1 junio, 2020
Motor LT1 de General Motors

Árbol de Levas (Parte 2): Configuraciones

El viernes les platicamos que es y para qué sirve un árbol de levas. En esta ocasión le vamos a hablar de las configuraciones más utilizadas hoy en día, así como las ideas alternativas, que han tenido otros fabricantes y eficientar o sustituir su uso.

Posición

Dependiendo de la localización del árbol de levas, las levas operan ya sea directamente o por medio de alzaválvulas. La operación directa involucra un mecanismo más simple que conlleva a menos fallas, pero requiere que el árbol de levas esté posicionado por arriba de los cilindros. En el pasado cuando los motores no eran tan confiables como lo son ahora, esto se veía como una gran molestia, pero en los motores de gasolina modernos, el sistema de árbol de levas sobre la cabeza es muy común.

Motor LT1 de General Motors
Motor LT1 de General Motors, de los pocos motores OHV (overhead valve) en el mercado
Número de árboles de levas

Mientras que hoy los motores baratos confían en un solo árbol de levas por banco de cilindros, que es conocido como árbol individual sobre la cabeza del motor (SOHC: single overhead camshaft), la mayoría de los diseños de motores modernos se manejan con dos árboles de levas por banco de cilindros (un árbol de levas para las válvulas de acceso y otro para las válvulas de escape) estos arreglos de árboles se les conoce como árboles dobles sobre la cabeza del cilindro (DOHC: dual overhead camshaft), entonces, en un motor en V, que tiene dos bancos separados de cilindros, pueden tener cuatro árboles de levas.

Ilustración de un árbol de levas doble
Vista lateral de 360° de un doble árbol de levas
Toyota Corolla
En la actualidad los motores DOHC suelen ser los más utilizados por las armadoras
Alternativas al árbol de levas tradicional

Además de la fricción mecánica, se requiere de una fuerza considerable para comprimir los resortes de las válvulas de los motores. Esto puede llegar a ser hasta un estimado de 25% de la potencia del motor en estado de reposo, reduciendo la eficiencia total del motor. Algunas aproximaciones para recuperar esta energía “perdida” incluyen:

  • Válvulas sin resorte, como el sistema desmodrómico que utiliza hoy Ducati.
  • El tren de válvulas sin levas, utilizando solenoides o sistemas magnéticos que han sido investigados por BMW y Fiat.
BMW Bi VANOS
Motor BMW con tecnología doble VANOS (variable Nockenwellensteuerung, en español: control de árbol de levas variable).
  • Los motores Wankel, un motor rotativo que no usa ni pistones ni válvulas, conocido porque lo utilizan en el Mazda RX-7 y RX-8.
Ilustración del Mazda RX-7 con motor Wankel
El mazda RX-7 (FD3S), usaba un motor Wankel 13B-RW de 1.3 litros y lograba alcanzar los 280 HP.
  • Koenigsegg desarrolló un actuador de válvulas eléctrico como una alternativa ahorradora de combustible y espacio comparado con el árbol de levas tradicional.
Freevalve de Koenisegg
El accionamiento de los actuadores es neumático, mientras las amortiguación es hidráulica.

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