SISTEMA+DE+ESCAPE


 * PROYECTOS DE CURSO**
 * PRIMER SEMESTRE DE 2010**


 * TEMA:** SILENCIADOR
 * ESTUDIANTE:** DAVID EDMUNDO RIVAS



** LA CONSTRUCCIÓN DE UN SILENCIADOR ** La función primordial del sistema de escape es sacar del motor los gases producidos durante la combustión y lanzarlos a la atmósfera. Se consigue esto mediante un tubo que va del colector de escape del motor a la parte trasera del automóvil. Como la acción del motor de combustión interna produce mucho ruido, el sistema de escape contiene un dispositivo silenciador.


 * EL SISTEMA DE ESCAPE: SU EVOLUCIÓN **

A pesar de que llegó como una sustitución deseada del motor de vapor, el motor de combustión interna era excesivamente ruidoso y emitía gran cantidad de gases nocivos, que generalmente recibían directamente los propios ocupantes del vehículo. Para combatir estos problemas se desarrollaron los primeros sistemas de escape, que al principio eran formas un tanto burdas de distribuciones de tuberías, pero más adelante pasaron a ser sofisticados sistemas de ingeniería que por sí solos representaban un importante aporte para la eficacia del motor. Frente a ambos problemas, tanto de ruido como de emisión de gases tóxicos, los primeros diseñadores pronto se dieron cuenta que ambos tenían en apariencia soluciones incompatibles: a menos ruidos, más gases en el coche. Para llevar los gases a la parte trasera del vehículo, donde no molestaran a los ocupantes del automóvil, era necesario solamente colocar una larga tubería; pero la longitud y el calibre de esta tenían un efecto amplificador sobre el nivel de ruidos. Por lo tanto, fue el aspecto de silenciar los ruidos lo que pasó a constituir el foco de los trabajos de desarrollo. La naturaleza del ruido procedente de un escape libre (es decir sin silenciador) depende de muchos factores, entre los cuales cabe citar: los cilindros y la potencia que desarrolla cada uno, las características de la combustión, la regulación de apertura de válvulas y lumbreras y el ritmo al que se abren dichas válvulas En consecuencia, el problema no era tan sencillo como podía parecer. Sin embargo, el efecto del silenciador no es en si mismo demasiado complicado ; la dificultad estriba en conseguir una reducción adecuada del ruido sin que se produzcan efectos adversos sobre el rendimiento del motor. La forma más sencilla de silenciador adoptada para los primeros motores de automóvil era una cámara de expansión construida por una sencilla caja de acero, de sección bastante mayor que la de la tubería procedente del motor que la alimentaba, y de la que salía otra pequeña tubería que conducía los gases hasta ser enviados a la atmósfera. Al entrar los gases en la cámara grande la expansión súbita que se producía absorbía energía de los mismos reduciendo el nivel de ruido.

Cuando empezaron a aparecer coches más lujosos durante la primera década de este siglo (por ej. el Rolls Royce Silver Ghost) los escapes con silenciador adquirieron mayor importancia. Para entonces, ya se apreciaban ampliamente, las cualidades del silenciador de placas (fig. 4) cuya principal ventaja era que al haber dispuesto en el silenciador varias separaciones en forma escalonada el escape hacía menos ruido. Naturalmente esto se debía a que los gases perdían la mayor parte de su energía al tener que recorrer estas separaciones a través de tabiques, suponiendo como consecuencia una reducción del ruido al salir los gases a la atmósfera. No obstante, con el uso del silenciador de placas era excesivamente fácil suprimir el escape hasta tal punto que se generaba una excesiva contrapresión, lo cual suponía reducir el rendimiento del motor. El secreto estaba en encontrar el equilibrio idóneo entre ausencia de ruido y pérdida de rendimiento, compromiso que variaba enormemente de un automóvil a otro. En busca de este punto óptimo (tanto en relación del ruido como de reducción del costo de fabricación, se ensayaron numerosas variantes, entre las que se encontraban la utilización de tabiques perforados de sección completa corno alternativa a la variante de separaciones parciales pero sin perforaciones. Con estas nuevas variantes, los silenciadores de expansión y placas pronto se convirtieron en lo habitual.

fig 4. A medida que las coches se van perfeccionando los silenciadores también lo hacen. Los silenciadores de placas reducen notablemente el ruido.



En los años veinte los silenciadores de expansión y placas iban montados en los automóviles deportivos y en los más caros del mercado, y se les añadía un escape en «cola de pescado». Sin embargo, el añadido de este tipo de cola no tenía solamente fines estéticos, sino que en realidad incrementaba el efecto de silenciador al tomar parte de la energía de los gases que debían pasar de una columna circular a otra plana. Al principio de los años treinta apareció un nuevo tipo de silenciador, siendo uno de los primeros fabricantes que adoptaron este modelo MG, con su innovador J2 Midget de 1933. El Midget tenía un silenciador del tipo directo (straight through) que proporcionaba un tono deportivo con un mínimo de contrapresión. Este nuevo tipo de silenciador, más largo y estrecho que los de placa, consistía de un tubo interior perforado (que iba directo desde la admisión hasta el escape) y de un cilindro exterior que lo recubría, estando el espacio entro ambos relleno con fibra de vidrio como elemento absorbente del ruido. Los silenciadores de absorción (fig. 5) eran especialmente eficaces para eliminar ruidos de frecuencias altas y proporcionaba un tono grave que a la mayor parte de la gente le resultaba agradable. En consecuencia, los silenciadores de absorción pronto consiguieron gran cantidad de seguidores. Otras empresas especializadas siguieron la pauta marcada por este tipo de silenciador y desarrollaron diseños alternativos, que sustituían la fibra de vidrio por viruta de acero o alambre. Una desventaja del silenciador de absorción fue la tendencia que tenían los orificios del tubo central a taponarse con los residuos de carbono, lo cual con el tiempo ocasionaba una pérdida de rendimiento. Una derivación del mismo, que posteriormente se popularizó bastante para motocicletas era el diseño de absorción/expansión, en el que los tubos de entrada y salida se proyectaban hasta bastante dentro de la carcasa y estaban perforados (generalmente en forma de rallador de queso, con orificios perforados o troquelados) y situados paralelos unos a otros.

fig 5. Los silenciadores de absorción se hicieron rápidamente populares.



A partir de los años 40, la amortiguación de los gases de escape se hizo cada vez más científica, pasando a ser tema importante en bastantes trabajos de investigación, no sólo por parte de los fabricantes de silenciadores —en colaboración con las fábricas de automóviles -, sino también por parte de instituciones académicas de renombre. En general, los ingredientes utilizados eran los ya mencionados, pero con una serie de dispositivos adicionales incluyendo las «cámaras de resonancia» (que se conseguían haciendo pasar un tubo perforado a través de una caja de acero) para enfrentarse a las frecuencias «difíciles» del ruido. En la actualidad se comprende bien el complejo mecanismo de la propagación del sonido, aunque sigue existiendo un amplio campo para conseguir la mejor combinación posible de ausencia de ruido, rendimiento, limitación de instalaciones y costes de producción en general.

Es práctica común el disponer de más de un silenciador en el sistema de escape, siendo el segundo con frecuencia una sencilla cámara de expansión, o de resonancia. El silenciador, naturalmente, es sólo una parte del sistema de escape y no constituye el único aspecto que influye sobre el rendimiento del motor; la misma importancia tiene, por ejemplo, la forma en que los gases son conducidos desde las lumbreras de escape. Desde los primeros días en los motores de varios cilindros, el método más corriente para conducir los gases desde cada una de las lumbreras ha sido el colector de escape, construido en hierro fundido, utilizado hoy en día todavía en la mayoría de los coches de serie, ya que es barato y sumamente eficaz.

No obstante, lo que se considera suficiente para un motor de serie, con frecuencia no es aceptable cuando se busca alto rendimiento. El colector convencional de hierro fundido no puede considerarse un elemento de precisión, ya que sus superficies internas son ásperas, sus conductos no son geométricamente perfectos, y están enfrentados directamente con las lumbreras del motor Ambos factores son opuestos a un buen flujo de los gases, aparte del hecho, de que, por razón de los costes de producción y la consecución de un peso moderado, los codos internos son demasiado pronunciados. Para vencer estas deficiencias inherentes al sistema, incluso los primitivos automóviles de competición iban provistos de un sistema de escape, en el que cada cilindro disponía de su propio tubo de escape. Estos tubos se confrontaban de forma individual con su correspondiente lumbrera, uniéndose después todos en una salida común a cierta distancia. Asimismo, se descubrió que, para el caso de los motores de motocicleta de competición monocilíndricos, un tubo de escape que tuviera la longitud óptima proporcionaba una potencia mayor que la conseguida en una lumbrera de escape libre. La teoría que apoya este fenómeno es compleja, pero, en esencia, se debe a que cuando una válvula de escape se abre, se inicia el desplazamiento de una onda de presión a lo largo del tubo a la velocidad del sonido; cuando dicha onda llega al extremo abierto se refleja, pero ahora, en forma de onda de aspiración Si dicha onda de aspiración llega a la válvula justo antes de que esta última se cierre al final de período de solapamiento, (cosa que ocurrirá si la longitud del tubo está correctamente relacionada con la velocidad tope del motor), se aspirará una mayor cantidad do mezcla en el cilindro, con lo que se aumentará la potencia en la misma proporción. Este principio es, a todas luces, más difícil de aplicar para un motor de varios cilindros que para uno monocilíndrico, como consecuencia del problema de tener que alojar separadamente un mayor número de tubos. No obstante, se encontró que la puesta a punto por impulsos, tal como se conocía, podía ser viable en un sistema en el que se empacasen los dos ramales de conductos a una cierta distancia crítica de sus válvulas, y los conductos así unidos, a su vez, se volvían a unir emparejándolos con los procedentes de los otros dos cilindros (fig. 6).

fig. 6. Una variedad del sistema de una tubería por cilindro era el de tuberías gemelas. Estos emparejamientos de tuberías podían incrementar significativamente la potencia del motor.




 * CONSTRUCCION**




 * BIBLIOGRAFÍA**

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