Calibracion de Valvulas

CALIBRACIÓN DE LAS VÁLVULAS L as válvul válvulas as son un obturador sometido etido a la presión presión de un resorte resorte y cuyo movi movim miento sirve para regular el paso de un fluido. Esta función no se modifica de un motor a otro, a pesar pesar de la varied vari edad ad de de motores de combusti combustión ón inte interna rna existen existentes, tes, entonces el árbol de levas y su mecanismo para abrir y cerrar válvulas, puede parecer sofisticado, aunque su funcionalidad es la misma. Esto significa que la forma de abrir y cerrar válvulas en una cabeza puede ser distinta, en diseño, figura y ubicación de las partes, pero el principio y objetivo de su funcionamiento es el mismo. Este principio consiste en sellar la cámara de combustión en forma sincronizada, para administrar el ingreso de la mezcla y la expulsión de gases quemados, y el objetivo es lograr un alto rendimiento en potencia, y ahorro de combustible. Las Las válvulas forman un ángulo recto desde su base hacia lo largo del vástago, esto es si se coloca la parte plana de la válvula sobre una superficie horizontal, el largo del vástago no debe tener inclinación alguna. El diámetro del vástago debe estar liso, sin talladuras, ni caries. El tamaño de las válvulas se modifica de un vehículo a otro, es decir mantienen su figura y el concepto origi ori gina nall, a pesar de que que sus sus dim dimensi ensiones sean diferentes. L as vál válvulas vulas se se insta installan, usándose usándose la base basepara tapar par el agujero u hoyo llamado asiento de la cabeza, cabeza, por el lado que sienta en el bloque de cilindros; y la parte llamadavástago llamada vástago se introduce a través de la cabeza, para acoplarse con un conjunto de piezas compuesto de resortes, anillos y clips [seguros, sujeta sujetadores], de esta manera, la l a válvul válvula a queda presi presionad onada a contra el el asiento y sujeta suj etada por un seguro o clips del otro lado.

Al funcionar el motor el vástago sube y baja. A unque la guía por donde sube y baja debe mantenerse lubricada, del lado de la vista se instala un sello retenedor de aceite [seal steam], para evitar que el aceite baje descontroladamente.

El resorte mantiene presionada la válvula contra el asiento, En el extremo superior del resorte, se posesiona un anillo de característica especial, llamado retenedor. Para la instalación se comprime el resorte, para permitir que el vástago de la válvula muestre sus ranura de seguridad, allí se coloca unaespecie de seguro que por lo general vienen en dos mitades. Este seguro al colocarse en las ranuras se acomoda de tal manera que resulta difícil su salida, pues al soltar la presión del resorte, este presiona los seguros contra el vástago, cumpliéndose así, la instalación de una válvula. Las válvulas de una cabeza o culata son componentes que sirven, para permitir o impedir el flujo de aire, mezcla, o gases quemados en el cilindro. En la figura se muestra una de las cabezas de un motor de 6 cilindros en “V”, se observan las 6 válvulas, tres de admisión y tres de escape, por lo tanto, también llevan 6 balancines o pericos (la figura es de un motor FORD V6). 1)  Tornillo que sujeta el balancín, directamente en la estructura de la cabeza. 2)  Trapecio que facilita el movimiento y lubricación del balancín. 3) Balancín (aquí no hay eje de balancines, denominado flauta) 4) Varilla empujadora (en este caso la varilla se mantiene en contacto con un buzo (valv lifter, alza válvula hidráulico) instalado en el bloque de cilindros. 5) Estructura de la cabeza (culata). Cuando el motor comienza a funcionar el árbol de levas mueve la varilla empujadora (4), el balancín recibe el impulso por un lado y, como consecuencia de

ello, por el otro empuja la válvula contra la presión del resorte. Esta acción separa la cara de la válvula de su asiento. En aquellos motores que usan eje de balancines o flauta (como el de la figura) no usa tornillo regulador de válvula. La amortiguación del movimiento se encuentra en el buzo (valv lifter – alza válvula hidráulico), que empuja la varilla.

En la figura se observa un típico eje de balancines con tornillos de ajuste. El funcionamiento del balancín se basa en la libertad que tiene para moverse, balanceándose en el eje, obedeciendo al empuje, del mecanismo que usa el árbol de levas para sincronizar la apertura de las válvulas.

En la figura siguiente se muestra la forma correcta e incorrecta de interpretar la posición de asiento de una válvula. Las válvulas deben tener un margen, esto lo ayuda a soportar el constante golpeteo del asiento. Cuando las válvulas no tienen margen, el constante abrir y cerrar incrusta la cara de la válvula, dentro del asiento, ocasionando fallas de funcionamiento al motor.

Entonces, el árbol de levas empuja o usa un mecanismo para empujar las válvulas, y las válvulas deben abrir y cerrar herméticamente el asiento en la cámara de combustión.

De esta manera, un desgaste deasientos obliga a que la válvula se incruste más en el asiento, ello conlleva a que el extremo o vástago superior de la válvula se acerque más al balancín. Esto hace que el balancín tenga presionado el extremo de la válvula y ella se mantendrá fuera del asiento o eliminando la tolerancia del buzo, dando como consecuencia fallas de funcionamiento del motor. En caso de un mal ajuste de válvulas, dejaría demasiada luz o separación, con ello el balancín tardará más en empujar la válvula, y al hacer no abriría lo suficiente dando fallas y golpeteo de balancines (este golpeteo deforma las partes). Debido a ello, se requiere un ajuste periódico de válvulas, sobre la base de que el contacto árbol de levas-válvulas debe mantener una luz según las especificaciones del fabricante. El ajuste se hace con los tornillos reguladores que traen las válvulas, que se conocen como sistema mecánico. En los sistemas que traen buzo se les conoce como sistema hidráulico, y no es necesario el ajuste debido a la tolerancia de amortiguación al desgaste que tienen.

Precaucio nes antes de ins talar la cabeza (culata): Antes deinstalar una cabeza, lleve el motor a TDC (PMS), en todos los casos. Luego afloje los reguladores de los balancines, si los tuviera, o si no tuvieran regulador gire el o los árboles de levas hacia la posición de encendido para el pistón #1 (así puede instalarse con confianza, de lo contrario se pueden dañar las válvulas). En las cabezas o culatas con árbol de levas instalado, gire el engrane del árbol de levas dejándola en posición de encendido para el pistón #1. En las cabezas de un motor en “V” con doble árbol de levas en cada cabeza, antes de instalarlas gire los engranes del árbol de levas, dejándolo en posición de encendido para el pistón #1, con los cuatro engranes en sus respectivas marcas de sincronización (la idea es que los engranes queden en posición de instalación de la banda o cadenade tiempo).

En algunos casos, es posible encontrar resistencia de los engranes a quedarse en la posición exacta, pero lo que importa es que el engrane, quede lo más cerca posible de su posición (cuando haga la instalación se puede corregir).  Todo esto evita que se instale la cabeza con los engranes movidos, lo que será imposible corregir una vez instalada, ya que los pistones estarán presionando a las válvulas. La sincronización que se busca es que los pistones al subir ocupan el mismo espacio que ocupan las válvulas al abrir, por ello las válvulas solo se abren, cuando los pistones bajan. Si no tenemos en cuenta esto, al instalar la cabeza podemos dañar las válvulas. Igualmente se debe recordar que una vez instalada la cabeza, no se debe girar, en forma independiente ningún engrane, ni cigüeñal, ni árbol de levas, sino hasta instalar la banda de tiempo o correa de distribución. En los motores con árbol de levas en el bloque de cilindro, se instala la cadena antes que las cabezas. Algunos motores al romperse la cadena (banda de tiempo, correa de sincronización, cadena de distribución, etc.) no llegan a dañar válvulas, aún después de estar haciendo girar el motor de arranque, pero no debe hacerse por norma. Por ello cuando se encuentra un motor que tenga la banda barrida o rota, se deben tomar precauciones para asegurarse que las válvulas no sufrieron daño.

Buzos: Se conoce como buzo, “valv lifter” o alza válvulas hidráulico)a unos pequeños componentes de forma cilíndrica, sumergidos en aceite, que tienen la función de suavizar o amortiguar el contacto válvula-asiento, balancín-válvula, balancín-varilla empujadora.

Este componente por lo general esta asociado a un balancín, se lo puedepensar como suavizando el empuje de un extremo del balancín, para que este a su vez empuje la válvula. Según el motor difiere su diseño, estilo y ubicación, aunque el principio de funcionamiento es el mismo: “son empujados por el árbol de levas, se utilizan para amortiguar el contacto entre la válvula y el asiento y entre el balancín y el vástago de la válvula.

En la ilustración se pueden observar los componentes de un buzo, conocido como componente hidráulico debido a su principio de funcionamiento. Hay varias formas de empujar las válvulas, veremos algunas: − Cuando el motor trae árbol de levas en el bloque de cilindros, por lo general usa buzo, llamado hidráulico, en la ilustración se puede observar 2 buzos llamados del tipo “roller”. Si visualizamos el giro del árbol de levas, podemos decir que un buzo sube y el otro baja, este movimiento proyectado en todo el mecanismo nos permite que el giro del árbol de levas determina el cierre y apertura de las válvulas, al moverlas de sus respectivos asientos. El árbol de levas es un componente diseñado con cálculo milimétrico y cumpliendo las especificaciones de un motor en particular. Los hoyos o agujeros que indican las flechas en la imagen permiten la lubricación de este tipo de componentes, la acción de sube y baja se cargan y descargan (los buzos siempre se instalan en una especie de cilindro en el que se deslizan lubricándose).

− En la ilustración siguiente se muestra una cabeza con un árbol de levas y 12 válvulas, los 12 balancines observados no llevan tornillo regulador, en su lugar encontramos los buzos.

El funcionamiento del sistema es el siguiente; “los balancines apoyan uno de sus extremos en el árbol de levas, que gira en la parte central y a lo largo de la cabeza, dicha rotación obliga a que los balancines suban y bajen, esta acción se transmite por el otro extremo del balancín empujando la válvula contra la fuerza del resorte. Para suavizar o amortiguar este contacto balancín-válvula se utiliza el tipo de buzo o “valv lifter” de la figura superior derecha”. En este caso, el buzo está instalado en un extremo del balancín haciendo contacto con el extremo de la válvula. Los buzos, debido a su uso se endurecen en su posición, si se realiza un asiento de válvulas o si se rectifican asientos, la posición en la tolerancia del buzo cambiará. Debido a ello se hace necesario comprimirlos para suavizarlos, de esta forma, tomarán nuevo aceite y se ajustarán a una nueva posición. En caso contrario, estos buzos no dejarán que las válvulas trabajen bien y harán ruido.

 Aj us tes o cali br ació n d e válv ul as El ajuste o calibración de las válvulas en los motores equipados con buzos y tuerca reguladora en el balancín, como algunos modelos de General Motors, se realizará como se describe a continuación.

Antes debemos observar que estos motores traen varilla empujadora, pero además una tuerca que fija el balancín a la estructura de la cabeza. La varilla empujadora descansa en un buzo, en contacto con el árbol de levas. La tuerca nos modifica la situación, ya que puede subir o bajar el nivel del balancín en el birlo (la tuerca se utiliza para calibrar o ajustar el contacto de la válvula).

El ajuste de este tipo de balancines sehace de uno en uno, siguiendo el orden de encendido. Entonces, tenemos todos los balancines sueltos, se debe llevar la poleadel cigüeñal a PMS (TDC) con el árbol de levas en posición de encendido para el pistón #1. Siempre rote o gire la polea del cigüeñal en el sentido normal de funcionamiento.

En esta posición, gire la tuerca de ajuste de las válvulas correspondiente al pisto #1, hasta que la varilla de empuje haga contacto con el buzo (puede ayudarse rotando la varilla con los dedos, al hacer contacto se pondrá dura). L uego desde este punto cuente las vueltas del recorrido que haga la tuerca para empujar la varilla hasta el tope. Si las vueltas fueron 5, regrese la tuerca hasta la posición de contacto y vuelva a apretar contando 2 ½ vueltas, de esta manera quedará centrado el buzo en la mitad de su recorrido total (se entiende que la tuerca es del tipo que se autoajusta, esto es que no requiere contratuerca. Para continuar haga lo mismo con cada cilindro, siguiendo el orden de encendido (asumimos que los buzos están en buenas condiciones, fueron comprimidos y suavizados antes de su instalación y se mantuvieron sumergidos en aceite, o son nuevos). En el manual de especificaciones viene la cantidad de vueltas que se deben aplicar en cada tipo de motor, pero la intención de centrar el recorrido del buzo será siempre la misma. Ajustes en motores sin balancines En los motores actuales es muy común el uso de doble árbol de levas sobre la cabeza, que no usan balancines. En estos casos, los resortes están cubiertos por un componente que llamaremos “copa o cubo”. Este tipo de cabeza da la impresion de usar valv lifter, o buzos;pero no siempre es así. Este componente puede ser del tipo sólido o hidráulico: − El cubo sólido, mostrado más abajo, ocupa un espaciador, llamado “shim”. Para hacerle un trabajo de asientos de válvulas a este tipo de cabeza, se requiere bastante paciencia, debido a que debe calibrarse el contacto: espaciador “shim”/árbol de levas. Esto significa, que si, por alguna razón, se remueve el árbol de levas de su ubicación y retira estos espaciadores “shims” en forma desordenada se complicará la reposición según las especificaciones que estos requieren. El árbol de levas esta montado en sus asientos, y al mismo tiempo se mantiene en contacto con el espaciador (“shim”), que cubre la copa y conjunto de resorte con vástago de válvula. − En los casos, que el componente sea hidráulico, el problema se limita a lubricación; y al desgaste de los componentes.

En la figura siguiente se muestra una copa o cubo (“valve tappets”) que se instala cubriendo el conjunto resorte-válvula. Su estructura es sólida y lleva acoplado un disco (“shim”) movible y reemplazable por otra de mayor o menor grosor, de acuerdo a las especificaciones de ajuste que requiera el contacto árbol de levas-válvula. Se pueden observar diferentes vistas de la misma copa, internamente traen un revestimiento similar al teflón que ayudan a soportar el calor, manteniéndose lubricado el contacto con el resorte.

El tipo de árbol de levas sin balancín mencionado en el párrafo anterior, no requiere del mismo debido a que el árbol de levas mantiene contacto con el disco (“shim”), evitándose el movimiento del balancín. En la figura de la izquierda se observa esta situación y a la derecha se muestra el componente sólido: copa y disco espaciador.

Para ampliar, ahora veremos el mismo tipo de copa o cubo con espaciador. El dibujo ayuda a comprender como remover el disco espaciador, para cambiarlo por otro que se ajuste a las necesidades del caso.

Para medir el espesor y comprobar que el disco es el requerido según las especificaciones se usa un micrómetro, como el de la figura.

Este tipo de copa o cubo sólido tiene sus inconvenientes debido a que para cambiarlo por otro, se requiere disponer de un juego completo de todas las medidas. Igualmente tenemos que tener la convicción de que un cambio de “shims” ayudará ante un problema de ajuste (estos discos o “shims” se venden en los negocios de autopiezas), un cambio a tiempo puede ayudar a un buen funcionamiento del motor, si es que se encuentra dentro de las tolerancias especificadas por el fabricante. En otras palabras, si

el problema se encuentra en los asientos de válvulas, nada se conseguirá con un cambio de discos. Esta última indicación, aconseja un trabajo completo de válvulas, en una tornería especializada en cabezas. Así las válvulas serán ajustadas a especificaciones originales. El tipo de buzo de la figura tiene una apariencia similar al de tipo sólido (cubo con disco calibrado). Su ubicación es similar, cubre el conjunto de resorte y válvula, pero no lleva disco o “shims” de regulación, no requiere balancín, son accionados directamente por el árbol de levas. Su funcionamiento es hidráulico, no necesita ajuste. Cuando se sale de tolerancia se requiere un trabajo de válvulas completo.

La mayoría de los automóviles grandes americanos tienen válvula en la cabeza accionada por varillas de válvulas. También traen alzavalvulas hidráulicos que no requieren ajustes. Sin embargo, muchos automóviles de 4 y 6 cilindros en línea tienen válvulas en la cabeza con alzaválvulas mecánicos que requieren ajustes periódicos. L os balancines en estos motores están montados en flechas o ejes atornillados a la cabeza, o en birlos individuales. Los motores de algunos vehículos europeos o asiáticos traen una combinación de eje de balancines y árbol de levas en la cabeza, y por tanto no tienen varillas de válvulas.

Otro sistema típico es el de la figura siguiente, que solo requiere tener las válvulas de cada uno de los pistones en posición de encendido y proceder al ajuste, utilizando para ello el tornillo de cierre y contratuerca. Observe, que se trata de un motor, que trae varillas alzaválvulas del tipo mecánico.

En la figura de la izquierda tenemos otro tipo diferente, el tornillo de ajuste descansa en el vástago de la válvula, trae árbol de levas en la cabeza, por tanto, la hoja de calibración se coloca entre el vástago de la válvula y el tornillo de ajuste. En la figura de la derecha, vemos un sistema con doble eje de balancines, que funcionan en base a la rotación del árbol de levas que se encuentra en el centro y a lo largo de la cabeza. En este caso, la calibración es bastante obvia, ya que se trata de colocar la hoja de calibración, entre el vástago de la válvula y el tornillo de ajuste. Hacer el ajuste girando el tornillo y la contratuerca. En la figura inferior se observa una secuencia de calibración, donde la hoja se pasa entre el árbol de levas y el balancín. El ajuste se hace aflojando la contratuerca para mover la tuerca de ajuste, como se ve en la ilustración (motor NISSAN).

En el sistema siguiente (figura inferior) no hay balancín, la hoja de calibración se pasa, entre la leva y el impulsor de cubo. Para hacer el ajuste se debe mover el tornillo con una llave hexagonal.

Para concluir, las cabezas o culatas llevadas a un taller especializado en rectificación, serán sometidas al siguiente trabajo: − Lavado y chequeo minucioso de la estructura de la cabeza, para descartar grietas o desgaste excesivo de los conductos de agua. − Medición y pruebas de la superficie plana, para descartar deformaciones y confirmar que se encuentra dentro de las especificaciones. − Medición y rectificación, si fuera necesario, del árbol de levas y los asientos (cuando se trate de una cabeza con árbol de levas integrados SOHC-DOHC). − Revisión e instalación de guías, asientos, válvulas y resortes, ajustándolo a las medidas especificadas (en este trabajo se hacen las correcciones en altura en las que quedará la válvula, para coincidir con las medidas de tolerancia de los buzos o discos). Las correcciones mencionadas, en cuanto a altura de la válvula, se hacen alterando el desgaste del asiento o rectificando el extremo del vástago de la válvula (lo que significa que un simple asiento de válvulas puede no garantizar la solución).