árbol de levas en cabeza

Un árbol de levas en cabeza es un árbol de levas montado directamente encima de las válvulas de admisión y escape en la culata de un motor de pistones, en lugar de estar en el cárter. Las levas empujan los taqués, balancines o seguidores de válvula para abrir y cerrar las válvulas en una secuencia precisa con la rotación del cigüeñal. Este diseño permite un control más estricto de la sincronización de las válvulas y disposiciones de válvulas más simples y compactas que los diseños de árbol de levas en el bloque, y se ha convertido en la configuración dominante en los motores modernos.

Existen dos variantes principales: el árbol de levas en cabeza simple (SOHC), donde un solo árbol acciona tanto las válvulas de admisión como las de escape a través de balancines; y el árbol de levas en cabeza doble (DOHC), donde árboles separados controlan las válvulas de admisión y escape de forma independiente. Los motores DOHC permiten perfiles de leva más agresivos, distribución variable sin compromiso mecánico y mayores velocidades máximas del motor. El árbol de levas suele ser accionado por una correa dentada, cadena o tren de engranajes acoplado a una rueda dentada en el cigüeñal, manteniendo una relación de velocidad de 2:1 para que el árbol de levas gire una vez por cada dos revoluciones del cigüeñal.

Los motores con árbol de levas en cabeza requieren que se ajusten y mantengan las holguras de las válvulas (los pequeños espacios entre las levas y los taqués o balancines); una holgura excesiva provoca ruido y una apertura tardía de las válvulas, mientras que una holgura insuficiente impide el cierre completo y provoca pérdida de compresión y sobrecalentamiento. El estiramiento de la correa o cadena, el desgaste de las propias levas y el desgaste de los seguidores de válvula o los puntos de pivote de los balancines son los principales modos de fallo. El árbol de levas debe rectificarse con precisión para asegurar perfiles de leva uniformes; incluso pequeñas variaciones en la altura o forma de la leva dañan el sellado de las válvulas y la presión de combustión.

El diseño de árbol de levas en cabeza se convirtió en estándar en los automóviles de pasajeros durante las décadas de 1960 y 1970, ya que las regulaciones de emisiones exigían un control más preciso sobre los eventos de las válvulas. Los camiones y motores industriales a menudo conservaron los diseños de árbol de levas en el bloque durante más tiempo porque los árboles de levas en cabeza requieren sistemas de accionamiento más sofisticados, mayor precisión de fabricación y un mejor sellado de la culata para evitar fugas de aceite. Hoy en día, incluso los motores industriales y agrícolas de pequeña cilindrada utilizan comúnmente árboles de levas en cabeza simples para la economía de combustible y el cumplimiento de las emisiones.

El término en sí mismo refleja la posición física: el árbol de levas está situado por encima de los cilindros, visible en el compartimento del motor en lugar de oculto debajo. Esta visibilidad hizo del árbol de levas en cabeza una característica de marketing cuando apareció por primera vez y se convirtió en sinónimo de un diseño de motor moderno y eficiente. Los técnicos y constructores de motores tratan los motores con árbol de levas en cabeza de manera bastante diferente a los motores de varillas de empuje en términos de procedimientos de ajuste de válvulas, diagnóstico de fallas y requisitos de reconstrucción.