CAMONES Y EJE DE CAMONES (árbol de levas)
También llamados levas, la misión de los camones es producir la apertura de las válvulas.
Pueden construirse de dos tipos:
- En una sola pieza con el eje de camones.
- Camones independientes o postizos.
En los motores chicos y medianos, los camones se fabrican forjados o fundidos al eje de camones, y maquinados adecuadamente. Actualmente muchos motores grandes utilizan este sistema, que presenta la ventaja que al estar un cilindro a punto, lo están todos.
Los camones tienen superficies de trabajo endurecidas para reducir el desgaste motivado por la fricción y el golpeteo durante la marcha.
La forma del camón o leva se la da para obtener la abertura y cierre de la válvula en puntos predeterminados y la alzada suficiente durante el tiempo necesario ; debe tener una superficie pulida y un correcto terminado.
El perfil de un camón típico comprende:
- Un tramo de círculo base correspondiente al periodo de cierre.
- Dos tramos rectilíneos o curvilíneos tangentes al círculo base, que corresponden a los periodos de apertura y cierre de las válvulas y se llaman flancos del camón.
- Un tramo curvilíneo que une a los dos flancos y corresponde a la fase de máxima abertura que se denomina nariz o cresta del camón.
Los motores de cuatro tiempos no reversibles emplean un camón para cada válvula, mientras que los reversibles, llevan dos camones para cada válvula, uno para cada sentido de giro, vale decir que cada cilindro tendrá 4 camones.En algunos motores en los que las bombas inyectoras son individuales para cada cilindro, tendrán otro camón o par de camones respectivamente para el accionamiento de las mismas.
El levantamiento máximo de las válvulas lo establece el perfil de la leva. Cuando las levas de aspiración y escape tienen igual perfil, se dice que las levas son simétricas y en el caso contrario asimétricas.
Los materiales que se emplean en su construcción son aceros de bajo contenido de carbono, cementados y templados con el objeto de lograr una superficie de levas dura y resistente al desgaste.
En un motor de 4 tiempos, el eje cigüeñal gira dos vueltas para cumplir un ciclo y el árbol de levas gira una vuelta, por lo que la rueda dentada del eje de levas posee doble número de dientes que la acoplada en el cigüeñal.
Los sistemas de accionamiento del árbol de levas son tres, pero los más utilizados en motores navales solo son dos:
- Por cadena de distribución (usado generalmente en motores chicos).
- Por tren de engranajes (utilizado en motores grandes).
La válvula esta compuesta de dos partes: la cabeza o plato que sirve para cerrar el orificio de paso, y la caña o vástago que sirve para guiar el movimiento y para transmitir la carga del camón o taqué. La válvula se mantiene cerrada por acción de los resortes y se abre por acción del camón.
La estanqueidad se realiza por medio de una superficie maquinada en la periferia del plato. Esta superficie se apoya sobre un asiento de conicidad ligeramente más pequeña que la de la válvula para asegurar la estanqueidad con el desgaste.
El recorrido total que efectúa la válvula desde su posición de cierre hasta la de abertura, se denomina alzada. El camón transmite movimiento alternativo a la válvula a través de órganos intermediarios llamados taqué o botador, varillas si las tuviere, y balancines. Generalmente, la regulación del huelgo de válvulas se realiza a través de un tornilo en el balancín, o con sulementos calibrados en el taqué. Siempre entre válvula y camón se interpondrá un mecanismo intermedio a los fines de absorber los esfuerzos laterales generados por el ataque de los flancos del camón al girar.
Las válvulas se denominan laterales cuando están dispuestas en sentido lateral al cilindro, y en culata, cuando están dispuestas sobre el cilindro mismo.
- Válvulas de admisión.
- Válvulas de escape.
- Válvula de aire de arranque.(cuando el sistema de arranque se realiza con aire comprimido)
- Válvula de seguridad.(en motores grandes)
- Válvula de purga o de toma de presión.
La misión de las válvulas de admisión es permitir el máximo llenado posible del cilindro y el de la válvula de escape es producir la menor contrapresión posible en el mismo, es decir la menor resistencia posible al paso de los gases.
Los ángulos de asientos de las válvulas de admisión y escape más usados son:
•Con inclinación de 45º.
•Con inclinación de 30º.
Dimensiones de las válvulas
El diámetros de la cabeza de la válvula de admisión siempre será mayor que la de escape, para dejar entrar la mayor cantidad de masa gaseosa en el cilindro. Sin embargo el diámetro de la válvula de escape es menor por que la salida de los gases de escape se hace a presión, empujados por el pistón.
La válvula de admisión tiene un diámetro entre un 20 y 30% mayor que la válvula de escape. Las medidas mas importante de las válvulas son:
- El diámetro de la cabeza de la válvula.
- La alzada o el desplazamiento de la válvula sobre su asiento.
- El ángulo de asiento.
- El diámetro del vástago.
Las válvulas más usadas son con asientos cónicos a 45º; dan mejor resultado, permiten el autocentrado y soportan más fácilmente la acción corrosiva de los gases calientes de escape.
Las válvulas de asientos cónicos de 30º permiten tener mayor área de pasaje para igual alzada, pero soporta menos la acción corrosiva de los gases de escape.
El vástago debe ser lo más delgado posible para no dificultar el paso de los gases. En su movimiento de apertura y cierre va guiada por un tubo, colocado a presión en la culata, llamado guía de válvula. Para mantener cerrada contra su asiento posee uno, dos o tres resortes.
En las válvulas de admisión se emplean materiales de aleaciones de bajo tenor. En algunos motores de 4 tiempos, a fin de evitar la pérdida de potencia por la reducción de la carga de aire durante la admisión, se construye la válvula de aspiración más grande que la de escape.
Las válvulas de admisión deben cumplir con tres condiciones primordiales.
- Buena resistencia mecánica.
- Buena evacuación del calor.
- Poco peso.
La construcción de válvulas de escape es más compleja, ya que debe soportar altas temperaturas. Se utiliza acero al níquel-cromo, acero inoxidable, acero al cromo-silicio. También se utiliza para los asientos de escape un material especial llamado STELLITE.
A fin de mejorar la transmisión de calor de la cabeza al vástago en motores rápidos, se construye la válvula hueca, llena con sodio, el metal se hace líquido a 100º C y tiene la propiedad de conducir muy bien el calor. Este metal hierve a 880º C y sus vapores llenan todo el hueco de la válvula, el cual toma el calor de la parte caliente (cabeza) y lo cede a la fría (vástago) de donde pasa a través de la guía y pared de la culata, al agua de refrigeración.
Las válvulas de escape en algunos motores pueden ser montadas en un dispositivo llamado linterna. Este dispositivo permite un rápido desarme, inspección y reparación de la válvula sin necesidad de sacar la tapa de cilindros.
Válvulas especiales
Dentro de este grupo está la válvula con deflector, que se emplea como válvula de admisión en los motores donde se necesita dar una orientación adecuada a los gases cuando entran en el cilindro. También dentro de este grupo estarían las válvulas refrigeradas por sodio.
Las guías son elementos postizos en las cabezas de cilindros. Se fijan por presión o con bulones. Tiene la función de mantener centrada la válvula en su asiento y absorber el empuje lateral del balancín .
En algunas culatas de fundición, la guía se mecaniza directamente sobre el propio material.
El material empleado en la fabricación de guías se válvula es una aleación parecida a la de los asientos de piezas postizas. (fundición gris al cromo-vanadio), que presenta además las siguientes características:
- Gran resistencia a la fricción.
- Buena conductibilidad al calor.
- Propiedades autolubricantes, para compensar el escaso flujo de aceite
Resortes:
Van en cantidad de 1, 2 o 3 y tienen por función:
- Mantener la válvula cerrada.
- Disponer un excedente de fuerza para vencer los pesos e inercia de los elementos que accionan la válvula y mantener el mecanismo en permanente contacto con el perfil de la leva.
Van fijos a las válvulas con trabas y ranuras en la cola del vástago. Las trabas son conos partidos y
van hermanados, no se pueden intercambiar las mitades.
ASIENTOS DE VALVULAS:Los asientos de válvulas pueden ser de dos tipos:
Fijos:
- Del mismo material que la culata.
- De material aportado (stellite, que aumenta la resistencia al golpeteo originado por el funcionamiento)
Postizos (cuando se gastan se cambian):
- Con refrigeración.
- Sin refrigeración.
Para colocarlo en su asiento se utilizan dos métodos:
- Por enfriamiento con hielo seco del asiento postizo.
- Por calentamiento de la culata del cilindro.
Con el método por enfriamiento, se lo enfría a una muy baja temperatura (-80º C), para que produzca la contracción necesaria para que entre en su alojamiento y al tomar la misma temperatura queda fuertemente ajustado.
En el método de calentamiento de la culata, consiste en calentarla en agua o aceite a 100º C, que permitas colocar el asiento, que se encuentra ala temperatura ambiente, en su alojamiento, debido a la dilatación de la culata.
HUELGO O LUZ DE VALVULAS
El objeto del huelgo o luz de válvulas es compensar la dilatación diferencial del mecanismo , para asegurar el cierre de la válvula cuando el motor alcanza la temperatura normal de trabajo.
IMPORTANTE: Siempre respetar los valores indicados por el fabricante.
Debe evitarse un huelgo menor que el especificado, por que puede dar lugar a que no asiente correctamente la válvula, originando fugas que durante la combustión quemaría el asiento y la válvula. Por el contrario una luz mayor recalca (machaca) los extremos del movimiento y daña el asiento de la válvula.
Este huelgo o luz de válvulas se mide con la sonda calibre, entre el botador y el vástago de la válvula. También se puede hacer con reloj comparador con base magnética.
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FUENTES:
M.J.D.
MAQ 305 - Motores Diesel.
http://www.aficionadosalamecanica.net/motor-distribucion.htm
IMPORTANTE: Siempre respetar los valores indicados por el fabricante.
Debe evitarse un huelgo menor que el especificado, por que puede dar lugar a que no asiente correctamente la válvula, originando fugas que durante la combustión quemaría el asiento y la válvula. Por el contrario una luz mayor recalca (machaca) los extremos del movimiento y daña el asiento de la válvula.
Este huelgo o luz de válvulas se mide con la sonda calibre, entre el botador y el vástago de la válvula. También se puede hacer con reloj comparador con base magnética.
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FUENTES:
M.J.D.
MAQ 305 - Motores Diesel.
http://www.aficionadosalamecanica.net/motor-distribucion.htm
