Cuando se habla del control de las válvulas de admisión y escape, siempre parece que van asociadas al árbol de levas, y que no existe otro mecanismo para controlarlas. Pero esto no es cierto, también están los llamados servomecanismos.
Aquí aprenderás la diferencia entre ambos, el funcionamiento, y las ventajas o desventajas de cada uno. Así que, vamos allá…
La importancia de las válvulas del motor
Las válvulas de admisión y escape son dispositivos mecánicos que se abren y cierran en momentos precisos del ciclo de combustión. La válvula de admisión permite la entrada de la mezcla de aire y combustible al cilindro, mientras que la válvula de escape expulsa los gases quemados al exterior, como ya sabrás. Ambas trabajan en sincronía con el movimiento de los pistones.
Las válvulas son muy importantes no solo para el buen funcionamiento del motor, ya que sin ellas no funcionaría, sino también por otros motivos, ya que de ellas dependen factores como la potencia (relacionada con el flujo óptimo del volumen que entra y sale), la eficiencia energética (minimizando las pérdidas o escapes por una mala sincronización), en las emisiones garantizando una combustión más completa, y en el ruido que producen las combustiones dentro del motor, según el material de la válvula.
Esto quiere decir que su diseño y sincronización debe ser precisa como un reloj. Y para esta sincronización se pueden usar varios sistemas, como el árbol de levas que todos conoceréis, o también los servomecanismos, que quizás sean menos sonados y conocidos.
¿Qué son las levas?
Las levas son elementos mecánicos con forma semicircular, con una protuberancia que giran sobre un eje. En un motor de combustión interna, su función principal es abrir y cerrar las válvulas de admisión y escape en el momento preciso del ciclo de combustión. Imagina una leva, cuando gira por el lado más redondeado, no actúa sobre la válvula, y la deja en reposo, es decir, cerrada. En cambio, cuando llega a la zona protuberante se activa la válvula. Por tanto, su velocidad de giro y geometría son claves para la sincronización.
De esta forma, cuando se colocan varias de estas levas en un eje rígido, irán girando y actuando sobre las distintas válvulas de admisión o escape de la bancada de un motor, abriendo o cerrando en el momento adecuado en los cilindros donde toca. El movimiento de este eje depende de giro del propio motor, al que se conecta el árbol de levas para que gire a una determinada velocidad mediante correas o engranajes.
¿Qué son los servomecanismos?
Los servomecanismos de válvulas, también conocidos como sistemas de distribución variable, son una tecnología avanzada que ha revolucionado la manera en que se controlan las válvulas de admisión y escape en un motor de combustión interna. A diferencia de los tradicionales sistemas mecánicos basados en árboles de levas, los servomecanismos utilizan actuadores eléctricos o hidráulicos para controlar de forma independiente el movimiento de cada válvula. Es decir, es una forma de control mucho más preciso.
En lugar de depender de un perfil de leva fijo y del giro de un eje, los servomecanismos permiten ajustar de forma continua y precisa el levantamiento y la duración de apertura de cada válvula. Esto se logra mediante actuadores que reciben señales electrónicas de un módulo de control. El módulo de control, a su vez, ajusta la posición de las válvulas en función de diversos parámetros, como la velocidad del motor, la carga del motor y las condiciones ambientales, para optimizar las condiciones, algo que los árboles no pueden, dado que son fijos.
Ventajas y desventajas
Para finalizar, agregar que cada sistema tiene sus ventajas y desventajas, como es lógico. Por ejemplo:
- Ventajas de los servomecanismos de válvulas o desventajas de los árboles de levas:
- Mayor flexibilidad: los servomecanismos permiten optimizar el perfil de leva para cada situación de conducción, lo que se traduce en una mayor eficiencia en un amplio rango de revoluciones. Incluso se pueden «apagar» ciertos cilindros para reducir el consumo en un momento dado.
- Mejor rendimiento a bajas revoluciones: al poder ajustar de forma precisa la apertura de las válvulas a bajas revoluciones, se mejora la respuesta del motor y se reduce el consumo de combustible.
- Mayor potencia a altas revoluciones: al permitir un mayor levantamiento de las válvulas a altas revoluciones, se puede incrementar la potencia del motor.
- Reducción de emisiones: contribuyen a reducir las emisiones contaminantes al permitir una combustión más completa y eficiente, o debido al apagado de cilindros como he comentado antes.
- Ventajas de los árboles de levas o desventajas de los servomecanismos:
- Menor complejidad: los sistemas de distribución variable son más complejos y costosos que los sistemas tradicionales basados en árboles de levas, por tanto, serán más caros que las levas.
- Menor peso: los actuadores y los componentes electrónicos añaden peso al motor, frente a los árboles de levas que pueden ser de metales como el titanio o aluminio con pesos reducidos. No obstante, se han conseguido sistemas servo muy ligeros y compactos.
- Independencia del sistema eléctrico: mientras el árbol de levas funciona mientras el motor funciona, los actuadores eléctricos requieren energía para funcionar.
- Mayor durabilidad: es cierto que los árboles de levas tradicionales pueden desgastarse debido al rozamiento mecánico de las piezas, haciendo que se pierda precisión con el tiempo. Sin embargo, la complejidad de los sistemas servo puede también hacer que la fiabilidad sea menor.
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