Elementos del sistema de distribución

         Elementos del sistema de distribución

Los elementos principales de la distribución son: árbol de levas, engranaje de mando y las válvulas con sus muelles. Se clasifican, de acuerdo con su función en:

  • Elementos interiores: válvulas de admisión y válvulas de escape.
  • Elementos de exteriores: árbol de levas, elementos de mando, taqués y balancines.

Elementos interiores

Válvulas: son las encargadas de abrir o cerrar los orificios de entrada de mezcla o salida de gases quemados en los cilindros. En cada válvula, se distinguen dos partes: cabeza y vástago (ver fig. 32). La cabeza, que tiene forma de seta que se encarga de cerrar o abrir el orificio de admisión o escape. El vástago es lo que se desliza dentro de la guía y recibe en su extremo el impulso para el movimiento.

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Figura 32: De izquierda a derecha, diferentes válvulas reales,  partes de una válvula (1) cabeza (2) cono (3) vástago y (4) rebaje.

Las válvulas se refrigeran por la guías y por la cabeza. Las válvulas que más se deterioran son las de escape debido a las altas temperaturas que tienen que soportar. Algunas válvulas, sobre todo las de escape, se refrigeran interiormente con sodio. Deben tener una buena resistencia a la fatiga y al desgaste (choques). Deben presentar igualmente una buena conductividad térmica (el calor dilata las válvulas) y buenas propiedades de deslizamiento. La cabeza o tulipa de admisión es de mayor diámetro que la de escape, para facilitar el llenado.

Muelles: las válvulas se mantienen cerradas sobre sus asientos por la acción de un resorte (ver fig. 33). Los muelles deben tener la suficiente fuerza y elasticidad para evitar rebotes y mantener el contacto con los elementos de mando. Puede haber uno o dos muelles por válvula y deben asegurar la misión de la válvula y mantenerla plana sobre su asiento.

Guías de válvula: la culata se fabrica de aleaciones ligeras a pesar de que el sistema de distribución es accionado a altas velocidades. Por lo que los orificios practicados en la culata se dotan de unos casquillos de guiado denominados guías de válvulas, los cuales son resistentes al desgaste, posicionan y guían a la válvula. La guía de válvula también permite un buen deslizamiento del vástago de la válvula sin rozamiento.

Asientos de válvulas: son aros que se colocan a presión sobre la culata mediante un ajuste frío-calor. Su misión consiste en:

  • Evitar el deterioro de la válvula.
  • Evitar la corrosión debido a los gases quemados.

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Figura 33: Se aprecia (1) semicono, (2) cazoleta, (3) muelles, (4) arandelas y (5) válvula.

Elementos exteriores

            Son el conjunto de mecanismos que transportan la energía del cigüeñal a las válvulas. Según los motores a veces carecen de algunos de estos elementos.

Árbol de levas: es un eje que controla a través de una serie de levas la apertura y cierre de las válvulas, ver la figura 34. Estas levas están dispuestas a lo largo del árbol, cada válvula tiene asignada su leva. El árbol de levas recibe el movimiento del cigüeñal. La velocidad angular del árbol de levas ha de ser la mitad que la velocidad angular del cigüeñal, es decir, por cada dos vueltas que da el cigüeñal el árbol de levas solo dará una.

Figura 34: Dos árboles de levas reales.

            En el árbol de levas va dispuesto también un piñón que servirá para mover, por su parte inferior, la bomba de engrase y, por su parte superior, el eje ruptor y pipa o distribuidor.

Levas: están formadas por un círculo base y una cresta, dependiendo del funcionamiento su perfil es variable. El perfil de leva esta extremadamente relacionado a un funcionamiento óptimo de apertura y cierre de las válvulas. La entrada de aire más grande tiene lugar cuando la velocidad del pistón alcanza su nivel máximo, que ocurre cuando el diferencial de presión entre el interior y el exterior llega a su máximo. Los dos factores que caracterizan el contorno de la leva son la alzada y el ángulo de apertura como se aprecia en la figura 35. La alzada es la altura a la que la leva eleva el taqué, mientras que el ángulo de apertura es el número de grados del giro del cigüeñal durante los cuales la válvula esta fuera de su asiento. Las levas deben tener un contorno preciso.

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Figura 35: Parámetros de una leva, 1 Avance Apertura Admisión (AAA),  2 Retraso Cierre Admisión (RCA),  3 Angulo de apertura y 4 alzado.

Elementos de mando

El sistema de mando esta formado por un piñón del cigüeñal en uno de sus extremos y por otro piñón del árbol situado también en uno de sus extremos. Estos piñones se conectan a través de diferentes sistemas:

  1. Transmisión por ruedas dentadas: se utiliza cuando el cigüeñal y el árbol de levas se encuentran muy separados, este mecanismo consiste en una serie de ruedas dentadas utilizadas para transmitir el movimiento. Dependiendo del número de ruedas dentadas el cigüeñal y el árbol de levas giraran en el mismo o en sentido contrario. Los dientes de estos piñones deben ser poco ruidosos y resistentes al desgate. Ver la figura 36.

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Figura 36: Transmisión por ruedas dentadas.

  1. Transmisión por cadena: esta transmisión también es utilizada cuando el cigüeñal y el árbol de levas se encuentran muy separados pero ambos engranajes se enlazan a través de una cadena. Se utilizan tensores para que el ajuste de la cadena siempre este correcto. A diferencia del otro sistema se disminuye el desgate y es poco ruidoso, ver la figura 37.


 Figura 37: Transmisión por cadena.

  1. Transmisión por correa: esta transmisión es la que más se usa actualmente ya que ofrece múltiples ventajas, es poco ruidoso, menor peso y bajo costo. El material utilizado es neopreno y su vida es un poco menor que los otros sistemas, ver la figura 38.

Figura 38: Transmisión por correa.

Taqués: es la pieza que se encuentra entre la leva y la pieza que estas accionan. Los taqués deben ser fabricados de un material duro y ligero para soportar el empuje de las levas y oprimir a los muelles. Su superficie debe ser pulimentada para atenuar el desgaste debido al frotamiento entre estas piezas en el funcionamiento. Los taqués siempre se encuentran engrasados por su proximidad al árbol de levas, ver la figura 40.

Taqués hidráulicos: son los utilizados actualmente, con los taqués hidráulicos se consigue eliminar automáticamente la holgura que pudiera existir en el sistema de mando de las válvulas, compensando inmediatamente la menor expansión. Esta característica permite que el ajuste del juego de taqué quede eliminado, consiguiéndose también que las válvulas se abran en el punto exacto del ciclo de motor. Los taqués hidráulicos funcionan con un baño de aceite y son abastecidos de lubricante del circuito del sistema de engrase del motor. Las ventajas más importantes de este sistema son su silencioso funcionamiento y su gran fiabilidad, ver figura 39.

Figura 39: Taqué hidráulico.

Varilla empujadora: estas varillas solo existen en los motores OHV y van colocadas entre los balancines y el taqué. Su misión es transmitir el movimiento de las levas a los taqués, tienen forma de varilla, son ligeras y sus dimensiones se reducen para que tengan una débil inercia y al mismo tiempo una buena resistencia a las deformaciones, ver la figura 40.

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Figura 40: Se aprecia (1) taqués, (2) varilla empujadora y (3) balancines.

Balancines: su misión también consiste en transmitir el movimiento. Su forma varia con el fabricante pero en si mismo son simples palancas situadas en el eje de balancines. Su posición esta entre las válvulas y las levas, en el caso de un OHV entre las válvulas y las varillas de los balancines, ver figura 40. Están provistos de un eje hueco por el que circula aceite a presión. Generalmente son de acero y su misión es la de abrir o cerrar la válvula. Existen dos tipos:

  • Balancines oscilantes, los utilizan motores con OHC.
  • Balancines basculantes, lo utilizan los motores OHV.