Válvulas

Las válvulas de escape y admisión cierran herméticamente la cámara de combustión y controlan el reciclaje de gases en el motor. Las válvulas son componentes sometidos a elevados esfuerzos térmicos y mecánicos, y además están expuestas a la corrosión. El esfuerzo mecánico se origina como consecuencia del doblamiento del platillo de la válvula a causa de la presión de encendido y por el fuerte impacto que éste recibe al cerrarse (solicitación a esfuerzo). El diseño apropiado, p. ej. el espesor y la conformación del platillo de la válvula, y la selección adecuada del material reducen estos esfuerzos a un nivel aceptable. La temperatura de la válvula de escape aumenta todavía más durante la exhalación de los gases de escape calientes. El enfriamiento de las válvulas se efectúa sobre todo por la disipación de calor a través del inserto para asiento de válvula en la culata del cilindro. Una parte menor del calor se disipa a través de la guía de válvula hacia la culata. Las válvulas de admisión alcanzan temperaturas de 300°C a 550°C aproximadamente, mientras que las temperaturas de las válvulas de escape pueden llegar hasta 1.000°C.

Tipos de válvulas

Válvula de admisión

  • Válvula monometálica,
  • Válvula monometálica con asiento templado,
  • Válvula monometálica con blindaje del asiento,
  • Válvula bimetálica,
  • Válvula bimetálica con blindaje del asiento

Válvula de escape

  • Válvula monometálica,
  • Válvula monometálica con blindaje del asiento,
  • Válvula bimetálica,
  • Válvula bimetálica con blindaje del asiento

Válvula monometálica

Las válvulas monometálicas están hechas de un sólo material. Éste se selecciona de modo que sea idóneo para cumplir ambas especifi caciones de requisitos: resistencia a altas temperaturas y buenas propiedades de deslizamiento.

Válvula bimetálica

En una válvula bimetálica pueden combinarse un material sumamente resistente al calor (cabeza de la pieza) con otro material para vástagos que puede endurecerse por temple (extremo del vástago) y que posea adicionalmente buenas propiedades deslizantes para guiar la válvula. La fusión de los materiales se efectúa mediante soldadura por fricción.

Válvulas huecas

Las válvulas huecas se emplean sobre todo para reducir la temperatura en una zona particularmente vulnerable, como es el sector de la moldura hueca, y por ello están llenas de sodio. El efecto secundario positivo que se aspira alcanzar es la reducción del peso. Las válvulas de admisión huecas y vacías se emplean sólo con el objetivo de reducir las masas. Para lograr un descenso de temperatura en las válvulas, el 60 % aprox. de la moldura hueca taladrada en el vástago se llena con sodio y se cierra mediante un proceso de soldadura por fricción. El sodio se derrite a 97,5°C, tiene un espesor de 0,97 g/cm³ y es un excelente conductor térmico. Cuando el motor está en marcha, el sodio se vuelve líquido y las fuerzas de las masas lo mueven de un lado a otro dentro del vástago. Por eso se habla en este contexto del llamado "efecto shaker". El sodio conduce entonces una parte del calor generado durante la combustión, del platillo de la válvula al sector del vástago. En ese lugar se evacua el calor a través de la guía de válvula. De este modo, las
temperaturas en el platillo de la válvula pueden descender entre 80° C y 150° C.

Tratamiento de las válvulas huecas llenas de sodio

Tener sumo cuidado al mecanizar y cortar las válvulas huecas llenas de sodio. Prestar atención a que la cavidad no se abra por descuido, dado que el sodio reacciona con agresividad con el agua o con la emulsión para taladrar y rectificar. De dicha reacción (sodio + agua) resulta hidrógeno y sosa cáustica.

Inspección y eliminación de desechos

Las válvulas huecas en pequeñas cantidades se pueden eliminar de la manera común y corriente. No es necesario cumplir con ninguna reglamentación especial. Si se tienen que inspeccionar válvulas llenas de sodio o eliminarlas en grandes cantidades, se debe abrir la cavidad sin emplear agente refrigerante, ya sea taladrando en dos puntos o partiendo la válvula por la mitad. Las válvulas preparadas de esta manera se introducen en una cubeta llena de agua a fin de contrarrestar el efecto nocivo del sodio. Una vez concluida la reacción las válvulas pueden ser eliminadas de la manera normal. La eliminación de la sosa cáustica remanente se efectúa conforme a las disposiciones locales correspondientes.

Indicaciones de seguridad

El procedimiento de neutralización del sodio debe realizarse sólo en recintos bien ventilados o al aire libre debido a la reacción agresiva de dicha sustancia y al desprendimiento de hidrógeno que se genera al mezclarse el sodio con el agua. En todo caso debe evitarse el contacto con la piel y los ojos. Por ese motivo, el manejo del sodio debe llevarlo a cabo sólo el personal debidamente capacitado y que use la indumentaria de protección correspondiente (guantes, gafas protectoras, etc.). Se debe prestar atención a los reglamentos de seguridad habituales para el manejo de sustancias agresivas, corrosivas y gases explosivos.

Blindaje y templado del asiento

Las válvulas de escape especiales tiene que soportar grandes esfuerzos debido a las elevadas temperaturas y al desgaste. Por esa razón estos asientos de válvula son frecuentemente blindados. En los motores de alto rendimiento las válvulas de admisión se templan sobre todo por inducción. Esto evita el desgaste del asiento de válvulas y de los insertos para asientos de válvulas.

Extremo del vástago de la válvula

El extremo del vástago de la válvula soporta un gran esfuerzo por el accionamiento de la válvula (balancín, palanca de arrastre, taqué). Para evitar un desgaste en esta zona, los extremos del vástago de la válvula se templan de un acero no templable. Los extremos del vástago de la válvula fabricados de un tipo de acero no templable reciben un blindaje de estelite o se le suelda una plaquita templada.

Denominaciones en una válvula

1 Largo total = (L)
2 Grosor total del platillo
3 Altura del asiento
4 Borde del platillo
5 Blindaje del asiento (opcional)
6 Platillo de la válvula
7 Diámetro de la falda = d
8 Vástago de la válvula
9 Área de la escotadura
10 Extremo del vástago (templado)
11 Longitud a rectificar
12 Moldura hueca
13 Ángulo del asiento = α
14 Superficie del platillo
15 Diámetro del platillo = D
16 Cazoleta

Montaje

La durabilidad de las válvulas y por consiguiente el buen funcionamiento del motor dependen de un montaje correcto. Preste siempre atención durante el montaje a las directivas para el montaje y los valores de ajuste especifi cados por el fabricante del motor.

Atención en el trabajo

Manipular las válvulas siempre con mucho cuidado. Las válvulas no se deben rectificar con papel de lija ni marcarse con granete o punzones de numerar en la base del platillo.   

Montaje

Utilizar una herramienta adecuada para montar la válvula en la culata de cilindro. Usar siempre nuevas piezas de sujeción al montar nuevas válvulas. Examinar el cono interior del platillo de resorte de la válvula en cuanto a desgaste y daños. Comprobar la tensión del resorte de válvula conforme a los valores límite estipulados por el fabricante del motor.

Antes del montaje

Montaje Guías de válvula