Iniciar sesiónVálvulas del motor: ¿Qué hacen y cómo corregir una falla?
Las válvulas son piezas cruciales en el tren de válvulas, la cámara de combustión y los sistemas de cilindros de cualquier motor. Comprender los síntomas de un sello de válvula defectuoso puede marcar la diferencia entre realizar las reparaciones correctas y dañar aún más su motor diésel.
En esta guía, analizaremos cuál es la función de una válvula, cómo afecta a todo el motor de su embarcación marina, cómo analizar las fallas de las válvulas del motor y cómo puede corregir las fallas para seguir avanzando en el agua.
¿Qué es la válvula del motor?
Las válvulas del motor desempeñan un papel fundamental en el rendimiento de todos los motores de combustión interna. Regulan, controlan y dirigen la cantidad adecuada de aire y combustible dentro de la cámara de combustión para que se produzca la ignición. La sincronización precisa de las válvulas permite que su motor marino Detroit Diesel o Cummins funcione con la máxima eficiencia en diversas condiciones y velocidades.
El tipo más común de válvula para motores diésel es la de asiento. Tiene un vástago delgado que conduce a una pieza metálica plana, que es la cabeza. Su aspecto es similar al de un émbolo o al eje de una trompeta. Las partes de una válvula de asiento son:
- Consejo
- Ranura de guardián
- Filete
- Cara del asiento
- Margen
- Cara de combustión
Cada válvula de asiento reposa en un orificio circular en la parte superior de la cámara de combustión. El asiento de la válvula crea un sello hermético entre la válvula y su superficie, y el resorte de la válvula mantiene el componente cerrado presionando contra un retenedor.
Las válvulas del motor están ubicadas en la culata del motor y pueden estar hechas de metal endurecido, como:
- Acero inoxidable
- Acero bajo en carbono
- Aleación de níquel
- Aleación de estelita
En motores de mayor rendimiento, las válvulas pueden estar hechas de titanio. También existen diferentes configuraciones para mejorar la durabilidad y el rendimiento de la válvula. Por ejemplo, se aplican recubrimientos especiales para aumentar la resistencia de la válvula al calor, el desgaste y la corrosión.
Los recubrimientos y tratamientos pueden variar desde el cromado duro y el nitruro de cromo hasta el nitruro de circonio y el pulido espejo. Gracias a las diferentes configuraciones disponibles, las válvulas de motor pueden soportar las temperaturas y condiciones extremas de la cámara de combustión.
Existen dos tipos de válvulas: la de admisión y la de escape. Según la marca y el modelo del motor marino, el número de válvulas a cada lado de la culata puede variar. Los motores multiválvula pueden tener entre tres y cinco juegos de válvulas para optimizar la eficiencia de la combustión.
El árbol de levas del motor controla las válvulas de admisión y escape, y su sincronización de apertura y cierre se mide mediante la cadena o correa de distribución. Las válvulas y su rendimiento son cruciales para el funcionamiento preciso y eficaz de su motor diésel marino.
Función y propósito de las válvulas del motor
El propósito de una válvula de motor es sellar la cámara de combustión y avanzar el intercambio de gases.
Las válvulas permiten el paso de la mezcla de aire y combustible dentro y fuera de la cámara a través de conductos llamados puertos. Su función es sellar la cámara en momentos precisos para la ignición y la liberación del combustible quemado. En un lado del cilindro, la válvula de admisión permite la entrada de una cantidad calculada de aire en un momento específico, mientras que la válvula de escape expulsa el aire disipado en el otro lado. Cuanto más aire pueda entrar y salir un motor del cilindro, mayor será su eficiencia y potencia.
En un motor de combustión interna se producen cuatro procedimientos llamados tiempos:
1. Carrera de admisión: La carrera de admisión es el primer paso. Las válvulas de admisión se abren y aspiran aire hacia la cámara donde se mezcla con el combustible. 2. Carrera de compresión: La segunda carrera se llama carrera de compresión, donde las válvulas de admisión y escape se cierran para atrapar la mezcla de aire y combustible. El pistón es forzado hacia arriba, provocando la combustión del compuesto. La presión extrema aumenta la energía química. 3. Carrera de potencia: Durante la tercera carrera, también conocida como carrera de potencia, la mezcla comprimida se enciende espontáneamente, convirtiendo el aire y el combustible en energía mecánica. El combustible y el aire encendidos se expanden, forzando e impulsando el pistón hacia atrás en el cilindro. Como resultado, el cigüeñal gira. 4. Carrera de escape: La última carrera es el escape. A medida que el pistón vuelve a subir por el cilindro después de la compresión y la ignición, la válvula de escape se abre para liberar los gases. Luego se cerrará cuando la válvula de admisión comience el proceso de nuevo. Las válvulas del motor funcionan a altas velocidades, forzando al motor a propulsar su embarcación.
Válvulas de admisión y de escape
Si bien las válvulas de admisión y escape sellan la cámara de combustión, cumplen dos funciones diferentes: una permite la entrada de aire mientras que la segunda elimina los gases.
Durante la primera carrera, la válvula de admisión permite la entrada de aire, o una mezcla de aire y combustible, a la cámara. Al abrirse, la válvula de escape se cierra simultáneamente. Al finalizar la última carrera, la válvula de escape expulsa los gases emitidos y el proceso se repite.
Las válvulas son activadas por el árbol de levas, impulsado por el cigüeñal, que a su vez es controlado por el pistón. Todo el sistema está sincronizado con un movimiento constante y suave.
La admisión suele ser más grande que el escape. Debido a que la entrada tiene una presión de admisión menor, requiere una abertura más grande para impulsar el aire hacia el interior. Un filtro garantiza que el aire limpio llegue a la cámara, y también depende del vacío para liberar la cantidad adecuada de mezcla.
Por el contrario, la válvula de escape tiene una alta presión debido a la combustión. El escape libera un menor volumen de gas, por lo que no es necesaria una válvula más grande. Cuando la mezcla de aire y diésel se enciende y explota, la energía química se transforma en mecánica, generando más presión y potencia para impulsar el escape. Es más fácil liberar los gases de la válvula de escape gracias al pistón y a la combustión.
Al comparar de cerca las válvulas de un motor, el escape suele estar más limpio que la admisión, ya que soporta las temperaturas extremas de los gases de combustión. Las altas temperaturas queman los depósitos del escape, mientras que la entrada acumula carbonilla al recibir aire y gases más fríos. La admisión suele estar más sucia u oscura que el escape.
Análisis de fallas de válvulas en motores diésel
Aunque las válvulas están diseñadas para durar toda la vida útil de su motor marino comercial, solo pueden hacerlo si se sigue un programa de mantenimiento regular. Este debe incluir prácticas estándar para evitar fallas en las válvulas del motor, como:
- Sustitución de aceite, filtros de aceite y filtros de aire.
- Seguir los intervalos de mantenimiento y servicio correctos.
- Reemplazar la cadena de distribución o la correa trapezoidal después de una determinada cantidad de millas o de tiempo.
Si no se reemplazan las piezas correctamente, la cadena o correa de distribución puede romperse, inmovilizando las válvulas y colisionando con el pistón. La duración de las válvulas del motor depende del mantenimiento y de la carga de trabajo que se le impone. Si se descuida el mantenimiento adecuado, las válvulas dañadas pueden causar graves daños al motor.
Las válvulas también pueden dañarse por negligencia del operador. Por ejemplo, si se conduce a una marcha baja pero a alta velocidad, las válvulas del motor pueden doblarse o romperse.
Entonces, ¿qué causa daños en las válvulas del motor? Dos fallos comunes pueden ocurrir: válvulas dobladas o quemadas.
Válvulas de motor diésel dobladas
El tipo más común de falla de válvulas es cuando estas se rompen tras tocar o golpear los pistones. Como resultado, las válvulas ya no pueden sellar la cámara, lo que permite que entre un exceso de aire y combustible mientras el escape no está completamente cerrado.
La mayoría de los motores son de interferencia, lo que significa que el pistón sube más allá del punto más bajo donde las válvulas bajan durante un proceso normal. Una correa o cadena de distribución sincroniza los componentes del motor a través del cigüeñal. Luego, el cigüeñal impulsa los pistones, lo que afecta al árbol de levas, que a su vez afecta a las válvulas.
Cuando se altera la sincronización de la cadena o correa, los pistones pueden colisionar con las válvulas. Si la sincronización de su motor Detroit Diesel, Cummins u otro motor es incorrecta, no lo encienda. El funcionamiento del motor marino puede causar más daños a los pistones, la culata y los cilindros.
Las válvulas dobladas son el resultado de una correa o cadena de distribución defectuosa que puedes reemplazar de acuerdo con el manual del fabricante.
Válvulas de motor diésel quemadas
Las válvulas quemadas son el segundo tipo de falla más común. Cuando las válvulas se someten a temperaturas extremas, a menudo pueden dañar el material del componente por quemaduras o corrosión, lo que ocurre con mayor frecuencia en las válvulas de escape, ya que están sometidas a un mayor desgaste.
Las válvulas quemadas no podrán sellar debido a grietas o quemaduras. Los gases de combustión escaparán por el asiento y la válvula cuando no estén sellados. Los gases calientes empiezan a quemar el borde de la válvula y, con el tiempo, desgastarán la cabeza de la válvula, impidiendo que selle. Esto afectará el rendimiento y la compresión de su embarcación comercial, así como el consumo de combustible.
Señales de falla de la válvula del motor
Debido a que las válvulas están en constante movimiento y sujetas a temperaturas extremas, se desgastan naturalmente con el tiempo. Sin embargo, la falla de las válvulas puede ocurrir más rápidamente si su motor diésel marino se encuentra en condiciones severas o si no lo cuida adecuadamente.
Si sospecha que hay una falla en la válvula del motor de su motor marino, hay algunas señales que debe buscar:
- Un arranque del motor en frío: una tapa de válvulas cubierta con aceite perderá aceite a través del sello defectuoso y entrará en la cámara, lo que provocará una bocanada de humo blanco azulado que saldrá por el tubo de escape.
- Consumo excesivo de aceite: Si tus válvulas están en mal estado, el problema puede provocar altos niveles de consumo de aceite.
- Humo de escape: Las válvulas deterioradas provocarán humo blanco azulado que dura más de lo normal durante la aceleración y el arranque del motor.
- Carga de impacto: La falla de la válvula puede ocurrir por un impacto, dañando a menudo incluso los puntos más fuertes del sistema de válvulas.
- Técnicas de operación deficientes: las operaciones con paradas y arranques y el ralentí pueden desgastar los sellos de las válvulas.
- Válvulas empotradas: La recesión es el resultado de temperaturas de funcionamiento extremas y depósitos de aceite y lodos que hacen que los componentes no sellen.
Las válvulas dobladas suelen ser más graves en comparación con los componentes quemados porque su falla puede provocar la destrucción de otras partes del motor y afectar el rendimiento de su embarcación comercial.
Las causas de válvulas quemadas incluyen:
- Los gases de combustión escapan por un único punto más allá de la válvula.
- Juego de válvulas defectuoso.
- Sellado defectuoso de la válvula con el asiento de la válvula de cabeza: la acumulación de carbón puede afectar el sellado y causar abrasión.
-Grandes cantidades de calor confinado.
- Refrigeración inadecuada de la culata.
- Utilizar un combustible seco que no lubrique adecuadamente el asiento de la válvula.
Las indicaciones de que puede estar lidiando con una válvula quemada pueden incluir señales como:
- Contraexplosiones
- Menos potencia
- Fallo de encendido
- Ralentí irregular
Operar con válvulas quemadas puede ser resultado de un sobrecalentamiento del motor marino o del uso de combustible incorrecto.
Esté atento a las diferentes señales que puedan indicar que su motor tiene válvulas rotas, dobladas o quemadas. Ante las primeras señales de un percance, diagnostique el problema para evitar daños mayores.
Cómo corregir una falla en la válvula del motor
La solución de un problema de válvulas de motor comienza con la comprensión del proceso de combustión y los diversos mecanismos involucrados. Varias maneras de prevenir fallas en las válvulas incluyen:
- Comprobar la estanqueidad de la válvula o sus propiedades de sellado.
- Limpieza del sistema de enfriamiento para mayor eficiencia.
- Limpieza de depósitos de carbón y corrosión de las válvulas del motor.
- Inspección del juego de válvulas.
- Utilizar combustible de alta calidad para evitar la acumulación de carbón.
Antes de intentar solucionar cualquier problema interno, analice la situación. Las válvulas pueden estar rotas, desgastadas, agrietadas o quemadas. Incluso las guías y asientos de las válvulas de un motor marino pueden sufrir daños. Para evaluar el problema:
1. Inspeccione cualquier condición anormal en los componentes del tren de válvulas después de desmontar la culata.
2. Compruebe si hay signos de desgaste o daños adicionales, como piezas rotas, grietas y acumulación de carbón.
3. Examine cada pieza del tren de válvulas para determinar cuáles necesitan ser reemplazadas o reacondicionadas.
4. Tenga en cuenta las pautas del fabricante y consulte las especificaciones de cada pieza de la válvula.
Durante una avería, es recomendable realizar una prueba de fugas. Esta prueba determinará si las válvulas están defectuosas al permitir el paso de fluidos en momentos incorrectos. Durante el proceso, el motor diésel girará hasta que el cilindro probado alcance el punto muerto superior. Las válvulas se cierran durante la primera parte de la prueba.
Luego, se inyectará aire en el cilindro. Un medidor de fugas ayudará a determinar la presión que soporta el cilindro. Si hay fugas, puede usar un boroscopio para inspeccionar las válvulas. También podría tener que retirar la tapa de válvulas para revisar el tren de válvulas.
Determinar el costo y el tiempo que toma reparar una válvula de motor marino depende de la magnitud del daño. Siempre puede haber más por descubrir, como una guía o asiento de válvula defectuosos.
El reemplazo de la válvula del motor es necesario si experimenta lo siguiente:
- Ruido constante del motor
- Consumo excesivo de aceite
- Daños extensos en las válvulas
- Bajo rendimiento del motor
Reparar las válvulas uno mismo es rentable y factible si se tienen los materiales adecuados. Determine qué válvulas y otros componentes deben reemplazarse. También es un buen momento para reemplazar otras piezas críticas del motor, ya que tendrá que desmontar el sistema. Aquí tiene unos sencillos pasos:
1. Deje que el motor marino se enfríe y abra el capó para ver los cilindros.
2. Desmontar la junta de la culata.
3. Retire las válvulas de las roscas de los tornillos.
4. Realice una inspección completa del estado del tren de válvulas.
Si su motor diésel comercial tiene válvulas ocultas, quizás necesite consultar con un profesional. Si no puede realizar otras tareas complejas de restauración y reparación, consulte con un mecánico de confianza que pueda reconstruir su motor diésel.
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