Que es el arbol de levas de un motor

Tipos de árbol de levas

Si has leído el artículo Cómo funcionan los motores de los coches, ya conoces las válvulas que permiten la entrada de la mezcla de aire y combustible en el motor y la salida de los gases de escape. El árbol de levas utiliza lóbulos (llamados levas) que empujan contra las válvulas para abrirlas a medida que el árbol de levas gira; los muelles de las válvulas las devuelven a su posición cerrada. Este es un trabajo crítico, y puede tener un gran impacto en el rendimiento de un motor a diferentes velocidades. En la siguiente página de este artículo puedes ver la animación que hemos construido para mostrarte realmente la diferencia entre un árbol de levas de alto rendimiento y uno estándar.

En este artículo, aprenderás cómo afecta el árbol de levas al rendimiento del motor. Tenemos algunas animaciones fantásticas que te muestran cómo funcionan realmente las diferentes distribuciones del motor, como el árbol de levas en cabeza simple (SOHC) y el árbol de levas en cabeza doble (DOHC). Y, a continuación, repasaremos algunas de las ingeniosas formas en que algunos coches ajustan el árbol de levas para que pueda gestionar los diferentes regímenes del motor de forma más eficiente.

Las piezas clave de cualquier árbol de levas son los lóbulos. Cuando el árbol de levas gira, los lóbulos abren y cierran las válvulas de admisión y escape al mismo tiempo que el pistón. Resulta que existe una relación directa entre la forma de los lóbulos de las levas y el rendimiento del motor en diferentes rangos de revoluciones.

¿Qué hace un árbol de levas en un motor?

El árbol de levas acciona las válvulas de admisión y escape de un cilindro. Un lóbulo activa la válvula de admisión, seguido de un segundo lóbulo que activa la válvula de escape. Al girar el árbol, las válvulas se abren y cierran en el momento adecuado.

¿Cuánto cuesta sustituir un árbol de levas?

El coste medio de la sustitución del árbol de levas oscila entre 1.390 y 1.620 dólares. Los costes de mano de obra se estiman entre 882 $ y 1.113 $, mientras que el precio de las piezas es de 507 $. Esta cifra no incluye impuestos ni tasas, y no tiene en cuenta su vehículo específico ni su ubicación concreta. También pueden ser necesarias reparaciones relacionadas.

¿Merece la pena arreglar un árbol de levas?

Debido a los procesos de fabricación, la reparación de un árbol de levas no suele ser aconsejable. Mientras que algunos motores de alto rendimiento utilizan árboles de levas que son reparables, no es realmente rentable o práctico para el coche medio en la carretera. En su lugar, si su coche necesita un nuevo árbol de levas, sustituirlo por uno nuevo es la mejor opción.

Sustitución del árbol de levas

Para que un motor de combustión interna (IC) funcione, todos sus componentes deben realizar sus funciones a intervalos muy precisos en relación con el movimiento del pistón. Para ello, se utiliza un componente llamado árbol de levas. La siguiente imagen muestra un árbol de levas y un engranaje de transmisión del árbol de levas.

Un árbol de levas es una barra larga con lóbulos excéntricos en forma de huevo (lóbulos de leva), un lóbulo para cada válvula e inyector de combustible (si el motor no tiene un sistema de inyección de combustible de conducto común). Cada lóbulo tiene un seguidor. Al girar el árbol de levas, el seguidor es empujado hacia arriba y hacia abajo siguiendo el perfil del lóbulo de la leva. Los seguidores están conectados a las válvulas del motor y a los inyectores de combustible a través de varios tipos de conexiones denominadas varillas de empuje y balancines. Las varillas de empuje y los balancines transfieren el movimiento alternativo generado por los lóbulos del árbol de levas a las válvulas y los inyectores, abriéndolos y cerrándolos según sea necesario. Una vez que los balancines han forzado la apertura de las válvulas, éstas se cierran de nuevo mediante muelles.

Cuando el árbol de levas abre la válvula, comprime el muelle de la válvula. La energía almacenada en el muelle de la válvula se utiliza entonces para cerrar la válvula cuando el lóbulo del árbol de levas gira por debajo del seguidor. Dado que un motor experimenta cambios de temperatura bastante grandes (por ejemplo, de temperatura ambiente a una temperatura de funcionamiento normal de unos 190 °F), sus componentes deben estar diseñados para permitir la dilatación térmica. Por lo tanto, las válvulas, las varillas de empuje de las válvulas y los balancines deben tener algún método para permitir la expansión térmica. Esto se consigue mediante el uso del juego de válvulas. El juego de válvulas es el término dado a la «inclinación» o «cesión» en el tren de válvulas antes de que la leva comience realmente a abrir la válvula.

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Leva es la abreviatura de árbol de levas, la pieza del motor que abre y cierra las válvulas para que la mezcla de aire y combustible entre y salga de las cámaras de combustión. Todos los motores de serie de los automóviles de carretera tienen al menos uno, y muchos motores actuales tienen dos o más.

Para abrir y cerrar las válvulas, un árbol de levas tiene lóbulos en forma de huevo -o levas- montados en un eje. Al girar el árbol de levas, los lóbulos entran en contacto con otras piezas que activan las válvulas y mueven la mezcla de aire y combustible dentro y fuera de las cámaras de combustión en una secuencia bien coreografiada que se repite cientos de veces cada minuto.

En un motor con árbol de levas en cabeza, los árboles de levas están montados en la culata, encima de las válvulas. En algunos motores, un solo árbol de levas acciona las válvulas de admisión, que permiten que la mezcla de aire y combustible entre en el motor, y las válvulas de escape, que permiten que la mezcla de aire y combustible salga después de la combustión.

La mayoría de los motores OHC actuales tienen dos árboles de levas: uno acciona las válvulas de admisión y el otro las de escape. En un motor en V, como un V-6 o un V-8, o en un motor horizontalmente opuesto, como los que utiliza Subaru, cada bancada de cilindros tiene dos árboles de levas, por lo que hay cuatro en total. Muchos motores OHC también tienen dos válvulas de admisión por cilindro, o dos válvulas por cilindro para admisión y escape.

Lóbulo de leva

Su motor es una danza maravillosamente coreografiada de metal y aceite. Si lo asemejáramos, por ejemplo, a una orquesta, el cigüeñal sería la sección de metales, las válvulas serían las cuerdas y el árbol de levas sería el director, situado al frente asegurándose de que todo funciona en armonía.

Cuando observamos un árbol de levas, vemos unas protuberancias en forma de huevo. Se llaman lóbulos y, a medida que el cigüeñal gira, dando movimiento al árbol de levas, también lo hacen los lóbulos. Y es su forma la clave de todo.

Esos lóbulos actúan sobre las válvulas, permitiéndoles abrirse y cerrarse. Si las válvulas pueden hacerlo, el combustible y el aire pueden entrar, y los gases de escape pueden salir. Las válvulas son los guardianes del pistón, el árbol de levas es el jefe de la válvula.

En la mayoría de los motores modernos, la leva se encuentra en la parte superior del motor. Por eso, en la terminología automovilística, a menudo aparece OCH, que significa Over-head Camshaft (árbol de levas en cabeza). En el caso de los motores OHC, se trata sólo de una leva, porque para muchos motores una leva es suficiente.