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Federal Mogul
28/01/2016

Federal-Mogul Powertrain reduce el tiempo de desarrollo de válvulas de motor gracias a su nuevo modelo de simulación

El modelado dinámico de elementos finitos del proceso de cierre de válvula ofrece una mejor predicción de cargas y una mayor durabilidad con menos iteraciones de diseño


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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