Muelles de válvula reforzados
Otro gran trabajo en la culata ha sido la sustitución de los muelles de válvula originales por unos muelles más rígidos.
Al aumentar el régimen máximo del motor o se utilizan perfiles de leva con mayor alzada y aceleración, los muelles originales pueden no ser capaces de controlar correctamente el movimiento de la válvula. Esto puede provocar el fenómeno conocido como flotado de válvulas.
Flotado por dureza:
El flotado ocurre cuando la fuerza del muelle ya no es suficiente para mantener la válvula en contacto con el perfil de la leva. Cuando esto sucede:
La válvula no sigue el perfil de la leva.
Cierre incontrolado.
Más riesgo de rebote de válvula.
Puede haber contacto válvula–pistón.
Para evitar este problema se han instalado muelles de mayor dureza, lo que permite:
mantener el control de la válvula.
retrasar el punto de flotado a un régimen mucho más alto
mejorar la estabilidad del tren de válvulas en uso competitivo
La elección de estos muelles no se ha hecho al azar; se ha basado en los cálculos de fuerza del muelle frente a las fuerzas inerciales del tren de válvulas, teniendo en cuenta masa efectiva de los componentes, alzada total y régimen objetivo del motor.
Kent Cams, fabricante del árbol de levas que he decidido montar en mi proyecto, menciona que muelles están recomendados para este. Aún así, se ha calculado de manera práctica para confirmar que son suficientes. No por no confiar en el desarrollo del fabricante, sino como búsqueda de alguna anomalía en las piezas presentes.
Flotado por resonancia:
Otro fenómeno que puede ocurrir es el flotado por resonancia, aunque muchas veces únicamente se mencione la dureza de los muelles. La resonancia aparece cuando el sistema es excitado a una frecuencia cercana a su frecuencia natural.
En un motor, esa excitación proviene del árbol de levas, que está empujando continuamente el tren de válvulas a medida que gira.
Si el régimen del motor hace que la frecuencia de accionamiento de la leva coincida con la frecuencia natural del sistema, ocurre algo similar a cuando empujamos un columpio al ritmo exacto: la amplitud empieza a crecer.
En el tren de válvulas esto provoca exactamente lo mismo al flote por dureza.
Cómo se evita
Para evitar el flotado por resonancia se actúa sobre varios factores del sistema:
muelles de válvula más rígidos
reducción de la masa del tren de válvulas
uso de dobles muelles o muelles progresivos
geometrías que cambien la frecuencia natural del sistema
El objetivo es desplazar la frecuencia de resonancia a un régimen mucho más alto que el rango de funcionamiento del motor.
Resultado esperado
Con estas modificaciones, el tren de válvulas pasa a ser un conjunto mucho más adecuado para un motor de competición:
reglaje preciso y estable gracias a los taqués sólidos
ajuste fiable mediante sistema de contratuerca
control dinámico del tren de válvulas con muelles de mayor carga
Todo ello permite que la culata pueda trabajar con seguridad a regímenes mucho más elevados, manteniendo la precisión en el control de las válvulas y reduciendo el riesgo de flotado.
En próximas entradas explicaré también otros trabajos realizados en la culata y cómo influyen en el comportamiento final del motor.
