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Comprender los árboles de levas

Contenido del artículo

En términos científicos, todo se reduce al área bajo la curva. Igual que esa clase de cálculo que deseabas no haber tenido que cursar (o que evitaste por completo), el árbol de levas de tu motor se basa en gran medida en las mismas reglas matemáticas. Para permitir que entre más aire en el motor, el árbol de levas se diseña con un perfil (o curva) que proporciona una cantidad específica de alzado a la válvula.

Así que en este artículo vamos a «bench racing» en serio y a profundizar en los fundamentos del árbol de levas. Cuanto mejor entendamos cómo afecta cada uno de estos términos a un motor, mejor preparados estaremos para elegir el mejor árbol de levas. Así que agárrese, que viene el lenguaje de las levas.

Alzado

funcionamiento del árbol de levas

Una de las tareas más fundamentales del árbol de levas es transformar su movimiento rotatorio en movimiento lineal o alzado. En un Chevy V-8 típico esto se consigue con 16 lóbulos (uno de admisión y otro de escape), todos rectificados con una forma excéntrica llamada lóbulo, que permite a cada taqué subir y bajar sobre un círculo base. La distancia (matemática) exacta que cada lóbulo eleva al taqué se denomina alzado del lóbulo. El alzado al que suele referirse un catálogo de árboles de levas es el de válvula, o alzado bruto, y se obtiene multiplicando el alzado del lóbulo por la relación del balancín. En la mayoría de los motores small-block, la relación estándar del balancín es 1.5:1; así, multiplicando un alzado teórico de lóbulo de 0.370 pulgadas x 1.5 de relación de balancín, obtenemos un alzado de válvula de 0.555 pulgadas (0.370 x 1.5 = 0.555).

Al sustituir las relaciones estándar de balancín por un balancín de mayor relación, se puede aumentar el alzado de válvula y algo de duración. Si usamos el árbol de levas con alzado de lóbulo de 0.370 pulgadas y lo combinamos con una relación de balancín de 1.7:1, conseguimos un alzado bruto de 0.629 pulgadas. Aunque estos dos ejemplos de alzado bruto están cerca del extremo superior de un Chevy small-block de muy alto rendimiento con árbol de levas de taqué plano, la teoría matemática es la misma para todos los motores.

Duración

Duración del árbol de levas

La duración del árbol de levas es la cantidad de rotación del cigüeñal que se produce mientras el lóbulo mueve el taqué fuera del círculo base; se mide en grados de cigüeñal para facilitar el calado (verificación) de la leva y asegurarse de que está posicionada correctamente en el motor. Determinar el punto exacto en que el lóbulo empieza a mover el taqué fuera del círculo base (hacia arriba) puede ser difícil, por lo que la mayoría de los fabricantes de árboles de levas usan un punto de verificación estandarizado de referencia de alzado. En consecuencia, la industria ha establecido un punto común de verificación de duración a 0.050 pulgadas de alzado. Como ejemplo, el árbol de levas Max Torque de taqué plano hidráulico small-block de Howards Cams (PN 112021) para Chevy mide 222/232 grados de duración en admisión y escape, respectivamente, a 0.050 pulgadas de alzado de lóbulo, mientras que la duración anunciada es de 288/302 grados.

En general, una mayor duración es útil en motores de altas RPM, pero no suele serlo en motores de bajas RPM. Esto se debe a que el tiempo adicional que las válvulas permanecen abiertas en los motores de altas RPM da al flujo de aire más tiempo para entrar o salir del cilindro. Pero a bajas RPM, la mayor duración mantiene las válvulas abiertas demasiado tiempo en relación con la posición del pistón en el cilindro, y se pierde presión de bombeo.

También es importante hablar de los puntos de apertura y cierre de las válvulas. La apertura de admisión (IO) suele producirse antes del punto muerto superior (BTDC) y el cierre de admisión (IC), después del punto muerto inferior (ABDC). La apertura de escape (EO) ocurre antes del punto muerto inferior (BBDC) y el cierre de escape (EC), después del punto muerto superior (ATDC). Estos puntos pueden comprobarse calando la leva en el motor o simplemente consultando la información de la tarjeta de leva que se suministra con cada árbol de levas nuevo.

Por tanto, estos valores pueden verificarse cuando la leva está instalada y calada. Si no está seguro de la duración de su árbol de levas pero ha determinado los puntos de cierre de admisión y escape, puede hallar la duración sumando los valores de los puntos de apertura y cierre a 180 grados. Por ejemplo: si el valor de apertura de la válvula de admisión es de 2 grados a 0.050 pulgadas de alzado y el cierre de admisión es de 40 grados, simplemente sumamos ambas cantidades a 180 (2 + 40 + 180 + 222) y obtenemos 222 grados de duración a 0.050 pulgadas de alzado. Esto funciona igual para el lado de escape.

duración del árbol de levas

Taqués

Los taqués del árbol de levas, también llamados seguidores, se ofrecen en diseños de taqué plano hidráulico, taqué plano sólido, rodillo hidráulico y rodillo sólido. El de taqué plano hidráulico es el más utilizado, sobre todo porque ofrece un funcionamiento silencioso y está disponible con casi todos los perfiles de leva, desde los diseñados para funcionamiento totalmente original hasta aplicaciones de muy alto rendimiento que llegan a unas 6.500 rpm. Una vez ajustado correctamente un buen taqué hidráulico, generalmente permanece ajustado gracias a un émbolo controlado por válvula en su interior que mantiene una precarga a partir de la presión de aceite del motor.

Los taqués mecánicos (o sólidos) se utilizan generalmente en aplicaciones en las que se esperan RPM muy altas, normalmente hasta 8.000 RPM o más. Aunque un taqué sólido tiene un orificio alimentado con aceite, sigue siendo un taqué mecánico. Para permitir la expansión que se produce por las variaciones de temperatura del motor, los taqués mecánicos mantienen una cierta holgura de válvula en el balancín y requieren ajustes periódicos de válvula.

Los taqués de rodillo emplean una pequeña rueda en la parte inferior del taqué que le permite manejar un diseño de lóbulo muy agresivo, con más alzado en una duración dada y menos fricción. Las levas de rodillo se ofrecen en diseños hidráulicos y mecánicos en una variedad de perfiles de rendimiento y suelen ser más caras de instalar que las variedades de taqué plano.

Taqués

Árboles de levas de patrón único y de patrón doble

tipos de accionamientos del árbol de levas

Si alguna vez ha mirado una tarjeta de leva (que se entrega con cada árbol de levas nuevo), habrá notado que algunas levas tienen las mismas especificaciones para admisión y escape (patrón único), mientras que otras difieren (patrón doble). Un árbol de levas de patrón doble suele ofrecer más duración de escape para mejorar el flujo de un puerto de escape de culata que de otro modo sería limitado.

Línea central de admisión

Marcas de sincronización del árbol de levas

La especificación de línea central de la leva se utiliza para determinar la posición de los lóbulos tanto en la leva como instalada en el motor. La mayoría de los fabricantes incluyen un número de línea central de admisión, que es la posición de la línea central del lóbulo de admisión (en grados de cigüeñal) respecto al punto muerto superior del pistón número uno.

Esto puede modificarse calando la leva después de instalarla en el motor. Mover el árbol de levas de su posición instalada afecta a los cuatro puntos de apertura y cierre; en general, el más importante es el cierre de admisión. Así, al adelantar la leva, la válvula de admisión se cierra antes. Aunque esto mejora el par a bajas revoluciones, compromete la potencia en la zona alta.

Separación

ángulo de separación de lóbulos

El ángulo de separación de lóbulos (LSA) se refiere a la distancia o separación entre las líneas centrales de los lóbulos de admisión y escape. Este valor se expresa en grados de árbol de levas, no en grados de cigüeñal. Es una dimensión importante porque establece la cantidad de solape entre admisión y escape. El ángulo de separación de lóbulos (a diferencia de la línea central de admisión) solo puede determinarse cuando la leva está rectificada.

Conclusión

Elegir el mejor árbol de levas depende de muchos criterios. Si utiliza su coche para el transporte diario, le convendrá considerar un árbol de levas con menor duración y alzado relativo. La empresa NewCams ofrece amplia ayuda para encontrar la mejor leva según el tipo de conducción o competición que realice. Si busca algo más radical, recuerde hacer coincidir el resto del motor y del vehículo con su elección de leva. El tipo de transmisión, el peso del vehículo, la velocidad de desbloqueo del convertidor, la compresión, las culatas y mucho más solo son el principio de la lista. En esta sección solo hemos tratado los fundamentos de los árboles de levas. Si desea saber más, visite algunos de los sitios web de fabricantes de levas (www.camshaft.cc). Contienen una gran cantidad de conocimientos sobre árboles de levas que evolucionan constantemente, y las secciones técnicas de estos sitios web están repletas de información. Al principio puede resultar difícil comprender los fundamentos de los árboles de levas, pero tras revisar la información descubrirá que ha aprendido bastante. Los conocimientos adquiridos le ayudarán sin duda a elegir la mejor leva para su motor concreto.

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