Federal-Mogul Powertrain, una división de
Federal-Mogul Holdings Corporation (NASDAQ:FDML), ha desarrollado un modelo de
simulación dinámica transitoria y simplificada del proceso de cierre de la
válvula para predecir cargas dinámicas en válvulas de motor. Al mejorar la
precisión de la deformación calculada y la tensión de carga, la técnica permite
una estimación de la fatiga de la válvula más fiable y ayuda a asegurar una
selección óptima del material desde las primeras etapas del diseño de un nuevo
motor.
“La carga dinámica durante el proceso de cierre es un
factor decisivo en el diseño de válvulas de entrada y salida”, ha declarado
Gian Maria Olivetti, director de ecnología de Federal-Mogul Powertrain. “Con el
nuevo método de simulación podemos calcular rápidamente la máxima carga de
válvula, ahorrando de esta forma tiempo y asegurando el desarrollo específico”.
En el diseño de válvulas de entrada y salida para
motores de combustión, especialmente aquellos con un alto grado de inducción
forzada por sobrealimentación o turbocompresión, se presta una atención
particular a las condiciones de carga durante el cierre de la válvula. El
sistema de accionamiento de válvula suele estar todavía en fase de desarrollo
cuando se diseñan las válvulas para nuevos proyectos de motor, lo que obliga a
los fabricantes de válvulas a usar modelos de simulación simplificados que
limitan la evaluación de carga de válvula a los principales parámetros como la
velocidad de cierre de la válvula, la fuerza de retroceso del muelle de válvula
y la holgura entre el vástago y la guía de la válvula.
Durante el proceso de cierre, un lado de la válvula
suele hacer contacto primero con el asiento de la válvula, lo que puede inducir
una gran carga en el vástago de la válvula. El modelo de simulación dinámico
del proceso de cierre, desarrollado y probado por Federal-Mogul Powertrain,
permite el cálculo preciso de esas cargas, lo que hace posible a su vez
configurar óptimamente los componentes desde la fase de concepción y determinar
de forma más precisa su vida útil.
Así como los cálculos de fatiga, los valores de carga
asociados con el cierre de válvula derivados de la simulación dinámica
transitoria FE pueden usarse también para evaluar y clasificar diseños de
válvula alternativos, según el Dr. Guido Bayard, director de Tecnología de
Válvulas de Federal-Mogul Powertrain. “Detalles geométricos distintos, como un
vástago rebajado o una forma del cuello cónica, tienen una gran influencia en
la distribución de tensiones”, ha explicado. “Con nuestra simulación FE
simplificada, podemos sacar conclusiones rápidamente sobre las cargas máximas
de válvulas y posibles fallos por fatiga, pudiendo tomar decisiones firmes
sobre el diseño y los materiales en una etapa temprana del desarrollo”.
Los resultados obtenidos con el modelo de simulación
se han visto confirmados por una prueba práctica en un banco de ensayos de
válvulas desarrollado por Federal-Mogul Powertrain que permite el accionamiento
de una única válvula y la evaluación de procesos de cierre individuales. El
banco de pruebas es más adecuado para la validación del modelo de simulación
que la culata del cilindro completa por una serie de razones: ofrece mayor
flexibilidad en la geometría que puede ser probada, mayor controlabilidad de la
medición y mejor acceso al equipamiento de medición.
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