Un sistema de escape se utiliza para guiar los gases de escape de reacción lejos de una combustión controlada dentro de un motor o estufa . Todo el sistema transporta los gases quemados del motor e incluye uno o más tubos de escape . Dependiendo del diseño general del sistema, los gases de escape pueden fluir a través de uno o más de:
Un tubo de escape debe diseñarse cuidadosamente para alejar los gases tóxicos y/o nocivos de los usuarios de la máquina. Los generadores y calderas de interior pueden llenar rápidamente un espacio cerrado con gases de escape venenosos como hidrocarburos , monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno , si no se ventilan adecuadamente al exterior. Además, los gases de la mayoría de los tipos de máquinas están muy calientes; la tubería debe ser resistente al calor y no debe pasar a través o cerca de nada que pueda quemarse o dañarse por el calor. Una chimenea sirve como tubo de escape en una estructura estacionaria. Para el motor de combustión interna, es importante tener el sistema de escape "afinado" (consulte escape afinado ) para una eficiencia óptima. Además, este debe cumplir con las normas de regulación que se mantienen en cada país. En China, China 5; En los países europeos, EURO 5; En India, BS-4, etc.,
En la mayoría de las motocicletas, todo o la mayor parte del sistema de escape es visible y puede estar cromado como elemento de visualización. Los escapes no originales pueden estar hechos de acero, aluminio, titanio o fibra de carbono.
Los escapes de motocicleta vienen en muchas variedades según el tipo de motor y su uso previsto. Una motocicleta bicilíndrica puede tener secciones de escape independientes, como se ve en la Kawasaki EX250 (también conocida como Ninja 250 en EE. UU. o GPX 250), o una sección de escape única conocida como dos en uno (2- 1). Las máquinas de 4 cilindros, las motos superdeportivas como la serie ZX de Kawasaki, la serie CBR de Honda , la serie YZF de Yamaha , denominadas últimamente R6 y R1, y la GSX-R de Suzuki , suelen tener un sistema de escape doble. Se puede comprar un "sistema completo" como accesorio del mercado de accesorios, también llamado 4-2-1 o 4-1, según su diseño. En el pasado, estas motos vendrían de serie con un solo silenciador de escape, una práctica que duró hasta principios de la década de 2000, cuando las regulaciones de ruido y contaminación de la UE suspendieron en gran medida esta práctica, lo que obligó a las empresas a utilizar otros métodos para aumentar el rendimiento de la motocicleta.
En muchos camiones todo o la mayor parte del sistema de escape es visible, a menudo con un tubo de escape vertical . A menudo, en estos camiones el silenciador está rodeado por una funda metálica perforada para evitar que las personas se quemen al tocar el silenciador caliente. Esta funda puede estar cromada como elemento de visualización. Parte de la tubería entre el motor y el silenciador suele ser un conducto industrial de metal flexible, lo que ayuda a evitar que las vibraciones del motor se transfieran al sistema de escape. A veces, un gran tubo de escape diésel es vertical, para alejar el gas caliente y nocivo de las personas; en tales casos, el extremo del tubo de escape suele tener una trampilla de metal con bisagras para evitar que caigan escombros, pájaros y agua de lluvia al interior.
En el pasado, los sistemas de escape de los camiones en Gran Bretaña normalmente estaban ocultos debajo del chasis.
En un motor de dos tiempos , como el que se usa en las motos de cross , un bulto en el tubo de escape conocido como cámara de expansión utiliza la presión del escape para crear una bomba que exprime más aire y combustible en el cilindro durante la carrera de admisión. Esto proporciona mayor potencia y eficiencia de combustible. Ver efecto Kadenacy .
Con un motor diésel o de gasolina (gasolina) a bordo bajo cubierta en embarcaciones marinas:-
En los motores fuera de borda, el sistema de escape suele ser un paso vertical a través de la estructura del motor y, para reducir el ruido fuera del agua, sale bajo el agua, a veces a través del centro de la hélice.
En la mayoría de los motores de producción, el colector es un conjunto diseñado para recolectar los gases de escape de dos o más cilindros en un solo tubo. Los colectores suelen estar hechos de hierro fundido en los automóviles de producción en serie y pueden tener características de diseño que ahorran material, como usar la menor cantidad de metal, ocupar el menor espacio necesario o tener el costo de producción más bajo. Estas restricciones de diseño a menudo dan como resultado un diseño que es rentable pero que no realiza el trabajo más eficiente de ventilar los gases del motor. Las ineficiencias generalmente ocurren debido a la naturaleza del motor de combustión y sus cilindros. Dado que los cilindros se disparan en momentos diferentes, el escape sale de ellos en momentos diferentes y es posible que las ondas de presión del gas que emerge de un cilindro no se liberen completamente a través del sistema de escape cuando llega otro. Esto crea contrapresión y restricción en el sistema de escape del motor que pueden restringir las verdaderas posibilidades de rendimiento del motor.
Independientemente de los atributos negativos de las configuraciones de salida de escape con tubos de acero, los ingenieros que diseñan componentes de motores eligen colectores de escape de hierro fundido convencionales y enumeran atributos positivos, como una variedad de propiedades de gestión del calor y una longevidad superior a cualquier otro tipo de diseño de salida de escape.
Un cabezal es un colector diseñado específicamente para el rendimiento. [1] Durante el diseño, los ingenieros crean un colector sin tener en cuenta el peso o el costo, sino para lograr un flujo óptimo de los gases de escape. Este diseño da como resultado un cabezal que es más eficiente para eliminar el escape de los cilindros. Los cabezales son generalmente tubos de acero circulares con curvas y pliegues calculados para hacer que los caminos desde el puerto de escape de cada cilindro hasta la salida común tengan la misma longitud y se unen en ángulos estrechos para estimular que las ondas de presión fluyan a través de la salida, no hacia otros cilindros. En un conjunto de cabezales sintonizados, las longitudes de los tubos se calculan cuidadosamente para mejorar el flujo de escape en un rango particular de revoluciones por minuto del motor .
Un método común para aumentar la potencia de salida de un motor es el uso de cabezales mejorados. [2] El aumento de potencia de salida a menudo se debe a un área de sección transversal más grande de las tuberías (lo que reduce la resistencia a los gases de escape) y/o al diseño de las longitudes de las tuberías de modo que la onda de presión ayude en la eliminación de los gases de escape . Para motores de cuatro en línea y motores V8 , los colectores de escape suelen tener un diseño 4-2-1 (donde los cuatro tubos se fusionan en dos, seguido de una fusión separada de estos dos tubos en uno) o un diseño 4-1 (donde los cuatro tubos se fusionan directamente en uno).
Los cabezales generalmente los fabrican empresas automotrices de posventa , pero a veces se pueden comprar en el departamento de piezas de alto rendimiento de los concesionarios de automóviles . Generalmente, la mayoría de los entusiastas del rendimiento de los automóviles compran cabezales de posventa fabricados por empresas que se centran únicamente en producir cabezales confiables, rentables y bien diseñados específicamente para sus automóviles. Los encabezados también pueden ser diseñados a medida por una tienda personalizada. Debido a los materiales avanzados de los que están hechos algunos cabezales del mercado de accesorios, esto puede resultar costoso. Afortunadamente, un sistema de escape se puede fabricar a medida para cualquier automóvil y, por lo general, no es específico del motor o diseño del automóvil, excepto por la necesidad de conectarse sólidamente y de manera adecuada al motor. Esto generalmente se logra dimensionando correctamente en la etapa de diseño y seleccionando el tipo y tamaño de junta adecuados para el motor.
Algunos sistemas (denominados sistemas catless o de-cat ) eliminan el convertidor catalítico. Es un requisito legal de EE. UU. tener un convertidor catalítico. [3] [4] Los convertidores no se pueden quitar de un vehículo que se utiliza únicamente para conducción "todoterreno" en los Estados Unidos. [5] El objetivo principal de un convertidor catalítico en un automóvil es reducir las emisiones nocivas de hidrocarburos, monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno a la atmósfera. Funcionan transformando los componentes contaminados del escape en agua y dióxido de carbono. [6] Hay una temperatura de apagado a partir de la cual los convertidores catalíticos empiezan a ser eficientes y a funcionar correctamente. [7]
Los convertidores catalíticos pueden causar contrapresión si no están diseñados para el caudal requerido o si están obstruidos. En estas situaciones, actualizar o eliminar el convertidor catalítico puede aumentar la potencia a altas revoluciones. Sin embargo, el convertidor catalítico es un componente clave de los sistemas de control de emisiones del vehículo, por lo que un producto no estándar puede hacer que un vehículo no sea apto para circular. [8]
La tubería que conecta todos los componentes individuales del sistema de escape se llama tubo de escape. Si el diámetro es demasiado pequeño, se reducirá la potencia a altas RPM. [9] Un diámetro demasiado grande puede reducir el par a bajas RPM y puede hacer que el escape quede más cerca del suelo, aumentando el riesgo de que sea golpeado y dañado mientras el automóvil está en movimiento. [10]
En automóviles con dos juegos de tubos de escape, a menudo se utiliza un tubo cruzado para conectar los dos tubos. Los diseños comunes de tuberías cruzadas son una tubería perpendicular ('tubería H', debido a su forma) o tuberías en ángulo que se fusionan y separan lentamente ('tubería X').
Los silenciadores de equipo original generalmente reducen el nivel de ruido del tubo de escape al hacer rebotar ondas sonoras en la parte trasera, frontal y lateral del silenciador. [11] Están diseñados para cumplir con el nivel de ruido máximo permitido requerido por las regulaciones gubernamentales; sin embargo, algunos silenciadores de equipo original son una fuente importante de contrapresión. [ cita necesaria ]
Los silenciadores Glasspack (también llamados "cañones" o "perros calientes") son silenciadores de diseño directo que constan de un tubo interior perforado, un tubo exterior sólido y aislamiento acústico de fibra de vidrio entre los dos tubos. A menudo tienen menos contrapresión que los silenciadores del equipo original, pero son relativamente ineficaces para reducir los niveles de sonido. Otro tipo común de silenciador es el silenciador de cámara, que consta de una serie de tubos concéntricos o excéntricos dentro de la cavidad de la cámara de expansión. Estos tubos permiten que el sonido viaje hacia ellos y hacen que las ondas sonoras reboten en los extremos planos y cerrados del tubo. Estos reflejos se anulan parcialmente entre sí, reduciendo el nivel de sonido.
Los resonadores son secciones de tubería que se expanden a un diámetro mayor y permiten que las ondas sonoras se reflejen en las paredes y se cancelen, reduciendo así el nivel de ruido. Los resonadores se pueden utilizar dentro de silenciadores o también como componentes separados en un sistema de escape.
En los camiones, a veces el silenciador se encuentra transversalmente debajo de la parte delantera de la cabina y su tubo de escape sopla lateralmente hacia el exterior (lado derecho si se conduce por la izquierda , lado izquierdo si se conduce por la derecha ). El lado de un automóvil de pasajeros en el que el escape sale debajo del parachoques trasero generalmente indica el mercado para el cual fue diseñado el vehículo, es decir, los vehículos japoneses (y algunos británicos más antiguos) tienen escapes a la derecha, por lo que están más alejados de la acera en países que Se conduce por la izquierda, mientras que los vehículos europeos tienen el escape a la izquierda. [ cita necesaria ]
El extremo del tramo final del tubo de escape donde se ventila al aire libre, generalmente la única parte visible de la parte del sistema de escape en un vehículo, a menudo termina con solo un corte recto o en ángulo, pero puede incluir una punta elegante. La punta en ocasiones está cromada . Suele ser un tubo más grande que el resto del sistema de escape. Esto produce una reducción final de la presión y, en ocasiones, se utiliza para mejorar la apariencia del automóvil.
A finales de la década de 1950, en los Estados Unidos, los fabricantes tenían la moda de formar el parachoques trasero con un orificio en cada extremo a través del cual pasaría el escape. Dos salidas simbolizaban la potencia V-8, y sólo los coches más caros (Cadillac, Lincoln, Imperial, Packard) estaban equipados con este diseño. Una justificación para esto fue que los coches de lujo de aquella época tenían un voladizo trasero tan largo que el tubo de escape raspaba el suelo cuando el coche atravesaba las rampas. La moda desapareció después de que los clientes notaron que la parte trasera del automóvil es un área de baja presión que acumulaba hollín del escape y su contenido ácido corroía el parachoques trasero cromado. [ cita necesaria ]
Cuando un autobús , camión , tractor o excavadora tiene un tubo de escape vertical (llamado chimeneas o tubos detrás de la cabina ), a veces el extremo es curvo o tiene una tapa con bisagras que el flujo de gas sopla fuera del camino, para tratar de evitar Objetos extraños (incluidas las heces de un pájaro que se posa en el tubo de escape cuando el vehículo no está en uso) que ingresan al interior del tubo de escape. [ cita necesaria ]
En algunos camiones, cuando el silenciador está de adelante hacia atrás debajo del chasis, el extremo del tubo de escape gira 90° y sopla hacia abajo. Esto protege a cualquier persona que esté cerca de un camión parado de recibir una explosión directa de los gases de escape, pero a menudo levanta polvo cuando el camión conduce sobre una superficie seca y polvorienta sin asfaltar, como en una obra en construcción .
Como consecuencia de la naturaleza problemática de la adaptación de los tubos de escape de gran diámetro al tren de aterrizaje de vehículos con arquitectura de bastidor de escalera o chasis de carrocería sobre bastidor con suspensiones de geometría alterada, los tubos de escape evolucionaron hasta convertirse en un arquetipo de escape de vehículos con motor delantero elaborado por Especialistas en motores de deportes de motor de las décadas de 1930, 1940 y 1950, cuyo enfoque era la optimización del efecto acústico asociado con los motores de combustión interna de alto rendimiento. El nombre se deriva de su uso en los vastos y vacíos lechos de lagos secos al noreste del condado de Los Ángeles , donde los especialistas en motores crearon, intercambiaron y evaluaron colectores de cabecera de una sola pieza de varios espesores en milésimas de pulgada, en función de la temperatura, la humedad y la elevación. y el clima que anticiparon. [ cita necesaria ]
No se puede derivar ninguna ganancia de rendimiento intrínseca, per se , las tuberías para lagos evolucionaron en función de la practicidad. En casos comunes, sus colectores salían directamente de los huecos de las ruedas delanteras, lo que representaba un riesgo de asfixia para el piloto de carreras, se crearon "tubos de lago", que se extendían desde la brida del cabezal a lo largo de los paneles de los balancines, en la parte inferior del vehículo, debajo de las puertas, para así permitiendo (1) a los sintonizadores de suspensión una altura de manejo más baja suficiente para intentar batir récords de velocidad en tierra, y (2) a los sintonizadores de motores facilidad y flexibilidad para intercambiar diferentes colectores de escape sin izar el vehículo, evitando así tener que girar el tren de aterrizaje del vehículo.
La arquitectura del chasis de carrocería sobre bastidor que cedió a los arquetipos superleggera , de carrocería unitaria y monocasco , junto con la legislación de reducción del smog, dejó obsoletas las tuberías de los lagos como opción de rendimiento. No se puede obtener una mejora significativa en el rendimiento de los vehículos contemporáneos, las tuberías de agua son accesorios estéticos que suelen estar cromados. Algunos permiten al conductor controlar si los gases de escape se dirigen al sistema de escape estándar o a través de los tubos del lago. Algunos están equipados con tapas de lago que, fijadas mediante sujetadores en el extremo terminal de las puntas de escape, sirven para (1) "tapar" el sistema de escape cuando no está en uso, y/o (2) indican que la presencia de tuberías de lago es simplemente cosmético.
El cabezal trasero (o cabezal trasero ) es parte del sistema de escape desde la salida del cabezal hasta la ventilación final al aire libre, todo, desde el cabezal trasero. Los sistemas de retroceso de cabecera generalmente se producen como sistemas de rendimiento del mercado de accesorios para automóviles sin turbocompresores .
El Turbo-back (o turbo back ) es la parte del sistema de escape desde la salida de un turbocompresor hasta la salida final al aire libre. Los sistemas turbo-back se producen generalmente como sistemas de rendimiento del mercado de accesorios para automóviles con turbocompresores. Algunos sistemas turbo-back (y header-back) reemplazan los convertidores catalíticos originales por otros que tienen menos restricción de flujo.
Cat-back (también cat back y catback ) se refiere a la parte del sistema de escape desde la salida del convertidor catalítico hasta la ventilación final al aire libre. Esto generalmente incluye la tubería desde el convertidor hasta el silenciador, el silenciador y el tramo final de tubería al aire libre.
Los sistemas de escape Cat-back generalmente utilizan tuberías de mayor diámetro que el sistema original. Los silenciadores incluidos en estos kits suelen ser paquetes de vidrio , para reducir la contrapresión. Si el sistema está diseñado más para mostrar que para funcionar, se puede ajustar para mejorar los sonidos más bajos que faltan en los motores de baja cilindrada y altas RPM .
Las piezas de escape del mercado de accesorios pueden aumentar la potencia máxima al reducir la contrapresión del sistema de escape. [12] [13] Estas piezas a veces pueden anular las garantías de fábrica; sin embargo, el Reglamento de exención por categorías de la Unión Europea 1400/2002 impide que los fabricantes rechacen reclamaciones de garantía si las piezas de repuesto tienen la misma calidad y especificaciones que las piezas originales. [14]
Muchas empresas automotrices ofrecen mejoras en los sistemas de escape del mercado de accesorios como una subcategoría de ajuste del motor . Suele ser bastante caro, ya que normalmente incluye la sustitución de todo el colector de escape u otros componentes grandes. Sin embargo, estas mejoras pueden mejorar significativamente el rendimiento del motor al reducir la contrapresión del escape y la cantidad de calor del escape que se pierde en el área debajo del capó. Esto reduce la temperatura debajo del capó y, en consecuencia, reduce la temperatura del colector de admisión, aumentando la potencia. Esto también tiene el efecto secundario positivo de evitar que se dañen los componentes sensibles al calor.
La contrapresión se reduce más comúnmente reemplazando los colectores de escape con cabezales, que tienen curvas más suaves y diámetros de tubería normalmente más anchos.
La gestión del calor de escape ayuda a reducir la cantidad de calor de escape irradiado por el tubo de escape y los componentes. Una solución dominante para las actualizaciones del mercado de accesorios es el uso de un revestimiento cerámico aplicado mediante pulverización térmica como escudo térmico . Esto no sólo reduce la pérdida de calor y disminuye la contrapresión, sino que también proporciona una forma eficaz de proteger el sistema de escape contra el desgaste, la degradación térmica y la corrosión.
La afinación puede cambiar el ruido del sistema de escape, conocido como notas de escape . [15]
Medios relacionados con sistemas de escape en Wikimedia Commons
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