Árbol de Levas
Preguntas Principales
¿Cuál es el papel de un árbol de levas en un motor de
combustión interna?
El árbol de levas acciona las válvulas de admisión y escape de los cilindros de pistón, asegurando que la sincronización de las válvulas esté coordinada con el movimiento del pistón para que el motor funcione sin problemas.
El árbol de levas acciona las válvulas de admisión y escape de los cilindros de pistón, asegurando que la sincronización de las válvulas esté coordinada con el movimiento del pistón para que el motor funcione sin problemas.
¿Cómo interactúa el árbol de levas con el cigüeñal en un
motor de cuatro tiempos?
El árbol de levas está conectado al cigüeñal mediante engranajes, cadenas o una correa, girando a la mitad de la velocidad del cigüeñal y coordinando la sincronización de las válvulas con el movimiento del pistón.
El árbol de levas está conectado al cigüeñal mediante engranajes, cadenas o una correa, girando a la mitad de la velocidad del cigüeñal y coordinando la sincronización de las válvulas con el movimiento del pistón.
¿Cuáles son los nombres de los cuatro tiempos en un ciclo de
cuatro tiempos?
El ciclo de cuatro tiempos comprende el tiempo de admisión, el tiempo de compresión, el tiempo de combustión y el tiempo de escape.
El ciclo de cuatro tiempos comprende el tiempo de admisión, el tiempo de compresión, el tiempo de combustión y el tiempo de escape.
¿Cuáles son los nombres de los diferentes tipos de árboles de
levas?
Los diferentes tipos de árboles de levas son: taqué plano sólido, taqué plano hidráulico, rodillo sólido y rodillo hidráulico.
Los diferentes tipos de árboles de levas son: taqué plano sólido, taqué plano hidráulico, rodillo sólido y rodillo hidráulico.
árbol de levas, en los motores de combustión interna, un eje
giratorio con discos adheridos de forma irregular (las levas),
que accionan las válvulas de admisión y escape de un pistón y
cilindro. Las levas y el árbol de levas suelen formarse como una
unidad, con las levas dispuestas en ángulos para abrir y cerrar
las válvulas en una secuencia prescrita a medida que las levas
giran. Un árbol de levas independiente para cada fila de
cilindros es accionado por engranajes o cadenas desde el
cigüeñal. Algunos diseños de motor cuentan con dos árboles de
levas para cada fila de cilindros.
Función
El árbol de levas está mecánicamente conectado al cigüeñal
mediante engranajes o a través de cadenas o una correa, de modo
que la sincronización de las válvulas (controlada por el árbol
de levas) permanece coordinada con el movimiento del pistón (que
impulsa el cigüeñal). El árbol de levas suele girar a la mitad
de la velocidad del cigüeñal en un motor de cuatro tiempos.
A medida que el pistón se mueve hacia arriba y hacia abajo, el
árbol de levas abre y cierra las válvulas de admisión y escape.
Esta coordinación precisa es crítica para que un motor funcione
sin problemas a través de un ciclo típico de cuatro tiempos.
El ciclo de cuatro tiempos
Tiempo de admisión: La apertura de la válvula de admisión
del cilindro del pistón permite que la mezcla de aire y gasolina
entre en el cilindro a medida que el pistón se mueve hacia abajo
en el cilindro.
Tiempo de compresión: La válvula de admisión se cierra a
medida que el pistón sube, comprimiendo la mezcla de aire y
gasolina.
Tiempo de combustión: Una bujía en la parte superior del
cilindro enciende la mezcla. La fuerza de la explosión generada
empuja el pistón hacia abajo. De aquí proviene la potencia del
motor.
Tiempo de escape: El árbol de levas abre la válvula de
escape del cilindro, permitiendo que los gases salgan del
cilindro a medida que el pistón vuelve a subir.
Dado que el árbol de levas se mueve a la mitad de la velocidad
del cigüeñal, se completa un ciclo de cuatro tiempos por cada
dos revoluciones del cigüeñal.
Tipos de árboles de levas
Hay cuatro tipos de árboles de levas según el diseño de
las piezas que conectan los lóbulos de leva con las
válvulas.
?Taqué plano sólido: Este es un diseño
tradicional en el que la leva empuja directamente sobre
un taqué plano. Funciona bien a altas velocidades, pero
hace más ruido y necesita ajustes regulares para
mantener la holgura correcta (lash).
?Taqué plano hidráulico: Aunque similar al tipo
plano sólido, el plano hidráulico tiene una pequeña
pieza llena de aceite en su interior que mantiene
automáticamente la holgura correcta. Esto lo hace más
silencioso, más suave y más fácil de mantener.
?Rodillo sólido: En lugar de una superficie
plana, el taqué tiene una pequeña rueda de rodillo que
se desplaza sobre la leva. Esto reduce la fricción y
permite que el motor use levas adicionales con curvas de
cabeza más abiertas para obtener más potencia. Al igual
que el tipo plano sólido, necesita ajustes regulares.
?Rodillo hidráulico: Este combina la rueda de
rodillo, con su fricción reducida y mayor potencial de
potencia, con un sistema de aceite de autoajuste, lo que
elimina la necesidad de revisiones manuales de holgura.
Este diseño es silencioso, duradero y de bajo
mantenimiento.
Los árboles de levas también pueden clasificarse según
la ubicación del árbol de levas en relación con las
válvulas y cómo su movimiento llega a ellas:
Leva en bloque (válvulas en cabeza): En este
diseño, el árbol de levas está posicionado dentro del
bloque del motor. Las varillas de empuje transfieren el
movimiento de las levas a los balancines, que mueven las
válvulas.
Árbol de levas en cabeza: El árbol de levas está
ubicado encima de las válvulas en la culata. Esto
elimina la necesidad de varillas de empuje y permite
mayores velocidades del motor.
Árbol de levas simple en cabeza: Se utiliza
un árbol de levas para todos los cilindros y
controla tanto las válvulas de admisión como las de
escape.
Doble árbol de levas en cabeza: Se utilizan
dos árboles de levas para los cilindros del motor.
Un árbol de levas acciona todas las válvulas de
admisión y el otro las de escape. Esto permite una
mayor flexibilidad en la sincronización de las
válvulas.
Glosario
Lóbulo de leva: La porción elevada,
aproximadamente en forma de huevo, del árbol de
levas. A medida que gira, su forma convierte el
movimiento rotatorio en un movimiento de arriba
hacia abajo para abrir y cerrar las válvulas.
Taqué (levantador o seguidor): Un
pequeño componente que se desplaza sobre el lóbulo
de leva y transfiere su movimiento al resto del tren
de válvulas. Puede ser de tipo plano o de rodillo, y
sólido o hidráulico.
Varilla de empuje: Una varilla
delgada utilizada en motores con leva en bloque para
llevar el movimiento hacia arriba desde el taqué en
el bloque del motor hasta el balancín en la culata.
Balancín: Una pequeña palanca que
gira para empujar una válvula a abrir cuando se
levanta.
Válvula: Un componente cargado por
resorte en la culata que se abre para admitir la
mezcla de aire y gasolina (válvula de admisión) o
liberar los gases de escape (válvula de escape) y se
cierra herméticamente para sellar la cámara de
combustión.
Holgura de válvula (claridad):
Pequeño espacio dejado entre los componentes del
tren de válvulas (generalmente entre la punta del
vástago de la válvula y el balancín o seguidor)
cuando la válvula está completamente cerrada y el
lóbulo de leva no está accionando las válvulas.
Sincronización variable de válvulas
La duración fija durante la cual las válvulas de admisión y
escape en el cilindro del pistón se abren y cierran permite un
funcionamiento consistente, pero esto tiene sus inconvenientes.
Cuando el cigüeñal gira a un ritmo más bajo, las válvulas
deberían abrirse y cerrarse antes, mientras que si el cigüeñal
gira más rápido, deberían abrirse antes pero luego permanecer
abiertas por más tiempo. La duración fija de la sincronización
de válvulas no puede adaptarse a tales ajustes. Los motores
modernos a menudo incorporan sincronización variable de
válvulas, en la cual la fase del árbol de levas en relación con
el cigüeñal puede ajustarse incluso mientras el motor está en
funcionamiento.
Este sistema mejora la potencia y la eficiencia de combustible a
diferentes velocidades del motor y reduce las emisiones. Algunos
diseños avanzados incluyen sistemas de válvulas sin levas o
electrohidráulicos, en los que los accionadores manuales como
las levas son reemplazados por elementos que funcionan con
energía eléctrica.