Rotary Valves Make Normal Valves Look Silly - Why Aren't We Using Them?

Summary

El video explica cómo los motores de combustión interna, específicamente los motores de cuatro tiempos, dependen de las válvulas de popa para controlar el flujo de aire y gases. A pesar de su eficiencia en el sellado, las válvulas poppet presentan problemas inherentes, como la obstrucción del flujo de gases y la pérdida de eficiencia. El video explora el concepto innovador de las válvulas rotatorias como una alternativa más eficiente, que mejora el flujo de aire y elimina problemas como la flotación de válvulas. Sin embargo, las válvulas rotatorias enfrentan desafíos, como el sellado y la expansión térmica. A pesar de estos obstáculos, la tecnología sigue siendo prometedora, aunque su adopción masiva podría tardar debido a la preferencia por soluciones tradicionales y la transición hacia la electrificación.

Takeaways

• 😀 Los motores de combustión interna deben abrir y cerrar las válvulas miles de veces por minuto, lo que requiere una cantidad considerable de energía y esfuerzo.
• 😀 El sistema de válvulas, en particular las válvulas poppet, reduce el rendimiento y la eficiencia del motor al consumir parte de la energía generada por la combustión.
• 😀 Las válvulas poppet son muy efectivas para sellar la cámara de combustión, pero su diseño impide un flujo de aire eficiente, lo que afecta el rendimiento del motor.
• 😀 En los años 50 y 60, el plomo se utilizaba en la gasolina para prevenir la falla de los asientos de las válvulas, ya que las micro soldaduras formadas por las altas temperaturas causaban desgaste en los asientos.
• 😀 Los resortes de válvula tienen dificultades para mantenerse al ritmo de las altas revoluciones por minuto (RPM), lo que puede llevar a un fenómeno llamado 'flotación de válvulas', afectando el rendimiento y causando daños al motor.
• 😀 Tecnologías como el sistema desmodrómico de Ducati y el sistema Freevalve de Koenigsegg intentaron resolver los problemas de las válvulas tradicionales, pero no se convirtieron en soluciones masivas.
• 😀 A pesar de los avances tecnológicos en los motores de válvulas convencionales, como el uso de materiales mejorados y sistemas de control de válvulas variables, las válvulas siguen siendo un obstáculo para la eficiencia del motor.
• 😀 Las válvulas rotativas podrían mejorar significativamente el flujo de gases en los motores, eliminando el obstáculo que representan las válvulas poppet y mejorando la eficiencia y el rendimiento.
• 😀 La principal desventaja de las válvulas rotativas es su dificultad para lograr un buen sellado debido a la expansión térmica durante la combustión, lo que puede hacer que los sellos se desgasten o fallen rápidamente.
• 😀 El sistema de válvulas rotativas ha sido probado con éxito por Ralph Watson en un motor de un automóvil BSA, y su proyecto ha demostrado ser fiable durante décadas, lo que valida el concepto de esta tecnología.
• 😀 Aunque las válvulas rotativas tienen muchas ventajas, como una menor complejidad y mayor eficiencia, su adopción generalizada en el futuro está obstaculizada por la electrificación de la industria y las inversiones previas en los sistemas tradicionales de válvulas.

Q & A

¿Por qué es necesario un sistema de válvulas en un motor de combustión interna?

Es necesario para permitir la entrada de aire durante la fase de admisión y la salida de los gases de escape durante la fase de escape, sellando y desellando la cámara de combustión miles de veces por minuto.

¿Por qué es difícil abrir las válvulas de un motor de scooter de 125cc con la fuerza humana promedio?

Es difícil porque se debe comprimir el resorte de la válvula, lo que requiere superar la resistencia del resorte. La energía que se invierte en comprimir el resorte se almacena en él y, cuando el árbol de levas se mueve, el resorte se descomprime y cierra la válvula.

¿Qué impacto tiene el sistema de válvulas en la eficiencia y el rendimiento de un motor?

El sistema de válvulas consume parte de la energía que el motor genera a través de la combustión, reduciendo el rendimiento y la eficiencia general del motor.

¿Cómo se solucionaba el problema de desgaste de los asientos de las válvulas en los años 50 y 60?

Se utilizaba combustible con plomo, que protegía los asientos de las válvulas al prevenir la formación de micro soldaduras entre la cara de la válvula y el asiento debido a la alta temperatura y presión.

¿Qué es el 'valve float' y cómo afecta al rendimiento del motor?

El 'valve float' ocurre cuando el resorte de la válvula no puede mantener el ritmo de apertura y cierre de las válvulas a altas revoluciones, lo que provoca una pérdida de rendimiento o incluso daño al motor, como una válvula doblada en motores de interferencia.

¿Por qué no se ha adoptado el sistema de válvula rotativa de forma masiva a pesar de sus beneficios?

El principal desafío de la válvula rotativa es el sellado adecuado, ya que es difícil lograr un buen sellado debido a la expansión térmica de las piezas expuestas a la alta temperatura de la combustión. A pesar de esto, se han desarrollado soluciones que han demostrado ser efectivas en prototipos.

¿Cuáles son las principales ventajas de un sistema de válvula rotativa sobre un sistema de válvulas convencional?

Las principales ventajas incluyen una mejor eficiencia del flujo de aire, menos piezas (lo que reduce la complejidad y el riesgo de fallos), mayor rendimiento a altas revoluciones, y la eliminación de los resortes de válvula, lo que ahorra energía.

¿Qué problemas de sellado pueden surgir con las válvulas rotativas?

El principal problema de sellado en las válvulas rotativas es la dificultad para mantener la precisión en las tolerancias del sellado debido a la expansión térmica de las piezas expuestas a la combustión, lo que puede causar desgaste o fallo de los sellos.

¿Qué innovaciones en el diseño de válvulas rotativas se han implementado para mejorar su viabilidad?

Se han implementado sistemas de sellado con juntas tóricas, anillos ondulados, sellos de bronce y palancas con resortes para garantizar que las juntas tóricas funcionen correctamente, lo que ha permitido a los motores con válvulas rotativas funcionar con éxito desde hace décadas.

¿Por qué la industria automotriz sigue utilizando válvulas poppet a pesar de los avances tecnológicos?

A pesar de los beneficios de las válvulas rotativas, la industria sigue utilizando válvulas poppet debido a grandes inversiones previas en el desarrollo de este sistema, lo que lleva a los fabricantes a querer amortizar esos costos antes de adoptar nuevas tecnologías.