¿Qué es el cigüeñal?
El cigüeñal, es la parte de un motor que traslada el movimiento lineal del pistón a un movimiento de rotación. Para convertir ésta, el cigüeñal tiene “pulsos” con superficies de los cojinetes, donde sus ejes no están centrados en la manivela, en donde las “grandes terminales” de las bielas se conectan a cada cilindro.
Generalmente está conectado a una cremallera, para reducir la pulsación característica del ciclo de cuatro tiempos, en algunas ocasiones un amortiguador de vibración, se encuentra en el otro extremo, para reducir las vibraciones de torsión, producidas a lo largo del cigüeñal por los cilindros; resultante de la torsión elástica del metal.
La historia
La primera evidencia que hay en el mundo de un cigüeñal y una biela en una máquina, apareció en un aserradero romano de Hierápolis del siglo tercero después de Cristo y dos aserraderos de piedra en Gerasa, en la Siria romana y en Éfeso, en Asia menor (ambos del siglo VI). En el pedimento del aserradero de Hierápolis, una noria de agua alimentada por un molino se muestra transmitiendo energía por medio de un engrane a dos sierras, las cuales cortan bloques rectangulares por medio de un mecanismo tipo biela-manivela.
Principio básico de funcionamiento del cigüeñal
La manivela y las bielas, en los otros dos mecanismos arqueológicos trabajaban sin un tren de engranes. En la literatura antigua, tenemos referencias de sierras para cortar mármol con energía hidráulica cerca de Trier, ahora parte de Alemania por medio del poeta Ausonius del Siglo IV; alrededor del mismo tiempo, este tipo de molinos son mencionados por Gregorio de Nyssa de Anatolia, que fue un santo cristiano, demostrando una variedad de usos de sistemas de energía hidráulica en muchas partes del imperio romano. Estos tres descubrimientos nos llevan a la fecha de la invención de la manivela y la biela todo un milenio atrás. Por primera todos los componentes elementales del futuro motor de vapor (inventando en 1792) que fueron ensamblados por una sociedad que creía en la tecnología.
San Gregorio Nyssa
El físico italiano Guido da Vigevano (1280-1349), al planear una nueva cruzada, hizo una ilustración de un bote de pedales y carrozas de guerra que se propulsaban manualmente moviendo manivelas y engranes. Los salmos de Luttrell, fechados en los años alrededor de 1340, describen una piedra de amolar que rota por medio de dos manivelas, cada una al final de un eje; el molino manual engranado que podía ser operado con una o dos manivelas apareció a finales del siglo XV.
La primera descripción de una manivela compuesta en un aparato de carpintería, apareció entre 1420 y 1430 en varias obras de arte del norte de Europa. La adopción tan rápida de la manivela compuesta se puede rastrear en los trabajos de las guerras Husitas, un ingeniero alemán desconocido escribió sobre el estado de la tecnología de sus días: primero, la biela, aplicada a la manivela; segundo, una manivela compuesta doble también empezó a ser equipada con bielas; y tercero, se utilizó una cremallera para estas manivelas para poderlas mover del “punto muerto”.
En el renacimiento italiano, la evidencia más temprana de una manivela compuesta con bielas se encuentra en el libro de dibujos de Taccola, pero el aparato sigue siendo mal entendido mecánicamente hablando.
Mecanismo Biela Manivela de Taccola
Uno de los dibujos del anónimo de las guerras Husitas muestra un bote con un par de ruedas y remos en cada extremo movidas por hombres con manivelas compuestas. El concepto se mejoró mucho por el italiano Roberto Valurio en 1463, que desarrolló un bote con cinco conjuntos, donde las manivelas paralelas que se juntan a una sola fuente de potencia por una biela, una idea que también fue desarrollada por su compatriota Francesco di Giorgio.
Estas son las carrosas usadas en las guerras husitas, se puede observar el sistema biela manivela en cada rueda
Los cigüeñales también fueron descritos por Konrad Kyeser (1405), por Leonardo Da Vinci (1452-1519) y por un “campesino” holandés de nombre Cornelis Corneliszoon van Uitgeest en 1592. Su molino de viento utilizaba un cigüeñal para convertir el movimiento circular del molino de viento para darle energía a una sierra. A Corneliszoon se le dio una patente por su cigüeñal en 1597.
Una de las creaciones de Da Vinci que empleaba este sistema
A partir del Siglo XVI en adelante, la evidencia diseños de máquinas con cigüeñales y bielas integradas es muy abundante en los tratados tecnológicos de ese período. The Diverse and Artifactitious Machines de Agostino Ramelli (“Las diversas y artificiosas máquinas del capitán Agostino Ramelli de Ponte Tresa”) en 1588 muestra 18 ejemplos, un número que se incrementa en el Theatrum Machinarum Novum de Georg Andrea Böckler, llegando hasta 45 diferentes máquinas.
Cigüeñal con Pistones
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