Mecánica básica: ¿cómo funciona el árbol de levas?

Como tantos otros elementos de un motor, se trata de una de esas piezas de las que uno se acuerda sólo cuando da problemas. Así que en este post, repasamos algo que no puede faltar entre tus conocimientos de mecánica básica: ¿cómo funciona el árbol de levas? 

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El árbol de levas es el encargado de controlar que las válvulas de emisión y escape se abren y se cierran en el momento preciso y de forma coordinada, con el objetivo de que entre la mezcla de aire y combustible y que los gases resultantes de la explosión o la combustión salgan hacia el escape.

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La válvula que permite la mezcla en el cilindro es la válvula de entrada o admisión y por la que salen los gases utilizados es la válvula de salida o de escape.

Hay diferentes tipos de árboles de levas: 

• En cabeza.
• Lateral. 
• Accionado por palancas, balancines y/o muelles (en calquiera de las disposiciones anteriores)...

Y por supuesto, no todos los motores lo llevan, ya que los de tipo rotativo/Wankel (mira el esquema, bajo estas líneas), cuentan con un sistema de cámaras de combustión en las que la mezcla entra, explota y sale sin necesidad de este elemento.  

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Partes del árbol de levas

Todas las partes del árbol de levas cumplen una importante función. La operación es controlada por unos lóbulos en forma de pera, llamados levas, que están sobre un eje de rotación, -'el árbol de levas', propiamente dicho-, y que está accionado por una cadena, una correa o un conjunto de engranajes desde el cigüeñal.

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Cómo funciona el árbol de levas (3 imágenes)

¿Cómo funciona el árbol de levas?

Cuando el árbol de levas es montado en el bloque del motor, pequeños cilindros de metal (conocidos como vasos de los taqués o, simplemente, como taqués) se colocan sobre cada leva y desde allí, los elementos empujadores de válvula de metal se extienden hasta la culata.

• La parte superior de cada empujador de válvula se encuentra con un balancín que se apoya contra el vástago de una válvula, el cual se mantiene en una posición elevada (cerrada) por un fuerte resorte en espiral o muelle de la válvula.
• A medida que el empujador de válvula se eleva sobre la leva, éste gira el balancín, que empuja la válvula hacia abajo (abre) contra la presión de su resorte. Conforme el lóbulo de la leva sigue girando, el resorte de la válvula actúa para cerrar la válvula. Esto se conoce como un sistema de válvulas sobre la cabeza (en inglés OHV).

Algunos motores no tienen empujadores de válvulas, aunque no sean rotativos/tipo Wankel: 

• Las válvulas son operadas de manera más directa por levas simples o dobles en la culata del sistema de árbol de levas. Como hay menos piezas móviles entre el árbol de levas y la válvula, el método de árbol de levas sobre la cabeza (en inglés OHC) es más eficiente y produce más potencia para una determinada capacidad del motor que un motor con empujadores de válvulas, ya que puede funcionar a velocidades más altas. 

Con cualquiera de los sistemas, el engranaje tiene que tener algo de juego para que la válvula se pueda cerrar completamente cuando las piezas se hayan expandido por el calor.

Las averías más comunes del árbol de levas

La falta de lubricación, las holguras y los desgastes son los principales motivos en las averías más comunes del árbol de levas.

Si el reglaje no es correcto, se pueden producir averías del motor: si las válvulas tardan en abrir más o menos de la cuenta las consecuencias pueden ser: 

• Que el motor haga ruido y vibre. 
• Que haya pérdidas de compresión.
• En los casos más graves, las válvulas podrían chocar (válvulas 'pisadas') contra la cabeza del pistón y marcarla e incluso, romperla. 

• Un coche cuenta con unos valores máximos de desgaste en los apoyos del árbol del levas. Si llegamos a exceder ese desgaste, lo más probable es que el elemento se dañe o se rompa y tengamos que remplazarlo por completo, una avería que se coloca entre las más caras que existen.
• De la misma manera, se puede provocar una holgura axial en el alojamiento por el uso y los continuos giros del sistema. Un problema que deberemos solventar calibrando el conjunto.

Una de las principales causas de avería, por no decir la más común, es la mala lubricación. Por este motivo, se producen grandes desgastes en los apoyos y rodamientos, provocando una importante avería en este sistema.

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Su ubicación, en el último paso del circuito del engrase, le provoca una exposición peligrosa a cualquier fallo del sistema de lubricación.

¿Cómo es el árbol de levas de competición?

El árbol de levas de competición no ofrece el equilibrio del que montan los coches de calle. En este caso contamos con un aumento importante de la potencia del motor en revoluciones altas, con un peor funcionamiento a bajas vueltas. Su misión es incrementar el tiempo de apertura de la válvula y la carrera de la misma. Igualmente, deben de evitar el solapamiento entre el avance de la apertura de la válvula de admisión y el retraso del cierre de la válvula de escape.

Gracias a estas modificaciones producidas, el motor mejora su rendimiento a altas vueltas. De la misma manera, con estos cambios se mejora la potencia y entrega de la mecánica. El problema llega a bajas vueltas, con un desequilibrio de la entrada de aire y salida de gases y, en definitiva, un mal comportamiento por parte de la mecánica.
 

Fuente: AUTO BILD.ES, www.comofuncionaunauto.com, Marco Motorsport