Cabezotes Diesel

5/28/2018 Cabezotes Diesel

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CABEZOTES DIESEL.

SINONIMOS:

Culata. Tapa de cilindros Cabeza del motor Tapa del bloque de cilindros


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FUNCIONES PRINCIPALES:

Aunque su principal funcin consiste en formar la cmara de combustin, para locual crea un cierre hermtico entre el bloque de cilindros y la cabeza del pistn, la

culata tambin es la encargada de alojar las bujas y vlvulas.

En el caso de motores de cuatro tiempos (4T) o dos tiempos (2T) posee los canaleso conductos de admisin y escape de los gases, donde tambin aloja los mltiples de

admisin y de escape.

Adicionalmente, alberga al eje de levas en los motores con el eje de levas a lacabeza y a los elementos de distribucin de vlvulas, como son: balancines,

propulsores y ejes de balancines. Cuando se trata de un cabezote refrigerado por

agua, ste posee conductos que permiten su circulacin o refrigerante para el

enfriamiento de la culata y del mismo motor.

CONFIGURACIONES SEGN EL MOTOR:

MOTOR DE DOS TIEMPOS REFRIGERADO POR AIRE.


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En este cabezote literalmente es la tapa del cilindro atravesada por el orificio roscado para

la buja y que por una de sus caras tiene las aletas de refrigeracin que buscan una mayor

superficie de contacto con el elemento refrigerante que es el aire.

MOTOR REFRIGERADO POR AGUA O REFRIGERANTE.

Las primeras culatas diseadas para motores refrigerados por agua o refrigerante, eranconstruidas de fundiciones de hierro, porque se supona que eran mucho ms robustas y

podan soportar de mejor manera la alta compresin.


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CONSTITUCIN Y PARTES DE LA CULATA:

Una culata o cabezote del motor de cuatro ciclos, ya sea Otto a gasolina o Diesel, tiene una

estructura bastante compleja, pues adems de constituir la tapa de los cilindros del motor,

debe albergar muchas otras partes importantes, para cumplir con el objetivo de su diseo.

Entre los elementos ms importantes podemos mencionar: las vlvulas, las guas que

desplazan estas vlvulas; los propulsores o balancines de vlvulas que las empujan; los ejes

de levas que se encargan de impulsar a los balancines o propulsores a las bujas; para que

stas a su vez, puedan combustionar la mezcla aspirada en los motores a gasolina o los

inyectores, que deben inyectar el combustible en los motores Diesel.

ASIENTOS DE LAS VLVULAS.


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En este mbito, se entiende por asiento, el lugar en el cual se forma el sello hermtico de la

vlvula. ste puede ser parte del mismo material de la culata o del bloque del motor, eso

para el caso de los motores ms antiguos (donde se usaba la fundicin gris y no en material

ligero). Las culatas que tienen el asiento en material ligero se les denomina postizo.

GUIAS DE VALVULAS.

Es el elemento que permite el desplazamiento descendente y ascendente de la vlvula, para

que ella cierre de forma centrada en su asiento. La vlvula debe deslizarse dentro de la guasin que esta ltima permita un juego axial, para que la vlvula trabaje con exactitud y pueda

realizar el sellado hermtico en su asiento.


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VALVULAS.

Obturador que es sometido a la presion de un resortey que con cuyo movimiento sirve para

regular el paso de un fluido.

Empecemos por describir la valvula: Las valvulas forman un angulo recto desde su base.

hacia lo largo del vastago; esto significa, que si usted coloca una valvula sobre una parte

plana, el largo del vastago no debe tener inclinacion a ningun lado; igualmente el diametro

a lo largo del vastago, debe estar lizo; sin talladuras o caries.

Para efectos de su uso, en diferentes tipo de motor existen valvulas de diferente tamano; lo

que significa que, hasta la fecha estas valvulas se mantienen en su figura, y concepto

original, aunque las dimensiones sean diferentes.


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Las valvulas se instalan, usandose la base para tapar el agujero u hoyo llamado asiento de la

cabeza, por el lado que sienta en el bloque de cilindros; y la parte llamada vastago se

introduce a travez de la cabeza,para acoplarse con un conjunto de piezas compuesto de

resortes anillos; y clips [seguros, sujetadores], de esta manera, la valvula queda presionada

contra el asiento y sujetada por un seguro o clips del otro lado.

El vastago de valvula sale de este lado. Al funcionar el motor este vastago sube y baja.

Aunque la guia por donde sube, y baja debe mantenerse lubricado, en este lado se instala un

sello retenedor de aceite [seal steam],para evitar que el aceite baje descontroladamente.

El resorte mantiene presionada la valvula contra el asiento, En el extremo superior del

resorte, se poseciona una huacha o anillo de caracteristica especial llamado retenedor. Parala instalacion se comprime el resorte, para permitir que el vastago de la valvula muestre sus

ranura de seguridad; alli se coloca una especie de seguro que por lo general vienen en dos

mitades; estos al colocarse en las ranuras se acomodan de tal manera que resulta dificil su

salida, debido a que al soltar la presion del resorte, este presiona los seguros contra el

vastago, cunpliendose asi, la instalacion de una valvula.


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Las valvulas de una cabeza o culata son componentes que sirven, para permitir o impedir el

flujo de aire, mezcla, o gases quemados en el cilindro.

Continuemos: Esta es una de las cabezas, de un motor de 6 cilindros en "V". Se ilustra 6

valvulas , 3 de admision y tres de escape, por lo tanto, tambien lleva 6 balancines o pericos.

1] Tornillo, que sujeta al balancin, directamente en la estructura de la cabeza.

2]Trapecio que facilita el movimiento y lubricacion del balancin

3]Balancin [ observe que en este caso, no hay eje de balancines, tambien llamado flauta]

4]Varilla empujadora [en este caso, esta varilla se mantiene en contacto, con un o buzo

[valv lifter,alza valvula hidraulico], instalado en el bloque de cilindros.


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5]Estructura de la Cabeza [culata]

Cuando el motor empieza su funcionamiento, el arbol de levas mueve la varilla empujadora

[4] ;El balancin recibe el impulso por un lado; y como consecuencia, por el otro lado

empuja la valvula contra la presion del resorte.Esta accion separa la cara de la valvula, de

su asiento.

Mostramos esta ilustracion ( la de arriba) algo diferente; en este caso se trata de un conjuntode balancin que usa eje, o flauta.

Observe que; en este caso como el anterior los balancines, no traen tornillo regulador de

valvula. La amortiguacion del movimiento se encuentra en el , buzo,[val lifter, alzavalvula

hidraulico], que empuja la varilla.


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Observemos: este es un tipico eje de balancines, con tornillos de ajuste.

En este como en todos los casos, el funcionamiento del balancin, se basa en la libertad que

tiene para moverse,balanceandose en el eje, obedeciendo al empuje, del mecanismo que use

el arbol de levas,para sincronizar la apertura de las valvulas.

Aqui mostramos, la forma correcta, e incorrecta de interpretar la posicion de asiento de una

valvula;

Las valvulas deben tener un margen, esto lo ayuda a soportar el constante golpeteo del

asiento.


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Cuando las valvulas no tienen margen, el constante abrir y cerrar incrusta la cara de la

valvula, dentro del asiento, ocasionando fallas de funcionamiento al motor.

Sabemos que el arbol de levas empuja o usa un mecanismo para enpujar las

valvulas;Tambien sabemos que las valvulas deben abrir, y cerrar hermeticamente el asientoen la camara de combustin .


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Ok, el desgaste de asientos obliga a que la valvula se incruste mas en el asiento, esto

conlleva a que el extremo o vastago superior de la valvula se acerque mas al balancin, La

accion mencionada, haria que el balancin mantenga presionado el extremo de la valvula, lo

que haria que la, valvula se mantenga fuera de asiento,o eliminando la tolerancia del buzo,

o valv lifter; dando como consecuencia fallas de funcionamiento del motor.

En caso contrario; un mal ajuste de valvulas, dejaria demasiada luz o separacion; esto haria,


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que el balancin tarde en empujar la valvula;y al hacerlo no abriria lo suficiente, dando como

consecuencia, fallas de funcionamiento y golpeteo de balancines. [ el golpeteo deforma las

partes]

Por ello se hace necesario, el ajuste periodico de valvulas, sobre la base de que el contacto

arbol de levas valvulas debe mantener una luz o claridad de acuerdo a las especificaciones

del fabricante.

Se entiende que el ajuste, se hace a las valvulas que traen tornillos reguladores,a los cuales

los podemos llamar sistema mecanico.

Los sistemas que traen buzo,[ valv lifter,alza valvulas hidraulico] se les conoce como

sistema hidraulico, y no se hace necesario el ajuste, debido a la tolerancia de amortiguacion

al desgaste que estos tienen.

PRECAUCIONES ANTES DE INSTALAR LA CABEZA [CULATA]

Antes de continuar tome nota de los siguiente: Antes de instalar una cabeza, lleve el motor

a TDC [PMS].En todos los casos.

Luego afloje los reguladores de los balancines, si los tuviera, si no tubieran regulador, gire

el, o los arbol de levas hacia la posicion, de encendido para el piston #1. [ asi puede

instalarlo con confianza. de lo contrario puede daar valvulas].

En las cabezas o culatas con arbol de levas instalado, gire el engrane del arbol de levas

.dejandola en posicion de encendido para el piston #1.

En las cabezas de un motor en "V" con doble arbol de levas en cada cabeza. Antes de

instalarlas gire los engranes del arbol de levas, dejandolo en posicion de encendido para el

piston #1; con los cuatro engranes en sus respectivas marcas de sincronizacion; [la idea, es

que los engranes queden en posicion de instalacion de la banda o cadena de tiempo].

Es posible que en algunos casos, encuentre resistencia de los engranes a quedarse en la

posicion exacta; pero, lo que importa es que el engrane, quede lo mas cerca posible de su

posicion.[cuando haga la instalacion puede corregir]

Lo mencionado en los parrafos anteriores, pretende evitar que se instale la cabeza con los

engranes movidos; lo cual sera un problema corregir, una vez instalada la cabeza debido a

que los pistones estarian presionando valvulas.


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Hasta aqui ya debemos tener claro;que los pistones al subir ocupan el mismo espacio, que

ocupan las valvulas al abrir; por ello las valvulas solo se abren; cuando los pistones bajan; a

esto se le llama sincronizacion. Si este detalle lo pasamos por alto; al instalar una cabeza

podemos daar valvulas; e igualmente; recuerde que una vez instalada la cabeza, no se debe

girar, en forma inependiente ninguno de los engranes; ni cigueal ni arbol de levas. Una

vez instalada la cabeza debemos instalar la banda de tiempo o correa de distribucion [

cadena de tiempo en otros].Los motores con arbol de levas en el bloque de cilindros, se

instala la cadena de tiempo, antes de instalar las cabezas.

Algunos motores al romperse la banda de tiempo [correa de sincronizacion o cadena de

tiempo] no llegan a daar valvulas, aun despues de estar haciendolo girar com el motor de

arranque [marcha, arrancador, starter, etc.]; pero no debe tomar esto como norma. Por ello

cuando se encuentre con un motor que tenga la banda de tiempo [correa de distribuicion]barrida o rota; tome sus precauciones, para asegurarse que las valvulas no sufrieron danos.

QUE SON BUZOS [VALV LIFTER, EMPUJADORES O LEVANTAVALVULAS

HIDRAULICOS]?

Para no cansarnos, ahora hablemos de los botadores o empujadores, tambien llamados

buzos, valv lifter,alzavalvulas, etc.etc

Se conoce como buzo,[valv lifter, alza valvulas hidraulico],, a unos pequeos componentes

de forma cilindrica, sumergidos en aceite, que tienen la funcion de suavizar o amortiguar el

contacto, valvula/asiento,balancin/valvula, balancin/varilla empujadora.

Este componente por lo general esta asociado a un balancin;podemos figurarlo suavizando,

el empuje de un extremo del balancin; para que este a su vez empuje la valvula.

Difieren en diseo, estilo y ubicacion, pero el principio de funcionamiento es el mismo, el

principio: son empujados por el arbol de levas, el objetivo: suavisar o amortiguar, el

contacto valvula/asiento, balancin/vastago de valvula.


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En la ilustracion ( de arriba) podemos observar, como se compone internamente un valv

lifter conocido como componente hidraulico debido al principio de su funcionamiento

Ahora Bien Existen varias formas de empujar la valvulas; a continuacion mostramos losmas comunes:


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Cuando el motor trae arbol de levas en el bloque de cilindros, por lo general usa buzo,[valv

lifter, alza valvulas hidraulicos], llamados hidraulicos, en la ilustracion, podemos apreciar 2lifter llamados del tipo roller.

Si visualisamos el giro del arbol de levas; podemos decir que un valv lifter, sube, y el otro

baja; este movimiento proyectado en todo el mecanismo, nos permite concluir; que el giro

del arbol de levas determina el cierre y apertura de valvulas, al moverlos de sus respectivos

asientos.

El arbol de levas es un componente disenado, con medidas. milimetricamente calculadas,

cumpliendo con las especificaciones de un motor en particular.

Los hoyos o agujeros que indican las flechas, permiten la lubricacion de este tipo de

componentes; la accion de subir y bajar, hacen que el valv lifter, se cargue y descarge; tome

nota: los buzo,[valv lifter, alza valvulas hidraulico],s siemplre se instalan en una especie de


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cilindro; en el se deslizan, lubricandose.

En el ejemplo de arriba, tenemos una cabeza con un arbol de levas, y 12 valvulas, los 12

balancines que observamos, no llevan tornillo regulador; en su lugar encontramos, estos

pequeos componentes de funcionamiento hidraulico , llamados buzos, lifter o

alzavalvulas. [se debe seguir una secuencia de torque; para apretar los tornillos de las tapas

de asiento del arbol de levas]

Esto funciona de la siguiente manera: Los balancines apoyan uno de sus extremos, en el

arbol de levas, que gira en la parte central; y a lo largo de la cabeza, la rotacion del arbol de


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levas, obliga a que los balancines suban y bajen; esta accion es transmitida por el otro

extremo del balancin, empujando la valvula contra la fuerza del resorte. Para suavizar o

amortiguar este contacto balancin/valvula; es que se usa en este caso, el tipo de valv lifter

que mostramos en el cuadro superior.[En este caso el valv lifter, esta instalado en un

extremo del balancin, haciendo contacto con el extremo de la valvula].

Este tipo, de componente, antes de instalarlo se debe comprimir, para suavizarlo; de esta

manera el valv lifter se acomodara a su nueva posicion.

Los lifter, debido al uso, se endurecen en una posicion; si usted asento valvulas o rectifico

asientos; la posicion en la tolerancia del lifter cambiara; debido a ello se hace necesario

comprimirlos para suavizarlos; de esta manera, tomaran nuevo aceite y se ajustaran a una

nueva posicion. De lo contrario estos buzos.

Ajuste o calibracion de valvulas, en motores equipados con buzos, valv lifter,[alzavalvulas

hidraulico] y tuerca reguladora en el balancn


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Observemos,La ilustracion: trae varilla empujadora, pero ademas trae tuerca, que fija el

balancin a la estructura de la cabeza

La varilla empujadora, descanza en un valv lifter, o buzo [alzavalvulas hidraulico], en

contacto con el arbol de levas.


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El solo hecho de traer tuerca, hace la diferencia, debido a que la tuerca puede subir o bajar

el nivel del balancin en el birlo.[La tuerca se usa para calibrar o ajustar el contacto de la

valvula

En estos casos se hace lo siguiente:

Antes de continuar; debe entenderse, que usted ya conoce, lo que significa, orden de

encendido.

Ok, el ajuste de este tipo de balancines se hace de uno, en uno, siguiendo el orden de

encendido, si usted no conoce o no sabe, como es esto del orden de encendido; no haga este

trabajo, pues para ello necesita conviccion o conocimiento previo de encendido.


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Bueno ubiquemonos, tenemos todos los balancines sueltos, lleve la polea del ciguenal a

PMS [TDC] con arbol de levas en posicion de encendido para el piston #1.

Siempre rote o gire la polea del ciguenal, en el sentido, normal de funcionamiento.

En esta parte, gire la tuerca de ajuste [de las valvulas correspondientes al piston #1], hasta

que la varilla de empuje haga contacto con el valv lifter, o buzo [puede ayudarse rotando la

varilla con los dedos, al hacer contacto se pondra dura ]. desde este punto, cuente las

vueltas del recorrido que haga la tuerca, para empujar la varilla hasta que tope. si las vueltas

fueron 5, regrese la tuerca hasta la posicion de contacto, y vuelva a apretar. contando 2 1/2

vueltas, de esta manera quedara centrado el lifter en la mitad de su recorrido total;[ se

entiende que la tuerca es del tipo que se autoajusta, no necesita, contratuerca] . Para

continuar haga lo mismo con cada cilindro siguiendo siempre el orden de encendido.[

asumimos, que los valv lifter, o buzos, estan en buenas condiciones, fueron comprimidos y

suavizados antes de su instalacion, y se mantuvieron sumergidos en aceite; o en su defecto

son nuevos]]

En el manual de especificaciones, viene la cantidad de vueltas que se deben aplicar en cada


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tipo de motor, pero la pretencion de centrar el recorrido del buzo sera siempre la misma.

Hasta aqui; hemos tratado, los sistemas que empujan, las valvulas, haciendo uso de un valv

lifter [buzo], y balancin; Ahora ocupemonos de otro sistema:

En los motores actuales es muy comun el uso, de doble arbol de levas sobre la cabeza; que

no usan balancines.

Este tipo de cabeza da la impresion de usar valv lifter, o buzos;pero no siempre es asi.

En estos casos los resortes, estan cubiertos por un componente que llamaremos "copa o

cubo"; Este componente puede ser del tipo solido o hidraulico.

El tipo solido; Mostrado mas abajo ocupa un espaciador , llamado shim. Para hacerle un

trabajo de asientos de valvulas [machine shop] a este tipo de cabeza, se requiere bastante


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paciencia, debido a que debe calibrarse el contacto; espaciador [disco,shim]/arbol de levas.

Esto significa, que si usted por alguna razon remueve el arbol de levas de su ubicacion y

retira estos espaciadores [shims]en forma desordenada; se metera en un problema debido a

la confusion, y al trabajo que tendra que hacer para reponerlos dentro de las

especificaciones que estos requieren.

El arbol de levas esta montado en sus asientos, y al mismo tiempo se mantiene en contacto

con el espaciador [disco, shim], que cubre la copa y conjunto de resorte con vastago de

valvula.

En los casos, que el componente sea hidraulico, el problema se limita a lubricacion; y aldesgaste de los componentes

Aqui tenemos la ilustracion de un componente, que podriamos llamarlo "copa o cubo"

[valve tappets], esta copa se instala cubriendo el conjunto resorte valvula; Su estructura es

solida, y lleva acoplado un disco [shim] movible y reemplazable por otra de mayor o menor

grosor, de acuerdo a las especificaciones de ajuste que requiera, el contacto arbol de

levas/valvula. Mostramos la misma copa, en diferentes angulos; no esta demas decirlo que

internamente traen un revestimiento, parecido al teflon, esto ayuda a soportar el calor

manteniendose lubricado el contaco con el resorte.


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Para ilustrar, aqui tenemos, el arbol de levas, del tipo mencionado en el parrafo

anterior.aqui no hace falta un balancin, debido a que el arbol de levas se mantiene en

contacto con el disco [shim], evitandose asi el tramite que representa el movimiento del

balancin.[observe la forma en que se usa el calibrador].

Ahora en esta imagen:

mostramos, el componente de tipo solido; la copa y el disco [ shim] espaciador. En

principio se ve facil medir y seguir las indicaciones de ajuste

Tambien mostramos la herramienta llamada micrometro, que sirve para medir el espesor;asi

tendra la conviccion de reponer un disco [shim], que se ajuste a las necesidades de

especificacion


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La mayoria de automoviles grandes fabricados en "estados unidos" tienen valvula en la

cabeza accionadas por varillas de valvulas. Estos motores tambien traen alzavalvulas

hidraulicos, que no necesitan ajusteSin enbargo muchos automoviles de 4 y 6 cilindros en linea tienen valvulas en la cabeza

con alzavalvulas mecanicos que requieren ajuste periodico. Los balancines en estos motores

estan montados en flechas o ejes atornillados a la cabeza,o en birlos individuales. Los

motores de algunos vehiculos europeos y orientales traen una combinacion de flecha o eje

del balancines; y arbol de levas en la cabeza; y por tanto no ocupan varillas de valvulas.


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Este sistema es tipico; solo requiere tener las valvulas de cada piston en posicion de

encendido y proceder al ajuste, utilizando para ello el tornillo de cierre y contratuerca.

Observe, que se trata de un motor, que trae varillas alzavalvulas del tipo mecanico.

aca otro ejemplo:

Aqui tenemos otro ejemplo para variar; en este caso, el tornillo de ajuste descanza en el


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vastago de la valvula, trae arbol de levas en la cabeza; por lo tanto la hoja de calibracion se

coloca entre el vastago de la valvula, y el tornillo de ajuste

Aqui podemos ver un sistema con doble eje de balancines, que funcionan en base a larotacion del arbol de levas que se encuentra en el centro,y a lo largo de la cabeza.

En este caso, la calibracion es obvia, solo se trata de colocar la hoja de calibracion , entre el

vastago de la valvula; y tornillo de ajuste. Hacer el ajuste girando el tornillo y la contra

tuerca.


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Aqui mostramos otro sistema, en este caso no hay balancin, la hoja de calibracion se pasa

entre, la leva y el impulsor de cubo.Para hacer el ajuste se usa una llave hexagonal, para

mover el tornillo.

Para concluir; Las cabezas o culatas, llevadas a un taller especializado en rectificacion de

cabezas [culatas] o machine shop, son sometidas al siguiente trabajo.

Lavado y chequeo minucioso de la estructura de la cabeza, para descartar grietas o desgaste

excesivo de los conductos de agua.

Medicion y pruebas,de la superficie plana, para descartar, deformaciones; y confirmar que

se encuentra dentro de las especificaciones.

Medicion y rectificacion si fuera necesario del arbol de levas, y los asientos .[cuando se


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trate de una cabeza con arbol de levas integrado].SOHC DOHC

Revision e instalacion de guias, asientos, valvulas y resortes. ajustandolo a las medidas

especificas.[en esta parte del trabajo, se hacen las correcciones, en cuanto a la altura en la

que finalmente quedara la valvula, para coincidir con las medidas de tolerancia, de los valv

lifter [buzos], o discos [shims.]

La correciones mencionadas; en cuanto a la altura de la valvula; se hacen alterando el

desgaste del asiento, o rectificando el extremo del vastago de la valvula.

Lo que significa, que un simple trabajo de asientos de valvulas , no garantiza una

solucion. ESQUEMA DE PARTES .

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