El árbol de levas es un componente fundamental para el funcionamiento del motor. El árbol de levas es una pieza fundamental de los coches de combustión, ya que es el encargado de abrir y cerrar las válvulas de admisión y escape de la culata, por lo que controla el llenado y vaciado de los cilindros. Sin duda, el árbol de levas desempeña un papel fundamental en el funcionamiento de los motores. El árbol de levas es un componente fundamental para el funcionamiento del motor. Está formado por dos partes principales: el eje y las levas.
Un árbol de levas es un mecanismo formado por un eje en el que se colocan distintas levas, que pueden tener variadas formas y tamaños, y están orientadas de diferente manera para activar diferentes mecanismos a intervalos repetitivos, como por ejemplo válvulas o bombainyectores. El árbol de levas consta de un eje con una serie de elementos, entre los cuales se encuentran los camones o levas ya citados -prominencias del árbol con un tramo curvilíneo (llamado «cresta» del camón), que es el que actúa sobre el taqué- y unos muñones de apoyo sobre los que gira, cuyo número varía en función del esfuerzo a transmitir.
El árbol de levas está compuesto por levas en su superficie, las cuales están diseñadas para abrir y cerrar las válvulas con el movimiento del árbol de levas a través de rótulas. Al principio, se diseñó simplemente para abrir y cerrar las válvulas en el momento correcto para permitir a los gases de escape salir y admitir los gases de admisión. Con cada rotación, los lóbulos (o levas) en forma de huevo sincronizan las aberturas de las válvulas dentro del engranaje del cigüeñal. En este blog, repasaremos los conceptos básicos sobre los árboles de levas del motor. Dado que existe un orden específico para el encendido de los cilindros, cada lóbulo individual está diseñado para la válvula de admisión o escape del cilindro. Si se quitaran las tapas de las levas mientras el motor aún está en marcha, se vería cómo las cabezas de las válvulas se golpeaban como si se tratara de un juego de golpear topos a alta velocidad. La leva actúa como el cerebro mecánico del motor: todo depende de ella.
El árbol de levas está ubicado entre el cigüeñal y las válvulas de admisión y escape. Además, está conectado al cigüeñal por una polea o correa dentada y, al mismo tiempo, a las válvulas de admisión y escape a través de rótulas.
Materiales y Fabricación
Un árbol de levas se construye de metal para darle una mayor rigidez, generalmente son de hierro fundido porque ofrece una mayor resistencia y se puede producir en masa. El árbol de leva de hierro enfriado tiene buena resistencia al desgaste, ya que el proceso de enfriamiento endurece el material. Al hierro se le agregan otros elementos antes de la colada, esto con el objeto de obtener propiedades más adecuadas para su aplicación. Los árboles de levas también pueden hacerse forjados, en tornos de metal o fresadora, usándose diferentes barras de acero. Los árboles de levas se fabrican en una sola pieza de hierro fundido o de acero forjado, debe tener gran resistencia a la torsión y al desgaste, para ello, se le da un tratamiento de templado. Su fabricación puede ser en procesos de fundición (casting iron), forja, árboles ensamblados.
Partes Principales de un Árbol de Levas
Las partes principales de un árbol de levas son las siguientes:
- Eje: Es la pieza central del árbol de levas, sobre el que se acoplan las demás piezas, cuyo movimiento hace que funcione todo el conjunto. Son construidos en diferentes tamaños y dependiendo de su tamaño será el número de levas que se puedan acoplar en él.
- Cojinetes: Ayuda a proteger el árbol de levas para que no se rompa el bloque del motor en caso de falla del motor.
- Levas: El propósito de los lóbulos es abrir y cerrar las válvulas de entrada y salida de gases. Su velocidad generalmente depende de la velocidad del motor.
- Cojinetes de fricción: No todos los árboles de levas lo llevan, pero ayudan a crear movimiento sobre el eje.
- Piñón de cadena: Es una rueda dentada de cadena, la cual se encuentra unida al extremo del árbol de levas del motor con el objeto de retener la correa de distribución.
- Circuito de lubricación: Permite que el aceite se distribuya para que el árbol de levas tenga un adecuado funcionamiento.
Sistemas de Distribución y Colocación del Árbol de Levas
Los sistemas de distribución se pueden clasificar dependiendo de la localización del árbol de levas. El funcionamiento del árbol de levas depende en gran medida del tipo que sea y de su colocación. Como ya decíamos, con su giro irá accionando las válvulas a través de una varilla o sistema de varillas. Lo más común en la actualidad es que este componente vaya en la culata, aunque lo repasaremos más adelante.
Sistema SV (Side Valve)
Sistema SV: También denominado "de válvulas laterales". En este sistema la válvula se ubica en una posición lateral al cilindro, es decir, está alojada en el bloque. El mando de esta válvula se efectúa con el árbol de levas situado en el bloque motor. También se le denomina de válvulas laterales, debido a la colocación de estas en el lateral del cilindro, dentro del bloque motor.
Sistema OHV (Overhead Valve)
Sistema OHV: Se distingue por poseer el árbol de levas en el bloque motor (Generalmente en el sector inferior) y las válvulas dispuestas en la culata. En este sistema la transmisión de movimiento del cigüeñal al árbol de levas se hace directamente por medio de dos piñones o con la interposición de un tercero, aunque también se puede hacer por medio de una cadena de corta longitud. Para trasladar el movimiento desde el árbol de levas, en el bloque, a las válvulas, en la culata, se hace uso de varillas empujadoras, que son atacadas por el árbol de levas, moviendo a su vez un balancín, que es el que mueve definitivamente la válvula. La ventaja de este sistema es que la transmisión de movimiento entre el cigüeñal y el árbol de levas necesita un mantenimiento nulo o cada muchos kilómetros. La desventaja viene dada por el elevado número de elementos que componen este sistema para compensar la distancia existente entre el árbol de levas y las válvulas. Este inconveniente influye sobre todo a altas revoluciones del motor, lo cual supone un límite en el número de revoluciones que estos motores pueden llegar a alcanzar. De esta forma, el cigüeñal mueve el árbol de levas mediante unos piñones o una cadena, así que cuenta con un mantenimiento muy escaso.
Sistema OHC (Overhead Camshaft)
Sistema OHC: Se distingue por tener el árbol de levas en la culata al igual que las válvulas. Es el sistema más utilizado en la actualidad en todos los automóviles. La ventaja de este sistema es que se reduce considerablemente el número de elementos entre el árbol de levas y las válvulas por lo que la apertura y el cierre de las válvulas es más precisa y más rápida. Esto trae consigo que los motores puedan alcanzar mayor número de revoluciones. Tiene la desventaja de complicar la transmisión de movimiento del cigüeñal, ya que se necesitan correas o cadenas de distribución de mayor longitud, que con el uso se van desgastando en mayor medida, necesitando más mantenimiento. OHC significa Over Head Camshaft, es decir, árbol en culata, sobre la cámara de combustión, junto a las válvulas. El principal problema que podemos encontrar en un árbol de levas es una lubricación insuficiente, que provoca un mayor desgaste de los rodamientos o apoyos del árbol, que llega a provocar la desalineación del eje, lo que llegaría a afectar a los tiempos del sistema de distribución. Es el sistema más utilizado en la actualidad en todos los automóviles. La ventaja de este sistema es que se reduce considerablemente el número de elementos entre el árbol de levas y las válvulas por lo que la apertura y el cierre de las válvulas es más precisa y más rápida. Esto trae consigo que los motores puedan alcanzar mayor número de revoluciones. La parte negativa es que es más complicada la transmisión de movimiento del cigüeñal y requiere correas o cadenas de distribución de mayor longitud, que necesitarán más mantenimiento.
Configuraciones Avanzadas: DOHC
Algunos motores usan un árbol de levas para las válvulas de admisión y otro para las de escape; esto es conocido como dual overhead camshaft o doble árbol de levas a la cabeza DOHC. Así, los motores en V pueden tener 4 árboles de levas. El sistema DOHC permite entre otras cosas montar 2 válvulas de escape y 2 de admisión. Doble árbol de levas: Son conocidos popularmente como motores de doble cámara, porque hay dos árboles de levas para cada banco. Los motores con más de 4 válvulas por cilindro suelen tener doble árbol de levas.
Consideraciones sobre la Selección y Mantenimiento
El tamaño y la forma de los lóbulos determinan el tiempo que las válvulas permanecen abiertas, así como la velocidad de su rotación. La elección de la mejor leva depende de una serie de variables. Por ejemplo, los coches nuevos vienen con dos (o incluso cuatro) levas, lo que hace que la sincronización sea muy compleja. Si se utilizan más de una leva, se necesitan piezas caras y horas de trabajo adicionales. A menos que se disponga de las herramientas y la mano de obra adecuadas, cambiar las levas puede resultar una tarea ardua. Si cree que realizar esta tarea es demasiado difícil, lo mejor es ponerse en contacto con profesionales. Los principales factores de selección de los árboles de levas son su duración y elevación. La duración determina el tiempo que la válvula permanece abierta, mientras que la elevación determina el grado en que se abre la válvula. También depende de tu estilo de conducción: un mayor par motor a bajas revoluciones suele acabar sacrificando el rendimiento máximo. Por otro lado, un árbol de levas con más revoluciones hará que conducir en la ciudad sea mucho más incómodo. Es recomendable buscar en Internet y leer reseñas para ver qué factores tuvieron en cuenta otros usuarios durante el proceso de selección.
Averías Comunes y Síntomas
Las averías del árbol de levas pueden manifestarse de varias formas dependiendo de la edad y condición de los componentes. Esto puede manifestarse como ruidos anormales en el motor, lo cual es una señal de que la polea o correa dentada, el árbol de levas, las levas y los cojinetes están sufriendo un desgaste prematuro. Otros problemas del árbol de levas incluyen el sobrecalentamiento debido a la falta de lubricación. En la parte superior hay una junta de aceite para mantener los bujes y cojinetes lubricados. Finalmente, una insuficiente cantidad de aceite en el motor puede contribuir a la avería. Un nivel bajo de aceite en el motor significa que los cojinetes no están recibiendo la cantidad adecuada de lubricación, lo que puede provocar desgaste prematuro y fallos en los componentes. Las averías en el árbol de levas no son tan frecuentes como en otros elementos mecánicos, pero pueden aparecer y suelen ser costosas. El motivo principal sería una lubricación incorrecta, lo que podría causar un desgaste prematuro e incluso una rotura si el problema persiste. Se pueden detectar fallos en el árbol de levas a través de algunos síntomas que haga el coche durante la conducción. Una de las más llamativas es una pérdida de potencia evidente experimentada por el motor. También de ruidos, pues se manifiesta a través de traqueteos que vienen del motor o de chirridos estridentes que pueden ser causados por este componente. Cualquier daño implica su inmediata sustitución, porque un funcionamiento defectuoso afectaría al funcionamiento del motor, provocando daños en otros elementos. La pérdida de potencia es una evidencia indiscutible. Suele ser consecuencia de que el apoyo del eje se ha gripado, o hay presencia de levas con holgura, o en algunos casos levas rotas.
5+2 FALLAS sensor del ARBOL DE LEVAS / PRUEBAS FACIL /FUNCIONAMIENTO sensor CMP dañado 😨 ASÍ FALLA 🔥
Aplicaciones y Usos
Los usos de los árboles de levas son muy variados, como en molinos, telares, sistemas de distribución de agua o martillos hidráulicos, aunque su aplicación más desarrollada es la relacionada con el motor de combustión interna alternativo, en los que se encarga de regular tanto la carrera de apertura y el cierre de las válvulas como la duración de esta fase de apertura, lo que permite renovar la carga en las fases de admisión y escape de gases en los cilindros.
El árbol de levas controla la sincronización de la acción de las válvulas con el pistón y el cigüeñal. La función básica de un motor de combustión, es hacer que el combustible y el aire se enciendan dentro de un cilindro. Esto provoca una reacción que origina una energía explosiva que luego se transforma en movimiento a través de los pistones, el cigüeñal y la transmisión.
Cuando el eje gira, la forma de la leva le permite actuar sobre una válvula o interruptor en un grado que coincida con la severidad de su forma, con la velocidad de rotación controlando la tasa de acción.