En el complejo universo de los motores de automóviles, el arbol de levas juega un papel protagónico que a menudo no es tan reconocido como debería ser. Esta pieza esencial dicta el ritmo y sincronización de muchas funciones internas del motor, y su correcto funcionamiento es vital para obtener un rendimiento óptimo y una conducción eficiente.
Acompáñanos en este viaje donde desvelaremos todo lo que necesitas saber sobre el árbol de levas, desde su estructura y propósito, hasta su influencia en el comportamiento de tu vehículo. ¡Prepárate para adentrarte en el apasionante mundo del motor y descubrir los secretos detrás de esta pieza clave!
¿Que es el arbol de levas?
El arbol de levas es un componente crucial en muchos motores de combustión interna. Es un eje alargado que tiene levas o lóbulos adheridos a él. Estas levas están diseñadas para operar las válvulas del motor, ya sean válvulas de admisión o de escape, en una secuencia sincronizada con el movimiento del pistón.
Cuando el motor está en funcionamiento, el árbol de levas gira, y las levas empujan a los balancines o taqués, que a su vez abren y cierran las válvulas. La forma y el perfil de estas levas determinan cuándo y durante cuánto tiempo se abrirá una válvula, lo que a su vez afecta directamente al rendimiento del motor, su eficiencia y otros parámetros cruciales.
¿Para que sirve el arbol de levas?
El árbol de levas tiene una función esencial en el motor de combustión interna. Su propósito principal es controlar la apertura y el cierre de las válvulas de admisión y escape.
A continuación, se detallan las funciones y utilidades del árbol de levas:
Control de Válvulas: El árbol de levas utiliza los lóbulos o levas que lleva adheridos para empujar y liberar los taqués o balancines, que a su vez controlan el movimiento de las válvulas. Esto garantiza que las válvulas de admisión se abran en el momento adecuado para permitir que la mezcla aire-combustible entre en la cámara de combustión y que las válvulas de escape se abran para permitir la salida de los gases de combustión.
Sincronización: Es esencial que la apertura y el cierre de las válvulas estén perfectamente sincronizados con el movimiento de los pistones. Si no se produce esta sincronización, se puede generar una pérdida de potencia, daño al motor o ineficiencia en la combustión.
Optimización del Rendimiento: Diferentes perfiles y tiempos de leva pueden adaptarse a diferentes necesidades del motor. Por ejemplo, un motor diseñado para alto rendimiento puede tener levas que mantienen las válvulas abiertas durante más tiempo, mientras que un motor diseñado para eficiencia puede tener levas con un perfil diferente.
Variación en Tiempo Real: Algunos vehículos modernos cuentan con sistemas de «distribución variable», que permiten modificar el perfil de las levas o el tiempo de apertura y cierre de las válvulas según las condiciones de conducción. Esto optimiza la eficiencia y el rendimiento en diferentes escenarios.
¿Como funciona el arbol de levas?
El árbol de levas es un componente crucial en los motores de combustión interna, y su funcionamiento es esencial para que el motor opere de manera eficiente.
A continuación, se detalla cómo funciona el árbol de levas:
Estructura Básica: Un árbol de levas es una barra o eje que lleva consigo una serie de lóbulos o «levas». Cada leva está diseñada para actuar sobre una válvula o un conjunto de válvulas en el motor.
Movimiento Rotacional: El árbol de levas se acciona generalmente por la correa o cadena de distribución, que a su vez es movida por el cigüeñal del motor. Cuando el motor está en funcionamiento, el movimiento rotacional del cigüeñal se transfiere al árbol de levas, haciendo que este gire.
Acción de las Levas: A medida que el árbol de levas gira, las levas actúan sobre los taqués, balancines o empujadores. Estos componentes transmiten el movimiento de las levas a las válvulas. La forma y el tamaño de cada leva determinan cuándo y durante cuánto tiempo se abrirá una válvula en particular.
Sincronización: Es fundamental que el árbol de levas esté perfectamente sincronizado con el movimiento del cigüeñal (y, por ende, con el movimiento de los pistones). Esto garantiza que las válvulas se abran y cierren en el momento adecuado durante el ciclo de combustión.
Sistemas de Distribución Variable: Muchos vehículos modernos están equipados con sistemas que pueden variar el momento y la duración de la apertura de las válvulas ajustando el ángulo del árbol de levas, la forma de las levas o ambos. Estos sistemas, conocidos como sistemas de distribución variable, optimizan el rendimiento del motor en función de las condiciones de conducción.
Función Dual en Algunos Motores: En los motores DOHC (Doble Árbol de Levas en la Cabeza), hay dos árboles de levas para cada bancada de cilindros: uno para las válvulas de admisión y otro para las de escape. Esto permite un control más preciso sobre la apertura y cierre de las válvulas.
El árbol de levas es un componente vital en la operación del motor. Dependiendo de su diseño, ubicación y aplicación, existen varios tipos de árboles de levas. A continuación, se presentan los tipos más comunes:
SOHC (Single Overhead Camshaft)
Traducido al español como «Árbol de Levas en Culata» o «Árbol de Levas Sencillo en la Cabeza».
Este diseño tiene un solo árbol de levas en la culata que opera tanto las válvulas de admisión como las de escape.
Es común en muchos motores de 4 cilindros y algunos de 6 cilindros.
DOHC (Double Overhead Camshaft)
Traducido al español como «Doble Árbol de Levas en Culata».
Este diseño tiene dos árboles de levas en la culata: uno para las válvulas de admisión y otro para las válvulas de escape.
Ofrece un control más preciso sobre la apertura y cierre de las válvulas, lo que puede resultar en un mejor rendimiento y eficiencia.
Común en vehículos deportivos y de alto rendimiento.
Árbol de Levas en Bloque
Este es un diseño más antiguo donde el árbol de levas se ubica dentro del bloque del motor, generalmente debajo de las culatas.
Utiliza varillas y balancines para operar las válvulas desde el árbol de levas.
A menudo se encuentra en motores V8 antiguos y en algunos motores industriales.
Árboles de Levas con Variación de Fase
Estos están diseñados para variar el momento en que las válvulas se abren y cierran.
Utilizan un sistema hidráulico o electromecánico para alterar la posición o la forma del árbol de levas en relación con el cigüeñal.
Ayuda a mejorar la eficiencia del motor en diferentes condiciones de operación.
Árboles de Levas de Levantamiento Variable
Además de variar el momento de apertura y cierre, estos árboles de levas pueden cambiar la cantidad que se levanta una válvula.
Esto puede mejorar tanto el rendimiento como la eficiencia del motor.
Árboles de Levas de Desplazamiento Axial
En lugar de girar sobre su eje, este árbol de levas se desplaza axialmente para operar las válvulas.
Este diseño es menos común pero puede ofrecer ventajas en ciertas aplicaciones.
Es importante recordar que el tipo de árbol de levas seleccionado por los fabricantes de automóviles dependerá de muchos factores, incluyendo el diseño del motor, su propósito (por ejemplo, rendimiento vs. eficiencia) y consideraciones de costo.
El árbol de levas es un componente esencial en la mecánica del motor que juega un papel vital en el control de las válvulas. Aunque su estructura principal es un eje largo, tiene diversas partes que desempeñan funciones específicas.
Aquí te presento las principales partes del árbol de levas:
Levas
Son las protuberancias o lóbulos ovalados que se encuentran a lo largo del árbol.
Al girar el árbol, las levas empujan a los balancines o seguidores de leva, abriendo y cerrando las válvulas del motor.
El diseño y perfil de las levas determinan cuándo y cuánto se abren las válvulas.
Eje Principal
Es la parte central y longitudinal del árbol de levas.
Proporciona la base sobre la que se montan las levas.
Cojinetes
Son las superficies cilíndricas a lo largo del árbol de levas.
Están diseñados para montarse dentro de las carcasas o soportes del árbol de levas en la culata o bloque del motor.
Ayudan a reducir la fricción y permiten que el árbol de levas gire libremente.
Engranaje o Polea del Árbol de Levas
Es un componente que se monta en un extremo del árbol de levas.
Su función es sincronizar el giro del árbol de levas con el cigüeñal, generalmente a través de una cadena o correa de distribución.
Pernos o Espárragos
Estos son utilizados para montar la polea o el engranaje de sincronización en el árbol de levas.
Ranuras o Chavetas
Se usan para alinear correctamente el engranaje o la polea del árbol de levas con el árbol en sí.
Bujes o Retenedores
Aseguran que el árbol de levas se mantenga en su posición correcta y que no haya juego axial excesivo.
Sensor de Posición del Árbol de Levas (si está equipado)
Este sensor proporciona información sobre la posición del árbol de levas al módulo de control del motor.
Es esencial para sistemas con variación de fase del árbol de levas y para la gestión electrónica de la inyección y encendido.
¿Con que material fabrican el arbol de levas?
El árbol de levas es un componente crítico del motor que debe resistir un estrés mecánico considerable, por lo que es esencial que esté fabricado con materiales duraderos y resistentes. A lo largo de los años, los materiales y los métodos de fabricación han evolucionado para mejorar la durabilidad y el rendimiento de este componente vital.
Los materiales más comunes utilizados para fabricar árboles de levas son:
Hierro Fundido
Es uno de los materiales más tradicionalmente utilizados para fabricar árboles de levas.
Tiene buenas propiedades de resistencia al desgaste y es relativamente económico.
Sin embargo, es más pesado en comparación con otros materiales y puede ser propenso a la fractura bajo ciertas condiciones.
Acero
Los árboles de levas de acero suelen ser más resistentes y duraderos que los de hierro fundido.
Son forjados y luego tratados térmicamente para mejorar su dureza y resistencia al desgaste.
El acero aleado, que incluye elementos como el cromo y el níquel, puede ofrecer características superiores de resistencia y durabilidad.
Acero Templado
Algunos árboles de levas de alto rendimiento están fabricados con acero que ha sido sometido a un proceso de temple para aumentar su dureza y resistencia al desgaste.
Acero Sinterizado
Es un proceso en el cual se toman partículas de acero en polvo y se prensan bajo alta presión para formar el árbol de levas. Luego, el componente se calienta en un horno sin llegar a fundirlo, lo que une las partículas entre sí.
Esta técnica permite fabricar árboles de levas con geometrías complejas y propiedades controladas.
Material Compuesto
En algunas aplicaciones de alto rendimiento o específicas, se pueden utilizar materiales compuestos que combinan acero con otros materiales para lograr propiedades específicas, como una mejor resistencia al desgaste o una menor masa.
El Arbol de levas es una pieza crucial para el funcionamiento del motor, y cuando está dañado o presenta problemas, se pueden manifestar una serie de síntomas. Es importante estar atento a las señales para identificar posibles problemas a tiempo.
Aquí te presento algunas maneras de saber si el árbol de levas puede estar dañado:
Rendimiento reducido del motor: Si el árbol de levas está dañado o desgastado, es posible que no actúe sobre las válvulas de manera eficiente, lo que puede resultar en una reducción del rendimiento del motor.
Ralentí inestable: Un árbol de levas dañado puede hacer que el motor tiemble o tenga un ralentí errático.
Ruidos inusuales: Escuchar un sonido de golpeteo o un ruido similar a un «clic» proveniente del motor puede ser un indicador de un árbol de levas desgastado o dañado.
Problemas al arrancar: Si el motor tiene dificultades para arrancar o no arranca en absoluto, podría ser debido a un problema con el árbol de levas.
Códigos de error del motor: Muchos vehículos modernos tienen sistemas de diagnóstico a bordo que detectarán y registrarán problemas con componentes críticos como el árbol de levas. Un escáner OBD (Diagnóstico a Bordo) puede mostrar códigos relacionados con la posición del árbol de levas o problemas con los actuadores de control de alzada variable.
Consumo excesivo de combustible: Si el árbol de levas no regula adecuadamente la apertura y cierre de las válvulas, puede causar un consumo ineficiente de combustible.
Disminución de la potencia del motor: Un árbol de levas que no funcione correctamente puede resultar en una notable pérdida de potencia del motor, especialmente durante la aceleración.
Emisiones de humo: Un árbol de levas defectuoso puede alterar el tiempo de apertura y cierre de las válvulas, lo que puede llevar a una combustión incompleta y a la emisión de humo negro o azul del tubo de escape.
Verificación visual: Si tienes las habilidades y herramientas necesarias, puedes retirar la tapa de válvulas y examinar el árbol de levas en busca de signos evidentes de desgaste, como levas aplanadas o rayadas.
