Distribución desmodrómica

La distribución del motor coordina su “respiración”; entrada y salida de los gases, admisión y escape. Se compone de las válvulas, árbol/es de levas y sistema de accionamiento de este/estos. Los gases circulan por los respectivos colectores de admisión y escape, en el de admisión se aporta el combustible (inyección indirecta, si se hace dentro del cilindro es directa) y en el de escape están los sistemas para controlar la contaminación y el ruido.

La distribución puede implantarse de diferentes formas en ubicación de los componentes, número y sistemas de accionamiento, uno de estos es la distribución desmodrómica. Actualmente solamente la utiliza Ducati en algunos de sus modelos, de hecho, la denominan “Desmo”. En automóviles se ha aplicado hace años, pero no en muchos casos, y actualmente no se utiliza.

Motores que necesitan mucha potencia

Para ir entrando en materia vamos a repasar unos conceptos que se van a utilizar en este artículo.

    • El par motor aporta “fuerza” y es función de la energía de las explosiones. Los vehículos pesados son los que requieren valores más altos de par, con menos peso ya no es tan necesario.
    • La potencia aporta “velocidad” y es función del par y las RPM; Potencia = Par x RPM
    • Los vehículos que no precisan mucha “fuerza” pero si alta “velocidad” (se ve un automóvil de competición de hace años y una motocicleta)…
    • … requieren mucha potencia y el par no es tan necesario…
    • … obtienen la potencia subiendo el motor de RPM…

 

El par motor influye en la potencia, pero para que se cuente con valores elevados de par se ha de aumentar la cilindrada del motor, lo que significa peso, y en vehículos que priman la potencia, de competición o motocicletas de altas prestaciones se pueden buscar otras alternativas. Al final del artículo se comentan las soluciones utilizadas actualmente para disponer de potencia y par, equilibrio adecuado para coches de calle.

Aunque citamos motocicletas en este artículo, es solamente como complemento pues nuestra especialidad son los automóviles.

Rebote de válvulas

Para explicar la distribución desmodrómica veamos que sucede si un motor sube mucho de RPM.

    • Se ve un motor de 4 cilindros en línea con distribución OHC (árbol de levas en culata)
    • En motor está en marcha y sube hasta 6.000 RPM
    • Las válvulas abren por el empuje de las levas del árbol de levas y cierran por la reacción de los muelles al dejar de empujar las levas
    • ¿Y si el motor gira a muy altas RPM?
    • Se ve otro motor a la derecha y sube hasta el entorno de 9.000 RPM
    • A muy altas RPM puede que los muelles no cierren las válvulas a tiempo, no reaccionan con la rapidez necesaria, produciéndose el rebote de válvulas alterando el funcionamiento del motor
    • Se puede solucionar el rebote de válvulas con;
      • Dobles muelles de válvulas
      • Muelles más duros
      • O un sistema que abra y cierre las válvulas sin necesitar muelles, es la distribución desmodrómica

 

La idea de distribución desmodrómica parece una buena solución, pero el hecho de que se haya diseñado hace muchos años y con muy pocas aplicaciones, casi exclusivamente en automóviles competición, y no muchos, da a entender que no es una solución interesante, parece ser que por los costes de diseño, puesta a punto, componentes y mantenimiento.

Comparación distribución normal y desmodrómica

Empezamos viendo a la izquierda una válvula con distribución normal.

    • Actúa la válvula y sube el motor de RPM, al llegar al entorno de 7.000 RPM el muelle no reacciona la suficientemente rápido produciéndose el rebote de la válvula
    • El motor funciona inestable a las RPM del rebote de válvulas, con tirones y fallos al no mantenerse correctamente su respiración
    • Aparece a la derecha una válvula con distribución desmodrómica, el árbol de levas (rojo) hace girar una excéntrica en el interior de un acoplamiento que acciona la válvula
    • Sin muelles
    • Se abren y cierran las válvulas por sistemas de empuje
    • No rebotan las válvulas
    • El límite de RPM es más alto y el motor no presenta fallos de respiración

 

Al poder subir más de RPM, aunque el par no haya aumentado si lo hace la potencia, que es el objetivo buscado.

Potencia con distribución normal y desmodrómica

Para estas explicaciones vemos de frente dos motores DOHC.

    • A la izquierda con distribución normal y a la derecha con distribución desmodrómica
    • Se ponen en marcha ambos motores y se acelera a fondo subiendo de RPM
    • En el motor con distribución normal se aprecia cómo rebotan las válvulas en entorno de 9.000 RPM, con alteraciones en la entrega de potencia máxima
    • El motor con distribución desmodrómica llega a las 9.000 RPM sin fallos obteniendo más potencia y en consecuencia mejores prestaciones de velocidad y aceleración

 

La aportación de la distribución desmodrómica es poder llegar a muy altas RPM obteniendo más potencia. Con la evolución de los materiales estas RPM, hasta 9.000/10.000, se pueden lograr con muelles de válvulas, sencillos o dobles, sin complicaciones de diseño y ajustes, por lo que su aplicación, que no ha sido mucha, es prácticamente nula actualmente en el automóvil.

Motor con distribución normal y desmodrómica

Se parte de la imagen del motor de cuatro cilindros en línea OHC con distribución normal y muelles.

    • Se sustituye la distribución normal; levas muelles y válvulas manteniendo el eje del árbol de levas…
    • … por una distribución desmodrómica, las levas están en el interior de un alojamiento sobre el que actúan para abrir y cerrar las válvulas, sin muelles

 

En los F1 hace tiempo que se utiliza la distribución neumática, abren las válvulas por los árboles de levas y cierran por presión de aire u otro gas con respuestas instantáneas, estos motores llegan a 18.000 RPM, siendo una tecnología más adecuada para alta competición al ser la elegida por los diseñadores de estos motores de élite.

Otras tecnologías para mejorar las prestaciones del motor

Para los automóviles de calle la potencia pasa a segundo plano y es más valorado el par motor, por la respuesta desde bajas/medias RPM. Si el par es mayor y se mantiene en estos valores en un amplio margen de RPM también aumenta la potencia, así es utilizable el motor desde bajo régimen y a más RPM la potencia es adecuada al mantenerse el par motor en buenos valores. Los sistemas más habituales para que la curva de par sea lo más plana posible son los siguientes (al final se indican los artículos en el blog donde se explican).

    • Colector de admisión variable; el recorrido y geometría del colector de admisión varía para adaptar la resonancia a la aceleración y RPM
    • Distribución de fase variable; las secuencias de actuación de las válvulas se adelantan o retrasan para aprovechar mejor la resonancia según las RPM y aceleración
    • Alzado variable por fases (dos levas); cada válvula dispone de dos levas con diferente fase y alzado (más o menos apertura) para mejorar el rendimiento en dos tramos de RPM; hasta medias y altas RPM
    • Alzado variable continuo; las válvulas de admisión adaptan su alzado en continuo a las RPM y a la aceleración, aprovechando la resonancia en un mayor margen de RPM
    • Motor “cam less”; sin árbol de levas, son accionadas las válvulas electrónicamente adaptando con precisión su actuación a todas las RPM y tipos de aceleración
    • Sobrealimentación; el llenado a presión de los cilindros mejora la respuesta, como si tuviese el motor más cilindrada al acelerar, se puede combinar con los otros sistemas

 

Estos artículos están en el blog, por si os interesa consultarlos.

Antes de la implantación de estas tecnologías, los automóviles muy deportivos tenían motores muy potentes, pero la resonancia que aportaba un muy buen llenado a altas RPM por mucho cruce de los árboles de levas, a bajas y medias RPM ofrecía poco par, con escasa respuesta al acelerador. Circulando a bajas/medias RPM aparecían incidencias de encendido y alimentación de combustible, sobre todo con encendido clásico y carburación. Con la distribución de fase variable se logran buenos valores desde bajas RPM y la potencia necesaria a altas RPM, y ya con la sobrealimentación se incrementa la versatilidad de uso, sin necesitar subir el motor demasiado de RPM.

 

Enlaces a artículos de interés en el blog

En la sección “Tecnologías limpias”

    • “Resonancia en colectores” (25.09.2013)
    • “Distribución de fase variable” (23.10.2013)
    • “Sobrealimentación del motor” (28.11.2013)
    • “Colector de admisión variable” (8.10.2014)
    • “Alzado variable de las válvulas” (21.01.2015)
    • “Cilindros desconectables” (19.10.2016),

En la sección “Nuevas tecnologías”

    • “Culata hemisférica” (13.02.2013)
    • “Motor ´cam less´” (15.04.2015)
    • “Motor de 6 tiempos” (9.12.2015),

En la sección “Evolución de órganos y elementos”

    • “Evolución de la distribución del motor” (5.06.2013)

En la sección “Actualidad”

    • “Uso del automóvil con turbocompresor” (24.02.2014)
    • “Lo que importa en el par motor” (13.03.2014)
    • “Para subir cuestas; acelerar más o reducir de relación” (7.04.2014)
    • “Mantenimiento de la correa de distribución” (23.07.2014)
    • “Índice par/potencia” (20.05.2015)
    • “Relaciones entre peso, potencia, par y cilindrada” (17.06.2015)
    • “Flujos en admisión y compresión” (28.09.2016)
    • “Adelantamiento por par o potencia” (12.10.2016)

En la sección “Curso de tecnología del automóvil”

    • “1.7.1. Distribución” (16.05.2014)
    • “1.8.1 y 1.8.2. “Par y potencia” (30.05.2014 y 6.06.2014)
    • “1.14.1. Motor multiválvulas. Llenado variable» (13.04.2016)
    • “1.15.1 y 1.15.2. Sobrealimentación” (11.05.2016 y 8.06.2016)

Otros enlaces

http://8000vueltas.com/2007/07/03/%C2%BFdesmo-que-sisi-desmodromico

https://www.youtube.com/watch?v=s3WtOXHQFTM

https://youtu.be/-rbQXKSXr70

http://www.blogmecanicos.com/2016/01/que-es-la-distribucion-desmodromica.html

https://www.youtube.com/watch?v=0ewkXz9dR0A

http://foro.clubjapo.com/t/tipos-de-distribucion-desmodromica/24686/4

http://www.aficionadosalamecanica.net/valvulas-neumaticas-distribucion.htm

 

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3 comentarios

  1. Gracias por estos consejos me ayudarán para mi
    Taller mecanico

  2. Eusebio Puebla Ibáñez

    He leído este interesante artículo, pero creo que distribución desmodrómica es la que usa levas u otro sistema mecánico tanto para abrir como para cerrar las válvulas, el cierre por aire no hace que el sistema sea desmodrómico.

    • Claro, es lo que se explica en el artículo, apertura y cierre mecánicos es lo que define a la distribución desmodrómica, en las animaciones se utiliza como modelo una leva y una excéntrica para abrir y cerrar las válvulas prescindiendo del muelle u otro sistema de cierre.Es lo que se ve en las animaciones, no hay ningún cierre neumático. El cierre por aire, distribución neumática, es lo que utilizaban los F1 cuando se disponía de información de su tecnología.

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