Árbol de levas 101 – La guía completa

Árbol de levas 101

En esta guía, encontrarás toda la información sobre el árbol de levas, desde tipos, momento de reemplazo, principio de funcionamiento, material de fabricación, hasta causas de falla, entre otros aspectos críticos.

Comencemos.

¿Qué es un Árbol de Levas en Motores?

 

El árbol de levas es un sistema especial en motores de automóviles con la capacidad de regular combustible, aire y gases de escape.

Principales Funciones del Árbol de Levas

Árbol de LevasÁrbol de Levas
El árbol de levas realiza funciones integrales en el motor, tales como:

    • Regular el flujo de aire en el motor

 

    • Regular el flujo de combustible en el motor

 

    • Ayudar a expulsar los gases quemados de la cámara de combustión de un motor.

 

 

Tipos de Árbol de Levas en Motores

Para un funcionamiento adecuado del motor, la entrada de aire y combustible en la cámara de combustión debe ser regulada. Además, después de una combustión completa, los gases quemados deben ser expulsados. Este proceso es realizado completamente por un árbol de levas.
Por lo tanto, existen dos tipos principales de árboles de levas en diferentes motores, a saber;

    • Árbol de levas de taqué de aleta

 

    • Árbol de levas de rodillo

 

Árbol de Levas de Taqué de Aleta

En este árbol de levas, los levantadores son de forma plana y también tienen su cara ligeramente abovedada. La construcción de sus paredes es de forma cónica. Para un adecuado funcionamiento, debe haber una idoneidad de giro entre los lóbulos y los levantadores.
Por lo tanto, el giro entre los dos componentes logra un funcionamiento adecuado. Estos árboles de levas se fabrican más a menudo en acero, lo que los hace duraderos y más livianos en comparación con otros tipos de árboles de levas.
Árbol de Levas de Taque de Aleta Árbol de Levas de Taque de Aleta

Algunas ventajas incluyen las siguientes;
Estos tipos de árboles de levas son más asequibles en comparación con los árboles de levas de rodillo.
Hay un desgaste uniforme en el lóbulo ya que el levantador se desplaza ligeramente en los lados del lóbulo.

Árbol de Levas de Rodillo

El árbol de levas consta de;

  • Un eje

 

  • Rueda

 

  • Rodamientos de agujas

 

Las ruedas se mantienen en posición mediante el rodamiento de agujas. Los taqués de rodillo están unidos entre sí, lo que inhibe su rotación.
Las ventajas de este árbol de levas incluyen;
Estos árboles de levas producen más potencia al motor debido a una tasa reducida de fricción.
Durán más tiempo ya que se desgastan lentamente.
Como tienen lóbulos más inclinados, hay un mayor flujo de aire hacia la cámara de combustión, lo que aumenta la potencia de salida.
Árbol de Levas de Rodillo Árbol de Levas de Rodillo

 

Comparación entre Árbol de Levas y Cigüeñal

Un árbol de levas en un motor realiza la regulación del aire y el combustible en la cámara de combustión y al mismo tiempo exhausta los gases quemados de la cámara.
Por otro lado, un cigüeñal es un componente en un motor de pistón que convierte altas presiones y temperaturas en un movimiento rotativo.
Dentro del motor, existen bielas. Conectan los pistones del motor al cigüeñal. A partir de aquí, las ruedas se hacen girar porque el volante es hecho girar por el movimiento rotativo del pistón a través de la biela.
Cigüeñal Cigüeñal

 

 

 

Variable 

Árbol de Levas  

Cigüeñal 

 

 

Mecanismo de funcionamiento 

Regula el combustible y el aire al motor.
Además, una vez que los gases son completamente quemados por el motor, son exhaustados por el árbol de levas 

Este componente en el motor de pistón convierte altas presiones y temperaturas en un movimiento rotativo que hace girar el volante y, por lo tanto, mantiene las ruedas en movimiento. 

 

 

Velocidad de ciclo 

Sobre la base de un motor de cuatro tiempos, el árbol de levas hace una sola revolución por tiempo de potencia 

En un motor de cuatro tiempos, el cigüeñal completa dos revoluciones en un solo tiempo de potencia. 

 

 

Posición del motor 

Este componente está montado encima del cilindro del motor 

El cigüeñal está montado debajo del cilindro del motor 

 

Tipo de motor

 

Apto para motores de 2 y 4 tiempos.

 

El cigüeñal se utiliza en un motor de cuatro tiempos.

 

 

Estructura de los componentes

 

El componente utiliza engranajes y árboles de levas integrados en sus funcionalidades.

 

El componente consta de cojinetes, agujero de aceite, un muñón y una biela.

 

 

Material de fabricación

 

Los árboles de levas solo se pueden fabricar con hierro fundido y acero.

 

Los cigüeñales se fabrican solo con aleaciones de acero.

 

 

Número de componentes en el motor

 

Se pueden utilizar uno o dos árboles de levas.

 

Un motor solo utiliza un cigüeñal.

 

 

Tamaño del componente

 

Un árbol de levas es liviano.

 

Un cigüeñal es más pesado.

 

 

Cantidad de fuerza requerida en su funcionamiento

 

Se requiere menos fuerza para activar las válvulas durante el proceso de trabajo.

 

Se requiere más fuerza para que el cigüeñal entre en funcionamiento.

 

 

Ubicación del componente

 

Dependiendo del diseño del motor, se puede encontrar en el cárter o en la culata.

 

Se encuentra en el cárter.

 

 

 

 

Principio de funcionamiento del árbol de levas en motores de automóviles

El mecanismo de cadena ayuda a los engranajes o piñones en la operación de trabajo del árbol de levas.
Por lo general, este eje ayuda en:

 

  • Movimiento de los engranajes

 

 

 

  • Movimiento de los piñones

 

 

Por lo general, la relación de alineación es de 1 a 2. Por supuesto, esto debería estar entre los engranajes del cigüeñal y el sistema del árbol de levas.
Consecuentemente, con un solo ciclo, el cigüeñal completará dos ciclos mientras que el árbol de levas solo puede completar un ciclo.
A lo largo de todo el proceso, se debe mantener la sostenibilidad del tiempo fijo entre estos dos componentes con respecto a las posiciones del pistón. Esto se debe hacer para asegurar que los engranajes y piñones cierren y abran las válvulas del árbol de levas en el momento apropiado.

Mejor material para la fabricación de árboles de levas

El mejor material para la fabricación de árboles de levas es la aleación de acero porque son livianos y fuertes.
También los hay fabricados de hierro fundido. Es porque el hierro fundido tiene una alta resistencia al desgaste.
Además, en el pasado reciente, los fabricantes de motores automotrices han estado probando otros materiales como aleaciones de aluminio.

Mejor momento para reemplazar el árbol de levas

El reemplazo del árbol de levas debería hacerse cuando;
En el caso de que la luz del motor de un automóvil se mantenga encendida constantemente, entonces podría haber un problema con el árbol de levas. Por lo tanto, debe ser revisado y reemplazado.
El árbol de levas debe ser revisado cuando el motor del automóvil no arranca como de costumbre. El árbol de levas del automóvil debe ser reemplazado para determinar si el automóvil arrancará o si hay otro problema mecánico que lo afecta.
Un cambio en cómo se mueve el automóvil en la carretera también es crítico porque determina el estado de funcionamiento del árbol de levas. Por ejemplo, si el automóvil acelera lentamente y tiene un ralentí áspero, hay un problema con el árbol de levas. Con esta observación, deberían hacer un reemplazo.

Factores que determinan el precio del árbol de levas

El precio del árbol de levas se ve afectado por los siguientes factores;

Costo de producción

Durante su fabricación, estos componentes pasan por muchos procesos que deben ser incurridos al venderlos. Algunos de los costos probables incluyen el costo de los materiales crudos, el costo logístico y el costo de procesamiento por parte del fabricante. Cuantos más sean los costos, más alto será el precio final del árbol de levas y viceversa.

Tipo de material crudo utilizado

El tipo de material utilizado en la fabricación de estos componentes tiene un impacto directo en el precio final del componente. Por ejemplo, al usar hierro, los costos serán relativamente bajos. Esto se debe a que el hierro es barato y requiere menos energía y mano de obra durante su fabricación.
Por otro lado, cuando se utilizan aleaciones de acero en la fabricación de árboles de levas, los costos serán altos. El acero es caro de comprar y todo su proceso de fabricación consume mucho tiempo, mano de obra y energía.
Por lo tanto, cuando se ha utilizado hierro, el árbol de levas será menos costoso en comparación con cuando se han utilizado aleaciones de acero.

Expectativa de vida del árbol de levas

Para una expectativa de vida más larga, el eje será más caro que el que se espera que tenga una vida útil baja.

Avances tecnológicos

En el pasado reciente, ha habido modificaciones en el árbol de levas en términos de su tecnología, como el sensor del árbol de levas. El sensor comunica la velocidad del árbol de levas al módulo de control del motor. Con este tipo de componente tecnológicamente avanzado, es obvio que el precio será alto en comparación con el no tecnológicamente avanzado.

Reacción con factores ambientales

Estos árboles de levas están fabricados de tal manera que es poco probable que sean afectados por factores ambientales externos como la humedad y las altas temperaturas. Por esta razón, sus precios se ven elevados.

Competencia de otros fabricantes

Diferentes fabricantes de componentes tienen precios diferentes en sus componentes de árbol de levas. Esta diferencia es causada por las fuentes de materias primas, la logística y otros costos de producción como la mano de obra. Para una mejor supervivencia en el mercado, debes mantenerte al tanto de sus precios y ser igualado.
Por lo tanto, los competidores determinan los precios de los árboles de levas en el mercado.

Variables que determinan el rendimiento del árbol de levas

Las siguientes son variables que determinan el rendimiento del componente;
El tamaño y la ubicación de los lóbulos determinan todas las características del motor de compresión y ralentí. El árbol de levas fallará si el motor acelera con fuerza en su modo de ralentí. Además, el motor fallará si la compresión es deficiente.
Las revoluciones por minuto determinan la capacidad del motor para crear más potencia y acelerar rápidamente en poco tiempo.
Cuanto más alto sea el rpm del motor, más ciclos está haciendo el árbol de levas, por lo tanto, más funcional. Si el motor tarda en subir el rpm y acelerar rápido debido a una falla de cilindro, entonces el árbol de levas podría estar fallando.
La duración de la elevación del árbol de levas determina cuánto tiempo permanecerán abiertas las válvulas para que entre más aire y combustible en la cámara de combustión. Las duraciones de elevación más largas llevarán a más combustión en el motor, creando así más potencia para el motor. Por lo tanto, cuanto más larga sea la duración de la elevación del árbol de levas, mejor será el rendimiento del motor.

Causas de la falla del árbol de levas

Estos factores incluyen;

Falta de suficiente lubricación

Se debe cumplir con la lubricación utilizando el lubricante adecuado para prevenir la falla del árbol de levas. La lubricación inadecuada conducirá a un contacto de metal con metal y, por lo tanto, a la falla. Además, los lubricantes contaminados utilizados en los árboles de levas conducen a su rotura.

Procedimientos de configuración deficientes

Durante el proceso de instalación, se deben seguir los procedimientos correctos indicados en el manual para evitar la rotura del árbol de levas.

Reutilización de componentes desgastados

Durante la instalación de nuevos árboles de levas de seguidor plano, también se deben instalar componentes como seguidores en lugar de utilizar los antiguos. La reutilización de componentes desgastados resulta en la falla del árbol de levas.

Uso de hardware de calidad inferior

El uso de hardware que no esté recomendado por el fabricante llevará a la falla del árbol de levas. Por lo tanto, solo se debe utilizar el hardware especificado por el fabricante.

Desgaste de los lóbulos del árbol de levas

Dado que están en movimiento constante, los lóbulos del árbol de levas entran en contacto con factores como la suciedad y los escombros, por lo que pierden su lubricación. Después de algún tiempo sin un reemplazo rápido, se desgastarán rápidamente y causarán la falla del árbol de levas.

Cómo mantener el árbol de levas en el motor automotriz

Las siguientes son formas de mantener un árbol de levas;
Todos los componentes de un árbol de levas deben ser lubricados correctamente con lubricantes especificados por los fabricantes. El lubricante debe aplicarse en las superficies de los lóbulos, todos los árboles de levas de seguidor plano, los engranajes de transmisión y los fondos de la cara del elevador.
En caso de que desee reutilizar el árbol de levas de seguidor plano que todavía esté en buenas condiciones, entonces deben mantenerse en su orden inicial. Si se produce un error, entonces tendrán que ser descartados y se deben colocar unos nuevos en su lugar.
Después de una exitosa instalación del árbol de levas, este debería ser sometido a pruebas meticulosas para prevenir interferencias mecánicas que podrían llevar a fallos en el árbol de levas. Las interferencias comunes pueden deberse a:

  • Interferencia válvula-pistón
  • Interferencia de la bobina del resorte

Solo se debe usar hardware recomendado por el fabricante en el árbol de levas para mejorar la compatibilidad. Esto mantendrá el árbol de levas en un motor automotriz.
El operador debe seguir el procedimiento adecuado durante la instalación del árbol de levas y sus componentes. A veces, se cometen errores, donde se descuida el procedimiento adecuado, lo que resulta en fallos en el árbol de levas. El procedimiento detallado del fabricante debe ser utilizado en todo momento para proteger el árbol de levas.

Partes del Árbol de Levas para Motores

Algunos componentes clave incluyen:
Piezas del árbol de levas Piezas del árbol de levas

Cojinetes del árbol de levas

Ayudan en la rotación de las partes en el árbol de levas. Por lo general, la rotación es un movimiento lineal.
El movimiento lineal, que ha sido convertido a partir del movimiento rotatorio, permite que las partes giren.

Cubiertas de los cojinetes

Este componente se encuentra en la parte superior del cojinete del árbol de levas. Hace que la rotación sea suave, reduciendo así el desgaste posible.

Lóbulos

Estos son componentes esenciales del árbol de levas, ya que controlan la velocidad de la combustión y la evacuación de materiales.

Placa de empuje

Apoya la placa.

Engranaje de cadena

El engranaje retiene la correa de distribución del motor. Su posición está en el extremo del motor, en el punto donde se ha fijado el árbol de levas.

Chaveta de cabeza plana

Este componente se asegura de que otros componentes del motor se muevan simultáneamente.

¿Nuevos avances tecnológicos en el diseño y fabricación de árboles de levas?

Algunos de los avances incluyen;

El nuevo diseño del sensor del árbol de levas garantiza seguridad y eficiencia. Transmite la velocidad del árbol de levas al módulo de control del motor. Al mismo tiempo, este sensor aumenta la potencia del motor.

También, el diseño de un árbol de levas diferente para los motores diésel y de gasolina es un avance tecnológico. En los motores diésel, los lóbulos se colocan de manera más diferente para crear una sincronización de válvulas más conservadora.

Conclusión

Como puede ver, el árbol de levas juega un papel integral en los motores automotrices. Creemos que la información en esta guía le ha brindado una comprensión profunda sobre este útil eje de transmisión.
Para todas sus necesidades de fabricación de árboles de levas, póngase en contacto con KDM ahora.

Más recursos:

Eje de cigüeñal – Fuente: KDM

Árbol de levas – Fuente: Wikipedia

Cómo funciona un árbol de levas – Fuente: HowStuffWork

¿Qué es un árbol de levas y cómo funciona? – Fuente: Foundry Group

Árbol de levas vs Eje de cigüeñal – Fuente: The Handy Man

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