Sistema de escape

En la mayoría de las motocicletas , el sistema de escape es visible en su totalidad o en su mayor parte, y puede estar cromado como elemento decorativo. Los escapes del mercado de accesorios pueden estar fabricados en acero, aluminio, titanio o fibra de carbono.

Los escapes de las motocicletas vienen en muchas variedades dependiendo del tipo de motor y su uso previsto. Una moto 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 sola sección de escape conocida como dos en uno (2-1). Las máquinas de cuatro cilindros, las superdeportivas como la serie ZX de Kawasaki, la serie CBR de Honda , la serie YZF de Yamaha (más tarde denominada R6 y R1) y la GSX-R de Suzuki , suelen tener un sistema de escape doble. Un "sistema completo" puede adquirirse como accesorio de posventa, también llamado 4-2-1 o 4-1, según su configuración. Antiguamente, estas motos venían de serie con un solo silenciador de escape. Esta práctica se mantuvo hasta principios de la década de 2000, cuando las normativas europeas sobre ruido y contaminación obligaron a las empresas a utilizar otros métodos para aumentar el rendimiento de la motocicleta.

En muchos camiones , la mayor parte del sistema de escape es visible, a menudo con un tubo de escape vertical. Generalmente, en estos camiones, el silenciador está rodeado por una funda metálica perforada para evitar quemaduras al tocarlo. Esta funda puede estar cromada como elemento decorativo. Parte del tubo entre el motor y el silenciador suele ser un conducto industrial metálico flexible, que ayuda a evitar que las vibraciones del motor se transmitan al sistema de escape. En ocasiones, un tubo de escape diésel de gran diámetro es vertical para expulsar los gases calientes y tóxicos lejos de las personas; en estos casos, el extremo del tubo de escape suele tener una tapa metálica con bisagra para impedir la entrada de suciedad, pájaros y agua de lluvia.

Antiguamente, los sistemas de escape de los camiones en Gran Bretaña solían estar ocultos bajo el chasis.

En un motor de dos tiempos , como el que se usa en las motos de motocross , una protuberancia en el tubo de escape, conocida como cámara de expansión, utiliza la presión de los gases de escape para crear una bomba que introduce más aire y combustible en el cilindro durante la carrera de admisión. Esto proporciona mayor potencia y eficiencia de combustible. Véase Efecto Kadenacy .

Con un motor diésel o de gasolina a bordo, bajo cubierta en embarcaciones marinas:

• Aislar el tubo de escape evita que se sobrecaliente la sala de máquinas, donde las personas deben trabajar para dar mantenimiento al motor.
• La introducción de agua en el tubo de escape enfría los gases de escape y, por lo tanto, reduce la contrapresión en los cilindros del motor. En aplicaciones marinas, el colector de escape suele estar integrado en un intercambiador de calor que permite que el agua de mar enfríe un sistema cerrado de agua dulce que circula dentro del motor.

En los motores fueraborda , el sistema de escape suele ser un conducto vertical que atraviesa la estructura del motor y, para reducir el ruido fuera del agua, expulsa los gases 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 recoger los gases de escape de dos o más cilindros en un solo tubo. En los automóviles de serie, los colectores suelen ser de hierro fundido . Pueden tener características de diseño que ahorran material, como usar la menor cantidad de metal, ocupar el menor espacio necesario o tener el menor costo de producción. Estas limitaciones de diseño a menudo resultan en un diseño rentable que no realiza la función más eficiente de evacuar los gases del motor. Las ineficiencias generalmente se deben a la naturaleza del motor de combustión y sus cilindros. Dado que los cilindros se activan en momentos diferentes, los gases de escape salen de ellos en momentos diferentes, y las ondas de presión de los gases que emergen de un cilindro pueden no ser evacuadas completamente a través del sistema de escape cuando llega otro. Esto crea contrapresión y restricción en el sistema de escape del motor, lo que limita su rendimiento.

Independientemente de los aspectos negativos de las configuraciones de salida de escape con tubos de acero, los ingenieros que diseñan componentes de motores eligen los colectores de escape convencionales de hierro fundido porque presentan atributos positivos, como una serie de propiedades de gestión del calor y una durabilidad superior a cualquier otro tipo de diseño de salida de escape.

Un colector de escape es un colector diseñado específicamente para el rendimiento. ^{[ 1 ]} Durante el diseño, los ingenieros crean un colector sin tener en cuenta el peso ni el coste, sino el flujo óptimo de los gases de escape. Este diseño da como resultado un colector más eficiente para la evacuación de los gases de escape de los cilindros. Los colectores suelen ser tubos de acero circulares con curvas y pliegues calculados para que los recorridos desde el puerto de escape de cada cilindro hasta la salida común tengan la misma longitud y se unan en ángulos estrechos para favorecer que las ondas de presión fluyan a través de la salida, y no de vuelta hacia otros cilindros. En un conjunto de colectores optimizados, las longitudes de los tubos se calculan cuidadosamente para mejorar el flujo de escape en un rango específico de revoluciones por minuto del motor .

Un método común para aumentar la potencia de un motor es mediante el uso de colectores de escape mejorados. ^{[ 2 ]} El aumento de potencia suele deberse a una mayor sección transversal de los tubos (lo que reduce la resistencia de los gases de escape) y al diseño de la longitud de los tubos de manera que la onda de presión ayude a la evacuación de los gases de escape . Para los motores de cuatro cilindros en línea y los motores V8 , los colectores de escape suelen tener un diseño 4-2-1 (donde los cuatro tubos se fusionan en dos, seguidos 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 colectores de escape suelen ser fabricados por empresas de repuestos automotrices, pero a veces se pueden comprar en el departamento de piezas de alto rendimiento de los concesionarios . Generalmente, la mayoría de los entusiastas del rendimiento automotriz compran colectores de escape de empresas dedicadas exclusivamente a producir colectores confiables, económicos y bien diseñados específicamente para sus vehículos. Los colectores también pueden ser diseñados a medida por un taller especializado. Debido a los materiales avanzados con los que se fabrican algunos colectores de escape, esto puede resultar costoso. Un sistema de escape puede ser fabricado a medida para muchos vehículos y, por lo general, no es específico del motor o diseño del automóvil, excepto por la necesidad de conectarse correctamente y de forma sólida al motor. Esto generalmente se logra mediante el dimensionamiento correcto en la etapa de diseño y la selección del tipo y tamaño de junta adecuados para el motor.

Algunos sistemas (llamados sistemas sin catalizador o sin catalizador ) eliminan el convertidor catalítico. En Estados Unidos, es un requisito legal tener un convertidor catalítico. ^{[ 3 ] [ 4 ]} En Estados Unidos, no se pueden quitar los convertidores de un vehículo que se utilice únicamente para la conducción todoterreno. ^{[ 5 ]} El propósito 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 contaminantes de los gases de escape en agua y dióxido de carbono. ^{[ 6 ]} Existe una temperatura de activación a partir de la cual los convertidores catalíticos comienzan a ser eficientes y a funcionar correctamente. ^{[ 7 ]}

Los convertidores catalíticos pueden generar contrapresión si se obstruyen o no están diseñados para el caudal requerido. En estos casos, la mejora o la eliminación del convertidor catalítico puede aumentar la potencia a altas revoluciones. Sin embargo, el convertidor catalítico es fundamental para los sistemas de control de emisiones del vehículo. Por lo tanto, un producto no estándar puede hacer que un vehículo no sea apto para circular. ^{[ 8 ]}

El conducto que conecta todos los componentes individuales del sistema de escape se denomina tubo de escape. Si el diámetro es demasiado pequeño, la potencia a altas RPM se reducirá. ^{[ 9 ]} Un diámetro de conducto demasiado grande puede reducir el par motor a bajas RPM y puede hacer que el sistema de escape quede más cerca del suelo, aumentando el riesgo de que sea golpeado y dañado mientras el coche está en movimiento. ^{[ 10 ]}

En los coches con dos juegos de tubos de escape, se suele utilizar un tubo de conexión para unirlos. Los diseños típicos de tubos de conexión son un tubo perpendicular (denominado "tubo en H" por su forma) o tubos angulares que se unen y se separan gradualmente (denominados "tubo en X").

Los silenciadores de equipo original suelen reducir el nivel de ruido del tubo de escape al hacer rebotar las ondas sonoras en la parte posterior, frontal y laterales del silenciador. ^{[ 11 ]} Están diseñados para cumplir con el nivel máximo de ruido permitido por las regulaciones gubernamentales. Sin embargo, algunos silenciadores de equipo original generan una importante contrapresión.

Los silenciadores Glasspack (también llamados "cañones" o "perritos calientes") son silenciadores de flujo directo que constan de un tubo interior perforado, un tubo exterior sólido y aislamiento acústico de fibra de vidrio entre ambos. Suelen tener menor contrapresión que los silenciadores de equipo original, pero son relativamente ineficaces para reducir los niveles de sonido. Otro tipo común de silenciador es el 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 su interior y que las ondas sonoras reboten en los extremos planos y cerrados del tubo. Estas reflexiones se cancelan parcialmente entre sí, reduciendo el nivel de sonido.

Los resonadores son secciones de tubería que se ensanchan hasta alcanzar un diámetro mayor, permitiendo que las ondas sonoras se reflejen en las paredes y se anulen, reduciendo así el nivel de ruido. Los resonadores pueden utilizarse dentro de los silenciadores o como componentes independientes en un sistema de escape.

En los camiones, a veces el silenciador está colocado transversalmente debajo de la parte delantera de la cabina, y el tubo de escape expulsa los gases hacia el lado opuesto (derecho si se conduce por la izquierda , izquierdo si se conduce por la derecha ). En un automóvil, el lado por donde sale el escape debajo del parachoques trasero suele indicar el mercado para el que fue diseñado el vehículo; por ejemplo, los vehículos japoneses y británicos tienen el escape a la derecha para que quede más alejado del bordillo en los países donde se conduce por la izquierda, mientras que los vehículos europeos lo tienen a la izquierda.

El extremo final del tubo de escape, donde se ventila al aire libre (generalmente la única parte visible del sistema de escape de un vehículo), suele terminar con un corte recto o en ángulo, aunque puede incluir una punta decorativa. Esta punta a veces está cromada y suele tener un diámetro mayor que el resto del sistema. Esto produce una reducción final de la presión y, en ocasiones, se utiliza para mejorar la estética del coche.

A finales de la década de 1950, en Estados Unidos, se puso de moda en el diseño de automóviles incorporar un orificio en cada extremo del parachoques trasero para el paso del escape. Dos salidas simbolizaban los motores V8. Muchos coches de lujo (Cadillac, Lincoln, Imperial, Packard) lucían este diseño. Una de las razones era que los coches de lujo de la época tenían un voladizo trasero tan pronunciado que el tubo de escape rozaba el suelo al subir rampas. Esta moda desapareció cuando los clientes observaron que la parte trasera del vehículo, al ser una zona de baja presión, acumulaba hollín del escape, y que su contenido ácido corroía el parachoques cromado.

Cuando un autobús , camión , tractor o excavadora tiene un tubo de escape vertical (llamado chimenea o tubo detrás de la cabina ), a veces el extremo es curvo o tiene una tapa abatible que el flujo de gases expulsa para evitar que objetos extraños (incluidas las heces de un pájaro posado en el tubo de escape cuando el vehículo no está en uso) entren en el tubo de escape.

En algunos camiones, cuando el silenciador está ubicado de adelante hacia atrás debajo del chasis, el extremo del tubo de escape gira y expulsa los gases hacia abajo. Esto protege a cualquier persona cerca de un camión estacionado de recibir una ráfaga directa de los gases de escape, pero a menudo levanta polvo al conducir sobre una superficie seca y polvorienta, como en una obra de construcción .

Como consecuencia de la problemática adaptación de los tubos de escape de gran diámetro a los bajos de vehículos con chasis de bastidor o carrocería sobre bastidor y suspensiones de geometría modificada, los tubos de escape tipo "lago" evolucionaron hasta convertirse en un arquetipo de escape para vehículos con motor delantero, creado por especialistas en motores de competición de las décadas de 1930, 1940 y 1950, cuyo objetivo era optimizar el efecto acústico asociado a los motores de combustión interna de alta potencia. El nombre deriva de su uso en los vastos y secos lechos de lagos al noreste del condado de Los Ángeles , donde los especialistas en motores fabricaban, intercambiaban y evaluaban colectores de escape de una sola pieza de diversos espesores, en función de la temperatura, la humedad, la altitud y el clima que preveían.

No se deriva ninguna ganancia de rendimiento intrínseca, per se , los tubos de escape tipo "lake pipe" evolucionaron en función de la practicidad. En los casos típicos, sus colectores salían directamente por los pasos de rueda delanteros, lo que suponía un riesgo de asfixia para el piloto de carreras, por lo que se fabricaron los "lake pipes", que se extendían desde la brida del colector a lo largo de los paneles laterales inferiores del vehículo, debajo de las puertas, lo que permitía (1) a los preparadores de la suspensión una altura de conducción más baja suficiente para los intentos de récord de velocidad en tierra, y (2) a los preparadores del motor facilidad y flexibilidad para intercambiar diferentes colectores de escape sin levantar el vehículo, evitando así tener que manipular el tren de rodaje del vehículo.

La arquitectura de chasis de bastidor independiente, que dio paso a los arquetipos superleggera , monocasco y monocasco , junto con la legislación para la reducción de la contaminación atmosférica, hizo que los tubos de escape laterales quedaran obsoletos como opción de rendimiento. No existe una mejora significativa en el rendimiento de los vehículos contemporáneos; los tubos de escape laterales son accesorios estéticos, generalmente cromados. Algunos permiten al conductor controlar si los gases de escape se dirigen al sistema de escape estándar o a través de los tubos laterales. Algunos están equipados con tapas que, fijadas con tornillos en el extremo de las salidas de escape, sirven para (1) "tapar" el sistema de escape cuando no está en uso y/o (2) indicar que la presencia de los tubos laterales es meramente estética.

El sistema de escape Header-back (o Header-back ) es la parte del sistema de escape que va desde la salida del colector hasta la salida final al aire libre; todo desde el colector hacia atrás. Los sistemas Header-back se fabrican generalmente como sistemas de alto rendimiento para el mercado de repuestos en automóviles sin turbocompresor .

El sistema de escape trasero (o turbo-back ) forma parte del sistema de escape desde la salida del turbocompresor hasta la salida final al aire libre. Los sistemas turbo-back se fabrican generalmente como sistemas de alto rendimiento para vehículos con turbocompresor. Algunos sistemas turbo-back (y header-back) reemplazan los catalizadores originales, mientras que otros ofrecen menor restricción de flujo.

El sistema de escape trasero (también llamado cat-back o catback ) se refiere a la parte del sistema de escape que va desde la salida del convertidor catalítico hasta la salida final al aire libre. Generalmente, esto incluye el tubo que va del convertidor al silenciador, el silenciador y el tramo final del tubo que sale al aire libre.

Los sistemas de escape Cat-back suelen usar tubos de mayor diámetro que el sistema original. Para reducir la contrapresión, los silenciadores incluidos en estos kits suelen ser de tipo glasspack . Si el sistema está diseñado más para la estética que para la funcionalidad, puede estar optimizado para realzar los sonidos graves de motores de baja cilindrada y altas revoluciones .