Desde que, en 1995, Schaeffler inventara la polea libre del alternador o la OAP del inglés Overrunning alternator pulley, el camino hacia una nueva generación de mecánicas de combustión interna quedó despejado. Su misión es liberar al alternador de las irregularidades rotacionales que se producen en el cigüeñal, característica de los propulsores de la generación del downsizing. Pero ¿sabemos exactamente cómo funciona? o ¿cuáles son sus principales características? y ¿qué efectos tiene? En este post de REPXPERT, el Blog del Taller Mecánico te contamos en 5 pasos todo sobre la polea libre del alternador.
Los estados de ignición y compresión en los motores de combustión dan lugar a una aceleración y a un retardo en el cigüeñal. Estas irregularidades del cigüeñal se transmiten a todos los accesorios del motor a través de la transmisión por correa, provocando que estos accesorios se aceleren y se frenen. Inevitablemente, estos movimientos provocan reacciones no deseadas que se traducen por ejemplo en comportamientos de ruidos inaceptables, altas fuerzas de los tensores y las correas, fuertes vibraciones de la correa e, incluso, un desgaste prematuro de la misma.
1. Función de la OAP
Su principal función es desacoplar el alternador de las irregularidades rotacionales del cigüeñal de un motor de combustión. De este modo, el alternador es accionado por el movimiento de aceleración positivo de las irregularidades rotacionales del cigüeñal. Por otro lado, también suaviza las vibraciones de la correa, reduce el nivel de fuerza de la transmisión por correa, mejora el comportamiento de ruidos de la transmisión por correa y aumenta las revoluciones medias del alternador en la zona de ralentí. Además, hay que saber que la polea libre del alternador se fabrica junto con un sistema modular que contiene una unidad estándar de desacoplamiento. Las poleas libres de alternador están especialmente indicadas en motores diésel y gasolina, con bajas velocidades de ralentí, con elevado nivel de ruidos en el ralentí y en alternadores con alto momento de inercia.
2. Características
La polea libre del alternador es una unidad modular compuesta por varios componentes:
– Una gran polea con perfil de correde nervios trapezoidales
– Unidad de rueda libre tipo casquillo con dos rodamientos de apoyo radiales (OAP) o unidad de rueda libre con amortiguadores de torsión con rodamientos de deslizamiento (OAD).
– Anillo interior con orificio de centrado para el muñón del árbol del alternador y dentado de entalladura para transmitir el par de apriete al árbol del alternador durante el montaje.
– Juntas en el frontal y en el lado del alternador.
– Tapa de protección en el frontal.
3. Diseño
Como ya hemos visto, la OAP consta de polea, de una unidad de rueda libre con rodamientos de apoyo radiales integrados y casquillo interior con perfil de rampa, anillo interior con dentado de entalladura, junta de elastómero, placa de empuje con junta labial y tapa de protección de plástico. El anillo interior y la polea están mecanizadas y se adaptan a la geometría deseada. Gracias al juego axial, la pista de la correa se ajusta por sí misma.
Gracias a este diseño, se produce una mejora muy significativa en el comportamiento de los ruidos de la correa que se producen por el perfil. De esta manera, la correa no está conducida positivamente en la rueda de accionamiento del alternador. El orificio de las poleas libres del alternador está diseñado de tal modo que no son necesarias las modificaciones en el muñón del árbol del alternador.
4. Efectos sobre el motor
Resulta interesante conocer cuáles son los efectos de la polea libre del alternador en el accionamiento de los accesorios. El uso de una polea libre de alternador reduce las vibraciones de la correa y de este modo, protege los componentes del accionamiento de accesorios y mejora el comportamiento de ruidos de motor.
Esto es necesario ya que, dependiendo del nivel de carga del motor así como de la carga de los propios accesorios y de la aceleración y retraso de las masas de los mismos se provocan reacciones no deseadas en el accionamiento de los accesorios. Estas reacciones se manifiestan por ejemplo en comportamientos de ruidos inaceptables, en altas fuerzas de los tensores y las correas, en fuertes vibraciones de la correa, y, en definitiva, en un desgaste prematuro de la misma que es necesario eliminar.
En la figura 1 de la imagen inferior se representa el funcionamiento del motor sin OAP. Las vibraciones no solo se traducen en ruidos, sino que acortan la vida de la correa y pueden causar la rotura del tensor.
En la figura 2 se aprecia como la OAP reduce estas vibraciones, protegiendo el sistema auxiliar y mejorando el confort acústico del motor.
5. Funcionamiento
El efecto de desacoplamiento es el resultado de la energía cinética del rotor del alternador, que adelanta la polea retrasada por la correa. Este efecto tiene lugar sobre todo con revoluciones del motor de hasta aproximadamente 2.000 rpm (Figura 1), y depende en gran medida del esquema de accionamiento, de la amplitud de las vibraciones rotacionales del cigüeñal, de la elasticidad de la correa y de la carga eléctrica del alternador, así como de su inercia de masas.
Durante el cambio de marcha (caja de cambios), el árbol del alternador también se desacopla por la disminución de las revoluciones del motor. De este modo, se evitan ruidos por desplazamientos de la correa. El alternador se frena por la emisión de corriente. Por lo tanto, cuando aumenta la carga del alternador se reduce ligeramente la velocidad diferencia entre el árbol del alternador y la polea, pero se mantiene el efecto de la optimización causado por la rueda libre.
