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Scientia et Technica Año XII, No 31, Agosto de 2006 UTP. ISSN 0122-1701

COMPARACIÓN Y ESTUDIO DE LA FRACTURA DEL CIGÜEÑAL DE UN MOTOR DE
CUATRO CILINDROS EN LINEA
RESUMEN
En este trabajo se analizó la causa de la falla del cigüeñal de un motor de
combustión interna. Se hicieron pruebas de dureza, estudio metalográfico
y análisis químico del material. Se encontró una dureza denúcleo del
cigüeñal muy baja, debido a un inadecuado tratamiento térmico. La baja
resistencia del cigüeñal disminuyó su resistencia a fatiga, permitiendo la
propagación de la fractura en forma de marcas de playa debido a los
esfuerzos fluctuantes en un punto de concentración.
PALABRAS CLAVES: Cigüeñal, falla por fatiga, esfuerzos fluctuantes.
ABSTRACT
In this paper the cause of the failure of anengine crankshaft was analyzed.
Hardness test, metallographic and chemical analysis of the material was
made. A very low core hardness of the crankshaft was found, due to an
inadequate heat treatment. The drop resistance of the crankshaft
diminished its fatigue resistance, allowing the propagation of the fracture
in form of beach marks due to the fluctuating stress on a concentration
site.KEY WORDS: Crankshaft, fatigue failure, fluctuating stresses.

1.

INTRODUCCIÓN

Los motores de combustión interna, (motores a
explosión), son los más usuales en los automóviles y
sirven para producir fuerza. Están divididos en cuatro
partes principales, que son: carter inferior, carter
superior, bloque y culata. En el carter inferior se
encuentra el depósito de aceite; en el superiorestán el
cigüeñal y el eje de levas, que son los ejes principales del
motor, también se encuentra la bomba de aceite. En el
bloque están los cilindros dentro de los cuales trabajan
los pistones con sus respectivos anillos de compresión y
de lubricación. En la culata se encuentran las válvulas, el
tren de balancines y los tubos múltiples.
El cigüeñal es el eje principal del motor, con codosen
forma de manivela, que reciben el movimiento
ascendente y descendente del conjunto biela-pistón, para
convertir este movimiento en uno giratorio que será
transmitido finalmente a las ruedas. Cada manivela está
formada por dos brazos llamados brazos de manivela y
por la muñequilla de manivela o muñón de biela, que gira
sobre el cojinete de la cabeza de biela. Las muñequillas
del eje derotación del cigüeñal se denominan muñones
de bancada. En los motores con los cilindros en línea el
número de manivelas regularmente el mismo que el de
Fecha de Recepción: 31 Enero de 2006
Fecha de Aceptación: 07 Junio de 2006

JAIRO ANTONIO VALDÉS
Ingeniero Mecánico, M.Sc. Estudiante
del Doctorado en Ingeniería Mecánica y
Aeroespacial West Virginia University
(USA).
Profesor
AsistenteUniversidad del Valle
Escuela de
Ingeniería
Mecánica
javaldes@univalle.edu.co
jairoantoniovaldesortiz@yahoo.com
JOHN JAIRO CORONADO
Ingeniero Mecánico, M.Sc.
Estudiante de Doctorado en Ingeniería
Mecánica, Universidad de São Paulo,
Brasil.
Profesor Asociado
Universidad del
Valle
Escuela de Ingeniería
Mecánica johncoro@univalle.edu.co
johnjairocoronado@yahoo.com
JOSÉ ISIDRO GARCÍAIngeniero Mecánico, M.Sc. Estudiante
de Doctorado en Ingeniería Mecánica,
Universidad de São Paulo, Brasil.
Profesor Asociado
Universidad del
Valle
Escuela de Ingeniería
Mecánica
josgarme@univalle.edu.co

cilindros. En los motores en V, generalmente el número
de manivelas es la mitad del de cilindros.
Se han investigado varias causas de fallas en los
cigüeñales. Changli et al. (2005)encontraron que la falla
del cigüeñal analizado se debió a los esfuerzos cortantes,
causados por una fricción inusual entre la superficie del
eje y el casquillo, por reparación y ensamble
inadecuados. En la figura 1 se muestra la fuerza de
fricción entre el eje y el casquillo, y esfuerzos cortantes
en el eje.

Figura 1. Representación esquemática de la fuerza de fricción y
esfuerzos...