thumb|230px|Vista de cerca de una válvula de camisa en un pistón. thumb|300px|Motor radial aeronáutico Bristol Perseus, seccionado mostrando sus componentes; son claramente visibles las válvulas de camisa.
La válvula de manga, válvula de camisa, o más correctamente válvula de camisa corredera, es un tipo de mecanismo de válvula para motores de pistones, distinto de la más común válvula de asiento.
Tuvieron algún uso en autos de lujo y deportivos en el período previo a la Segunda Guerra Mundial. Los automóviles y camiones livianos de Willys-Knight; los autos de lujo de la Daimler británica, las francesas Avions Voisin, Panhard y Peugeot, y la belga Minerva, también usaron el sistema de doble manga Willys-Knight.
Hay dos tipos básicos de válvula de camisa corredera: el sistema de C. Y. Knight, que fue el que se patentó primero, con dos camisas concéntricas con movimiento alternativo desfasado, movidas por bieletas, que descubren y tapan las lumbreras de admisión y escape, y el sistema desarrollado independientemente por los ingenieros J. H. K. McCollum y P. Burt, que lo patentaron con poco tiempo de diferencia, y que tiene una única camisa que realiza un movimiento combinado de ascenso-descenso y giro parcial, mediante un dispositivo situado en su base, sistema mucho más eficiente, capaz de alcanzar altas rpm, y con un consumo de aceite lubricante y emisión de humos mucho menores que los motores sistema Knight. El sistema de J. McCollum necesitaba muchas mejoras para ser viable, pero al haberse patentado con antelación al de P. Burt, la compañía escocesa Argyll, pionera en el desarrollo de estos motores SSV (por sus siglas en inglés: Single Sleeve-Valve), prefirió adquirir ambas patentes. Argyll construyó los primeros prototipos de motores con este tipo de distribución hacia 1909, y la presentación oficial de su automóvil modelo 25/50 que llevaba un motor con distribución por camisa corredera única tuvo lugar en octubre de 1911.
Este tipo de motores alternativos se dejó de usar paulatinamente (los motores sistema Knight, antes aun) debido a los avances en los combustibles y la tecnología de las válvulas de asiento (refrigeradas por sodio), y por su tendencia a quemar cantidades considerables de aceite, o a agarrotarse debido a la falta de él. El sistema de corredera única Burt-McCollum, mucho más simple y eficiente, tras un extenso desarrollo tuvo un uso considerable en motores de avión de los 1940, como el Napier Sabre, el Bristol Hercules y el Centaurus, solo superados por los motores de reacción.
Descripción
Una válvula de camisa corredera consiste en una o más camisas mecanizadas con agujeros o lumbreras en posición adecuada, que se ubican entre el pistón y la pared del cilindro, donde rotan y/o se deslizan para hacer coincidir sus agujeros con las lumbreras de admisión y escape del cilindro en el momento apropiado del ciclo del motor (ver ciclo Otto).
Tipos de válvulas de camisa thumb|right|Un motor de 4 cilindros de automóvil de 1919, seccionado en los cilindros para mostrar las válvulas de camisa Knight. thumb|right|Válvula de camisa simple Argyll.
La primera válvula de corredera exitosa fue patentada por Charles Yale Knight, consistía en dos camisas concéntricas que subían y bajaban alternativamente, descubriendo o tapando las lumbreras de admisión y escape, movidas por unas bieletas, deslizándose una camisa dentro de la otra. Se usó en algunos automóviles de lujo, pero tenían un alto consumo de aceite, que mejoraba con el uso, al depositarse carbonilla en las camisas, lo que mejoraba la estanqueidad.
La válvula de camisa corredera de Burt-McCollum, utilizada por la empresa escocesa Argyll para sus vehículos, y más tarde adoptada por la Bristol para sus motores radiales de aviación, era una sola camisa que giraba sincronizada con un eje colocado a 90° del eje del cilindro. La válvula Burt-McCollum era mecánicamente más simple y robusta, y tenía la ventaja adicional de consumir menos aceite (comparada con otros diseños de válvulas de camisa), conservando al mismo tiempo la relación entre la cámara de combustión y las lumbreras del sistema del motor Knight.
Un pequeño número de diseños utilizaban una camisa en la culata de cilindro, en lugar de hacerlo en el cuerpo del cilindro, dando un perfil más "clásico" comparado con los motores con válvulas de asiento tradicionales. Este diseño tenía la ventaja de no contener el pistón en el interior de la válvula, aunque en los hechos parece haber tenido poco valor práctico. Como desventaja, este sistema limita el tamaño de las lumbreras de la culata, mientras que las válvulas de camisa ubicadas en el cilindro pueden tener aberturas de tamaño mucho mayor.
Ventajas y desventajas
Ventajas
Las principales ventajas de los motores con válvulas de camisa son:
Incremento en la eficiencia volumétrica debido a la gran apertura de las lumbreras de entrada, sir Harry Ricardo demostró también una mayor eficiencia mecánica. Una ventaja adicional es la de que el tamaño de las lumbreras admite fácilmente diversas variaciones de diseño. Esto es importante cuando el motor funciona en un amplio rango de RPM, ya que la velocidad a la que el aire pueda entrar y salir del cilindro se define por el tamaño del conducto que conduce al cilindro y varía según el cubo de las RPM. En otras palabras, a mayor RPM del motor, normalmente se requiere que las lumbreras tengan una mayor apertura, algo que es bastante fácil de obtener con las válvulas de camisa corredera, pero difícil en un sistema de válvulas de asiento.
La válvula de camisa única ofrece un buen barrido de los gases de escape y una turbulencia controlada para la mezcla aire/combustible entrante. Cuando la lumbrera de admisión se abre, la mezcla aire/combustible puede entrar tangencialmente al cilindro. Esto ayuda al barrido cuando se usa el solapamiento de las lumbreras de escape y admisión (ver Cruce de válvulas) y se requiere un amplio rango de rpm, mientras que el barrido en el sistema de válvulas de asiento puede diluir la mezcla aire/combustible entrante, siendo más dependiente de la velocidad (confiando principalmente en el ajuste de la resonancia del sistema escape/admisión para mantener separados las dos columnas de fluidos, la de la mezcla fresca y la de los gases quemados). La mayor libertad en el diseño de la cámara de combustión (con unas pocas restricciones, además de la situación de la bujía) implica que el torbellino de la mezcla combustible/aire en el PMS puede controlarse más para permitir una mejora en el encendido y en la propagación de la llama, extremo demostrado por Ricardo, lo que permite al menos una unidad más en la relación de compresión con respecto al sistema de válvulas de asiento, sin que se produzca detonación.
La cámara de combustión que forman las camisas al final de la carrera del pistón es ideal para una combustión de la carga completa y libre de detonación, ya que no tiene que lidiar con una cámara de combustión con forma compleja y una válvula de escape (de asiento) muy caliente.
En el sistema de válvulas de camisa no hay muelles, por lo tanto, la potencia necesaria para accionar las válvulas se mantiene constante con las RPM del motor, lo que permite el funcionamiento a altas velocidad sin penalizaciones en consumo de potencia. Un problema con los motores de alta velocidad que utilizan las válvulas de asiento es que a medida que aumenta la velocidad del motor, debe aumentar también la velocidad a la que se mueven las válvulas. Esto a su vez aumenta las cargas debidas a la inercia de la válvula, que tienen que abrirse rápidamente, detenerse, invertir la dirección de movimiento, cerrarse y luego detenerse otra vez. Las válvulas grandes que permiten un buen flujo de aire tienen una masa considerable y precisan muelles fuertes para superar la inercia en la apertura. En algún punto, el resorte de la válvula alcanza su frecuencia de resonancia, produciéndose una onda de compresión que oscila dentro del resorte, que a su vez hace que en la práctica ese muelle sea más débil y, por lo tanto, incapaz de cerrar adecuadamente la válvula. Esta "flotación de válvulas" puede acabar en que la válvula no se cierre con la rapidez necesaria siguiendo el perfil de la leva, y puede chocar contra la parte superior del pistón que está en ascenso. Además, en un diseño de válvulas de corredera, no hacen falta el árbol de levas, las varillas de empuje, los balancines y los taqués; habitualmente las válvulas de camisa corredera las mueve un solo engranaje conectado al cigüeñal. Para un motor aeronáutico, esto implica una deseable reducción en peso y complejidad.
Otra ventaja en los primeros motores de automóvil (el motor Knight) era su duración. Antes de la llegada de las gasolinas con plomo, los primeros motores con válvulas de asiento necesitaban que se rectificasen las válvulas y sus asientos cada 3000 a 8000km de servicio. Las válvulas de camisa no sufren el desgaste causado por el impacto repetido de la válvula contra su asiento, también sufren menos acumulación de calor intenso, debido a su mayor área de contacto con otras grandes superficies de metal. En el motor Knight, en el uso práctico la acumulación de carbonilla contribuyó a mejorar la estanqueidad de las válvulas de camisa, se decía que "mejoraban con el uso", en contraste con los motores de válvulas de asiento que pierden compresión y potencia cuando las válvulas se desgastan. Debido al continuo movimiento de las camisas (tipo Burt-McCollum), los puntos de mayor desgaste relacionados con la mala lubricación en el PMI/PMS desaparecen, aumentando la duración de los cilindros y los segmentos de los pistones, en los motores de aviación que usaron este sistema, era necesario cambiar las camisas correderas sobre las 4000h de funcionamiento, produciéndose desgaste sobre todo en la parte superior de la camisa. LJK Setright, en su libro "Some unusual engines", afirma que el tiempo entre desmontajes (Overhaul en inglés) para revisión de los motores Bristol de aviación con distribución por camisa corredera única llegaba a las 3000 horas, inimaginable con otros tipos de motores alternativos.
Otra gran ventaja es el hecho que no precisan que las válvulas estén en la culata, permitiendo así colocar la bujía en la mejor posición para lograr un encendido más eficiente de la mezcla aire/combustible. En los motores muy grandes, donde la velocidad de propagación del frente de la llama limita tanto la velocidad de giro como el tamaño del cilindro, la turbulencia inducida por las lumbreras y descrita por sir H. Ricardo puede ser una ventaja adicional.
La mayoría de estas ventajas fueron evaluadas y establecidas durante la década de 1920 por sir Harry Ricardo, posiblemente el mayor defensor del motor con válvulas de camisa corredera. Reconoció, sin embargo, que algunas de estas ventajas fueron significativamente superadas con las mejoras en los combustibles antes y durante la Segunda Guerra Mundial, y con la introducción para la zona de escape de las válvulas de asiento refrigeradas por sodio en los motores de aviación de alta potencia.
Desventajas