Todo sobre tapas de cilindros

Sobre la tapa de cilindros y el árbol de levas.

Una inquietud de fuerte motivación en la mecánica de los autos es la modificación de la tapa de cilindros del motor y del árbol de levas. En el presente artículo técnico usted puede aclarar dudas sobre este asunto que es de gran atracción en el mundo del Tuning.

Aquí puede obtener información sobre para que sirve modificar la tapa de cilindros y lo que se consigue modificando el árbol de levas. Se explica lo que es el árbol de levas y para que sirve, como se lo modifica y cuales son las ventajas de hacerlo.

El árbol de levas tiene la función de abrir y cerrar las válvulas de admisión y escape. Cuando se habla de "leva tocada" se hace referencia a una leva con mayor grado de avance en el punto de apertura. Se traduce en más tiempo de apertura de la válvula.

Si la válvula de la admisión está más tiempo abierta hay mayor ingreso de gases y más mezcla para una capacidad incrementada de explosión, asi se desarrolla más potencia. Aumenta el régimen de revoluciones del motor por mayor mezcla de aire y combustible.

Cuando se habla de limar la tapa de cilindros, se involucra el obtener más compresión y una forma económica de lograrla es limando la tapa de cilindros, porque otra manera es más costosa, por ejemplo cambiar por cilindros más grandes o de materiales costosos.

Al limar la tapa se reduce el espacio entre la cámara de combustión y la cabeza del pistón. De tal modo se alcanza una mayor compresión y se traduce e mejor rendimiento térmico del motor.

Es igual a conseguir más compresión por más potencia con igual consumo de combustible.

Para calcular el índice de compresión, se emplea la siguiente fórmula:

Volumen del cilindro + Volumen de la cámara de combustión / Volumen de la cámara de combustión

Como las tapas de cilindros en su funcionamiento son un conjunto de piezas vamos a tomar una por una para los que no tienen claro el funcionamiento de tales o como se las modifica para que tu coche tenga mas potencia.

Bueno la primera pieza mecánica a tratar va a ser el árbol de levas:
El nombre árbol deriva de la forma de la pieza alargada y con ramificaciones por así llamarle, estas ramificaciones serian las levas, las levas son formas ovoides que cumplen la función de abrir las válvulas de admisión y escape, y depende el perfil, su forma, y su ángulo con respecto al punto 0° va a ser la función que cumple.
Tenemos varias denominaciones para clasificar los motores con uno o más árbol de levas, tenemos los OHV, " overhead valve " que significa árbol de levas a la cabeza ( la mayoría de los motores modernos a no ser algunos motores en V o como los motores boxer tipo fusca con árbol de levas central ) también tenemos los OHC o SOHC son los " single overhead camshaft " son motores de un único árbol de levas y luego tenemos los rendidores multivalvulares DHOC " double overhead camshaft " que son nada mas ni nada menos que 2 árboles de leva, en este caso se trata de motores 16 válvulas o hasta 20 válvulas como es el caso del caballito de batalla del grupo VW el cual en su versión mas pacifica supera los 150 caballos con 1.8litros claro que adicionado con un turbocompresor de geometría variable muy eficiente, este mismo motor es el que equipa el Audi TT que con algo

mas de 250 caballos en su versión más poderosa, pero no es nuestro tema así que volviendo, ya tenemos una idea de los diferentes formatos de árboles.
No quiero entrar muy profundamente en todas las modificaciones con las que vienen los árboles por que son muy precisas y complejas para explicarlas, pero si vamos a ver en ramos generales que hace una leva " mas tocada " que otra, estos artefactos de denominan como todo producto por su característica mas importante y en este caso es por el grado de avance que tiene la leva en su punto de apertura total, al avanzar el tiempo de apertura de la válvula (en este caso admisión) tenemos mas tiempo la válvula abierta para
la entrada de gas, o sea mas mezcla explosiva. Otro factor que se altera es en el perfil de la leva o sea la parte que presiona el sistema de botador para abrir y cerrar la válvula, este se construye menos puntiagudo, eso refleja en el tiempo de apertura, y también se le cambia su altura, existen varias aperturas como puede ser 8 Mm. en un árbol de fabrica o 12 o hasta mas apertura de válvula de un árbol, estamos hablando de casi ½ centímetro mas que la apertura original que es mucho! recuerden que nuestros autos son grandes aspiradoras y cualquier entrada de aire extra a la cámara es de mucha ayuda, para generar mas potencia.

Por otro tenemos la leva de escape que se coordina con la de admisión para dejar escapar los gases quemados que por lo general son de muy parecida configuración que la de admisión, Al cambiar los tiempos de admisión el motor necesita mas tiempo para su ciclo de admisión por eso cuando escuchamos los autos " tocados " tienen el aspecto de querer apagarse y obviamente es a causa de que están equipados con árboles modificados, lo que permite un árbol de levas es aumentar el régimen de giro del motor con lo que se logra hacer mas cantidad de aire-combustible en menos tiempo, que es la base de la preparación de motores aspirados.
En segundo lugar están las válvulas:
Las válvulas son un punto también muy importante como todo en la tapa de cilindros, están se encargan de cerrar y abrir el pase de gases tanto como de aire-combustible como de escape, que claro están comandadas por el árbol, por eso los brasileros le llaman comando de válvulas y no árbol como nosotros. Mayoritariamente lo que se trata de lograr con una válvula es que no obstruya el caudal de aire que demanda el cilindro en el tiempo de admisión por eso los bordes de asiento se tratan de hacer en un grado que permita más pasaje de aire, la mayoría de los coches de fabrica vienen con 45 grados
Los preparadores lo que intentan hacer es que el espacio que quede entre la válvula abierta y su asiento sea mayor y menos trabado entonces se elige un perfil menos trabado como puede ser 30 grado, hay que tener en cuanta que estas modificaciones no tienen grandes ganancias de potencia pero en un motor e aspiración natural TODO SIRVE!
También sé las construye de materiales más resistentes y livianos como puede ser Acero Inox, o pasando a las grandes ligas Titanio, lo que permite esto es lograr que la cabeta de la válvula tenga menos material y así generar mas espacio para la entrada de aire así

como el peso beneficia a la velocidad de cierre de la válvula que en autos de válvulas grandes es muy bueno que suceda para que no fluctúe el motor. Y finalmente y lo más importante el tamaño, cuanto más grande mas gas pasa, pero ojo válvulas de gran tamaño son por llamarles de alguna manera " torpes" por que es simple cuanto más pesadas y más difíciles de cerrar trabajo que le toca hacer a los resortes de válvulas, por eso se inventaron los motores multivalvulares los cuales con dos válvulas o mas admitiendo aire logran el mismo efecto que una válvula enorme pero sin el problemas del peso " dos pueden mas que uno " imaginen 2 válvulas de 25 Mm. de diámetro, suman una válvula de 50 Mm. aprox. , se imaginan una válvula de adm. de 5 cm ¿? no entraría en ninguna tapa de cilindros considerando que la de escape debería ser un 15 % más pequeña ocuparían demasiado espacio, pero si ubicamos dos de admisión y 1 de escape se distribuye mucho mejor
el espacio.
El aliado de la válvula, Resortes:
Los resortes son......... resortes nada mas ni nada menos los hay mas duros, dobles, todo lo que se quiere lograr es el cierre de válvula mas rápido, lo cual nos da mayor velocidad en el ciclo y por esto mayor velocidad de giro en el motor, Repito la ganancia de cambiar estos artefactos no genera grandes incrementos de potencia pero ayuda y mucho...



Comprimir un motor o el típico " bajadita de tapa"
Lo que se logra al comprimir un motor en obviamente mas potencia, pero también aunque usted no lo crea es economía, SÍ! Economía, para no salgas corriendo y dejame terminar!
El comprimir un motor se logra de dos maneras principalmente con el espillado de la tapa de cilindro en su base lo que refleja en menos espacio entre la parte superior de la cámara de explosión y la cabeza del pistón y así logramos mas " compresión" y segundo con la adición de pistones más altos o planos o con mas cabeza o como le quieran llamar, que hace
lo mismo que la "bajadita" pero cuesta 20 veces más (por lo general), la manera de medir la compresión de un motor es la siguiente, se denomina en partes a 1 estas partes son la cantidad de veces que entra ese " 1 " en el cilindro con el pistón en su punto inferior
y el 1 es la unidad que se mides cuando el pistón esta en el punto máximo de compresión, o sea si tenemos un motor con compresión 9 a 1 quiere decir que el espacio que queda en la cámara con el pistón arriba se repite 9 veces en la totalidad del cilindro cuando el pistón esta en su punto inferior

Conductos y múltiples:
Los conductos de admisión que se encuentran en la tapa de cilindros tienen la función de dirigir el gas ya sea de escape o admisión a la cámara de combustión, en este caso lo que se trata de hacer es aumentar su diámetro y su geometría, la cual debe ser favorable para el flujo de aire, en muchos casos se llega a usar un aparato que se llama flujometro que lo que hace es medir cantidad de flujo de aire que se expresa en velocidad de aire (cfm), los métodos de ensanchamiento de los ductos es por medio de pulidos con diferentes herramientas como pueden ser piedras especiales sepillos, etc. También se trata de generar formas especiales con efectos venturi, lo que trata de lograr con esto es lograr aumentar la velocidad del aire con lo cual se generan pequeñísimos aumentos de presiones los cuales incrementan considerables ganancias de potencia, obviamente esto es solo y exclusivamente para profesionales, que aquí en Uruguay son por lo general los que trabajan con autos de competición profesional como el caso de Super-turismo, turismo libre, autos con desarrollos por lo más interesantes ya que cuentan con baja cilindrada y rendimientos en potencia de algo así como 150 caballos en el caso de un 1.6 en una carrocería de 800 kilos, suena interesante no?
También el largo de los múltiples de admisión y escape ayudan a generar mas potencia, en el caso del escape tenemos que al hacer más largos los conductos de escape, logramos un efecto de vacío mas rápido de los gases de escape lo que se traduce en una ayuda a que el ciclo sea efectuado mas rápido y que la cámara de admisión este mas vacía para recibir mayor llenado de gas explosivo y así generar mas potencia, para el múltiple de admisión tenemos que obviamente mayor diámetro ayuda a generar mas caudal y su largo también influye, según tengo entendido los múltiples largos son recomendados para bajas revoluciones y los cortos para mejor rendimiento en altas revoluciones, parece ser que el sellado de la válvula de admisión tiene un efecto de onda de retroceso de flujo y por eso los largos tienen mejor comportamiento en baja y los cortos en alta, hoy en dia existen autos en nuestro mercado que mezclan los beneficios de los dos sistemas con múltiples de geometría variable, los cuales según el régimen del motor optan por uno de los dos sistemas, claro que hablando de autos a inyección.

.- Aumentar la velocidad del aire hace que la presión dentro del conducto caiga más durante la fase de aspiración. Lograr un diferencial de presión alto durante la mayor cantidad de tiempo durante la aspiración, hace que el motor tenga mejor llenado.
.- La sobrepresión se genera por sintonia del conducto de admisión instantes antes que la válvula abra. Esto da un aumenta el diferencial de presión al comienzo de la aspiración, haciendolo menos progresivo al tema y mejorando la carga. También se puede dar esta sintonia en otros momentos de la aspiración.. tanto en el momento de cierre de la válvula, donde si el pistón se encuentra en carrera ascendente reduce la reversión... etc. Donde hacerlo.. en que rango de rpm.. etc.. depende del motor y su aplicación.
.- Siempre se busca lograr los mejores resultados con el menor volumen de conducto posible. Esto aumenta el rendimiento del motor en transitorios y aceleraciones. No solamente entregando potencia en un regimen estacionario, como pueden ser los motores marinos que vienen con conductos que parecen tuneles de subte j