Levantamiento de la Cabeza: Buscando Más Allá del Empaque

En la década de 1980, muchos autos utilizados en los torneos de carreras experimentaban con turbocargadores en motores con bloques regulares y en motores especiales para carreras. Podrían producirse enormes cantidades de caballos de fuerza y de torsión durante un corto período hasta que el motor se autodestruía. Lo que muchos ingenieros y reconstructores de motores no pudieron ver fue que debido a las máximas presiones de los cilindros, la cabeza distorsionaba la fundición de la misma dejando que los gases de la combustión entraran entre la cabeza, el empaque y el bloque.

Las tecnologías nuevas, como el sistema de inyección directa, el tiempo variable de las válvulas (VVT) y los motores turbocargados, están incrementando las presiones de la cámara más allá de lo que generaban hace más de una década.

¿Qué es el Levantamiento de la Cabeza?

El levantamiento de la cabeza no es que la cabeza completa se levanta del bloque, sino una distorsión en áreas específicas donde interactúan la cabeza y el bloque donde se instala la junta o empaque de la cabeza. Esta distorsión puede dañar los empaques de la cabeza y los tornillos de la misma.

Aunque esta, no es una condición constante, pues ocurre en milisegundos y solo en condiciones de alta presión donde se experimentan las mayores presiones de la cámara de combustión. A medida que los incidentes del levantamiento de la cabeza se acumulan, la junta o empaque de la cabeza y los tornillos se fatigan y eventualmente se dañan.

Lo Que Usted no Puede Controlar

A menos que tenga un laboratorio y una fundición de motores, hay un límite para las presiones de combustión que puede soportar un motor. Sin embargo, al conocer las causas que influyen en el levantamiento de la cabeza le puede ayudar a detectar un problema de distorsión de la cabeza.

Los motores de reciente modelo han aumentado la relación de compresión a nuevos niveles. Durante la pasada década, las relaciones de compresión aumentaron de un leve 8.5:1 a 9:1 a un promedio de 11.5:1 a 12:1 en la mayoría de los motores de producción naturalmente aspirados. Para los motores turboalimentados, las relaciones de compresión se han incrementado de un promedio de 8.0:1 a un sorprendente 9.5:1 a 10.0:1.

Estas altas relaciones de compresión son posibles porque el aire, el combustible y el tiempo de la chispa están estrictamente controlados. La mayoría de los motores modernos se encuentran muy cerca entre un evento de mezcla pobre y una falla de encendido. Dentro de este rango, es donde se puede obtener la mayor potencia, la mejor eficiencia y las emisiones más bajas.

Algunos motores de inyección directa pueden funcionar con relaciones de aire/combustible tan altas como 65:1 por períodos de tiempo limitados. Desafortunadamente, estas relaciones de aire/combustible son donde los motores experimentan las máximas presiones y temperaturas de la combustión.

El otro factor que no puede controlar es el diseño del motor. Los técnicos y los fabricantes de motores no pueden controlar cómo se funde la cabeza o el diseño de la superficie del bloque. Pero, hay juntas o empaques de repuesto, tornillos de la cabeza y otras partes que pueden mejorar el diseño de fábrica.

Lo que Usted Puede Controlar

La clave para prevenir el levantamiento de la cabeza es controlar los incidentes que causan las altas presiones y temperaturas en los cilindros. Si un problema de levantamiento de la cabeza ha causado un problema con el empaque de la misma, usted puede controlar los acabados de las superficies, la selección de los empaques y las fuerzas de sujeción.

El levantamiento de la cabeza no es una condición constante. Normalmente ocurre cuando los factores caen fuera de la combustión normal. Estas condiciones incluyen pre-ignición y eventos de combustión de mezcla pobre. Ambas condiciones pueden causar picos repentinos en las presiones de la cámara de combustión.

Otro factor que puede controlar es la instalación del empaque o junta. Las juntas de la cabeza también pueden tener fugas o fallas si los tornillos de la cabeza no están apretados en la secuencia o pasos adecuados, o con el valor de torque y/o ángulo recomendado. 

Nunca debe volver a usar los tornillos de Torsión a Rendimiento (TTY) de la cabeza en los motores de reciente modelo, ya que al volver a usar los mismos tornillos TTY que ya se han estirado una vez, se aumenta el riesgo de que el tornillo falle cuando se estira más allá de sus límites de diseño originales.

Muchos empaques MLS de la cabeza del mercado alterno pueden manejar hasta 60 a 70 micro- pulgadas del promedio de rugosidad (RA). Sin embargo, el acabado recomendado para algunos empaques MLS del mercado alterno indica de 30 RA o menos, dependiendo de la aplicación y el grosor del recubrimiento de goma del empaque. La mayoría de los empaques MLS del OEM tienen un revestimiento exterior relativamente delgado y requieren de acabados en forma de espejo en las superficies del bloque y la cabeza que generalmente deben ser de 20 RA o menos.