En este artículo, aprenderás qué son las válvulas de motor y cómo funcionan en un motor. Mecanismo de la válvula y la refrigeración de una válvula.

Válvulas de motor y tipos de válvulas de motor

La válvula es un dispositivo para cerrar y abrir un paso. En los motores de vehículos de motor, se utilizan dos válvulas de motor para cada cilindro: una válvula de entrada (o admisión) y una válvula de escape.

Válvula de admisión

El combustible entra en el cilindro por la válvula de admisión. Cuando está cerrada, la válvula cierra herméticamente el espacio de combustión. Las válvulas suelen ser de acero inoxidable austenítico, que es un material resistente a la corrosión y al calor. La válvula de entrada se somete a menos calor se hace generalmente de acero de aleación de níquel-cromo.

Válvula de escape

Los gases quemados salen por la válvula de escape. La válvula de escape suele ser de acero al cromo, que es una aleación de silicio y cromo con una resistencia inusual al calor.

Las válvulas utilizadas en los motores de automóviles se denominan válvulas de asiento o de seta. La cabeza de la válvula tiene una cara rectificada con precisión con un margen suficiente para evitar un borde delgado. La cara angular está rectificada en la cabeza de la válvula para formar un ángulo de 45° o 30° que coincida con el ángulo del asiento de la válvula en la culata. En el extremo del vástago de la válvula hay ranuras de bloqueo del retén del muelle.

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Tipos de Válvulas de Motor

Hay 3 tipos diferentes de válvulas de motor como sigue:

• Válvula Poppet
• Válvula de Manguito
• Válvula Rotatoria

Válvula Poppet

También se conoce como válvula de hongo debido a su forma. Se utiliza para controlar el tiempo y la cantidad de flujo de gas en un motor. Es la válvula más utilizada en un motor de automóvil. La válvula de seta recibe este nombre por su movimiento de subir y bajar.

Se compone de una cabeza y un vástago. La cara de la válvula, normalmente con un ángulo de 30° a 45°, está perfectamente rectificada, ya que tiene que coincidir con el asiento de la válvula para un sellado perfecto. El vástago tiene una ranura de bloqueo del muelle y su extremo está en contacto con la leva para los movimientos ascendentes & descendentes de una válvula. En las válvulas de escape, un diferencial de presión ayuda a sellar la válvula. En las válvulas de admisión, el diferencial de presión ayuda a abrirla.

Válvula de manguito

La válvula de manguito como su nombre indica, que es un tubo o manguito encaja entre el pistón y la pared del cilindro en el cilindro de un motor de combustión interna, donde gira/desliza.

Los puertos en el lado de las mangas entran en la alineación con los puertos de entrada y escape del cilindro en las etapas apropiadas en el ciclo del motor.

La superficie interior de la manga forma el cilindro interior en el que se desliza el pistón. El manguito está en continuo movimiento permite y expulsa los gases en virtud de la coincidencia periódica de los puertos cortados en el manguito con los puertos formados a través de la fundición del cilindro principal.

Ventajas: Estas válvulas son simples en la construcción y son silenciosos en la operación. Hay ruido porque no hay partes que hacen ruido como las levas de la válvula, balancín, válvulas de empuje, etc, la válvula de la manga tiene menos tendencia a la detonación. La refrigeración es muy eficaz ya que la válvula está en contacto con las camisas de agua.

Válvula rotativa

Hay muchos tipos de válvulas rotativas. La figura muestra la válvula rotativa de tipo disco. Consiste en un disco giratorio que tiene un puerto. Mientras gira, se comunica alternativamente con los colectores de entrada y de escape.

Ventajas: Las válvulas rotativas son de construcción sencilla y se fabrican a costes más baratos. Son adecuadas para motores de alta velocidad. Estas válvulas tienen menos tensiones y vibraciones. Las ternas rotativas tienen un funcionamiento suave, uniforme y sin ruidos.

Tipos de mecanismos de las válvulas del motor

Las válvulas son accionadas por levas montadas en un árbol de levas. El árbol de levas recibe el movimiento del cigüeñal. Cuando el árbol de levas gira, la leva acciona la válvula.

De acuerdo con la ubicación de las válvulas, el mecanismo de la válvula es de dos tipos:

1. Mecanismo de la válvula para operar la válvula en el bloque del motor (válvula de asiento recta).
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2. Mecanismo de válvula para accionar la válvula en la culata (válvula de asiento en cabeza).
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Disposición del taqué de la válvula

Se mantiene una ligera separación entre el taqué de la válvula y el vástago de la válvula en el caso de la válvula de asiento recta, y entre el balancín y el vástago de la válvula en el caso de la válvula de asiento en cabeza. Esto se conoce como juego del empujador de la válvula, y a veces como juego de la válvula. Esta holgura permite la expansión del vástago de la válvula cuando el motor se calienta.

Si no se da suficiente holgura, la válvula no se asentará correctamente cuando el motor se caliente, lo que provocará una pérdida de potencia y el levantamiento de la válvula. Es mejor tener más holgura de la necesaria que tener muy poca, a pesar del ligero aumento de ruido del mecanismo de la válvula.

La holgura del taqué de la válvula depende de los siguientes factores:

1. La longitud del vástago de la válvula
2. El material de la válvula.
3. La temperatura a la que funciona el motor.

Levantador hidráulico de válvulas

Es muy silencioso en su funcionamiento porque asegura una holgura cero del taqué de la válvula. Ajusta automáticamente su longitud para compensar las diferencias en el juego del taqué de la válvula. Además, normalmente no requiere ningún ajuste en el servicio normal. Las variaciones debidas a los cambios de temperatura y al desgaste se solucionan hidráulicamente.

El cuerpo está formado por un cilindro y un depósito de aceite. Una abertura en el cuerpo está conectada con una línea de presión de aceite desde el sistema de lubricación del motor para suministrar el depósito con aceite. Un émbolo encaja dentro del cilindro de manera que su extremo superior entra en contacto con la parte inferior de la varilla de empuje, y su extremo inferior se apoya en el aceite entre él y el fondo del cilindro.

Cuando la válvula está cerrada como en (a) (leva en el lado inferior), el aceite del depósito abre la válvula de retención de bola y eleva el émbolo pasando entre él y el fondo del cilindro. Esto produce una holgura nula entre el conjunto del taqué y la varilla de empuje, y entre el balancín y el vástago de la válvula.

Cuando la leva gira para levantar el taqué como en (b) (leva en el lado superior). La válvula de retención de bola se cierra para evitar el retorno de aceite al depósito y hace que todo el conjunto del taqué levante la varilla de empuje para abrir la válvula. Como la elevación comienza con holgura cero, el ruido se reduce al mínimo.

Como se muestra en (b) durante la operación de elevación, se permite que una cierta cantidad de aceite se filtre entre el émbolo y el cilindro, lo que provoca el descenso de un émbolo para producir holgura si el muelle no lo elevó de nuevo cuando la presión sobre el émbolo se alivia por el cierre de la válvula del motor. Esto vuelve a abrir la válvula de retención de bola, el aceite vuelve a pasar por debajo del émbolo y el taqué vuelve a estar ajustado para el juego cero.

Balancín excéntrico

El balancín excéntrico compensa automáticamente la diferencia en el juego del taqué de la válvula. Consiste en un balancín convencional modificado para sujetar una excéntrica mediante una ranura y un pasador.

El émbolo y el muelle controlan el pistón de una excéntrica. El émbolo es activado por el muelle y por la presión de aceite de un orificio en el balancín.

Cuando la válvula del motor está cerrada (la leva en el lado bajo), el excéntrico bajo la acción del muelle y el émbolo se mueve para tomar cualquier espacio libre, en la válvula que opera el tren. Cuando la leva gira para abrir la válvula, el émbolo y el muelle absorben los golpes producidos por este movimiento. Cuando la leva está al revés, la válvula está completamente abierta.

Enfriamiento de la válvula

Es obvio que la válvula de escape funciona más caliente que la de entrada porque la válvula de escape está siempre en contacto con los gases calientes mientras que la de entrada está algo enfriada por la carga fresca entrante. La válvula de escape puede llegar a estar al rojo vivo durante un corto período de funcionamiento. La cara de la válvula es la más caliente y el vástago de la válvula es la parte más fría en una válvula.

El vástago de la válvula pasa el calor a la guía de la válvula y la cara de la válvula pasa el calor al asiento de la válvula, y esto ayuda a mantener la válvula fría. Para proporcionar una refrigeración adecuada, la culata debe estar diseñada de forma que permita una buena circulación de agua alrededor de las zonas críticas de la válvula.

Si la cara de la válvula encaja correctamente en el asiento de la válvula y cierra completamente la cámara de combustión, no habrá pérdida de compresión ni de potencia. A pesar de esto, el asiento adecuado de la válvula también proporciona un contacto completo de la cara con el asiento de la válvula a través del cual puede tener lugar una mayor transferencia de calor. Un contacto desigual puede hacer que una válvula funcione varios cientos de grados más caliente de lo normal, lo que acortará la vida útil de la válvula

Válvula refrigerada por sodio

En muchos motores de gran potencia se utilizan válvulas refrigeradas por sodio. Una válvula refrigerada por sodio tiene un vástago hueco, que está parcialmente lleno de sodio metálico. El sodio se funde a 97’5°C. Por lo tanto, a las temperaturas de funcionamiento el sodio es líquido. Cuando el motor está en marcha, la válvula se mueve hacia arriba y hacia abajo, el sodio es lanzado hacia arriba en la parte más caliente de la válvula.

Absorbe el calor, que luego es cedido al vástago más frío al caer de nuevo en el vástago. Esta acción mantiene fría la cabeza de la válvula. La válvula refrigerada por sodio funciona hasta 100°C más fría que una válvula de vástago sólido de diseño similar en las mismas condiciones de funcionamiento. Esto significa que una válvula refrigerada por sodio tiene una vida más larga. Pero su uso requiere más cuidado.

Si el vástago hueco de la válvula refrigerada por sodio se agrieta o se rompe, es potencialmente peligroso. El sodio estalla en llamas al entrar en contacto con el agua. Causa una quemadura profunda y grave en la piel, Mientras el sodio esté seguro en el vástago de la válvula, no hay peligro.