El árbol de levas es una pieza importante que forma parte del proceso que ejecuta un eje a donde hay unas levas, las hay de diferentes diseños y dimensiones, y se colocan en forma distinta para accionar el mecanismo en intervalos continuos. Aquí detallamos qué es el árbol de levas. Se refiere a un eje de rotación que tiene unas levas o palas que tienen la misión de abrir y cerrar las válvulas de un motor. En este sentido se puede decir que también forma parte del motor del vehículo.
¿Qué es el árbol de levas?
El árbol de levas es un complemento vital para el buen funcionamiento del motor. Se compone por dos partes diferenciales, a saber: las levas y el eje. El árbol de levas es una piza que permite la apertura de las válvulas. Según gira el eje, las levas en forma de huevo (lóbulos) tienen la acción de empujar las válvulas para abrirlas en forma sincronizada con el engranaje del cigüeñal.
Identificación del árbol de levas
En los motores de tecnología moderna, el árbol de leva (OHC), se encuentra colocado en la culata. Los motores de un solo OHC (SOHC) llevan una leva por banco, por lo general colocada entre los vástagos de las válvulas. Los balancines envían el movimiento SOHC a las válvulas. Los motores Dual OHC (DOHC) tienen dos levas por banco, a menudo colocadas directamente sobre los vástagos de las válvulas, una para las válvulas de admisión y otra para las válvulas de escape. La potencia es transmitida directamente a la válvula. Un motor i4 (cuatro cilindros) SOHC tiene un árbol de levas, mientras que un motor V6 o V8 SOHC lleva dos levas. Un motor i4 DOHC tiene dos árboles de levas, un motor V6 o V8 DOHC tiene cuatro árboles de levas. Los motores de árbol de levas en cabeza tienen de tres a cinco válvulas por cilindro, aunque regularmente dos válvulas de admisión y dos válvulas de escape.
Los motores más arcaicos y algunos motores de “varilla de empuje” modernos, tienen un solo árbol de levas en el bloque de cilindros. Extensas varillas de empuje elaboradas en metal envían el movimiento del árbol de levas a los balancines, encargados de transmitir el movimiento a las válvulas. Los motores de varilla de empuje por lo general tienen dos o tres válvulas por cilindro, casi siempre una válvula de admisión y una válvula de escape.
El árbol de levas tradicional se corta a partir de una pieza original de acero fundido de forma áspera. Algunos árboles de levas personalizados y de alto rendimiento, se pueden cortar a partir de un bloque de acero sólido.
Cómo funcionan los árboles de levas
Según gira el árbol de levas, los lóbulos de la leva se mueven hacia arriba y hacia abajo. En los motores DOHC, cada movimiento hace que un solo lóbulo de leva presione la válvula hacia abajo, desplegándola en el cilindro. Igual ocurre en los motores SOHC y de varilla de empuje, el lóbulo de la leva empuja los balancines (o las varillas de empuje y después los balancines), abriendo la válvula. A medida que el lóbulo de la leva continúe rotando, el resorte de la válvula hace que la válvula retroceda y la cierra.
El árbol de levas es una pieza que casi siempre va conectada al cigüeñal a través la cadena de distribución o la correa de distribución. En algunos motores de varilla de empuje, se pueden utilizar engranajes de sincronización. El engranaje del árbol de levas trae el doble de dientes que el engranaje del cigüeñal, esto permite girar a la mitad de la velocidad del cigüeñal. El árbol de levas tiene cuatro acciones diferentes: admisión, compresión, potencia y escape.
Los árboles de levas tradicionales están elaborados para que armonicen con las características operativas comunes, y pueden apoyar la eficiencia de conducción en carretera o la potencia de gama baja. Igualmente sucede con la «elevación» de la válvula, se trata de la altura del lóbulo en relación con el centro del eje, lo que especifica cuánto se abre la válvula. En árboles de levas fijos, no son ajustables, aunque hay situaciones en las que el motor podría airearse mejor si las válvulas se abrieran un poco más. Por otra parte, un árbol de levas fijo podría abrir la válvula de admisión 10° antes del TDC (BTDC), y cerrarla 5° luego del punto muerto inferior (ABDC), y abrir la válvula de escape 15° antes del punto muerto inferior (BBDC) y cerrarla 5° ATDC. Este proceso es conocido como duración de apertura de la válvula. Generalmente funciona bien, aunque no resalta en ninguna situación de conducción.
Funciones especializadas del árbol de levas
Intervalos determinados en relación con la posición del cilindro. Se puede decir como ejemplo, cuando el cilindro n.º 1 llega al punto muerto superior (PMS) en la carrera de escape, el árbol de levas abre las válvulas de admisión y cierra las válvulas de escape. Al mismo tiempo, el cilindro n.° 3 podría estar consiguiendo el TDC en la carrera de compresión, como resultado el árbol de levas dejaría esas válvulas cerradas.
Los árboles de levas equipados con sincronización variable de válvulas (VVT) emplean actuadores hidráulicos para adelantar o retardar la sincronización de válvulas en relación con el ángulo del cigüeñal. VVT otorga eficacia de alta velocidad o potencia de baja velocidad.
Por medio del uso de árboles de levas de elevación de válvula variable (VVL) especializados y actuadores hidráulicos o solenoides controlados por computadora, el ECM puede elegir entre dos alternativas de elevación de válvula, según la actuación del conductor.
En los automóviles con inyección directa de combustible, ciertos motores diésel y la mayoría de los motores de inyección directa de gasolina, la bomba de combustible de alta presión (HPFP) es inducida por un lóbulo en uno de los árboles de levas.
Fallas típicas del árbol de levas
El árbol de levas es una pieza a base de acero sólido, no está expuesto a desgaste ni a sufrir roturas. En muchos motores, otros componentes se desgastan antes que el árbol de levas. Sin embargo, no está a salvo de sufrir fallas comunes.
Lóbulos de leva desgastados conocidos como «aniquilados» o «azotados», se trata de los lóbulos de leva desgastados. Los lóbulos de leva desgastados no abren las válvulas correctamente, lo que genera un rendimiento pésimo del motor y problemas en el encendido de los cilindros. En este caso, puede afectar el HPFP, la presión escasa de combustible conllevará a mayores emisiones y fallas de encendido.
Los levantadores desgastados no significan de una falla propia del árbol de levas, sino que pueden ser gestionados por el árbol de levas. Un levantaválvulas agotado no levanta la válvula como lo esperado, si lo llegara a ejecutar, se escucha un sonido como traqueteo o golpeteo en la tapa de la válvula.
Árbol de levas roto es un problema fatal del árbol de levas. Puede ser a causa de un defecto de fábrica, o por agarrotamiento del árbol de levas. En los motores de varillas de empuje, un árbol de levas roto puede dañar las bielas, el bloque de cilindros, los pistones o el cigüeñal. En los motores de interferencia, un árbol de levas roto podría dañar la culata, las válvulas o los pistones.
Estas fallas suceden por la falta de mantenimiento regular del motor. Los mejor es prevenir estos problemas del árbol de levas realizando los cambios a tiempo de aceite del motor, usando aceite de alta calidad, además se debe cumplir las sugerencias del fabricante cuando se habla del cambio de aceite, el tipo de aceite y la viscosidad, y por supuesto evitar el sobrecalentamiento del motor.
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Redacción Gossipvehículo
