La válvula es el último y único elemento de la cadena cinemática de distribución que funciona dentro de la cámara de combustión y permite, de acuerdo a su función de admisión o escape, la entrada de mezcla (aire-Nafta, Diesel, GNC, etc.), a temperatura normal del motor en funcionamiento y la salida de los gases quemados mucho más calientes.
Las cabezas de las válvulas del mismo cilindro (motor normal o multiválvulas), en cada ciclo, acumulan durante la marcha grandes cantidades de calor que se producen en la cámara de combustión. Obviamente la cabeza de la válvula de escape es la que está más comprometida; es decir, que acumula mucho más calor que la cabeza de la válvula de admisión. ¿Por qué?: porque la válvula de admisión es refrigerada en parte por la nueva mezcla de aire-combustible que se introduce en el cilindro, al comenzar cada ciclo.
Aproximadamente el 76% del calor que recibe la válvula se acumula en la cabeza, mientras que el 24% restante se transmite al vástago. A medida que se aumentan las revoluciones del motor, los "golpes" de calor se suceden con más frecuencia y la acumulación del mismo es mayor. Por lo tanto debemos conseguir disipar o descargar, parte de la excesiva temperatura que en cada ciclo recibe la zona de la cabeza de la válvula. Esta operación se logra a través del contacto uniforme de toda la superficie del asiento de la válvula con el casquillo y con el giro permanente de la válvula sobre su propio eje. Lo importante es evitar que la temperatura de la cabeza de la válvula no supere 350º C en admisión y los 750º C. en al válvula de escape. De no conseguir mantener la temperatura, dentro de los parámetros citados, el calor se irá acumulando progresivamente en cada ciclo de funcionamiento del motor, comprometiendo sobre todo a la válvula de escape. Esto origina:
a) Distorsiones.
b) Mayores Dilataciones, ocasionando Interferencias (vástago-guía), con posibilidad de engrane.
c) Pérdida de la Película de Lubricación con Posibilidad de engrifado.
d) Fatiga Térmica.
Cada una de estas causas en forma individual o en conjunto originan fallas prematuras en las válvulas.
Ahora bien, sabemos que para lograr una buena y rápida disipación de calor de la cabeza de la válvula, debemos tratar de obtener la mayor superficie de contacto de apoyo de ésta con el asiento de la tapa, sin perjudicar a otras funciones. No olvidemos que en un motor que funciona a 4000 RPM (revoluciones por minuto), una válvula abre y cierra 33 veces por segundo y su permanencia en contacto con el asiento es escasamente de 2 centésimos de segundo (0,02 s). Como se puede advertir, disponemos de un lapso de tiempo muy breve para evacuar los golpes de calor que se van acumulando en cada ciclo.-
El reconstructor de motores maquinaba antiguamente el casquillo de la tapa de cilindros o del block (de acuerdo a la ubicación en el motor) con fresas o piedra y utilizaba el método de esmerilado o lapeado para hermanar el asiento y el casquillo. El método de esmerilado aún no ha caído en desuso a pesar de los problema que origina y que detallamos a continuación:
a) Si bien las superficies a y b se hermanan, adquieren una forma irregular e incontrolable. (Fig. 1).
b) La estructura geométrica de a queda definitivamente destruida (Fig. 2).
c) La forma resultante de las superficies de apoyo no bastan para asegurar una buena transferencia de calor entre la válvula y la tapa de cilindros a través del casquillo (Fig. 2).
d) Cuando la superficie b es "retopada" por a (Fig. 2), el contacto entre asientos será deficiente y provocará fallas durante el funcionamiento del motor.
e) Se pierden las propiedades de los tratamientos térmicos.
Bajo estas condiciones de trabajo, la válvula resulta ser la más perjudicada por falta de un buen contacto entre asientos y la consecuente dificultad para disipar el calor que se acumula en la cabeza
Para mejorar las condiciones de contacto entre asientos, los fabricantes de Motores han abandonado este método hace ya muchos años, reemplazándolo por el alesado de los mismos. El proceso consistía en retocar los asientos con máquinas y herramientas especiales, a una diferencia de 0º 30' a 1º 00' entre los mismos de acuerdo a como se aprecia en la Figura 3. Este fue un avance importante con respecto al sistema anterior que brindó un buen resultado sin esmerilar válvulas (Fig. 3).
A medida que los motores de última generación se potenciaron, no en base a cilindrada, sino por el aumento de la relación de compresión, las R.P.M. y el mejoramiento de los combustibles, la temperatura de la cámara de combustión sufrió un aumento considerable. Fue necesario mejorar la calidad de las materias primas para fabricar las válvulas (según el tipo de motor) y el contacto entre asientos. Con la incorporación de nuevas series de máquinas (Serdi, Sunnen, Peterson, Berco, etc.) se consiguió aumentar la superficie de apoyo entre los asientos, mejorando la rugosidad del terminado con herramientas de tres ángulos que alesan el casquillo de la tapa de cilindros en una sola operación y en su correcta geometría, logrando menor diferencia entre ángulos (ej...: de 0º 00' a 0º 09' ) (Fig. 4) y ancho del mismo (ej...: Mercedes Benz OM serie 314/ 352/ 352-A/ 364/ 366/ 366-A/ LA, en admisión de 1,8 mm a 2,0 mm y en escape de 2,2 mm a 2,4 mm).
El rendimiento del motor depende del correcto mecanizado del asiento de la tapa, en relación al eje de la guía y la circularidad y concentricidad del asiento de la válvula con respecto al eje del vástago. De manera que cuando la válvula comienza a "martillar" el casquillo, la estanqueidad será siempre buena (Fig. 5), sin necesidad de hermanardo con ESMERIL.-
Equivocadamente el mecánico o el armador de motores, por considerar que puede existir pérdida de compresión a través del asiento-casquillo, exige aún el esmerilado de la válvula por considerarlo más seguro.
No olvidemos que la válvula disipa su calor acumulado en la cabeza y cuello de empalme, a través del mejor contacto y mayor permanencia de apoyo entre asientos. Sabemos también que, de acuerdo al aumento de R.P.M., cada vez es menor el tiempo de duración que cada válvula permanece en su apoyo, para realizar esta operación. Por lo tanto es necesario disponer de la mayor superficie posible para el contacto entre asientos.
