MOTORES TEMA 4.4 Varillas, Balancines y Taqués

 En este artículo estudiaremos los elementos que componen la cadena de mando entre el Árbol de Levas y las Válvulas, en Distribuciones convencionales(no variables), estos elementos son 3 básicamente; Varillas empujadoras, Balancines y Taqués. Su empleo dependerá de varios factores entre ellos el Sistema de Distribución y el criterio del fabricante.

 Como hemos visto, en el Sistema OHV se emplean los 3 elementos, como vemos en la figura 1.

                                                                  Fig.1

 En la figura se refiere al Taqué como Empujador y además hidráulico, este tipo de Taqué lo estudiaremos al término de este artículo. En el Sistema OHV los Balancines correspondientes a cada una de las Válvulas se montan en un eje, el Eje de balancines, que se fija a la Culata por medio de soportes adecuados, donde el Eje de Balancines se mantiene estático. El acoplamiento entre Balancín y su eje, permite bascular al Balancín sobre el eje, y para facilitar este movimiento el Balancín está provisto de un casquillo o cojinete de bronce, al que se le hace llegar aceite desde un conducto del Sistema de Lubricación del motor.

 Por uno de sus extremos, el Balancín actúa sobre la Cola de válvula, presentando la zona de contacto una superficie curva y perfectamente pulida que atenúa el desgaste entre ambos. Por el extremo opuesto, el Balancín recibe movimiento de la Varilla empujadora, acoplándose a el con una superficie esférica en la que encaja un tornillo cuya punta adquiere también esa forma y con el cual se realiza la operación de reglaje del Juego de Válvulas o Taqués. La Varilla por su otro extremo también acopla con superficie esférica en el interior del Taqué. Vemos en la figura 2 un detalle del Eje de balancines.

                                                                   Fig.2

 Los Taqués se alojan en orificios apropiados del Bloque motor con superficies pulimentadas que atenúan el desgaste debido al rozamiento que se produce entre ambos en funcionamiento. En algunos motores, como el de la figura 1, se utilizan Taqués Hidráulicos que absorben de manera automática el Juego de Taqués en cuanto el motor se pone en marcha, con lo que se reducen los ruidos en el funcionamiento. Este tipo de Taqués son gobernados por la presión de aceite del Sistema de Lubricación del motor, como veremos posteriormente.

 En los demás Sistemas de Distribución, obviando al SV, el Árbol de Levas se sitúa en la Culata por lo que se prescinde de las Varillas empujadoras. Sin embargo, hay motores con Árbol de Levas en Culata que conservan los Balancines prescindiendo de los Taqués, o viceversa. Esto es cuestión de la variante del Sistema OHC que se trate, de la disposición de las Válvulas y del criterio del fabricante.

En la figura 3 podemos ver las configuraciones más empleadas en Sistemas OHC convencionales.

                                                                    Fig.3

 Podemos concluir que para Sistemas con un solo Árbol de Levas y Válvulas alineadas, es decir, en el mismo eje longitudinal se podrán emplear Balancines o Taqués a criterio del fabricante. Sin embargo, en Sistemas con un solo Árbol de Levas pero Válvulas enfrentadas, que no comparten el mismo eje longitudinal, se hace imprescindible el empleo de Balancines exclusivamente, a este sistema se le denomina SOHC.

 En Sistemas DOHC solo se emplean Taqués, ya sean hidráulicos o de pastilla, puesto que es lo más simple y conveniente para reducir el volumen de la Culata en su parte superior.

 En cuanto a los Balancines empleados en Sistemas OHC existen varios tipos, unos son similares a los empleados en el Sistema OHV, es decir, con Tornillo de Reglaje como los que vemos en la figura 4.

                                                                   Fig.4

 También existe un tipo de Balancín que incorpora una especie de taqué hidráulico en el extremo donde actúa con la Cola de válvula, en este sistema no es necesario el Reglaje del Juego de Válvulas, como el que vemos en la figura 5.

                                                                   Fig.5

 El funcionamiento de este tipo de Balancín para ajustarse automáticamente al contacto con la Leva es idéntico al del Taqué Hidráulico, mediante la presión del Sistema de Lubricación motor y una válvula hidráulica en el interior del Taqué que incorpora en su extremo. Lo estudiaremos detenidamente al término de este artículo.

 Y por último existe un Balancín en el que por un extremo ataca a la Cola de válvula, y por el otro descansa en un Empujador Hidráulico que su función es la de ajustar en todo momento el contacto entre la Leva y el Balancín que se produce en un rodillo intermedio, como vemos en la figura 6.

                                                                    Fig.6

 Se puede apreciar en la figura la constitución interna del Empujador Hidráulico, comúnmente llamado Empujador de "dedo", su principio de funcionamiento interno es idéntico al Taqué Hidráulico que veremos al término de este artículo. Con este sistema también se elimina la operación de Reglaje del Juego de Válvulas y podría decirse que este es el único caso donde un Sistema OHC conserva Balancines y un tipo de Taqué Hidráulico.

 Ahora hablaremos de los 2 tipos de Taqués que se emplean en Sistemas de Distribución convencionales(no variables), el de Pastilla o Galleta, y el Hidráulico. Empezaremos hablando del Taqué de Pastilla, vemos un ejemplo en la figura 7.

                                                                    Fig.7

 La característica fundamental de este tipo de Taqué es que incorpora en su cara superior un disco o pastilla metálica que contacta directamente con la Leva y es por esto que requiere un mantenimiento y ajuste periódico del Juego de Taqués, ya que aunque las superficies de contacto de la Pastilla y la Leva estén bien lubricadas, con las horas de funcionamiento del motor y más especialmente del tipo de uso que se haga del motor, la Pastilla se desgastará y el Juego de Taqués irá aumentando con todos los problemas que esto acarrea al funcionamiento del motor. Cada cierto número de horas o kilómetros que estipula el fabricante hay que comprobar el Juego de Taqués, en los Taqués de Pastilla esta operación se realiza con el motor frío y Cilindro por Cilindro, asegurándonos que el Pistón del Cilindro de los Taqués que vamos a comprobar se encuentre en el p.m.s.(punto muerto superior) en su Fase de Compresión, puesto que es en ese momento en donde las Válvulas no presentan su ángulo de apertura sobre el Taqué, sino que presentan su diámetro base. En este punto, usando una Sonda en milímetros o pulgadas en su caso, comúnmente llamada "Galga", se comprueba el huelgo existente entre la Leva y la cara superior del Taqué correspondiente. Podemos ver una "galga" en la figura 8.

                                                                    Fig.8

 Se comparan el huelgo obtenido con el que recomienda el fabricante y en caso de haber un huelgo mayor es indicativo de que la Pastilla del Taqué está desgastada, en tal caso, habrá que desmontar el Árbol de Levas para poder retirar la Pastilla desgastada, medir su grosor y sustituirla por una que su grosor sea el de la Pastilla retirada sumándole la diferencia(resta) entre el huelgo obtenido y el recomendado, voy a intentar plasmarlo en la siguiente Fórmula;

 GrosorPastillaNueva = GrosorPastillaUsada + (HuelgoObtenido-HuelgoRecomendado)

 Espero haberme explicado bien, si no, comenten la duda que la resolveré.

 Aprovecho este punto para enumerar los inconvenientes de un Juego de Taqués o Válvulas descompensado, tanto en defecto como en exceso, para todo Sistema de Distribución. Ya avanzamos en la Introducción de este Tema el problema de tener un Juego de Válvulas menor al especificado por el fabricante, esto suele ser consecuencia de un mal reglaje por parte del Técnico, y es que a medida que el motor caliente durante su funcionamiento todas sus piezas, en general, van dilatándose y cuando esto ocurre con los elementos de mando de las Válvulas y al no tener el Huelgo mínimo recomendado, la Válvula en cuestión queda "pisada", es decir, aunque la Leva le presente su diámetro base dicha Válvula seguirá abierta más o menos según su defecto de huelgo. Esto repercute en una Fuga de Gases durante la Fase de Compresión del Pistón con la consiguiente pérdida de Rendimiento Volumétrico y con ello de Potencia motor, además, en casos de motores que tengan su Cámara de Combustión Plana y la forme el Pistón en su Cabeza, como en muchos motores Diesel de Inyección Directa, se corre el peligro de "descabezar" la Válvula, esto es, que impacte la Cabeza del Pistón a su llegada al p.m.s. con la Cabeza de la Válvula "pisada" y se produzca una grave avería.

 En cuanto a los problemas de un Juego de Válvulas excesivo, mayor que el recomendado, son 2 principalmente, uno de ellos es que no cumple el Diagrama de Distribución puesto que la Válvula abre más tarde y con menos recorrido del debido, y cierra antes de lo establecido por el Diagrama. Esto influye negativamente en el Rendimiento general del motor. El otro problema que acarrea es el de golpeteo entre Leva y Taqué o Leva y Balancín o Balancín y Cola de válvula, según el sistema. Produciéndose un desgaste prematuro de sus superficies de contacto, y si no se regula a tiempo, puede quedar "picada" la superficie de contacto de la Leva siendo necesario sustituir el Árbol de Levas completo aunque solo haya sucedido esto en una sola Leva. En la figura 9 vemos el procedimiento, en un Sistema OHV, del Reglaje del Juego de Válvulas.

                                                                    Fig.9

 Una vez aclaradas las características del Taqué de Pastilla y las razones por las que no descuidar el correcto Juego de Válvulas, procederemos al estudio del Taqué Hidráulico.

 En los motores actuales, se impone cada día más el uso de los Taqués Hidráulicos, con los que se consigue eliminar automáticamente la holgura que pudiera existir en el sistema de mando de las Válvulas, compensando inmediatamente la menor expansión. Esta característica permite que la operación de Reglaje del Juego de Taqués quede eliminada, lográndose también que las Válvulas abran y cierren en el punto exacto que el Diagrama de Distribución establece. El Taqué Hidráulico presenta una disposición similar a los convencionales y su emplazamiento en el motor es idéntico.

Para el análisis del principio de funcionamiento nos centraremos en la figura10.

                                                                   Fig.10

 En el dibujo superior, donde la Leva presenta su diámetro base es cuando el Taqué(B) debe ajustarse al contacto con la Leva(A), para ello al coincidir el conducto del Sistema de Lubricación(F) de la Culata(C) con los orificios(G) practicados en el cuerpo del Taqué(B) entra el aceite motor a presión a través de la válvula antirretorno(H) y de ahí pasa la cámara del pistón(D) produciendo su desplazamiento y con ello la expansión del Taqué en su conjunto, eliminando la holgura entre Leva y Taqué.

 Cuando en su rotación, el saliente de la Leva se presenta al Taqué, como muestra el dibujo inferior de la figura 10, se corta la alimentación de Aceite motor a través del conducto(F) y el aumento de presión en la cámara del pistón(D) junto con el muelle de la válvula antirretorno(H) produce el cierre de ésta, con lo cual, dado que el aceite es incompresible(no se puede comprimir en menor espacio), se forma una unión rígida entre el cuerpo del Taqué(B) y el pistón(D) de modo que actúan la Cola de válvula para provocar el movimiento de apertura de la Válvula.

 Y así, cuando la Leva en su rotación, vuelva a presentar su diámetro base al Taqué se volverá a producir el proceso de ajuste automático, si fuera necesario.

 En motores con Taqués Hidráulicos, cuando se arranca el motor después de un largo período de tiempo parado, se produce un ruido característico de "claqueteo" procedente del golpeo entre Leva y Taqué que desaparece después de unos segundos en funcionamiento, tiempo necesario para alcanzar la presión de funcionamiento en la cámara del pistón interno del Taqué Hidráulico.

 El principio de funcionamiento interno del Taqué hidráulico es aplicable a los Balancines con taqué hidráulico incorporado que vimos anteriormente, y al Empujador Hidráulico de "dedo" que usan algunos Sistemas de mando con Balancines visto también anteriormente.

 A continuación les dejo un vídeo de 1 minuto donde se aprecia el principio de funcionamiento hidráulico de los 3 sistemas que hemos visto que lo utilizan.

 Hasta aquí el estudio de los componentes de la cadena de mando entre el Árbol de Levas y las Válvulas. En el siguiente artículo veremos una introducción al proceso de Calado de la Distribución 4 Tiempos, también quiero informarles que he incluido un nuevo Tema final de este Curso dedicado en exclusiva a los distintos Sistemas de Distribución Variable en motores 4 Tiempos, ya que muchos emplean el Sistema de Lubricación para su actuación y/o varían el recorrido de sus Colectores de Admisión. Es por esto que se hace necesario estudiar primero los Temas correspondientes a estos campos.

 Muchas gracias por su atención, comenten cualquier duda o sugerencia y hasta la próxima.
 Un saludo.