En un motor de pistón , una correa de distribución (también llamada correa de distribución ) 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 garantiza que las válvulas del motor se abran y se cierren en los momentos correctos en relación con la posición de los pistones.
En la mayoría de los motores de pistón , el árbol de levas está conectado mecánicamente al cigüeñal . El cigüeñal impulsa 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 escape . [1] Estas válvulas permiten que el motor inhale aire (o una mezcla de aire y combustible) y exhale los gases de escape. [2]
Los dispositivos más comunes para transmitir la transmisión son correas dentadas de goma, cadenas de distribución metálicas o un conjunto de engranajes. Los dientes de la correa/cadena/engranajes engranan tanto con el cigüeñal como con el árbol de levas, sincronizando así su movimiento.
En muchos motores antiguos con válvulas en cabeza , el árbol de levas se encuentra en el bloque cerca del cigüeñal, por lo que a menudo se utiliza un sistema de engranajes simple para accionar el árbol de levas. Los motores con árbol de levas en cabeza utilizan principalmente correas de distribución 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 requerida ] sin embargo, desde la década de 1990, las cadenas de distribución se han vuelto más comunes debido a los intervalos de reemplazo necesarios 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 son, por lo general, un menor costo, menores pérdidas por fricción, [ cita requerida ] menos ruido y que las correas tradicionalmente no requieren lubricación. [4] La principal desventaja es que las correas se desgastan con el tiempo, por lo que se recomienda reemplazarlas a intervalos específicos. [5] [6] 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 se accede fácilmente durante el reemplazo de la correa de distribución.
Las correas de distribución suelen estar situadas delante del motor y, a menudo, detrás de una cubierta para protegerlas del polvo y los residuos. Sin embargo, desde 2008, algunos motores han utilizado "correas de distribución húmedas", en las que la correa se lubrica con aceite de motor para reducir la fricción. [7] En algunos diseños de motores, la correa de distribución también se puede utilizar para accionar otros componentes, como la bomba de agua y la bomba de aceite .
Una correa de distribución generalmente está hecha de caucho, aunque algunas correas están hechas de poliuretano o neopreno. [8] [9] La estructura de la correa está reforzada con fibras encordadas (que actúan como elementos de tensión ) [10] y la superficie dentada está reforzada con una cubierta de tela. [11]
El caucho se degrada con temperaturas más altas y con el contacto con el aceite de motor . Por lo tanto, la expectativa 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 pueda estar expuesta al agua pueda drenar el agua rápidamente.
Las correas más antiguas tienen dientes en forma de trapezoide, lo que genera altos índices de desgaste de los dientes. [ cita requerida ] Las técnicas de fabricación más nuevas permiten utilizar dientes curvos que son más silenciosos y duran más.
Las correas de distribución que especifica el fabricante pueden estirarse a altas revoluciones por minuto, [ cita requerida ] retardando la leva y, por lo tanto, el encendido. [12] Las correas de repuesto más resistentes no se estirarán y se conservará la sincronización. [13] Al diseñar la correa de distribución, una correa más ancha aumenta su resistencia, mientras que una correa más estrecha reduce el peso y la fricción. [14]
Los modos de falla habituales de las correas de distribución son dientes desgastados (lo que deja una sección lisa de la correa donde se deslizará el engranaje impulsor) o delaminación y desenredado de los núcleos de fibra. La rotura de la correa, debido a la naturaleza de las fibras de alta resistencia, es poco común. [15] A menudo se pasa por alto que los residuos 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, lo que provoca una falla prematura de la correa. [16]
Las correas dentadas se inventaron a principios de la década de 1940 para su uso en fábricas textiles. [17] El primer motor de automóvil conocido que utilizó una correa de distribución fue el coche de carreras estadounidense Devin-Panhard de 1954 , que utilizaba un motor convertido de varillas de empuje a árboles de levas en cabeza mediante el uso de una correa dentada fabricada por Gilmer Company. [18] [19] Este coche ganó el Campeonato Nacional del Sports Car Club of America (SCCA) en 1956. [20]
El Glas 1004 de 1962 fue el primer vehículo fabricado en serie en utilizar una correa de distribución. El motor Pontiac OHC Six de 1966 fue el primer vehículo fabricado en serie en EE. UU. en utilizar una correa de distribución, [21] [22] mientras que el motor Fiat Twin Cam de 1966 fue el primer motor fabricado en serie en utilizar una correa de distribución con árboles de levas gemelos.
Las cadenas de distribución de metal se han vuelto más comunes en los motores de automóviles fabricados 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 a base de goma que no dan indicios de romperse mientras uno conduce, existen síntomas tempranos de desgaste de un sistema de cadena de distribución, y estos incluyen un ruido de traqueteo en la parte delantera del motor. [23]
La mayoría de los motores de varillas de empuje , en los que el cigüeñal y el árbol de levas están muy cerca uno del otro, utilizan una transmisión por cadena corta en lugar de una transmisión por engranajes directa. Esto se debe a que las transmisiones por engranajes sufren una inversión frecuente del par motor a medida que los perfiles de las levas "retroceden" contra la transmisión desde el cigüeñal, lo que genera un exceso de ruido y desgaste. [ cita requerida ]
Los engranajes de distribución se utilizan en varios motores de válvulas en cabeza , debido a la proximidad del árbol de levas al cigüeñal.
En los casos en que se utiliza transmisión directa, se suelen utilizar engranajes recubiertos de fibra o nailon, que son más resistentes, en lugar de engranajes de acero. Sin embargo, los motores comerciales y los motores de aviación utilizan únicamente engranajes de acero, ya que estos otros materiales pueden fallar de repente y sin previo aviso. [24]
Un fallo en el sistema de distribución impedirá el funcionamiento del motor. Muchos coches modernos utilizan motores de interferencia , que pueden sufrir daños catastróficos en caso de fallo del sistema de distribución, [25] ya que la pérdida de sincronización entre el cigüeñal y el árbol de levas provocará que las válvulas colisionen con los pistones.
Las señales de advertencia de que es necesario reemplazar una cadena de distribución incluyen: [26]
Además de la propia correa o cadena, también es habitual que falle el tensor o los cojinetes de los engranajes y poleas tensoras, lo que provoca que la correa o cadena se descarrile. Además, en los motores en los que la correa de distribución acciona la bomba de agua, la falla de la bomba de agua puede provocar que la bomba se atasque, lo que puede romper la correa o cadena de distribución. Por este motivo, las correas y cadenas de distribución suelen venderse como parte de un kit con la bomba de agua, el tensor y las poleas tensoras, de modo que estas piezas se puedan sustituir para evitar que la correa o cadena de distribución falle debido a una falla de estas piezas.
{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: otros ( enlace )los motores anteriores, los árboles de levas solían accionarse mediante engranajes desde el cigüeñal. Más tarde, los diseñadores de motores desarrollaron transmisiones por cadena en configuraciones OHV (válvulas en cabeza) que permitían cierta flexibilidad en la colocación del árbol de levas, de modo que se pudieran utilizar varillas de empuje más cortas, para obtener más rendimiento y eficiencia. Aquellos motores con cadenas largas a veces tendían a dar latigazos y causar problemas. La única alternativa era un tren de engranajes múltiples ruidoso y complicado hasta que se inventó la correa de distribución síncrona de goma dentada en 1945. Hoy en día, la transmisión por levas con correa de distribución se utiliza en automóviles distinguidos como Ferrari, Mercedes, Cadillac, Corvette, BMW, Alfa Romeo, Porsche, etc.
de una correa de Audi que se rompió antes del intervalo de reemplazo recomendado.