Válvulas de admisión y escape

Las válvulas, más comunes, son una especia de clavos largos con una cabeza grande.
La parte larga (vástago)  la llamamos espiga o cola de válvula y a la cabeza: plato o cabeza de válvula.

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Descripción

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Que son las válvulas?

Las válvulas, más comunes, son una especia de clavos largos con una cabeza grande.
La parte larga (vástago)  la llamamos espiga o cola de válvula y a la cabeza: plato o cabeza de válvula.

 

VALVULAS

 

Con que material están fabricadas?

Con aleación de aceros especiales, debido a que lo que se busca es soportar las altas temperaturas que provoca la fricción y los gases en su funcionamiento.

Cual es la función de las válvulas?

Son las responsables por donde entra la mezcla de aire-combustible y por donde salen los gases residuales luego de la combustión que provoca el movimiento..

¿Donde están ubicadas las válvulas?

Generalmente en la tapa de cilindros (en algunos países la llaman “culata”).
El extremo ancho (la cabeza) se apoya en la misma tapa, en lo que se llaman asientos de válvulas y copian con absoluta precisión la forma de la cabeza para no permitir al cerrarse filtrar mezcla o gases.

 

ASIENTOS 3

 

Por su parte, el vástago (la parte larga) es la que funciona dentro de una guía y todo el funcionamientos de abrir y cerrar es comandado por el árbol de levas y resortes.
El árbol de levas al “empujar” abre y el resorte retrae (cierra) el recorrido. 

 

funcion3

 

Las válvulas de admisión y de escape son iguales?

Si observamos una tapa de cilindros notamos, por lo general, que el diámetro de la válvula de Admisión (por donde entra la mezcla)  es mayor que el de Escape (por donde salen los gases residuales), salvo en los motores multiválvulas.
La entrada de la mezcla en la cámara de combustión, que está limitada a la acción de la presión atmosférica reinante (esta varía según la altura).
En cambio la salida de los gases quemados se produce en condiciones muy diferentes a lo antes descrito para la entrada de la mezcla.
La presión residual de los gases quemados después de su expansión es muy superior a la presión atmosférica. La acción provocada por el ascenso del pistón favorece el aumento de compresión que da la velocidad de expulsión de los gases.

El diámetro de la cabeza de la válvula de Admisión es de 20% a 25% mayor que la de Escape, para facilitar el llenado de los cilindros.
De ser menor el diámetro de la válvula de Escape, hay un volumen menor expuesto a los gases calientes con lo que también se reduce la cantidad de calor acumulado.
Las temperaturas de la mezcla antes y después de la ignición (válvulas de escape 700º, válvula de Admisión 200º) son muy diferentes. La válvula de Escape esta expuesta a recibir más calor, por lo tanto la estructura, materiales y tratamientos térmicos no son iguales a la válvula de Admisión.
El contacto de asiento de válvula es por lo general mas ancho que en Admisión.

 

tamaños1

 

 

Funcionamiento de las válvulas de un motor

Vimos que el trabajo de las válvulas es permitir el ingreso y egreso de gases.
Todo esto se tienen que desarrollar en un tiempo – espacio sincronizado.

 

Como trabajan las válvulas?

Recorren una pequeña distancia, la suficiente para abrir y cerrar.
Esa distancia de trabajo, al abrir, crean un hueco por donde entra la mezcla y gases a muy alta temperatura.

La distancia y tiempo de trabajo debe estar perfectamente sincronizada con el cigueñal, ese eje mayor que provoca el giro del árbol de levas.
Mientras unas abren, otras cierran .
Si la válvula se abre “mucho” (en espacio… digamos milímetros)… es porque el árbol de levas, la empujó “mucho” y si abren o cierran en tiempos no sincronizados o en distancias incorrectas provocará que todo el circuito funcione mal. Porque, básicamente, estamos provocando que no entren o salgan los gases de forma correcta.
O sea: cuando el árbol de levas gira va abriendo la válvula porque la empuja y esto debe, si o si, estar sincronizado con el movimiento del pistón… obvio!!! Si la válvula de admisión (por la que entra la mezcla aire-combustible) abre tarde se llena menos de “mezcla”… y si abre a destiempo la válvula de escape se vacía mal (y se vacía con distinta compresión en lo que sale)… Si no comprendiste bien, seguí leyendo, por favor.

 

motos
Ejemplo de un motor de 4 tiempos
El pistón sube y baja.
En la parte superior vemos 2 válvulas, la de la izquierda es la de escape, vemos en color dorado como salen los gases residuales de la combustión
A la derecha la válvula de admisión, en azul, vemos como entra la mezcla de aire-combustible..
En el medio de las válvulas: la bujía. La responsable de dar la chispa que provoca la explosión de la mezcla.

 

La válvula de admisión (la que permite el ingreso de la mezcla para su combustión)
El pistón comienza a bajar y, al hacerlo, chupa la mezcla que pasa a través del hueco que deja la válvula al abrir
Si ésta abre poco “espacio” (distancia de trabajo) o tarde… el llenado es incompleto… pero además pensemos esto: si la válvula abre cuando no es el momento… el llenado es cada vez menos a medida que le motor aumente las vueltas. Cuando lo aceleras.

Supongamos que el motor está a 1 vuelta por segundo… en 1 seg puede entrar por el cañito de admisión XXX aire… supongamos 100cc (un número cualquiera para probar…)… si la válvula abre una décima de segundo no tendrá tiempo de entrar los 100cc porque no le da tiempo al pistón para   “chupar” … ¿se entiende? …Y por eso un motor pierde potencia a medida que aumentan las vueltas…

Como nota aclaratoria: los motores que teinen un compresor o turbocompresor lo que hacen es sobrecargar o comprimir un motor. ¿como?: lo que hace un turbo, por ejemplo, es comprimir el aire que entrara en contacto con el combustible para que siempre, en el ejemplo dado de los 100cc, entren no importando las vueltas…
Explicado de otra forma: el compreson o turbo, comprime el aire que entra para llenar siempre… o sea… se abre la válvula y le mete la mezcla de prepo hasta llenarlo… por eso un motor comprimido rinde entre 1.7 y 1.9 veces más que uno aspirado (o sea casi el doble)

Este ejemplo básico nos muestra un motor “varillero”
distancia

 

(Pero… todo tiene sus contras y la principal a tener en cuenta es la temperatura…)

 

La válvula de escape ( cuando abre permite la salida de los gases residuales) Imaginemos que se abre la válvula de escape y que el pistón debe empujar todo lo que hay adentro para vaciar… todo esto tiene un tiempo limitado y sincronizado por el árbol… si la válvula abre poco deberá forzar más los gases para que salgan… y todo gas que se fuerza… se calienta (fricción molecular).
Y ¿qué calienta lo que sale?: si:  a la válvula y a la zona de salida!!!!… y a eso hay que mantenerlo refrigerado también.

Y si la válvula está abriendo “mucho” porque tiene “poca luz” o sea poco espacio libre antes se ser empujada…o  la válvula, también abre “antes” y cierra “tarde”… hace que el rendimiento del motor disminuya porque el pistón va a comenzar a comprimir o a chupar y la válvula no cerró del todo… seguimos?.

 

fuga de presion4

 

Ya sabemos que salen gases calientes, si?
La realidad es que un motor no quema todo “perfecto” y que siempre quedan gases mal quemados… estos son los que muchas veces hacen “explosiones” por el escape… las famosas “bum” y fogonazo azul…
Esto sucede porque no existe el motor que queme el 100% de la mezcla… porque no existe la mezcla perfecta y porque ningún gas comprimido se comporta siempre igual!!! .. y cuando decimos“siempre igual” nos referimos a segundos de diferencia y eso es una barbaridad de tiempo para un motor.

Los gases que son empujados por el escape calientan la válvula. Si tenemos en cuenta que ésta tiene bordes muy finos… es obvio que allí se calentará más. Y si se calienta demasiado… se daña el material… se “quema la válvula”.
Por ello la válvula DEBE estar cierto tiempo apoyada en su “asiento” o sea cerrada. Porque la válvula se refrigera por su eje (vástago) y también por el contacto con la tapa a través del asiento. Así que si la luz no es la correcta… el tiempo de enfriado varía.

 

¿Y que pasa si se quema la válvula?

Sencillo. Si la válvula se daña no apoya bien. Y si no apoya bien fugan gases!!! Los cuales de a poco van haciendo un desastre.

Un escape correcto es el que permite que todo lo que debe salir por la válvula salga cuando corresponde. Pero debemos mantener el delicado equilibrio térmico… así que un escape totalmente “libre” enfría demasiado la zona de salida de gases y produce una diferencia que el fabricante no previó (el tema escapes es mucho más complejo y tema para otra nota).

 

FUENTE: https://fierrosclasicos.com/

 

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