Árbol de levas

El árbol de levas es uno de los componentes que definen al motor de cuatro tiempos, un eje giratorio dotado de lóbulos cuidadosamente perfilados que empujan las válvulas para abrirlas en el instante exacto de cada ciclo de combustión. Su misión es coordinar la respiración del motor, admitiendo aire fresco o mezcla de aire y combustible en los cilindros y evacuando después los gases quemados, todo en sincronía precisa con el sube y baja de los pistones. Sin esta coreografía sincronizada, las válvulas y los pistones no tendrían una relación fija y el motor sencillamente no podría funcionar.

Mecánicamente, el árbol de levas lo acciona el cigüeñal y gira exactamente a la mitad del régimen del motor, porque cada válvula solo necesita abrirse una vez por cada dos vueltas del cigüeñal en un ciclo de cuatro tiempos. A medida que el eje gira, cada lóbulo con forma de huevo presiona contra un empujador, taqué o balancín, que a su vez empuja la válvula hacia abajo venciendo un fuerte muelle de retorno; en cuanto el lóbulo pasa de largo, el muelle cierra la válvula de golpe. El accionamiento procede de una correa, una cadena o un juego de engranajes de distribución que mantiene el árbol de levas y el cigüeñal sincronizados, y cualquier deslizamiento de ese enlace desfasa todo el motor.

El perfil exacto de cada lóbulo tiene un efecto profundo en cómo rinde el motor. Un lóbulo suave que abre la válvula de forma moderada y breve favorece un buen par a bajo régimen y un funcionamiento suave y económico, mientras que un perfil agresivo que abre más la válvula y la mantiene abierta más tiempo permite al motor respirar a fondo a alto régimen, sacrificando flexibilidad abajo a cambio de potencia arriba. Esa es la esencia del diseño del árbol de levas, y los preparadores llevan mucho tiempo cambiando árboles para reconfigurar el carácter de un motor según el uso en circuito o en carretera.

Los motores se configuran con uno o dos árboles de levas por bancada de cilindros. Una disposición de árbol de levas único en culata, abreviada SOHC, emplea un solo eje para accionar las válvulas de admisión y de escape, mientras que un doble árbol de levas en culata, o DOHC, dedica un eje a cada función, lo que permite más válvulas por cilindro y una respiración más libre a alto régimen. Muchos motores modernos añaden distribución variable, que puede adelantar o retrasar la fase del árbol de levas respecto al cigüeñal, ampliando el rango útil de revoluciones para que un mismo motor sea dócil a bajo régimen y enérgico cuando se le exige.

En términos prácticos, el árbol de levas es una pieza duradera y de larga vida, pero los componentes que lo accionan y lo siguen merecen atención. Una correa de distribución desgastada que llegue a romperse puede hacer que las válvulas choquen contra los pistones en un motor interferente, causando daños graves, razón por la cual el cambio programado de la correa resulta crítico. Los empujadores, los taqués hidráulicos y los actuadores de distribución variable también pueden desgastarse u obstruirse con aceite degradado, de modo que un aceite limpio y de la viscosidad correcta es la mejor protección del árbol de levas frente al desgaste prematuro y la pérdida de una distribución precisa.