¿Por qué se trasladó el árbol de levas a la culata?

Historia del Automóvil de Combustión Interna
Autor: Deniz Erkan
Creación: 22 Octubre 2026

El traslado a la culata del árbol de levas fue el lado ganador de la lucha de ingeniería más longeva de los 130 años del motor de combustión interna.

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La pregunta de dónde irán las válvulas en el motor y con qué mecanismo se accionarán ha alimentado una de las luchas de ingeniería más largas de la historia del motor de combustión interna. La respuesta; siguió una línea evolutiva de 130 años desde el esquema L-head, que mantenía las válvulas en el bloque, hasta el OHV, donde el árbol de levas del bloque acciona las válvulas de la culata mediante varillas empujadoras, y de ahí a las arquitecturas OHC y DOHC, que llevan el árbol de levas a la culata del cilindro. Este artículo aborda los hitos de esa evolución y el verdadero balance de pros y contras de cada diseño con sus datos técnicos.

Lo más destacado

1876: El primer motor de cuatro tiempos funcional de Nikolaus Otto usaba válvulas deslizantes heredadas de los motores de vapor.
1894: El prototipo de Diesel presentó el primer motor OHV conocido, con el esquema árbol de levas + varilla empujadora + balancín.
1904: El Buick Model B fue el primer motor OHV producido en serie del mundo; en esos mismos años, el Marr Auto-Car usó uno de los primeros motores OHC conocidos.
1980: El Alfa Romeo Spider 2000 fue el primer motor de producción en serie con distribución variable de válvulas; la raíz de la idea se remonta a una patente de Cadillac de 1903.
1994: El motor pushrod Mercedes-Benz 500I ganó las 500 Millas de Indianápolis con una amplia ventaja frente a rivales que usaban OHC.

¿Por qué se trasladó el árbol de levas a la culata del cilindro? El origen del problema

La pregunta parece sencilla: las válvulas deben estar lo más cerca posible de la cámara de combustión, porque cuanto más corto sea el recorrido del frente de llama, más controlada será la combustión. Pero el árbol de levas necesita una transmisión; debe girarse desde el cigüeñal mediante engranajes o una cadena. Si colocas las válvulas en el bloque, es decir, debajo de la cámara de combustión, puedes poner el árbol de levas también en el bloque y mantener todo el mecanismo corto y simple. Si subes las válvulas a la culata, te ves obligado o a mantener el árbol en el bloque y construir una larga cadena de transmisión, o a llevar también el árbol a la culata y alargar el sistema de accionamiento. Todas las guerras de arquitectura de válvulas no son más que diferentes soluciones a esta tensión entre simplicidad y eficiencia.

Los primeros protagonistas comenzaron fuera de esta tensión. El primer motor Otto funcional de 1876 funcionaba con válvulas deslizantes heredadas de la tradición de los motores de vapor. A medida que el motor de combustión interna maduraba, las válvulas deslizantes cedieron su lugar a las válvulas de asiento en el sentido actual; un diseño con pequeña superficie de fricción y alta velocidad de respuesta. En vehículos tempranos como el Daimler Reitwagen de 1885 se ve una forma intermedia interesante: las válvulas de admisión estaban en la culata, pero no se abrían mediante árbol de levas, sino con el vacío de la carrera de admisión, es decir, de manera atmosférica; las válvulas de escape seguían estando en el bloque y se accionaban mediante el árbol de levas.

L-head: La edad de oro y el límite de la simplicidad

En el esquema llamado flathead o L-head, ambas válvulas están debajo de la cámara de combustión, dentro del bloque. El árbol de levas está en el bloque y abre las válvulas directamente; no hay varilla empujadora, balancín ni cadena de transmisión que atraviese la culata. Es un motor barato de producir, fácil de mantener y cuya instalación se podría decir que es gratuita. En Estados Unidos, esa sencillez resultó tan atractiva que los motores flathead mantuvieron su popularidad hasta mediados y finales de los años 50.

Pero la sencillez tenía un precio: como las válvulas quedaban colocadas forzosamente en el borde de la cámara de combustión, esta se retorcía en una extraña forma de L invertida. El frente de llama se alarga, la eficiencia térmica baja y la falta de aire a altas revoluciones se vuelve inevitable. El deseo de los ingenieros de mantener la cámara de combustión compacta y esférica es el origen de toda la presión por llevar las válvulas a la culata. Esa presión acabó sacando del escenario histórico al L-head tarde o temprano.

No hay que olvidar un híbrido intermedio: en el esquema F-head o IOE (intake-over-exhaust), por cada cilindro una válvula está en el bloque y la otra en la culata. Fue producido durante años como un camino intermedio pragmático que evitaba parte de la complejidad mecánica al llevar la válvula de admisión hacia arriba.

OHV: ¿Por Qué Pushrod Fue la Elección de América?

Pushrod motoru Amerika'yı fethetti çünkü düşük kaput, düşük ağırlık merkezi ve bol tork sunuyordu; bedeli ise yüksek devirde supap yüzmesiyle ödendi.

El esquema OHV es un ingenioso compromiso: las válvulas suben a la culata, la cámara de combustión se forma de manera adecuada; pero el árbol de levas permanece en el bloque y comanda las válvulas mediante la cadena de taqués, varillas impulsoras (pushrod) y balancines. La batalla se libra precisamente en esa cadena. La ventaja de la cadena es indiscutible:

la altura del capó baja, el centro de gravedad desciende; en los motores en V la ventaja de empaquetado es grande.
El árbol de levas está cerca del cigüeñal; se acciona mediante una cadena corta o una conexión directa de engranajes, sin la complejidad de correa-cadena-tensores del OHC.
La lubricación se simplifica: bastan los balancines, las varillas impulsoras pueden ser huecas y una bomba de aceite más pequeña hace el trabajo.
Abundancia de par a bajas revoluciones y durabilidad; es la prenda a medida para camionetas y muscle cars.

El precio, en cambio, está escondido en el número de piezas móviles del tren de válvulas. La inercia de la masa formada por taqués, pushrods y balancines provoca que a altas revoluciones las válvulas no puedan seguir la leva y acaben flotando (valve float). Además, el espacio que ocupan los pushrods en la culata fija en la práctica el número de válvulas por cilindro en dos; una culata OHV de cuatro válvulas es tan difícil que podría calificarse de imposible en la práctica.

El orden histórico también es interesante: el OHV es una idea más antigua de lo que pensamos. El prototipo Diesel de 1894 es el primer motor OHV conocido, con válvulas poppet superiores comandadas por la cadena árbol de levas-pushrod-balancín. En 1896, William F. Davis obtuvo una patente en EE. UU. para un OHV de culata refrigerada por líquido (no se construyó un modelo funcional); en 1898 Walter Lorenzo Marr produjo su triciclo con motor OHV y, entre 1899 y 1902, maduró este diseño en la entonces incipiente Buick. El resultado fue el Buick Model B de 1904: el primer motor OHV de producción en serie del mundo, un flat-twin con dos válvulas por cilindro. En 1905 se vendieron 750 unidades y desde entonces Buick se ha mantenido casi siempre fiel al OHV. En 1911, incluso Chevrolet, al igual que Buick, producía casi exclusivamente OHV.

Deben señalarse dos episodios que muestran el techo del OHV. En las 500 Millas de Indianapolis de 1994, Team Penske, con el motor pushrod Mercedes-Benz 500I, dotado de las ventajas de cilindrada y sobrealimentación surgidas de un vacío reglamentario, partió desde la pole position y superó con gran ventaja a sus rivales con OHC. En cambio, en 2008, la cuarta generación del Dodge Viper salió con el primer motor pushrod de producción en serie que usaba VVT; 21. A comienzos del siglo, GM y Chrysler añadían desactivación de cilindros a sus V8 pushrod para reducir el consumo de combustible. En cada época en que se dijo que el pushrod había muerto, este respiró una vez más.

El auge del OHC: El desafío llegado desde Europa

La historia del OHC es tan antigua como la del OHV y, paradójicamente, pasa por el mismo nombre: El 1904 Marr Auto-Car, que llevaba el legado de diseño de Walter Marr, usó uno de los primeros motores OHC conocidos. El árbol de levas está en la culata y funciona justo encima de las válvulas; la cadena de varillas desaparece y el sincronización de válvulas gana una precisión rigurosa. Pero durante décadas esta solución se refugió solo en vehículos de alto rendimiento; era demasiado cara para la economía de la producción en serie.

Equilibrio 20. la segunda mitad del siglo. El OHC se difundió con una curva lenta pero constante desde los años 50 hasta los 90, y 21. 21 (excepto algunos V8 de Norteamérica), la mayoría de los motores automotrices se fabricaban con la leva trasladada a la culata. Hay que separar dos capas: En el esquema SOHC hay una única leva para cada fila de cilindros; controla la admisión y el escape juntos, suele limitarse a dos válvulas por cilindro, y es barato y fácil de mantener. El DOHC, en cambio, usa dos levas separadas para la admisión y el escape; cuatro válvulas por cilindro, flujo de aire superior, tolerancia a altas revoluciones y soporte de VVT son el terreno natural de este esquema.

Una pequeña nota al pie complica también la clasificación de arquitecturas: En algunos diseños como el Ford CVH y el Opel CIH, la leva está en la culata pero se sitúa debajo o al lado de las válvulas. Según los hechos mecánicos, estos cuentan en esencia como OHV: tan determinante es la cadena de mando como la posición física de la leva.

¿Cuántas válvulas por cilindro? El nacimiento de la carrera por la eficiencia

Cuando la leva pasó a la culata, el siguiente paso era evidente: más válvulas por cilindro. Las raíces de los diseños multiválvula se remontan a los coches de carrera de 1912, pero el concepto no se convirtió en un estándar de facto hasta mediados de los años 80. El Ferrari 308 GTB Quattrovalvole (1982) y el BMW M635CSi (1983) fueron los modelos que demostraron que cuatro válvulas por cilindro eran casi obligatorias en el mundo del alto rendimiento. Cuatro válvulas significaban la optimización por separado de admisión y escape, que la bujía se acercara al centro de la cámara y una mayor capacidad de respiración a altas revoluciones.

Pero cuatro válvulas tampoco fue el techo: En el período que abarca desde los años 80 hasta principios de los 2000, los motores de cinco válvulas fueron populares pero siempre quedaron fuera de lo común. A medida que aumentaba la complejidad, la ganancia disminuía; las cinco válvulas quedaron como un espectáculo de ingeniería, no como un estándar de la industria.

La lista de ejemplos icónicos del DOHC es amplia: El Alfa Romeo Twin Cam (1954), el Chrysler Hemi (1964) y la arquitectura CVCC que Honda presentó en 1972 son los clásicos de esta lista. CVCC pasó a producción en serie en 1975 con el Civic, situando a Honda como líder en innovación de transmisión de potencia y convirtiéndose en el símbolo del desafío global de la ingeniería japonesa a la arquitectura de válvulas. La misma Honda anunció en 1989 el VTEC, lanzado con el Integra; El programa, iniciado en marzo de 1984, ya había mostrado un primer ejemplo anticipado en el City de 1987. El ajuste de temporización variable y alzada de válvulas basado en DOHC del VTEC era comparable al de los propios motores de competición de Honda.

La Temporización Variable de Válvulas: Una Idea de 80 Años

El VTEC se considera revolucionario, pero la edad de la idea de la temporización variable de válvulas es sorprendente. El Cadillac Runabout de 1903 es el primer ejemplo registrado con una patente de mecanismo de válvula variable; las fuentes de la época escriben que Cadillac estaba produciendo en esa fecha un VVT controlado por el conductor, lo que data de tres años antes del nacimiento de Soichiro Honda. De 1903 a 1979, Cadillac, Porsche y Fiat probaron distintos diseños de VVT, pero ninguno llegó a la producción en serie.

El umbral se superó con el Alfa Romeo Spider 2000 de 1980: el primer motor de producción en serie con VVT. En Japón, el orden también difiere de lo que la mayoría cree; la primera empresa en producir un motor con VVT en Japón no fue Honda, sino Nissan. El sistema NVCS (Nissan Valve-Timing Control System) de Nissan se remonta a 1986 y se usó primero en el V6 de 24 válvulas y 3.0 litros VG30DE. El VTEC de Honda, en cambio, tiene su origen en el sistema REV (Revolution-modulated valve control) presentado en la motocicleta CBR400. Es decir, el VVT no es la historia de un solo inventor ni de una sola marca; Es la historia de una idea patentada en 1903 que maduró lentamente hasta convertirse en un estándar de la industria en los años 80.

Válvulas Desmodrómicas: ¿Callejón sin salida u oro puro para quienes prescinden del muelle?

La solución más marginal de la arquitectura de válvulas aborda el problema de forma radicalmente distinta: no usar un muelle para cerrar la válvula. En el sistema desmodrómico, la válvula de asiento se abre y se cierra positivamente mediante un sistema de levas y palancas en lugar de un muelle. La ventaja es clara en teoría: se elimina la debilidad de los muelles de válvula, y sin riesgo de fallo del muelle se permite una aceleración y desaceleración de válvulas mucho mayores. También ahorra potencia a altas revoluciones y no es un sistema tan complejo como la mayoría cree.

El argumento en contra es igual de sólido: lo que determina el verdadero límite de revoluciones de cualquier motor no es el riesgo del muelle, sino la masa y la geometría del accionamiento de válvulas. La metalurgia y la ciencia de materiales modernas han hecho el control de válvulas mucho más fiable que antes; a medida que la resistencia mecánica de los muelles aumentaba, la ventaja que el desmo aportaba por sí solo se diluyó. El Desmo hoy puede definirse como una solución que se sostiene principalmente por su elegancia mecánica y su valor de marketing, con una justificación técnica cada vez más débil.

¿Qué Arquitectura de Válvulas es Mejor? Comparación

Arquitectura	Posición del árbol de levas	Número típico de válvulas	Punto fuerte	Punto débil
L-head (flathead)	En el bloque, las válvulas en el bloque	2 por cilindro	Simplicidad de producción y mantenimiento	Cámara de combustión ineficiente, bajo límite de revoluciones
OHV (pushrod)	En el bloque, válvulas en la culata	2 por cilindro	Paquete compacto, par a bajas revoluciones, accionamiento simple	Flotación de válvulas a altas revoluciones, dificultad para 4 válvulas
SOHC	En la culata, un solo árbol de levas	2 por cilindro	Simple, barato, fácil de mantener	Flujo de aire limitado en comparación con DOHC
DOHC	En la culata, admisión y escape separados	4 por cilindro (generalmente)	Flujo superior, altas revoluciones, soporte de VVT	Sistema de accionamiento complejo y costoso

La tabla no arroja un único ganador; esa es también la conclusión a la que llegan las fuentes de forma común. En aplicaciones de par, trabajo pesado y V8, el OHV sigue siendo una opción razonable; para producción en serie equilibrada, el SOHC es suficiente; si hablamos de rendimiento y eficiencia de combustible, el DOHC, con una sincronización de válvulas más avanzada y un mejor flujo de aire, suele ser la opción más eficiente. Detrás de la insistencia de GM en el pushrod subyace un cálculo de ingeniería similar: altas prestaciones y ventaja de espacio en el vano motor pueden combinarse en el mismo motor.

El equilibrio de 130 años: ¿Dónde estamos hoy?

El capítulo final de las guerras de arquitectura de válvulas no proclamó a un solo vencedor. El Flathead pasó a la historia; el OHV quedó confinado a una base estrecha pero sólida en el mundo de las camionetas y V8 norteamericanos; mientras que la combinación de DOHC y VVT se convirtió en el estándar de facto de rendimiento y eficiencia. El traslado del árbol de levas a la culata comenzó en 1904 como una curiosidad de ingeniería, se convirtió en un privilegio de rendimiento en medio siglo y en los años 90 se transformó en el estándar predeterminado de la industria. La pregunta de dónde se situarían las válvulas avanzó en paralelo directo con la de cuán eficiente, cuán vivo y cuán duradero sería el motor - y 130 años después aún no está del todo cerrada.