Guía rápida sobre el árbol de levas

Para que un motor de combustión funcione con suavidad, el árbol de levas es uno de los componentes críticos. El árbol de levas y el cigüeñal deben trabajar sincronizados para proporcionar el control mecánico adecuado de los sistemas de encendido. Debido a su papel vital, el mecanizado de un árbol de levas es siempre un trabajo de tolerancias ajustadas.

Pero, ¿sabe con precisión qué es un árbol de levas? ¿Y qué hace un árbol de levas? ¿Existen diferentes tipos de árboles de levas?

Hemos elaborado una guía rápida sobre el árbol de levas para darle todas las respuestas que necesita. Empecemos.

¿Qué es un árbol de levas?

El árbol de levas de un motor de combustión es la parte del tren de válvulas que regula la entrada de combustible y la salida o escape de los gases. Por lo general, un árbol de levas se sitúa en la parte superior del motor (por encima del cilindro). El árbol de levas está conectado al cigüeñal mediante una correa y una cadena.

Una de las funciones más básicas y principales de un árbol de levas es accionar la apertura y el cierre de las válvulas de admisión y escape.

Un árbol de levas está fabricado con distintos tipos de metal y tiene la forma de un eje cilíndrico o de una varilla con levas en forma de huevo que giran para producir potencia. En gran medida, los árboles de levas influyen en el rendimiento de su motor cuando acelera.

¿Cuál es la función de un árbol de levas?

El árbol de levas como componente se utiliza en motores de combustión interna. La función principal del árbol de levas es abrir y cerrar las válvulas del motor con la ayuda de sus numerosas levas (lóbulos en forma de huevo).

Un árbol de levas tiene varias aplicaciones y usos: en motores de combustión interna, en sistemas de encendido de control mecánico y como primeros controladores de velocidad de motores.

Además, los árboles de levas se componen de cuatro partes diferentes: los lóbulos de leva, los muñones principales, los extremos y los cojinetes de leva. Cada una de estas partes es vital para fabricar un árbol de levas con un par máximo extraordinario.

Tipos de accionamiento del árbol de levas

En términos generales, existen tres tipos de accionamiento del árbol de levas: el árbol de levas en cabeza simple (SOHC), el árbol de levas en cabeza doble (DOHC) y el de varillas o válvulas en cabeza (OHV). Veamos cada uno de ellos.

Árbol de levas en cabeza simple (SOHC)

El motor con árbol de levas en cabeza simple tiene un árbol de levas por culata (bancada de cilindros). Es el diseño más antiguo de motores con árbol de levas en cabeza. La mayoría de los motores SOHC tienen dos válvulas por cilindro.

El cigüeñal es la pieza que acciona el SOHC a través de la cadena de distribución conectada. Esta cadena o correa debe estar alineada y revisarse con regularidad. Una correa de distribución dañada o desalineada podría romperse y causar problemas graves.

Árbol de levas en cabeza doble (DOHC)

Como su propio nombre indica, los motores DOHC tienen dos árboles de levas por bancada. Los árboles de levas en cabeza doble también se conocen como motores de doble leva. Los motores que tienen más de cuatro válvulas por cilindro suelen utilizar árboles de levas en cabeza doble.

Utilizar un árbol en cabeza doble en lugar de uno simple permitirá una mayor potencia del motor. La lógica es sencilla: con DOHC, puede utilizar más válvulas de admisión y escape, lo que significa que habrá aberturas mayores para el flujo de gases. A principios de la década de 2000, la mayoría de los automóviles ya utilizaban motores DOHC.

Árboles de levas con válvulas en cabeza (OHV)

Los árboles de levas de motores OHV también se conocen como motores de varillas. Al igual que en los DOHC y SOHC, el motor OHV también tiene válvulas por encima del cilindro, en la culata del motor. Pero, a diferencia de los DOHC y SOHC, en los que el árbol de levas está en la culata, el motor OHV tiene el árbol de levas dentro del bloque del motor.

En los motores de varillas, el árbol de levas se acciona mediante una cadena de transmisión por engranajes. Con estos accionamientos por engranajes, los motores de varillas son menos propensos a romperse. Sin embargo, tienen un potencial de velocidad limitado.

¿Cómo funciona un árbol de levas en un motor?

Un árbol de levas se sitúa en el extremo superior del motor, por encima del cilindro del motor. Por lo general, el árbol de levas está conectado al cigüeñal en la parte inferior con la ayuda de una correa de distribución. Para controlar correctamente la combustión, el fabricante debe sincronizar los engranajes del árbol de levas y del cigüeñal. Este procedimiento se denomina sincronización de válvulas.

Accionado por el cigüeñal, el árbol de levas cilíndrico comienza a girar y los lóbulos de leva a lo largo de su longitud empiezan a presionar sobre las palancas, que abren las válvulas del motor.

¿Qué gira más rápido: el árbol de levas o el cigüeñal?

Para explicar la velocidad del árbol de levas y del cigüeñal y cómo trabajan juntos, debemos empezar por explicar el ciclo de combustión. Un ciclo típico tiene cuatro fases: admisión, compresión, explosión y escape. Para poner en marcha este ciclo de combustión de cuatro fases, el árbol de levas y el cigüeñal, unidos por una cadena de distribución, comienzan a trabajar juntos.

Durante un ciclo de combustión, el cigüeñal da dos vueltas completas mientras que el árbol de levas da una. Esto significa que el cigüeñal gira más rápido, al doble de velocidad. En comparación con el pistón, cada válvula se abre una vez por cada dos vueltas del cigüeñal.

¿De qué material está hecho un árbol de levas?

Debido a la necesidad de estabilidad, durabilidad y resistencia a la temperatura, los árboles de levas suelen fabricarse con determinados tipos de metal. Lo más habitual es que los fabricantes utilicen dos tipos de materiales para producirlos: fundición gris y acero forjado.

Fundición gris

Como uno de los materiales de fabricación de árboles de levas más comunes, la fundición gris suele ser la primera opción para pedidos de gran volumen.

La fundición gris se utiliza habitualmente para árboles de levas debido a su durabilidad y resistencia al desgaste. Los árboles de levas de fundición gris se fabrican con un proceso de enfriamiento que les confiere la dureza necesaria. Por lo general, los fabricantes mezclan otros elementos antes de fundir el hierro. De este modo obtienen las características requeridas según la aplicación del árbol de levas.

Acero forjado

También conocido como acero de palanquilla, el acero forjado permite árboles de levas de mayor calidad, pero suele ser más adecuado para la fabricación de bajo volumen. No obstante, debido a su calidad superior, los árboles de levas de acero forjado suelen ser más idóneos para aplicaciones específicas.

Para producir árboles de levas de acero forjado, los fabricantes recurren a la forja o al mecanizado con una fresadora. Normalmente, los fabricantes utilizan distintas barras de acero para producir los árboles de levas. Cuando emplean aceros como el EN40b, el árbol de levas también debe someterse a un tratamiento térmico.

¿Qué causa los problemas del árbol de levas?

Como componente integral del motor, el árbol de levas siempre debe estar en óptimas condiciones. Sí, por supuesto, se puede utilizar un motor con un árbol de levas dañado, pero hacerlo puede provocar un problema mayor. Existen varios problemas comunes del árbol de levas:

Desgaste de las levas

Uno de los problemas más comunes que exigen la reparación o sustitución del árbol de levas es el desgaste de las levas. Al ser componentes móviles, las levas entran con frecuencia en contacto con residuos, suciedad y una lubricación inadecuada. Por tanto, con el tiempo pueden dañarse y requerir sustitución.

Sensor del árbol de levas defectuoso

La segunda causa de problemas del árbol de levas es un sensor del árbol de levas defectuoso. La función del sensor del árbol de levas es supervisar la sincronización del giro del árbol de levas y del cigüeñal. A partir de los informes de este sensor, se controlan los sistemas de encendido e inyección de combustible. Huelga decir que, si este sensor está defectuoso, el vehículo puede experimentar distintos problemas de rendimiento o de encendido.

Correa de distribución desincronizada

Y, por último, la tercera y más grave causa de problemas del árbol de levas es un movimiento desequilibrado del árbol de levas y del cigüeñal, generalmente provocado por una correa de distribución defectuosa.

Una correa de distribución dañada o desincronizada puede ser perjudicial para el árbol de levas y para todo el motor. Por ejemplo, puede causar daños en pistones, válvulas, levas, balancines o incluso romper todo el árbol de levas.

¿Qué sustituir al cambiar un árbol de levas?

Si necesita cambiar el árbol de levas de su motor, hay otras piezas que quizá convenga sustituir al mismo tiempo.

Por ejemplo, revise y sustituya si es necesario los siguientes componentes: resortes de válvulas, retenes de válvulas, cadena o engranajes de distribución, junta del distribuidor, junta del colector, amortiguador armónico, pernos de levas, junta del carburador, junta de la bomba de agua, junta del termostato, junta de la bomba de combustible, perno del cigüeñal del motor, junta del cárter, pasadores elásticos, etc.

Además de los componentes anteriores, le recomendamos que realice un cambio de aceite y una revisión completa del motor.

¿Cuánto cuesta un árbol de levas?

La sustitución de un árbol de levas es un servicio económicamente exigente. Por supuesto, el coste de la sustitución o reparación del árbol de levas dependerá del tipo de árbol de levas y del daño causado.

Por ejemplo, si solo sustituye el sensor del árbol de levas, podría costarle entre 150 y 250 $. Sin embargo, si sustituye todo el árbol de levas, los costes de mano de obra más los materiales podrían costarle entre 1500 y 3000 $.

Los árboles de levas están diseñados para durar tanto como el motor, por lo que, por lo general, no deberían causar problemas a corto plazo. Sin embargo, si observa signos de daño en el árbol de levas, como dificultades para acelerar, la luz de "check engine" parpadeando o un consumo de combustible reducido, es momento de sustituir el árbol de levas.

¿Pueden ofrecer árboles de levas personalizados?

¡Sí! En el pasado, los procesos de fabricación de árboles de levas no estaban tan avanzados, por lo que la fabricación de alta calidad se reservaba únicamente para pedidos de bajo volumen y elevado costo. Hoy en día, nuestras tecnologías de mecanizado y fresado de vanguardia nos permiten ofrecer árboles de levas personalizados sin pedido mínimo.

Si necesita un tipo particular de árbol de levas, no dude en contactarnos. Nuestros servicios de mecanizado CNC de calidad y bajo demanda nos permiten ofrecer un equipo de fabricación dedicado y producir árboles de levas personalizados en cualquier cantidad.

Conclusión

En resumen, esperamos sinceramente que nuestra guía sobre los árboles de levas y su función haya sido práctica y haya respondido a todas sus preguntas sobre el tema. Sabiendo que el árbol de levas es una parte tan integral de los motores de combustión interna, se hace evidente la importancia de su fabricación precisa y su durabilidad.

Si necesita ayuda para diseñar su árbol de levas personalizado, póngase en contacto con nosotros, y crearemos su prototipo de árbol de levas. Independientemente del tipo de árbol de levas en cuestión, el principio sigue siendo el mismo: ¡la calidad y la seguridad primero! Esperamos que esta guía completa sobre el árbol de levas y su función le haya ayudado a aprender mucho.