¿Qué es un árbol de levas y para qué sirve?

El árbol de levas de un motor de automóvil es un componente fundamental. Abre las válvulas de los cilindros en los momentos adecuados, garantizando su funcionamiento sincronizado. Sin él, su coche no se movería. Sin embargo, su ubicación oculta en el motor hace que sea una pieza poco comprendida. A continuación, le ofrecemos más información sobre esta pieza fundamental del motor.

¿Qué es un árbol de levas en un coche?

El árbol de levas de un motor de automóvil es el eje cilíndrico girado por el cigüeñal. Tiene una construcción inconfundible que consiste en protuberancias elípticas a lo largo de su longitud, ajustadas a intervalos y ángulos específicos.

Su ubicación varía en función del diseño o disposición del motor. En los diseños de válvulas en cabeza, se encuentra en el bloque de cilindros (junto al cigüeñal). La mayoría de los motores modernos lo tienen en la culata.

Cuáles son las piezas básicas de un árbol de levas

El árbol de levas se llama así por tener perfiles elevados o lóbulos a lo largo de su longitud. También tiene otras secciones, que se enumeran a continuación, junto con sus funciones.

• Eje: la estructura principal. Sostiene (y apoya) todas las demás partes
• Eje de transmisión: el cigüeñal se conecta a él, permitiendo la transferencia de potencia
• Levas: los perfiles ovalados que empujan contra diversos componentes para abrir las válvulas
• Seguidores de la leva: las piezas que accionan las levas
• Rodamientos: soportan el eje y le permiten girar eficazmente reduciendo la fricción

Las piezas mencionadas del árbol de levas reciben una lubricación constante para reducir el desgaste, especialmente en los cojinetes.

¿Qué hace un árbol de levas en un motor de automóvil?

La función del árbol de levas es accionar las válvulas de los cilindros del motor. Lo hace abriéndolas en una secuencia temporizada mediante piezas elevadas.

Al girar, los puntos elevados (levas) presionan contra los componentes mecánicos que se conectan a la válvula. Cada lóbulo se corresponde con una válvula específica de los cilindros.

Además del funcionamiento temporizado, determina el período que cada válvula permanece abierta, garantizando el rendimiento óptimo de su coche. El periodo que la válvula permanece abierta y la cantidad de elevación determinan el potencia del motor.

¿Cómo funciona un árbol de levas?

Las levas son responsables del proceso que acaba abriendo la válvula o permitiendo que se cierre. Empujan contra los taqués, las varillas de empuje, los balancines y, finalmente, el vástago de la válvula. Cada lóbulo tiene estas partes:

• La nariz o el punto más alto que abre completamente la válvula
• La rampa que comienza gradualmente a abrir o cerrar la válvula
• La sección más baja, denominada círculo base, garantiza una válvula totalmente cerrada.

Este es el principio de funcionamiento del árbol de levas que abre y cierra las válvulas de los cilindros:

• El cigüeñal gira y empuja el pistón hacia arriba. Al mismo tiempo, los lóbulos del árbol de levas empujan las válvulas de admisión para que se abran.
• En mezcla aire-combustible ya está listo para la ignición. Mientras tanto, el eje sigue girando y los lóbulos ya no ejercen presión.
• Las válvulas se cierran, empujadas por el muelle. La mezcla de combustible y aire se quema, liberando energía que empuja el pistón hacia abajo.
• La rotación del eje hace que los lóbulos de escape abran la válvula. El proceso se repite, asegurando un funcionamiento temporizado de las válvulas.

Tipos de mecanismo de accionamiento del árbol de levas

Los distintos motores emplean diferentes mecanismos para hacer girar el árbol de levas. Dependiendo de su distancia de separación, el accionamiento es una correa dentada, una cadena metálica o un conjunto de engranajes.

Cinturón

El cinturón suele estar hecho de fibra de vidrio y goma en el dorso de lona reforzada. Tiene un lado dentado para proporcionar el agarre necesario. Las correas se desgastan rápidamente pero funcionan de forma casi silenciosa. Además, no requieren lubricación.

Cadena

La cadena descansa sobre piñones en la leva y el cigüeñal, con marcas de sincronización para garantizar su correcta instalación. La mayoría de los motores modernos utilizan una cadena de distribución. Requiere poco mantenimiento y dura mucho tiempo. Sin embargo, producen más ruido que las correas.

Engranajes

En los diseños en los que el eje está cerca del cigüeñal, es habitual utilizar un juego de engranajes en su lugar. El engranaje del árbol de levas suele ser el doble que el del cigüeñal. Esta relación permite que el árbol gire a la mitad de velocidad que el cigüeñal.

Tipos de árboles de levas

Los árboles de levas se clasifican en función de la forma de su eje de transmisión y del tipo de taqués que emplean.

Por forma del eje

• Cilíndrico - son cilíndricos con ranuras para el seguidor
• Esférica - tienen un diseño esférico con ranuras para guiar el seguidor
• Radial - las levas radiales utilizan placas de contorno para mover los seguidores
• Cuña - estos tipos son puntiagudos en un extremo con una base ancha.
• Conjugado - tienen dos rodillos conectados al seguidor para un funcionamiento más silencioso

Por tipo de taqué/elevador

Un taqué, elevador o seguidor es la pieza que entra en contacto directo con los perfiles elevados del eje. Están disponibles en dos construcciones básicas: planos y de rodillos.

• Taqué plano Leva - tiene un orificio plano que los lóbulos empujan. Aunque es una opción más barata, el tipo plano experimenta más desgaste. También ofrece una elevación limitada.
• Leva de rodillos - Este tipo utiliza un rodillo. Cuesta más pero reduce el desgaste y la fricción, mejorando el rendimiento y consiguiendo una mayor elevación.

Ambos diseños pueden ser mecánicos o hidráulicos y autoajustables. Los de tipo hidráulico emplean un conjunto de émbolo, mientras que los taqués mecánicos son sólidos, sin componentes móviles.

¿De qué están hechos los árboles de levas?

Los árboles de levas se fabrican con hierro fundido o acero endurecido. Dado su constante movimiento, deben ser lo suficientemente robustos para resistir el desgaste y los daños.

Árbol de levas de hierro fundido

Normalmente se utiliza fundición fría o dúctil. Aunque es más caro, el hierro fundido presenta características superiores, como la resistencia al desgaste y a los daños, lo que hace que los ejes sean más fiables con el paso del tiempo.

Árbol de levas de acero forjado

Los ejes de acero se fabrican con acero templado o nitrurado. El acero nitrurado es un material mejor, con propiedades que se asemejan a las de la fundición de hierro enfriado.

Conclusión

El árbol de levas de un motor de automóvil desempeña la función vital de accionar las válvulas de admisión y escape. Estos componentes están disponibles en muchas construcciones diferentes, por lo que debe seleccionar el tipo correcto.

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