En un motor de pistón , ya sea una correa de distribución (también llamada correa de levas ) o una cadena de distribución o un conjunto de engranajes de distribución es un componente perecedero que se utiliza para sincronizar la rotación del cigüeñal y el árbol de levas . Esta sincronización asegura que las válvulas del motor se abran y cierren en los momentos correctos en relación con la posición de los pistones.
En la mayoría de los motores de pistón , el o los árboles de levas están conectados mecánicamente al cigüeñal . El cigüeñal acciona el árbol de levas (a través de una correa de distribución, una cadena de distribución o engranajes), que a su vez acciona las válvulas de admisión y de escape . [1] Estas válvulas permiten que el motor inhale aire (o una mezcla de aire/combustible) y exhale los gases de escape. [2]
Los dispositivos más habituales para transferir la transmisión son correas dentadas de goma, cadenas de distribución metálicas o un juego de engranajes. Los dientes de la correa/cadena/engranajes engranan tanto con el cigüeñal como con los árboles de levas, sincronizando así su movimiento.
En muchos motores antiguos de válvulas en cabeza , el árbol de levas está ubicado en el bloque cerca del cigüeñal, por lo que a menudo se utiliza un sistema de engranajes simple para impulsar el árbol de levas. Los motores con árbol de levas en cabeza utilizan principalmente correas o cadenas de distribución, ya que son más adecuadas para transferir la transmisión a distancias más largas. Las correas de distribución eran comunes en los automóviles de producción en masa hasta las décadas de 1970 y 1980, [ cita necesaria ] sin embargo, desde la década de 1990 las cadenas de distribución se han vuelto más comunes debido a los intervalos de reemplazo requeridos cuando se usan correas de distribución.
La frase "correa de distribución" generalmente se refiere a una correa dentada de goma . Las ventajas de las correas de distribución suelen ser un menor costo, menores pérdidas por fricción, [ cita necesaria ] menos ruido y que las correas tradicionalmente no requieren lubricación. [3] La principal desventaja es que las correas se desgastan con el tiempo, por lo que se recomienda reemplazarlas a intervalos específicos. [4] [5] A menudo se recomienda reemplazar la bomba de agua del motor al mismo tiempo, ya que la bomba de agua también está sujeta a desgaste y es de fácil acceso durante el reemplazo de la correa de distribución.
Las correas de distribución generalmente están ubicadas frente al motor y, a menudo, detrás de una cubierta para protegerlas contra el polvo y la suciedad. Sin embargo, algunos motores desde 2008 han utilizado "correas de distribución húmedas", en las que la correa se lubrica con aceite de motor para reducir la fricción. [6] En algunos diseños de motores, la correa de distribución también se puede utilizar para impulsar otros componentes, como la bomba de agua y la bomba de aceite .
Una correa de distribución suele estar hecha de caucho, aunque algunas correas están hechas de poliuretano o neopreno. [7] [8] La estructura de la correa está reforzada con fibras cordadas (que actúan como miembros tensores ) [9] y la superficie dentada está reforzada con una cubierta de tela. [10]
El caucho se degrada con temperaturas más altas y con el contacto con el aceite de motor . De este modo, la esperanza de vida de una correa de distribución se reduce en motores calientes o con fugas. Además, la vida útil de los cordones de refuerzo también se ve afectada por el agua y el anticongelante, por lo que es importante que la correa que puede estar expuesta al agua pueda drenar el agua rápidamente.
Las correas más antiguas tienen dientes en forma de trapezoide , lo que provoca un alto desgaste de los dientes. [ cita necesaria ] Las técnicas de fabricación más nuevas permiten dientes curvos que son más silenciosos y duran más.
Las correas de distribución especificadas por el fabricante pueden estirarse a altas revoluciones, [ cita necesaria ] retardando la leva y, por lo tanto, el encendido. [11] Las correas más resistentes del mercado de accesorios no se estirarán y se conserva la sincronización. [12] Al diseñar la correa de distribución, una correa más ancha aumenta su resistencia, sin embargo, una correa más estrecha reduce el peso y la fricción. [13]
Los modos de falla habituales de las correas de distribución son dientes pelados (lo que deja una sección lisa de la correa donde el diente de transmisión se deslizará) o delaminación y desenredado de los núcleos de fibra. La rotura del cinturón, debido a la naturaleza de las fibras de alta tensión, es poco común. [14] A menudo se pasa por alto que los desechos y la suciedad que se mezclan con aceite y grasa pueden desgastar lentamente la correa y los materiales, lo que hace avanzar el proceso de desgaste, provocando fallas prematuras de la correa. [15]
Las correas dentadas se inventaron a principios de la década de 1940 para su uso en fábricas textiles. [16] El primer motor de automóvil conocido que usó una correa de distribución fue el auto de carreras estadounidense Devin-Panhard de 1954 , usó un motor convertido de varillas de empuje a árboles de levas en cabeza mediante el uso de una correa dentada fabricada por Gilmer Company. [17] [18] Este automóvil ganó el Campeonato Nacional del Sports Car Club of America (SCCA) en 1956. [19]
El Glas 1004 de 1962 fue el primer vehículo producido en serie que utilizó una correa de distribución. El motor Pontiac OHC Six de 1966 fue el primer vehículo producido en masa en EE. UU. que utilizó una correa de distribución, [20] [21] mientras que el motor Fiat Twin Cam de 1966 fue el primer motor producido en masa que utilizó una correa de distribución con dos árboles de levas.
Las cadenas de distribución de metal se han vuelto más comunes en los motores de los automóviles producidos desde la década de 1990, debido a la falta de la tarea de mantenimiento regular de reemplazar una correa de distribución de goma. Si bien las cadenas en sí están sujetas a un desgaste mínimo, la lubricación de la cadena o la falla del tensor y las guías de la cadena pueden causar problemas de mantenimiento. A diferencia de las correas de distribución de caucho que no dan indicios de romperse mientras se conduce, existen síntomas tempranos de desgaste del sistema de cadena de distribución, y estos incluyen un ruido de traqueteo en la parte delantera del motor. [22]
La mayoría de los motores de varilla de empuje , donde el cigüeñal y el árbol de levas están muy juntos, utilizan una transmisión por cadena corta en lugar de una transmisión por engranajes directos. Esto se debe a que las transmisiones por engranajes sufren frecuentes inversiones de par a medida que los perfiles de leva "retroceden" contra la transmisión desde la manivela, lo que genera ruido y desgaste excesivos. [ cita necesaria ]
Los engranajes de distribución se utilizan en varios motores de válvulas en cabeza , debido a la proximidad del árbol de levas al cigüeñal.
A menudo se utilizan engranajes cubiertos de fibra o nailon, con más resistencia, en lugar de engranajes de acero cuando se utiliza transmisión directa. Sin embargo, los motores comerciales y los motores de aviones utilizan únicamente engranajes de acero, ya que estos otros materiales pueden fallar repentinamente y sin previo aviso. [23]
La falla del sistema de sincronización impedirá que el motor funcione. Muchos automóviles modernos utilizan motores de interferencia , que pueden sufrir daños catastróficos en caso de falla del sistema de sincronización, [24] ya que la pérdida de sincronización entre el cigüeñal y el árbol de levas hará que las válvulas choquen con los pistones.
Las señales de advertencia de que es necesario reemplazar una cadena de distribución incluyen: [25]
Aparte de la correa/cadena en sí, también es común una falla del tensor y/o de los distintos engranajes y cojinetes tensores, lo que hace que la correa/cadena se descarrile. Además, en los motores en los que la correa de distribución acciona la bomba de agua, una falla de la bomba de agua puede provocar que la bomba se atasque, lo que puede romper la correa o cadena de distribución. Por esta razón, las correas y cadenas de distribución a menudo se venden como parte de un kit con la bomba de agua, el tensor y las poleas locas para que estas piezas puedan reemplazarse y evitar fallas en la correa o cadena de distribución debido a fallas de estas piezas.
{{cite book}}: Mantenimiento CS1: otros ( enlace )En motores anteriores, los árboles de levas a menudo eran accionados por engranajes desde el cigüeñal. Más tarde, los diseñadores de motores desarrollaron transmisiones por cadena en configuraciones OHV (válvulas en cabeza) que permitieron cierta flexibilidad en la ubicación del árbol de levas para poder usar varillas de empuje más cortas, para mayor rendimiento y eficiencia. Los motores con cadenas largas a veces tendían a dar vueltas y causar problemas. La única alternativa era un ruidoso y complicado tren de engranajes múltiples hasta que en 1945 se inventó la correa dentada síncrona de goma. Hoy en día, la transmisión por levas por correa de distribución se utiliza en automóviles distinguidos como Ferrari, Mercedes, Cadillac, Corvette, BMW, Alfa Romeo, Porsche, etcétera.
Ejemplo de una correa de Audi que se rompió antes del intervalo de reemplazo recomendado.