La culata, también conocida como cabeza de cilindros o tapa de motor, juega un papel fundamental como centro de operaciones, albergando componentes cruciales para el funcionamiento del motor. No hay que confundirla con la junta de la culata, que es la junta que hay entre la culata y el bloque motor. Es decir, es otra de las juntas que existen dentro del motor junto con la junta de la tapa (tapa culata – culata) y la junta del cárter (bloque motor – cárter).
Una vez dicho esto, vamos a ver qué es y todo lo que debes saber sobre ella…
¿Qué es la culata?
La culata es una pieza fundida o mecanizada ubicada en la parte superior del bloque del motor. Está fabricada con materiales resistentes al calor y a la presión, como aluminio, hierro fundido o aleaciones especiales. Su función principal es sellar la parte superior de los cilindros y alojar los componentes esenciales para la combustión, como las válvulas, las bujías o los inyectores.
La culata desempeña diversas funciones críticas en el funcionamiento del motor:
- Cámara de combustión: la culata define la cámara de combustión, el espacio donde se produce la mezcla y combustión del aire y el combustible. Su diseño optimizado asegura una combustión eficiente y controlada.
- Conductos de admisión y escape: también aloja los conductos de admisión y escape, por donde ingresa la mezcla de aire y combustible y se expulsan los gases de combustión, respectivamente. Estos conductos tienen un diseño específico para optimizar el flujo de gases y mejorar el rendimiento del motor.
- Válvulas: estos elementos de admisión y escape se encuentran alojadas en la culata. Estas válvulas controlan el flujo de gases hacia y desde la cámara de combustión, abriéndose y cerrándose en momentos precisos del ciclo del motor.
- Bujías o Inyectores: la culata debe alojar las bujías en los motores de gasolina o los inyectores en los motores diésel. Estos componentes son responsables de iniciar la combustión de la mezcla de aire y combustible en el momento adecuado.
- Conductos de refrigerante: cuenta con conductos labrados en el metal para que circule el refrigerante que permiten que éste líquido llegue por la zona superior del motor, disipando el calor generado durante la combustión.
La culata presenta diversas características que influyen en el rendimiento y la eficiencia del motor, y eso pasa por tener un diseño de la cámara de combustión con la forma y el volumen adecuados para la cilindrada del motor. De ello dependerá la eficiencia y rendimiento en gran medida. Además, debe alojar de forma correcta los otros elementos, como los conductos de escape, válvulas y sistemas de refrigeración acomplados, aunque también el árbol de levas, etc., como veremos más adelante.
En cuanto al mantenimiento, lo cierto es que no requiere demasiado. Simplemente podría bastar con unos ajustes de las válvulas y poco más. A no ser que se haya producido un problema mayor, en cuyo caso deberías preparar bastante dinero, ya que suele implicar costes elevados, como la rectificación del motor, etc.
Tipos de culata
El objetivo de este artículo no era solo describir qué es este elemento, sino también ver los tipos. La culata, como hemos visto, es un componente crucial del motor, pero cuyo diseño o arquitectura dependerá de la tecnología o tipo de motor:
- Motor de válvulas laterales: en este diseño clásico, las válvulas se ubican en los laterales de la culata, perpendiculares al bloque del motor. El árbol de levas se encuentra en el bloque del motor, impulsando las válvulas a través de varillas y balancines. Es un esquema simple, fiable, más barato de fabricar, aunque también es cierto que el rendimiento y la eficiencia están limitados, así como presentar mayor vibración y ruido.
- Motor de válvulas en cabeza (OHV): es un diseño más moderno, las válvulas se ubican en la parte superior de la culata, directamente sobre los cilindros. El árbol de levas se encuentra en la culata, accionando las válvulas a través de empujadores y balancines. Gracias a esta distribución se puede obtener mayor rendimiento y eficiencia del motor que en el anterior caso, además de una mejor circulación de los gases, y mejor control de la sincronización de válvulas. Aunque es más complejo, costoso, y produce más ruido y vibraciones.
- Motor de árbol de levas lateral (SOHC): en este otro diseño de culata, el árbol de levas se ubica en el bloque del motor al igual que en el motor de válvulas laterales, pero acciona las válvulas directamente a través de taqués hidráulicos o mecánicos. Las válvulas se encuentran en la parte superior de la culata. Es tan simple como el OHV, y la eficiencia del motor es similar también. Sin embargo, presenta menos vibraciones, es más silencioso, y el rendimiento es superior al de válvulas laterales. No obstante, el diseño es más complejo que el primero.
- Motor de válvulas y árbol de levas en cabeza (DOHC): se trata del tipo de culata más avanzado, dos árboles de levas se encuentran en la culata, controlando las válvulas de admisión y escape de forma independiente. Cada árbol de levas acciona las válvulas directamente a través de taqués hidráulicos o mecánicos. A cambio de este mayor coste y complejidad, es cierto que se consigue más rendimiento y eficiencia que los anteriores, con una sincronización de las válvulas mejorado para optimizar la combustión. Aunque también es cierto que es más ruidoso y vibra más que el SOHC.