Las Válvulas tienen la misión de permitir la entrada y salida de gases al Cilindro en el momento adecuado de cada Fase, cerrando herméticamente los conductos de acceso y evacuación de la Cámara de Combustión durante el tiempo restante del Ciclo. Dado su funcionamiento, están sometidas a condiciones extremas tanto mecánicas como térmicas.
En la figura 1 podemos ver el conjunto de mecanismos del mando de las Válvulas en sus posiciones de ensamble y despiece.
Podemos distinguir las 2 partes fundamentales de la Válvula, la Cabeza o Plato que aplicándose contra su Asiento en la Cámara de Combustión cierra el conducto de entrada o salida de gases al Cilindro, y el Vástago o Cola que sirve para guiar el movimiento y transmitir a la Cabeza de la válvula la carga del Muelle de cierre o retención. El Muelle apoya en su extremo inferior sobre un platillo en la Culata y su extremo superior se fija a la Cola de la Válvula mediante las Chavetas o Semiconos, que disponen de unos resaltes que encajan en una escotadura practicada en el extremo del Vástago, quedando el conjunto en posición por medio de la Cazoleta.
En este caso, es una Válvula que dispone de 2 Muelles de cierre distintos, esta es una solución que tiene como fin evitar efectos de rebote, a altas revoluciones del motor, en el Muelle principal al complementarlo el Muelle secundario, no obstante, generalmente en la mayoría de motores sus Válvulas disponen de un único Muelle de cierre.
El Vástago de la Válvula se desliza en su movimiento alternativo por el interior de una guía de fundición, denominada Guía de válvula, que suaviza el rozamiento y atenúa el desgaste. Esta Guía de válvula se monta a presión en un taladro convenientemente dispuesto en la Culata. El juego u holgura entre la Cola de válvula y su Guía debe ser el adecuado a fin de impedir que aceite motor, proveniente de la parte superior de la Culata, pase a la Cámara de Combustión a través de ellas. Para asegurar que esto no ocurra, se dispone un Retén en forma de anillo de caucho emplazado en el extremo superior de la Guía de válvula.
La estanqueidad de la Cámara de Combustión, por parte de las Válvulas de Admisión y Escape, se logra disponiendo en la Cabeza de válvula un perfil troncocónico, en su periferia, que generalmente adquiere un ángulo de 45º. Esta superficie apoya en un Asiento de conicidad ligeramente menor que con el funcionamiento y a consecuencia del desgaste normal, se adapta a la superficie de la Cabeza de válvula. En la figura 2 podemos verlo.
Los Asientos de válvula suelen ser postizos, con forma de anillo y se montan con interferencia(a presión) en los alojamientos dispuestos en la Cámara de Combustión. En el proceso de montaje se calienta el alojamiento de la Culata y se enfría el Asiento, montándose a continuación. Cuando ambos adquieren temperatura ambiente el Asiento de válvula queda aprisionado en su alojamiento.
Los Asientos de válvula se fabrican de aleaciones especiales de acero, capaces de soportar las elevadas temperaturas a las que estarán sometidos. En ocasiones, se recubre de "estelita", aleación de cobalto, tungsteno y cromo, la superficie de apoyo con la Válvula. En la figura 3 vemos algunos ejemplos de Asientos de válvula.
Y en la figura 4 una Culata en proceso de montaje de Asientos.
Las Válvulas se abren desplazándose hacia el interior del Cilindro, lo cual favorece la estanqueidad dado que la presión de los gases en la Fase de Compresión tiende a mantener la Válvula contra su Asiento. En la mayor parte de motores, las Válvulas de Admisión presentan una Cabeza de mayor diámetro que las de Escape para favorecer el llenado del Cilindro. En otras ocasiones se disponen 4 Válvulas por Cilindro, 2 de Admisión y 2 de Escape, del mismo diámetro con el mismo propósito. En otros motores se emplean 3 Válvulas por Cilindro, 2 de Admisión y 1 de Escape, para conseguir el mismo efecto.
Como las Válvulas de Escape están sometidas a la acción de los gases quemados que en parte salen del Cilindro todavía ardiendo en la Fase de Escape, en su construcción se emplean aceros especiales, con aleaciones al cromo-níquel o cromo-silicio, que les confiere una gran dureza capaz de soportar las corrosiones debidas a las elevadas temperaturas de funcionamiento.
En algunos casos, el Vástago de válvula y parte de su Cabeza son huecos y están rellenos de sodio que, con el calor, pasa a estado líquido mejorando la transmisión de calor de la Cabeza al Vástago y de éste a su Guía para disipar ese calor a través de la Culata y sus cámaras de refrigeración, como veremos en el Tema 6. En la figura 5 vemos el detalle de una Válvula rellena de sodio.
Las Válvulas de Admisión se construyen con aleaciones de acero al níquel, de inferior calidad que las de Escape, dado que las condiciones de trabajo son menos extremas.
Existe un caso particular de Válvulas de Admisión que se emplea en algunos motores Diesel, su particularidad reside en que poseen un Deflector en la periferia de la cara superior de su Cabeza, vemos un ejemplo en la figura 6.
La finalidad de este Deflector es la de dotar a los gases que entran al Cilindro de un movimiento de torbellino, esto es beneficioso especialmente en los motores Diesel ya que, como estudiaremos más adelante, solamente entra aire puro en el Cilindro en la Fase de Admisión y conviene que al llegar al Punto de Inyección del gasóleo el aire se mezcle lo más homogéneo posible con las partículas de gasóleo, para maximizar la potencia de la Combustión.
En cuanto al emplazamiento de las Válvulas y su sistema de mando difiere de unos motores a otros, como hemos estado viendo a lo largo de este Tema. En la inmensa mayoría de motores, las Válvulas se emplazan en la Culata pero existe una excepción que son los motores con el Sistema de Distribución SV o de "Válvulas laterales", y se caracteriza porque tanto el Árbol de Levas como las Válvulas se emplazan en el interior del Bloque motor. Podemos ver un detalle en la figura 7.
Vemos que los elementos de fijación de la Válvula es idéntico a los demás Sistemas de Distribución. Y en la figura 8 vemos el corte transversal de un motor con Sistema SV.
Este tipo de motores SV tiene la peculiaridad de que los Colectores de Admisión y Escape se acoplan al Bloque motor, no a la Culata como los demás Sistemas. La única ventaja de este Sistema con respecto a los demás es que se simplifica mucho más la Culata. También hay que decir que este Sistema SV está totalmente desfasado y sólo en contadas excepciones os encontraréis con un motor de este tipo.
Volviendo a los Sistemas OHV, OHC y DOHC que disponen sus Válvulas en la Culata, en las siguientes figuras veremos algunos ejemplos de emplazamientos de Válvulas en estos sistemas. En la figura 9 vemos el clásico OHV.
En la figura 10 vemos 2 ejemplos de Sistemas DOHC, de 4 y 5 Válvulas por Cilindro.
En la figura 11 vemos 2 ejemplos de una variante del Sistema OHC también llamada SOHC, de 3 y 4 Válvulas por Cilindro.
Por último, les dejo una imagen animada de un ejemplo de Sistema de Distribución Desmodrómico, del que ya comentamos sus características y peculiaridades.
Con estos ejemplos hemos visto la mayoría de las distintas configuraciones de Válvulas tanto en Bloque como en Culata. Hasta aquí el estudio de las características de las Válvulas, en la próxima entrega estudiaremos la cadena de elementos que se encargan de transmitir movimiento del Árbol de Levas a las Válvulas según su Sistema de Distribución, esto son, Varillas empujadoras, Balancines y Taqués, sus tipos y posibles configuraciones.
Gracias por su atención, comenten dudas, críticas o sugerencias y hasta la próxima.
Gracias
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