A continuación, vamos a hablar acerca de las válvulas de admisión y escape, sin embargo, antes de entrar en materia vamos a contextualizar estos elementos y así os situéis mejor. Para que un motor pueda distribuir los gases de admisión y escape necesita un medio que le permita controlarlos y desplazarlos a través del colector hasta el múltiple de admisión, la cámara de combustión y el múltiple de escape. Esto se logra a través de diversos mecanismos en serie que forman un conjunto cuya denominación es la distribución.
En un motor de combustión interna se necesita una mezcla de aire combustible que al quemarse mueve los mecanismos del motor. En el colector se filtra el aire para que sea llevado al múltiple de admisión, donde se realiza la dosificación de la mezcla de combustible, a través de sistemas como el carburador o inyección.
Cuando se encuentra lista esta mezcla pasa a la cámara de combustión para que este gas sea quemado y así convertir la energía térmica en mecánica. Culminado este proceso es necesario que los gases combustionados salgan de la cámara y permitan que el ciclo se repita. Para el desarrollo de este proceso el motor tiene que controlar la entrada y salida de los gases en cada cilindro, esto lo logra a través de válvulas de admisión y escape que serán los responsables de abrir y cerrar los conductos en los momentos deseados.
CICLOS DEL MOTOR
El funcionamiento del motor “4 tiempos” está comprendido por 4 etapas, éstas son:
ADMISIÓN
Para esta etapa, la válvula de admisión se abre, permitiendo la entrada de aire que proviene del exterior y de este modo se genera el descenso del pistón, así como el movimiento de la biela y el cigüeñal.
COMPRESIÓN
La etapa de compresión mantiene las válvulas de admisión y escape cerradas. Mientras el cigüeñal gira, ascienden la biela y el pistón, esto permite que el aire inyectado en la etapa de admisión aumente su presión unas cuantas veces, al final de la carrera de compresión es inyectado el combustible y aire a alta presión.
EXPANSIÓN
En la etapa de expansión el pistón comienza a descender, ya que, el combustible y el aire entran en ignición produciendo la chispa de la bujía, generándose así una explosión dentro de la recámara de combustión.
ESCAPE
Finalmente, en la etapa de escape el cigüeñal gira a la derecha, moviendo así a la biela para que el pistón pueda elevarse mientras la válvula de escape se abre y deja que el gas de combustión sea liberado a través de ella.
¿QUÉ SON VÁLVULAS DE ADMISIÓN Y ESCAPE?
Las válvulas de admisión y escape son elementos que tienen la función de controlar el paso de un líquido o gas; las que se usan en la admisión y escape de un motor de “4 tiempos” generalmente son válvulas de asiento.
¿Qué función cumplen las válvulas de admisión y escape?
Las válvulas son piezas de precisión del motor y cumplen cuatro tareas muy importantes en el funcionamiento motriz:
- Bloqueo de secciones del flujo.
- Control del intercambio de gases.
- Cierre hermético de los cilindros.
- Disipación del calor que se ha absorbido de los gases de escape de la combustión, transfiriéndolo hacia los insertos de asiento de válvulas y hacia las guías de válvulas. A temperaturas de hasta 800° C cada válvula se abre y se cierra hasta 70 veces por segundo y durante la vida útil del motor, soporta como término medio 300 millones de recambios de la carga.
CARACTERÍSTICAS
VÁLVULAS DE ADMISIÓN
La válvula de admisión cumple la función de conectar al múltiple de admisión con el cilindro dependiendo del tiempo de distribución. Generalmente, están hechas de un solo metal, acero con aleación de cromo y silicio que permite una buena resistencia al calor y al trabajo. Se suele templar el metal de algunas zonas para reducir el desgaste como son el asiento, vástago y cabeza. La refrigeración de esta válvula tiene lugar por su contacto con la mezcla de aire combustible que disipa en gran parte su temperatura generalmente en el contacto con el vástago, y su temperatura de trabajo alcanza entre los 200ºC y 300ºC.
VÁLVULAS DE ESCAPE
La válvula de escape se encuentra en constante contacto con los gases de escape que están a temperaturas muy elevadas, por lo que deben tener una estructura más resistente que las de admisión.
El calor acumulado en la válvula se cede a través de su asiento en un 75%, no es de extrañar que alcance temperaturas del orden de los 800 ºC. Esta válvula, por su singular función, debe ser construida de diferentes materiales, su platillo y vástago generalmente suelen ser de acero con aleación de cromo y manganeso porque tiene la gran cualidad de resistir a la oxidación y a las altas temperaturas. La sección alta del vástago usualmente se construye de cromo-silicio. Para la conductividad térmica se hacen platillos y vástagos huecos que se rellenan de sodio, ya que tiene la función de trasladar el calor rápidamente a la zona de refrigeración, logrando reducir la temperatura en el platillo hasta 100º C.
TIPOS DE VÁLVULAS
VÁLVULAS MONOMETÁLICAS
Fabricadas racionalmente mediante proceso de extrusión en caliente o proceso de recalcado.
VÁLVULAS BIMETÁLICAS
Hacen posible la combinación ideal de materiales tanto para el vástago como para la cabeza.
VÁLVULAS HUECAS
Sirven, por un lado, para la reducción de peso y por otro, para la disminución de temperatura. Rellena de sodio (punto de fusión 97,5°C), puede transportar calor desde la cabeza de la válvula hasta el vástago, a través del efecto agitador del sodio líquido, y lograr una disminución de la temperatura de entre 80° hasta 150°C.
