OFICINA TÉCNICA

     DOCUMENTACIÓN BÁSICA DEL PROYECTO
     PLANIFICACIÓN, PROGRAMACIÓN Y EJECUCIÓN DE PROYECTOS

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MUELLES

Su misión es forzar a la válvula y demás componentes a seguir el perfil de la leva durante el proceso de cierre, venciendo la inercia. Además, mantiene la válvula presionada contra su asiento garantizando la estanqueidad en la cámara de combustión.
     Actualmente se usan resortes de torsión en forma de muelles helicoidales cilíndricos. El uso de 2 resortes por válvula se justifica para mantener las tensiones en el resorte dentro de los admisible. Pero el uso de materiales con mejores características permite usar un único resorte con válvula, aportando las ventajas de menor peso y número de componentes.
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GUIAS DE LA VÁLVULA

Es el elemento por el que se desliza el vástago de la válvula en su movimiento alternativo, sirviéndole de guía. Suelen ser postizas y van montadas en la culata por interferencia, pero a veces se mecanizan directamente sobre ella. Su diámetro interior tiene que ser tal que el juego resultante vástago-guía admita la dilatación debida al calentamiento que origina el funcionamiento del motor, y permita a la vez, la existencia de una delgada película de aceite que evite el contacto metal-metal. Juegos excesivos provocan películas de aceite de elevado espesor, provocando consumo de aceite, mientras que juegos escasos provocan gripaje. Para evitar el consumo de aceite se colocan en la parte superior de la guía retenes de aceite.
     Las guías de admisión son más cortas que las de escape, debido a que no necesitan tanta refrigeración y a que el entorpecimiento del flujo de gases de admisión afecta más al rendimiento del motor que el del escape.
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ASIENTOS DE VÁLVULA

Es el elemento de la culata donde apoya la válvula cuando se produce el cierre. Puede estar mecanizado directamente sobre la culata o sobre un anillo postizo de acero sinterizado que se monta por interferencia en un alojamiento mecanizado en la culata. En      este último caso hay que cuidar el centrado del postizo para asegurar una buena alineación de su eje con el de la guía de la válvula. Para mejorar el cierre, el asiento se mecaniza con un ángulo ligeramente menor al de la válvula.

     El asiento de la culata está sometido a una gran carga percusiva, que aumenta con la velocidad del motor, y a una elevada temperatura, sobre todo en el escape.
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TAPA DE MUELLES Y SEMICONOS

Es la pieza que, colocada en el extremo superior del vástago de la válvula, le transmite los esfuerzos del muelle a través de una pieza cónica partida, los semiconos. Tiene como objetivo mantener los resortes en la posición correcta.

     Los semiconos tienen exteriormente forma cónica invertida para acoplar en el orificio cónico de la tapa de muelles. La forma inferior es cilíndrica con uno o varios  salientes en forma de collar, y acopla el vástago de la válvula que lleva mecanizadas unas acanaladuras para alojar los collares de los semiconos. A mayor número de ranuras y collares, mejor reparto del esfuerzo. El cono sólo transmite fuerza en la dirección en que la ejerce el resorte. Según estos semiconos comprendan un arco igual o menor de 180 grados, el montaje de las válvula-tapa de muelles será fijo o flotante. En este último caso se produce el giro de la válvula durante el funcionamiento del motor con las consecuentes ventajas en cuanto a desgastes y estanqueidad. Los rotadores obligan a la válvula a girar un ángulo determinado mediante un mecanismo de trinquete, cada vez que ésta abre y cierra.
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VÁLVULAS

Son los elementos encargados de la apertura y cierre de los conductos de admisión y escape. Las válvulas usadas hoy en día son las válvulas de plato, que presentan área de paso y coeficiente de gasto elevados, y un coste de fabricación reducido, aunque su capacidad de refrigeración es baja. Se divide en 2 partes:

• Pie o vástago: parte recta responsable del guiado y la sujeción de la válvula. Su longitud depende en gran parte de la altura de la culata y la longitud del resorte.
• Cabeza: parte circular sobre la que se mecaniza la superficie cónica de cierre, junto con el asiento mecanizado en la culata forma una junta estanca.

     Hay una serie de factores a tener en cuenta a la hora del diseño: el ángulos de asiento, el área de paso de la válvula y el material a usar.

     La importancia del ángulo de asiento se debe a que a medida que aumenta, mejora el cierre por aumentar el efecto de enclavamiento, mejora el coeficiente de gasto por la menor deflexión del flujo pero empeora el área de paso, que es casi proporcional al coseno del ángulo. 30º suele es lo normal para la válvula de admisión y 45º para la de escape.

     El valor del área de paso afecta directamente al rendimiento volumétrico, un parámetro que mide la efectividad de la renovación de la carga. A mayor área de paso menor velocidad de paso y mejor coeficiente de gasto. Los valores máximos para las velocidades de admisión y escape  son 60 y 100 m/s. El área de paso dependerá del levantamiento máximo y del diámetro, L//D oscila entre 0,2 y 0,35. Valores mayores no hacen crecer mucho el coeficiente de gasto y aumentar los problemas del sistema.

     A la hora de elegir el material, hay que tener en cuenta que las válvulas trabajan bajo grandes cargas térmicas, además la composición de los gases de escape junto con la alta temperatura, hace que tengan una gran capacidad corrosiva. La evacuación del calor se hace por el asiento, por la guía y una pequeña parte por los gases de alrededor. El material utilizado debe reunir estos requisitos:

• Capacidad de soportar altas temperaturas.
• Tenacidad en presencia de entallas.
• Resistencia a la corrosión.
• Resistencia a la formación de cascarilla.
• Resistencia al desgaste.
• Conductividad térmica elevada.

     Se suelen usar aceros aleados con Cr, Ni, Si... con estructura martensítica o austenítica. Los primero presentan buena conductividad térmica pero menor resistencia a altas temperaturas, por lo que se usan en las válvulas de admisión o el pie de las de escape. Los segundos tienen mejor resistencia a la corrosión, impacto y a las altas temperaturas,  aunque su peor conductividad hace que sólo se usen en la cabeza de las válvulas de escape, usando en el vástago un acero martensítico y soldando ambas partes por fricción. El extremo del vástago, está sometido a grandes esfuerzos de compresión y rozamiento, por lo que se suele reforzar por temple.

     Para reducir el problema de refrigeración se pueden usar válvulas huecas semillenas de Na que transmiten calor hacia el pie, mejorando la refrigeración. Las válvulas de escape en los grandes motores diesel pueden ser refrigeradas mediante una corriente líquida forzada.
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BALANCINES

Es una palanca que permite amplificar el levantamiento determinado por la leva en función de la relación de sus brazos.  Valores del 150% son comunes. Conseguir levantamientos de la válvula importantes con levas de altura trae una serie de ventajas, como la reducción de los efectos dinámicos y las velocidades de deslizamiento. 

     Los balancines de 2 brazos van montados sobre un eje común descentrado que les permite girar. Los de un brazo son independientes y pueden pivotar respecto un extremo. Tanto los de un tipo como los de otro deben llevar algún dispositivo que permita regular la holgura total del conjunto, a no ser que el motor use empujadores hidráulicos. El sistema más usado es el de tornillo y contratuerca.

    Los balancines se suelen fabricar por estampación. La zona que actúa sobre la válvula (martillo) y la zona de contacto con el árbol de levas se ven sometidas a deslizamiento combinado con altas presiones de contacto por lo que necesitan superficies perfectamente mecanizadas y endurecidas para disminuir la posibilidad de gripajes y desgastes prematuros. Ahora se tiende a incorporar insertos de materiales sinterizados, mucho más resistentes al desgaste que los aceros ordinarios.
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