1. DEFINICION Las válvulas son piezas de precisión del motor y cumplen cuatro tareas muy importantes en el funciona miento motriz: a) Bloqueo de secciones del flujo b) Control del intercambio de gases c) Cierre hermético de los cilindros d) Disipación del calor absorbido de los gases de escape de la combustión, transfiriéndolo hacia los insertos de asiento de válvulas y hacia las guías de válvulas.
Ilustración 1 Esquema de motor de combustión interna
A temperaturas de hasta 800° Celsius cada válvula se abre y se cierra hasta 70 veces por segundo y durante la vida útil del motor soporta, como término medio, 300 millones de recambios de la carga. Por lo general se distingue entre válvulas de admisión y de escape. 1.1- Válvulas de admisión: Como consecuencia de la circulación de los gases frescos, las válvulas de admisión enfriadas deben soportar elevadas cargas mecánicas sobre todo en el contacto con el asiento de la válvula. 1.2- Válvulas de escape: Adicionalmente a las elevadas solicitaciones, las válvulas de escape están expuestas a elevadas car gas térmicas y corrosión química. Por ello, se emplean materiales especiales y procesos de producción más complejos durante su fabricación.
2. TIPOS DE VALVULAS 2.1- Válvulas monometálicas: Fabricadas racionalmente mediante proceso de extrusión en caliente o proceso de recalcado. Las válvulas monometálicas están hechas de un sólo material. Éste se selecciona de modo que sea idóneo para cumplir ambas especificaciones de requisitos: resistencia a altas temperaturas y buenas propiedades de deslizamiento 2.2- Válvulas bimetálicas: 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.
Ilustración 2 Válvulas monometálicas y bimetálicas
2.3- Válvulas huecas Sirven por un lado para la reducción de peso y por otro para la disminución de temperatura. Rellena de sodio (punto de fusión 97,5° C), puede transportar calor desde la cabeza de la válvula hasta el vástago, a través del efecto agitador del sodio líquido, y lograr una disminución de la temperatura entre 80° hasta 150° C.
Ilustración 3 Válvula hueca
3. CONSTRUCCION DE LA VALVULA Como consecuencia de la elevada potencia específica los órganos de la distribución están sujetos a un duro trabajo, que sólo pueden soportar si los materiales empleados para su construcción son elegidos oportunamente. Desde el punto de vista funcional las válvulas deben resistir las elevadas y repetidas solicitaciones causadas por los golpes sobre los asientos, y mantenerse sin deformaciones también bajo la acción de las altas temperaturas a las que están sometidas; la válvula de escape puede alcanzar la temperatura de 750 ºC. Para la construcción de las válvulas de escape se ha empleado durante un cierto tiempo el acero al tungsteno, del tipo usado para utensilios, que tiene óptimas cualidades de resistencia mecánica en caliente, pero que tiende a agrietarse a elevadas temperaturas: actualmente se usa de una manera especial el acero al cromo-silicio oportunamente tratado. El material que se considera mejor desde el punto de vista de la resistencia al calor es un acero austenítico con alta tenencia de níquel-cromo, por ello no magnético e insensible a los tratamientos térmicos: se usa especialmente para las válvulas de aviación, cuyos asientos cónicos están a menudo revestidos de estelita. Para mejorar la transmisión del calor del plato al vástago, las válvulas de escape en aeronáutica son a menudo construidas huecas y llenas parcialmente de sodio metálico o de sales de litio y de potasio, que resultan líquidas a la temperatura de funcionamiento. Las válvulas de aspiración están generalmente construidas con acero menos costoso (de bajo tenor níquel-cromo). Para los muelles los aceros más usados son aquellos al silicio-manganeso y el acero sueco (especialmente para los motores de aviación). Desde el punto de vista del mantenimiento las válvulas deben estar montadas de modo que resulten fácilmente revisables y permitir también de una manera fácil su esmerilado y rectificado de los asientos cuando es necesario restablecer una buena estanqueidad.
Ilustración 4 Corte de una culata de cilindro con doble árbol de levas, DOHC. Pueden verse las levas, los taqués y las válvulas con sus resortes.
4. PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACIÓN DE VÁLVULAS PARA MOTORES *Procedimiento para la fabricación de válvulas para motores, de acuerdo con el cual se parte de varilla cilíndrica calibrada de acero o de metal o aleación que corresponda, de diámetro aproximadamente unos 0,2 a 0,6 milímetros mayor que el que debe tener el vástago de la válvula; se corta la misma en trozos de longitud próximamente igual a 1,2 a 1,8 de la que ha de tener el vástago; se somete cada uno de los trozos cortados a un calentamiento localizado en uno de sus extremos y su inmediazición, haciendo pasar por él una corriente eléctrica de unos 2000 a 4000 amperios, al tiempo que se ejerce simultáneamente una compresión en sentido axial sobre el trozo de varilla, formándose así en él, el dicho extremo un abultamiento a modo de bulbo; se estampa después, en caliente y a prensa, este bulbo, para conformar la cabeza o cono de la válvula, y se procede finalmente al torneado y rectificado que se requieran, más los tratamientos térmicos previstos según la naturaleza del metal o aleación, para el consiguiente acabado de la válvula.
Ilustración 5
5. MATERIALES DE FABRICACION Y DENOMINACIONES.
CS = Acero bajo carbono para válvulas de admisión también utilizada como material del vástago en válvulas bimetálicas. M = Acero cromo silicio para válvulas de admisión y de escape en servicios moderados, aún utilizados como material del vástago en válvulas bimetálicas. MN = Acero cromo níquel silicio para válvulas de admisión con gran resistencia a la corrosión y temperaturas elevadas. MV = Acero cromo molibdeno vanadio para válvulas de admisión con alta resistencia al desgaste, corrosión y altas temperaturas. A = Acero austenítico cromo níquel manganeso para válvulas de escape resistentes a pesadas condiciones de operación. AN = Acero austenítico cromo níquel para válvulas de escape resistentes a severas condiciones de operación. AB = Acero austenítico cromo níquel manganeso para válvulas de escape resistentes a pesadas condiciones de operación. X = Super aleaciones para válvulas de escape fuertemente solicitadas. ST = Altas aleaciones de blindaje del asiento de válvulas de alta resistencia a la oxidación, desgaste y corrosión. SH = Válvula con asiento temperado. N = Válvula nitretada. CP = Válvula con vástago cromado.
6. BIBLIOGRAFIA Desarrollo de una tecnología de fabricación de una válvula de escape. Instituto mexica no transporte. Queretaro -1989 Válvulas MAHLE - Tipos y conceptos técnicos.pdf https://sites.google.com/a/guiasyvalvulas.com/guias-y-valvulas/informaciongeneral/datosgeneralesdevalvulasyguias https://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula_de_asiento#Motores_de_combusti%C3 %B3n_interna https://www.ms-motorservice.com/es/productos-y-aplicaciones/productos-en-elmotor/valvulas/ * Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P0223152. TRULLEN BARBERÁ, JUAN. 15 de Noviembre de 1955.
