Cinco válvulas por cilindro: lo teóricamente ideal
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La distribuci�n 05-05-2000
  Hermenegildo Baylos

Durante los años 80 se extienden los motores de cuatro válvulas por cilindro, hasta el punto de que —actualmente— es ya lo normal. Algunas marcas van más lejos: cinco válvulas por cilindro en lugar de cuatro.

La pregunta que cabe hacerse es ¿merece la pena esa mayor complejidad? o ¿añade verdaderas ventajas desde el punto de vista de la utilización? Intentemos dar contestación a esa pregunta con las siguientes consideraciones técnicas.

Observemos la figura que hay debajo. El área (sombreada) descubierta por la válvula de admisión determina el volumen de gas capaz entrar en el motor; ese área depende del diámetro de la seta de la válvula y de su alzada. Es decir, para aumentar la capacidad de llenado, hay que aumentar ese área. Las dos formas de hacerlo son: o incrementar la alzada o el diámetro de la válvula. En cualquiera de los dos casos, en contrapartida, obtenemos desventajas; en el primer caso crece la aceleración máxima de la válvula, lo que implica muelles mas potentes capaces de mantenerla pegada a la leva sin que produzca rebotes. En este caso los rozamientos del taquet (pieza donde roza la válvula con la leva) producen una pérdida de potencia no deseada, contraria a la tendencia de todos los fabricantes a disminuir los rozamientos en todas las piezas susceptibles de ello, además de la necesidad de ir a levas que no generen aceleraciones importantes.

Si aumentamos el diámetro de la seta de la válvula (y por lo tanto su peso ) el aumento de las fuerzas de inercia, igualmente obliga a poner muelles de válvula más enérgicos con el mismo perjuicio que el caso anterior.

El camino más lógico por lo tanto, es aumentar el número de ellas ya que dos válvulas pequeñas de admisión (más ligeras independientemente que una grande ) pueden dejar pasar más volumen de gas que una sola, disminuyendo incluso las perjudiciales fuerzas de inercia por ser más ligeras. La pregunta es ¿cuantas válvulas es necesario llegar a poner para conseguir optimizar la potencia, sin que su número resulte exagerado?

Observando el gráfico inferior podemos ver cómo varía el área útil de paso según el número de válvulas, siempre a igualdad de diámetro del cilindro. Como decimos, la recta superior continua nos indica la evolución del área descubierta según el número de válvulas de admisión. La solución de 5 por cilindro (tres de admisión) es el mejor compromiso frente a las 4 e incluso a una teórica culata de 6 por cilindro que están prácticamente al mismo nivel de 7 por cilindro. La otra recta de trazos, nos indica cómo varía la superficie de la propia válvula, en función de la capacidad de aumentar su diámetro teniendo en cuenta que el tamaño de la cámara de combustión donde van alojadas no se puede modificar. La relación H/D (alzada / diámetro) no varía (está prácticamente al mismo nivel) desde las 5 a las 6 por cilindro, y el área dejada en su apertura crece considerablemente, dejando atrás a las de 4 por cilindro.



La deducción que hacemos de lo visto es que ciertamente las 5 válvulas se «llevan la palma» en el sentido de proporcionar un mayor llenado de los cilindros. Otro tema, motivo de un futuro artículo técnico, puede ser hasta qué punto interesa esta brillantez en régimen alto si, desde la perspectiva de la elasticidad (potencia a bajo régimen), resulta ligeramente pobre en este tipo de motor. Esto, junto con la relación entre coste y beneficio, es la razón por la que no hay más motores de cinco válvulas por cilindro. El motor desarrollado por Audi, que se emplea en distintos modelos del Grupo Volkswagen, es el único cinco válvulas de gran serie; Ferrari tienen cinco válvulas en el V8 del 360 Modena.

Si la utilización del vehículo al que va destinado el motor se limita a la competición, por ejemplo, sin importarnos la potencia a bajo régimen, el motor 5 válvulas por cilindro es el indicado. Es paradójico entonces, que en el máximo exponente de la competición en circuito como es la Fórmula 1, no se emplee este número de válvulas en cada cilindro. Tiene una explicación lógica cuando pensamos que los motores actuales giran a unas 18.000 rpm, lo que impone un mecanismo muy especial de distribución para evitar que las válvulas no "floten" a esas vueltas. Este sistema, por aire a presión, ayuda al muelle en el duro trabajo de mantenerlas pegadas a su leva correspondiente, y es incompatible con el mecanismo de accionamiento de esa tercera válvula de admisión que completa las 5, por problemas de espacio.

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