso la corredera del mecanismo biela manivela.
3.1. Problema de posición:
El problema de posición lo resuelvo empleando las ecuaciones de lazos, así el lazo que uso es:
Tomando las cotas en centímetros, las pasamos a metros.
Con lo que tengo un sistemas de dos ecuaciones con dos incógnitas, resolviéndolo obtengo, s y
,

5. Del que obtengo:
En los datos de la práctica se dicen que la barra de entrada evoluciona con velocidad constante
durante el recorrido considerado, por tanto
Dando valores numéricos, de lo que sacamos que:
2.2.Problema de velocidad
Derivando las ecuaciones de lazo del problema de posición obtenemos la solución del problema
de velocidad, aunque también podríamos obtener las velocidades derivando las expresiones (1) y
(2) directamente, pero he usado la primera opción:
Valores numéricos:

6. Resolviendo llegamos:
(3)
(4)
2.3.Problema de aceleración.
Derivando las ecuaciones del problema de velocidad obtenemos la solución del problema de
aceleración, aunque también podríamos obtener las aceleraciones derivando las expresiones (3) y
(4) directamente, pero otra vez he usado la primera opción:
3. Aplicación de conjunto de biela y Manivela
Las aplicaciones del conjunto biela manivela es variado a continuación daremos a conocer
algunas aplicaciones
3.1. Staker
El accionamiento eléctrico del mecanismo puede ser mediante motovariador o controlado con
inversor. El movimiento de empuje es completamente mecánico y está generado por un
mecanismo biela-manivela que actúa sobre la rotación del cuadrilátero articulado que soporta la
varilla de empuje, produciendo un avance de tipo sinusoidal con arranque y detención lentos y sin
choques, ideal para no perjudicar la estabilidad de los recipientes.
Un cilindro neumático, accionado por un muelle neumático, que cumple la función de
amortiguador durante la bajada del vástago, levanta la cabeza de la carrera de retorno. El stacker
tiene un sistema de regulación en altura para un mejor uso de acuerdo con el artículo que se ha de
cargar. La modificación de la carrera se realiza cambiando la longitud de la biela de empuje.
3.2.Verificación de amortiguadores
Dos tipos de máquinas diferentes, según el sistema de arrastre del vástago del amortiguador. El
movimiento se realiza mediante un mecanismo biela-manivela movido por un motor eléctrico o el
movimiento lo transmite un servo cilindro hidráulico con una válvula proporcional, trabajando en
lazo cerrado un PID
En ambos casos, el cuerpo del amortiguador descansa en un soporte donde se transmite la fuerza
a una célula de carga extensa métrica. La señal de desplazamiento proporcional a la carrera del

7. vástago del amortiguador, la emite un captador de desplazamiento asociado al cilindro hidráulico
o un encoger asociado al giro del mecanismo biela-manivela.
Ambas máquinas pueden utilizarse para verificación en línea de producción, comparando los
valores leídos de fuerza-desplazamiento con valores previamente prefijados. Además es posible
llevar una estadística de la producción con los valores de aceptados, rechazados, medias,
recorridas, etc.

8. Bibliografía
http://html.rincondelvago.com/biela-manivela.html