Sistema De Distribución Del Vehículo: Que es, Función, Partes

El sistema de distribución de un vehículo es esencial para el correcto funcionamiento del motor. Está compuesto por diferentes piezas como el árbol de levas, las levas, los taqués y las válvulas.

Su función principal es coordinar el movimiento de las válvulas de admisión y escape con el cigüeñal. Existen distintos tipos de sistemas de distribución y es importante realizar un mantenimiento adecuado, incluyendo el cambio del kit de distribución cuando sea necesario.

Además, se debe tener en cuenta la elección de piezas adecuadas y verificar el estado de los componentes adicionales.

¿Qué es el Sistema de Distribución de un vehículo?

El sistema de distribución también conocido como "Sistema de sincronización del motor", "Sistema de control de válvulas" o "Eje cardán" es el conjunto de piezas que regulan la entrada y salida de los gases al cilindro para su llenado y vaciado.

Es decir, Su función principal es coordinar el movimiento de las válvulas de admisión y escape con el cigüeñal, permitiendo así el correcto funcionamiento del motor.

A mayor cantidad de aire que entra en el cilindro, mayor será la potencia que desarrolla el motor. Por esta razón es fundamental el sistema de distribución, quien se encarga de regular los tiempos de funcionamiento del motor.

Los motores de gasolina actuales tienen un giro rápido del motor, mientras más rápido se hace más difícil la apertura y cierre de válvulas. De aquí que estas abren y cierran muy rápido.

Lo ideal es que la válvula de admisión se abra un poco antes del inicio de la carrera de admisión, y la de escape un poco antes de iniciarse la carrera de escape, para ayudar así al vaciado y llenado de los cilindros.

En esta entrada les contaremos acerca del sistema de distribución sus partes y funcionamiento.

Partes del Sistema de Distribución

El sistema de distribución está compuesto por diferentes elementos, que se encuentran dentro del sistema y otros exteriores.

Elementos Interiores

Al interior de la culata encontramos las válvulas, son las encargadas de abrir y cerrar los orificios de entrada  y salida de la mezcla de gases al cilindro, reconocemos dos tipos de válvulas, admisión (permiten la entrada) y escape (permiten la salida). Y otros elementos que permiten el funcionamiento de la válvula como los muelles, las guías y los asientos de válvula.

• Válvulas
• Muelles
• Guías de válvulas
• Asientos de válvulas

1.Válvula

Se distinguen dos partes: cabeza y cola . La cabeza, que tiene forma de seta, es la que actúa como verdadera válvula, pues es la que cierra o abre los orificios de admisión o escape. La cola o vástago, (prolongación de la cabeza) es la que, deslizándose dentro de una guía , recibirá en su extremo opuesto a la cabeza el impulso para abrir la válvula.Las válvulas se refrigeran por la guías, principalmente, y por la cabeza.

Las válvulas que más se deterioran son las de escape, debido a las altas temperaturas que tienen que soportar 1000º C.

Algunas válvulas, sobre todo las de escape, se refrigeran interiormente con sodio. Debe tener una buena resistencia a la fatiga y al desgaste (choques).Debe presentar igualmente una buena conductividad térmica (el calor dilata las válvulas) y buenas propiedades de deslizamiento. La cabeza o tulipa de admisión es de mayor diámetro que la de escape, para facilitar el llenado.

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2.Muelles

Las válvulas se mantienen cerradas sobre sus asientos por la acción de un resorte (muelle). Los muelles deben tener la suficiente fuerza y elasticidad para evitar rebotes y mantener el contacto con los elementos de mando. O debe asegurar la misión de la válvula y mantenerla plana sobre su asiento, o el número de muelles puede ser simple o doble.

3.Guías de Válvula

Debido a las altas velocidades, el sistema de distribución es accionado muchas veces en cortos periodos de tiempo. Para evitar un desgaste prematuro de los orificios practicados en la culata por donde se mueven los vástagos de las válvulas y puesto que se emplean aleaciones ligeras en la fabricación de la culata, se dotan a dichos orificios de unos casquillos de guiado G, llamados guías de válvula, resistentes al desgaste y se montan, generalmente, a presión en la culata.

Las guías permiten que la válvula quede bien centrada y guiada.

La guía de válvula debe permitir un buen deslizamiento de la cola de la válvula, sin rozamiento. Si existiera demasiada holgura entre la guía y el cuerpo de una válvula de admisión, entraría aceite en la cámara de compresión, debido a la succión del pistón, produciendo un exceso de carbonilla en dicha cámara, y si fuera en una válvula de escape, el aceite se expulsará por el tubo de escape.

Asientos de válvulas Son unos arillos postizos colocados a presión sobre la culata para evitar el deterioro de ésta, por el contacto con un material duro como el de la válvula, su golpeteo, y a la corrosión debido a los gases quemados. El montaje de los asientos se hace a presión mediante un ajuste (frío-calor), y cuando estén deteriorados se pueden sustituir.

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Elementos Exteriores

Son el conjunto de mecanismos que sirven de mando entre el cigüeñal y las válvulas. Estos elementos son: árbol de levas, elementos de mando, empujadores o taqués y balancines. Según el sistema empleado, los motores a veces carecen de algunos de estos elementos.

• Árbol de levas
• Manchara.
• Taqués hidráulicos.
• Varilla empujadora.
• Balancines
• Basculantes.

1.Árbol de Levas

Es un eje que controla la apertura de las válvulas y permite su cierre. Tiene distribuidas a lo largo del mismo una serie de levas , en número igual al número de válvulas que tenga el motor.

El árbol de levas o árbol de la distribución, recibe el movimiento del cigüeñal a través de un sistema de engranajes. La velocidad de giro del árbol de levas ha de ser menor, concretamente la mitad que la del cigüeñal, de manera que por cada dos vueltas al cigüeñal (ciclo completo) el árbol de levas dé una sola vuelta. Así, el engranaje del árbol de levas, tiene un número de dientes doble que el del cigüeñal.

El árbol de levas lleva otro engranaje , que sirve para hacer funcionar por la parte inferior a la bomba de engrase, y por la parte superior al eje del distribuidor. Además tiene una excéntrica para la bomba de combustible en muchos casos. Según los tipos de motores y sus utilizaciones, las levas tienen formas y colocaciones diferentes.

2.Taqués

Son elementos que se interponen entre la leva y el elemento que estas accionan. Su misión es aumentar la superficie de contacto entre estos elementos y la leva. Los taqués, han de ser muy duros para soportar el empuje de las levas y vencer la resistencia de los muelles de las válvulas.

Para alargar la vida útil de los taqués, se les posiciona de tal manera, que durante su funcionamiento realicen un movimiento de rotación sobre su eje geométrico. Los taqués siempre están engrasados por su proximidad al árbol de levas. La ligereza es una cualidad necesaria para reducir los efectos de inercia.

3.Taqués Hidráulicos

Los taqués hidráulicos funcionan en un baño de aceite y son abastecidos de lubricante del circuito del sistema de engrase del motor. Los empujadores o taqués se ajustan automáticamente para adaptarse a las variaciones en la longitud del vástago de las válvulas a diferentes temperaturas. Carecen de reglaje. Las ventajas más importantes de este sistema son su silencioso funcionamiento y su gran fiabilidad.

4.Varilla Empujadora

No existen en los motores que llevan árbol de levas en cabeza. Las varillas van colocadas entre los balancines y los taqués .Tienen la misión de transmitir a los balancines el movimiento originado por las levas. Las varillas empujadoras:

• Son macizas o huecas, en acero o aleación ligera.
• Sus dimensiones se reducen al máximo para que tengan una débil inercia y al mismo tiempo una buena resistencia a las deformaciones.
• El lado del taqué tiene forma esférica.
• El lado del balancín tiene una forma cóncava que permite recibir el tornillo de reglaje.

5.Balancines

Son unas palancas que oscilan alrededor de un eje (eje de balancines), que se encuentra colocado entre las válvulas y las varillas de los balancines (o bien entre las válvulas y las levas, en el caso de un árbol de levas en cabeza). Los balancines son de acero. Oscilan alrededor de un eje hueco en cuyo interior circula aceite a presión. Este eje va taladrado para permitir la lubricación del balancín.

La misión de los balancines es la de mandar la apertura y el cierre de la válvula. Se distinguen dos tipos de balancines o balancines oscilantes, o balancines basculante.

6.Balancines Oscilantes

Lo utilizan los motores con árbol de levas en cabeza. El eje de giro pasa por un extremo del balancín. Se le conoce también con el nombre de “semibalancín”. Recibe el movimiento directo del árbol de levas y lo transmite al vástago de la válvula a través de su extremo libre.

7.Balancines Basculantes

Lo utilizan los motores con árbol de levas laterales. Las válvulas van en cabeza. El eje de giro pasa por el centro del balancín. Uno de sus extremos recibe el movimiento de la varilla empujadora y lo transmite al vástago de la válvula por el otro extremo.

8.Elementos de Mando

El sistema de mando de la distribución consta de un piñón en el cigüeñal, opuesto al volante del motor y otro piñón que lleva el árbol o los arboles de levas en sus extremos, el cual gira solidario con él. En algunos motores diésel, se aprovecha el engranaje para dar el movimiento a la bomba de inyección. El acople entre los piñones de cigüeñal y árbol de levas se puede realizar de tres formas, por transmisión directa entre las ruedas dentadas, por correa y por cadena.

9.Transmisión por Ruedas Dentadas

En este sistema se transmite directamente el movimiento. Tanto entre las ruedas dentadas, cuando el árbol se encuentra muy separado del cigüeñal y no se pueden conectar directamente.

A su vez se puede realizar a través de una serie de ruedas dentadas en toma constante entre sí para transmitir el movimiento. Por esta razón los dientes de los piñones pueden ser rectos, éstos son ruidosos y de corta duración o en ángulo helicoidales bañados en aceite en un cárter o tapa de distribución, siendo éstos de una mayor duración. En el caso de dos ruedas dentadas, el cigüeñal y el árbol de levas giran en sentido contrario y, si son tres, giran el cigüeñal y árbol de levas en el mismo sentido.

10.Transmisión por Cadena

Este método se utiliza cuando el cigüeñal y el árbol de levas están muy distanciados. Aquí se enlazan los engranajes mediante una cadena. Para permitir un ajuste adecuado en la cadena se instala un tensor, puede ser un piñón o un patín pequeño de fibra, se ubica a la mitad del recorrido y está conectado con un muelle, manteniendo la tensión requerida. Este sistema disminuye el ruido y el desgaste, ya que evita el contacto directo entre los dientes.

11.Transmisión por Correa Dentada

Este método se utiliza cuando el cigüeñal y el árbol de levas están muy distanciados. Aquí se enlazan los engranajes mediante una cadena.

Para permitir un ajuste adecuado en la cadena se instala un tensor, puede ser un piñón o un patín pequeño de fibra, se ubica a la mitad del recorrido y está conectado con un muelle, manteniendo la tensión requerida. Este sistema disminuye el ruido y el desgaste, ya que evita el contacto directo entre los dientes.

12.Transmisión por Correa Dentada

El principio es el mismo que el del mando por cadena. Sólo que en este caso se utiliza una correa dentada de neopreno que ofrece como ventaja un engranaje más silencioso. De menor peso y un coste más reducido, lo que hace más económica su sustitución.

Es el sistema más utilizado actualmente, aunque la vida de la correa dentada es mucho menor que el de los otros sistemas. Si se rompiese ésta, el motor sufriría grandes consecuencias. Estos piñones se encuentran fuera del motor. Por lo que es un sistema que no necesita engrase, pero sí la verificación del estado y tensado de la correa.

13.Sistema OHC de accionamiento directo

Es un sistema que lleva pocos elementos. Se emplea para motores revolucionados. La transmisión entre el cigüeñal y árbol de levas se suele hacer a través de correa dentada de neopreno. Utiliza cámara de compresión tipo hemisférica, empleándose con mucha frecuencia tres o cuatro válvulas por cilindro.

Estos sistemas presentan el problema de que la culata es de difícil diseño. Puede llevar uno o dos árboles de leva en la culata, llamado sistema DOHC, si son dos árboles de levas.

Sistema OHC de accionamiento indirecto. Este sistema prácticamente es igual que el anterior, con la única diferencia de que el árbol de levas, acciona un semibalancín, colocado entre la leva y la cola de la válvula. El funcionamiento es muy parecido al sistema de accionamiento directo. Así mismo al girar la leva, empuja el semibalancín, que entra en contacto con la cola de la válvula, produciendo la apertura de ésta.

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14.Reglajes

Como consecuencia de la temperatura en los elementos de la distribución. Estos elementos se dilatan durante su funcionamiento. Por lo que hay que dotarles de un cierto juego en frío (separación entre piezas que permita su dilatación). Aunque la razón principal de dar este juego (holgura de taqués). Es que determinan las cotas de la distribución, es importante no olvidar los efectos de la dilatación en la válvula.

Esta holgura con el funcionamiento, tiende a reducirse o aumentarse (dependiendo del sistema empleado). Por lo que cada cierto tiempo hay que volver a ajustarlos. Pues de lo contrario las válvulas no cerrarán ni abrirán correctamente. Esta holgura viene determinada por el fabricante y siguiendo sus instrucciones. Esta comprobación hay que realizarla cuando la válvula está completamente cerrada.

En los sistemas OHV el juego del taqués se mide. Entre el vástago de la válvula y el extremo del balancín. Dado a que en el sistema de distribución OHC de accionamiento directo, el reglaje de taqués se hace colocando en el interior del taqué, más o menos láminas de acero. El OHC de accionamiento indirecto el reglaje de taqués se hace actuando sobre los tornillos de ajuste y contratuerca .

El reglaje se hará siempre con el motor en frío y como se dijo anteriormente, su valor, depende del fabricante. Un juego de taqués grande provoca que, la válvula no abra del todo el orificio correspondiente. Con lo que los gases no pasarán en toda su magnitud.

En un juego de taqués pequeño provoca que la válvula esté más tiempo abierta. Incluso no llegue a cerrar si no existe holgura. No pudiéndose conseguir una buena compresión y pudiéndose fundir la válvula en la parte de su cabeza (válvula descabezada) dando lugar a producirse grandes averías en el interior del cilindro y de la culata.

Tipos de sistemas de distribución en vehículos

• Sistemas de válvulas laterales, en cabeza y en culata

  En el sistema de distribución de un vehículo, existen diferentes tipos de configuraciones para las válvulas. Los sistemas de válvulas laterales, también conocidos como SVL, se caracterizan por ubicar las válvulas en el lateral del cilindro. Estos sistemas suelen utilizarse en motores antiguos y presentan un diseño más simple y económico.

  Por otro lado, los sistemas de válvulas en cabeza, conocidos como OHC (OverHead Camshaft), cuentan con las válvulas ubicadas en la culata del motor. Este diseño permite una mejor combustión y mayor rendimiento del motor. Es comúnmente utilizado en motores más modernos y sofisticados.

  Los sistemas de válvulas en culata, o también denominados OHV (OverHead Valve), se caracterizan por tener las válvulas ubicadas en la culata, pero son controlados mediante un árbol de levas ubicado en el bloque del motor. Estos sistemas son menos eficientes en comparación con los anteriores, pero tienen una construcción más simple y económica, por lo que se utilizan en motores de menor coste.

• Sistemas SOHC y DOHC según la cantidad de árboles de levas

  En cuanto a la cantidad de árboles de levas, existen los sistemas SOHC (Single OverHead Camshaft) y DOHC (Dual OverHead Camshaft).

  Los sistemas SOHC cuentan con un solo árbol de levas encargado de controlar las válvulas de admisión y escape. Estos sistemas son comunes en motores de menor potencia y su configuración permite un diseño más sencillo y económico.

  Por otro lado, los sistemas DOHC cuentan con dos árboles de levas, uno para controlar las válvulas de admisión y otro para las válvulas de escape. Esta configuración permite un mayor control y rendimiento del motor, especialmente en motores de alta potencia y revoluciones. Sin embargo, también implica un mayor coste de fabricación debido a su complejidad.

Mantenimiento y cuidado del sistema de distribución

El sistema de distribución de un vehículo es una parte vital del motor de combustión interna y requiere un mantenimiento adecuado para garantizar su correcto funcionamiento. A continuación, presentamos algunas recomendaciones para el mantenimiento y cuidado de este sistema:

Recomendaciones para el mantenimiento adecuado

• Realizar revisiones periódicas: Es fundamental seguir las indicaciones del fabricante en cuanto a los intervalos de tiempo o kilometraje para realizar revisiones y mantenimiento del sistema de distribución.
• Verificar el estado de la correa o cadena: Es importante inspeccionar visualmente la correa de distribución o cadena de tiempo para detectar signos de desgaste, grietas o daños. Si se observa algún problema, se recomienda su reemplazo inmediato.
• Controlar la tensión de la correa: La correa de distribución debe tener la tensión adecuada. Si está demasiado floja o demasiado tensa, puede ocasionar problemas en el sistema de distribución. Se debe ajustar o reemplazar los componentes necesarios para mantener una tensión óptima.
• Inspeccionar los componentes adicionales: Además de la correa o cadena, es esencial verificar el estado de los tensores, rodillos, poleas y la bomba de agua. Si se detecta algún desgaste o mal funcionamiento, se deben reemplazar estos elementos para evitar fallas en el sistema.

Cambio del kit de distribución y sus componentes

El kit de distribución incluye la correa principal, así como elementos como tensores, rodillos, poleas y la bomba de agua. Este kit debe ser reemplazado de manera periódica siguiendo las recomendaciones del fabricante y dependiendo del sistema utilizado en el vehículo.

El cambio del kit de distribución es una tarea compleja que requiere conocimientos técnicos y herramientas adecuadas. Se recomienda acudir a un profesional calificado para realizar este procedimiento y asegurarse de utilizar piezas nuevas y recomendadas para el vehículo.

Es importante recordar que realizar el cambio del kit de distribución en el momento adecuado puede evitar costosos daños al motor. No se deben subestimar los intervalos de reemplazo recomendados, ya que el deterioro de la correa o cadena de distribución puede causar daños graves y costosos reparaciones.

Correa de distribución vs. cadena de tiempo

El sistema de distribución puede transmitir el movimiento entre el cigüeñal y el árbol de levas mediante dos mecanismos principales: la correa de distribución y la cadena de tiempo. Ambos cumplen la función de sincronizar el funcionamiento de las válvulas con el movimiento del motor, pero presentan diferencias significativas en cuanto a su construcción y características.

Ventajas y desventajas de la correa de distribución

La correa de distribución es ampliamente utilizada en muchos vehículos debido a su bajo coste y fácil mantenimiento. Entre sus ventajas destacan:

• Menor nivel de ruido y vibraciones en comparación con la cadena de tiempo.
• Su fabricación en materiales flexibles y resistentes, como el caucho con refuerzo de fibra de vidrio, le proporciona una mayor capacidad de absorción de choques.
• Se necesita menos espacio para su instalación, lo que permite motores más compactos.
• Su funcionamiento silencioso y eficiente reduce el desgaste de los componentes del sistema de distribución.

Sin embargo, la correa de distribución también tiene algunas desventajas:

• Tiene una vida útil limitada, generalmente recomendada cambiarla entre los 80,000 y 100,000 kilómetros según las recomendaciones del fabricante.
• En caso de rotura o desgaste excesivo, puede provocar daños graves en el motor, como la colisión entre las válvulas y los pistones.
• Requiere un reemplazo periódico más frecuente y puede ser necesario cambiar otros componentes del kit de distribución, como rodillos y tensores.

Ventajas y desventajas de la cadena de tiempo

La cadena de tiempo es conocida por su durabilidad y resistencia, siendo utilizada principalmente en motores de alto rendimiento y aplicaciones más exigentes. Algunas ventajas de la cadena de tiempo son:

• Mayor durabilidad y vida útil en comparación con la correa de distribución.
• Ofrece una mayor resistencia a la tensión y estiramiento, lo que reduce el riesgo de fallos.
• Efectividad en condiciones de alta temperatura o ambientes adversos.

Por otro lado, la cadena de tiempo también presenta ciertas desventajas:

• Tendencia a generar mayor ruido y vibraciones debido a su diseño y materiales utilizados.
• Requiere un mantenimiento adecuado y una lubricación regular para evitar desgaste y roturas.
• Su diseño más complejo hace que ocupe más espacio y pueda ser más difícil de reemplazar.
• Puede requerir más tiempo y costos adicionales para su sustitución debido a la complejidad de su instalación.