Reduciendo el Consumo de Combustible
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REVISTA DEDICADA AL NÍQUEL Y A SUS APLICACIONES |
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| ENGINE VALVES typically open and close 30 times a second. This creates extreme thermal and mechanical
stresses on the valves which have to operate in a very corrosive environment. |
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| IF THEY ARE MADE of nickel alloy N06601, engine valves can be hollow (as shown), thus saving weight
and therefore reducing fuel consumption and exhaust emissions. |
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| THE 2003 "STEEL IN RESEARCH AND DEVELOPMENT" award presented by the German stainless steel
industry, went to Mahle Ventiltrieb GmbH for the design of the above lightweight engine
valve. |
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For other information on the use of nickel-containing materials in the automotive |
Válvula de vacío hecha con aleación de níquel gana el máximo premio a la innovación. Por Virginia Heffernan
Nickel Magazine, Marcha, 2004 -- Una válvula ligera hecha de una aleación de níquel ganó el primer lugar en la categoría de Investigación y Desarrollo de Acero del Premio a la Innovación del Acero 2003.
La industria Alemana del acero introdujo en 1989 el premio anual para promover innovaciones e ideas en las aplicaciones que involucren al acero. El año pasado compitieron 678 trabajos, pero únicamente hubo 12 ganadores en diferentes categorías. Las categorías incluían productos hechos de acero, investigación y desarrollo, acero para la industria de la construcción, así como diseño.
La válvula ganadora del premio, hecha de NiCr23Fe con 60% de níquel, fue diseñada por la Mahle Ventiltrieb de Sttutgart para ayudar a satisfacer la demanda de válvulas de motores de combustión que, además de ser ligeras, tienen un consumo de combustible más efectivo.
La selección del material se basó en algunos requerimientos algunas veces conflictivos, dice el encargado del proyecto Marcus Abele. El material tiene que ser adecuado para ser formado en frío y para ser soldador por láser, y, al mismo tiempo, resistir esfuerzos térmicos y mecánicos dentro de la atmósfera corrosiva de la máquina. En máquinas de velocidad media y a temperaturas superiores a los 950°C, las válvulas abren y cierran 30 veces por segundo.
La nueva válvula es 30 a 50% más liviana que los modelos convencionales, reduciendo la masa que debe ser movida en el mecanismo de arranque de la válvula, a su vez, creando menor fricción en el arranque de la máquina. Una menor fricción y un menor peso se traducen en menor consumo de combustible, menos emisiones del tubo de escape, una mayor velocidad permisible de la máquina y una disminución en el desgaste de la misma.
"Los clientes empiezan ya a mostrar interés en la válvula ligera," dice Abele. "Los primeros productos serán producidos con volúmenes interesantes en el 2005."
En el pasado, los intentos por desarrollar válvulas más ligeras han involucrado a los cerámicos, titanio y titanio aluminizado. Sin embargo, los cerámicos son susceptibles a fracturarse bajo la acción de grandes cargas, y los materiales de titanio deben ser recubiertos para ser tribológicamente compatibles con los otros componentes de la válvula. Los elevados costos de los materiales, así como los altos costos de la fabricación y pruebas, desalentaron el desarrollo de estos materiales.
Otra diferencia entre la nueva válvula y las convencionales es la estructura. La válvula Mahle es hueca con un eje tubular de acero de alta precisión. El capellón y vástago de la válvula están fabricados en un proceso de varios pasos utilizando hojas de acero con un espesor de 0.8 a 1.8 mm. Los componentes individuales están unidos unos con otros mediante soldadura de rayo láser; las áreas huecas de las válvulas de escape, que deben ser capaces de soportar altos esfuerzos térmicos, se rellenan de sodio para asegurar la conductividad térmica.
Empleando componentes de alta precisión, la cantidad de proceso mecánico requerido es cerca de un cuarto del requerido para fabricar una válvula fundida.
Fue tal la demanda de una adecuada válvula a un precio razonable para las máquinas de combustión que detonaron el desarrollo de la válvula ganadora del premio en 1998. La clave de tal innovación, dice Abele, fue el empleo de partes hechas con hojas metálicas. Después de desarrollar un prototipo, Mahle archivó las aplicaciones patentadas de las válvulas, tanto en Alemania como internacionalmente, posteriormente comenzaron los rigurosos programas de diseño y pruebas, incluyendo una prueba en un vehículo que recorrió más de 80,500 kilómetros.
En el 2001, Mahle presentó la nueva válvula a la industria en el Congreso Mundial de la SEA en Detroit, Michigan, USA, y en el Simposio de Máquinas de Viena, Austria.
Virginia Heffernan is a Toronto-based freelance writer.
PHOTOS: MAHLE Ventiltrieb GmbH
 Marcus Abele |
