sistema de escape

SISTEMA DE ESCAPELinette de la Cruz Cupil y Aarón Salvador Cárdenas

01/06/2015COLEGIO MORELOS

OBJETIVO:

El objetivo de esta investigación sobre el SISTEMA DE ESCAPE de un automóvil es el de conocer más acerca de este, saber sus partes, conocer su función y en este caso, los problemas que podría tener este mismo.Dar a conocer su concepto, etcétera. También mostrar algunas imágenes para comprender mejor lo anterior y tener más conocimiento, tanto básico, como más allá del SISTEMA DE ESCAPE DE UN AUTOMÓVIL.

Es necesario conocer a fondo este dispositivo pues el auto depende en gran parte de él para controlar los gases que emite tras la combustión.

El sistema de escape es una parte esencial del auto pues desempeña dos funciones vitales: expulsa los

peligrosos gases de la combustión fuera del auto y reduce el ruido que producen estos al momento de ser

arrojados. Esto resulta indispensable, tanto por motivos de buen funcionamiento como para la seguridad de

los pasajeros.

Sí, para su seguridad, pues uno de los gases que el sistema de escape ayuda a expulsar es el monóxido de

carbono, compuesto altamente tóxico y cuya acumulación en el interior de la cabina puede traer

indeseables consecuencias como dolores de cabeza, náuseas, irritabilidad e incluso desmayos.

Por eso, cuando falla este sistema se presenta una serie de problemas que van desde la inoperancia del

auto hasta la puesta en peligro de la salud del conductor y los pasajeros. Además, el dispositivo de control

de emisión de gases se verá seriamente afectado y esto comprometerá toda la mecánica del carro.

Algunos de los problemas que se presentan de forma más común son:

- La restricción en los conductos de escape o en el silenciador. En ambos casos se produce pérdida de

potencia del motor y fallas en el encendido.

- La expulsión de humos densos y asfixiantes que llegan a colarse dentro del habitáculo.

- La rotura de las piezas del sistema de escape. Figuran como causas comunes la vibración del motor o el

tránsito por pistas en mal estado.

- El catalizador puede contaminarse, o el monolito, el corazón del catalizador, puede derretirse si entra en

contacto con combustible no quemado. Esto puede ocurrir ocasionalmente cuando el vehículo rueda en

punto muerto sin el motor en marcha.

- Corrosión externa producto de la humedad, lo cual disminuye la efectividad del sistema.

Estas, junto a otras afecciones menos frecuentes, son las que deben servir de motivo para mantenernos al

día en el cuidado del referido dispositivo, medida que involucra a todas sus partes: el múltiple y los caños de

escape, el silenciador y el resonador, la cola de escape (el popular “tubo”) y los brazos y grampas que lo

sostienen.

En ese sentido, es importante acudir a nuestro mecánico de confianza cuando notemos alguno de estos

problemas. La verdad es que podríamos estar evitándonos un total desbarajuste y, talvez, mucho dinero.

El sistema de escape se puede dividir en dos partes:

Las que corresponden al motor.

Las que corresponden al tubo de escape que conduce los gases al ambiente.

En la figura 1 se muestra un diagrama de bloques de un sistema de escape. En él se podrá observar que las partes que lo constituyen son las siguientes:

-Las válvulas de escape.

-El múltiple de escape.

-Los sensores de oxígeno.

-El convertidor catalítico.

-El silenciador.

-El resonador.

-El tubo de cola o salida.

-Los tramos de conducto que unen las partes.

Figura 1

Válvulas de escape

Son una parte constituyente del motor, pero como al mismo tiempo son parte del sistema de escape las trataremos aquí.

Estas válvulas tienen un trabajo muy severo, se mueven a alta velocidad cuando el motor gira rápido, tiene la responsabilidad de cerrar herméticamente la salida de la cámara de combustión y están en el medio del paso de gases a mas de 700ºC cuando el motor trabaja con carga y velocidad elevadas. Estas condiciones hacen que las válvulas de escape sean una pieza del motor de altas exigencias constructivas y de material.

Desde el punto de vista de funcionamiento, las válvulas se abren y cierran por el empuje de una leva (figura 2), de este modo, la apertura y cierre no son instantáneas y demoran algún tiempo; tiempo en el que se mantiene el movimiento del pistón. Si se espera hasta que el pistón esté abajo, al final de la carrera de fuerza, en su movimiento, el pistón se habrá elevado una distancia notable mientras se abre completamente la válvula de escape, durante esta elevación tendrá que oponerse a la presión residual que queda en el cilindro, una suerte de compresión de los gases quemados, y esto, evidentemente, va en contra de la eficiencia del motor. Teniendo en cuenta ese asunto, la válvula de escape comienza a abrirse antes de que el pistón alcance el punto muerto inferior, y los gases de escape, aun a presión dentro de cilindro, comienzan a fluir a través de la abertura formada entre la cabeza de la válvula y su asiento, abertura que crece con el tiempo. Literalmente fluye "fuego" que envuelve la cabeza de la válvula. Mas tarde cuando el pistón comience a subir podrá "barrer" los gases quemados con mucha menor oposición dado que la válvula ya estará abierta.

Constructivamente las válvulas están hechas de aceros muy especiales, que son capaces de resistir por largo tiempo la acción erocionante y corrosiva de los gases de salida y también las altas temperaturas de trabajo, pero aun así, la temperatura de la cabeza de las válvulas puede llegar a valores muy altos y no soportables por los materiales de que están hechas, si no se les dota de una vía de enfriamiento.

En la figura 2 se muestra un esquema de como está montada la válvula de escape, podrá ver que la cabeza está en la misma linea de fuego, especialmente cuando se abre y los gases incandescentes la rodean. La única zona de contacto de la cabeza de la válvula con un material "frío" es con el delgado borde del asiento donde cierra, y este, a todas luces, no es suficiente vía para eliminar el calor que va recibiendo la válvula, por lo que se va produciendo un notable aumento de su temperatura. En la figura puede apreciarse la vía efectiva por donde puede fluir el calor para enfriar la cabeza, es decir a través del vástago, y de este, a las paredes frías del bloque de cilindros rodeado del líquido refrigerante. Pero hay un factor agravante, y es el material de la válvula, ella, para soportar el ambiente extremadamente corrosivo, de gases altamente oxidantes a muy elevada temperatura se construyen de aceros de fuerte aleación, que son malos conductores del calor, lo que impide en cierta manera el tráfico del calor.

Figura 2

Para palear esta situación, en muchos motores los vástagos de las válvulas son huecos, como puede verse en la figura 3. El interior se rellena con alguna salo con sodio, estos materiales se funden cuando la temperatura de la cabeza de la válvula crece, y ya en estado líquido, establecen una corriente convectiva que transporta el calor mucho mas rápido que el material del vástago de la válvula hasta la zona donde se puede disipar, es decir a la zona del vástago rodeado de la masa metálica del bloque, el que a su vez lo está del líquido refrigerante.

Figura 3

El múltiple de escape.

Esta pieza es algo mas que un conjunto de conductos que hacen converger los gases quemados a un tubo único dotado de un platillo de acople donde se une el tubo de escape. Lo primero que debe cumplir el múltiple de escape es tener suficiente resistencia a la corrosión para ser duradero a las altas temperaturas de funcionamiento, lo que generalmente se logra con un proceso de aluminación, silicación, cromización o la combinación de estos procesos sobre un tubo de acero, o bien utilizando hierro fundido aleado, además debe impedir un elevado enfriamiento de los gases calientes, por eso, es común que sean de paredes metálicas gruesas. Mas adelante cuando tratemos las partes del tubo de escape veremos porqué es importante conservar la temperatura de la mezcla quemada.

La forma y longitud de los tubos del múltiple de escape pueden jugar un papel notable a la hora de favorecer la limpieza del cilindro, y su diseño en particular está relacionado con las características del motor.

Cuando se abre la válvula de escape, los gases en el interior del cilindro aun están a elevada presión, por lo que se expanden en forma de una onda mecánica de choque dentro del espacio mas amplio del tubo al que desembocan, esta onda mecánica debe viajar por los tubos que componen el múltiple de escape con libertad, si durante su trayectoria, la onda de expansión tropieza contra una superficie, por ejemplo con un codo muy pronunciado, puede rebotar en él (reflexión) y tomar un movimiento en reversa que se opone al libre paso del resto de los gases, por lo que el cilindro no se limpiará adecuadamente. Incluso, si se da el caso, la onda de retorno puede llegar a la válvula de escape abierta cuando el pistón está casi en el punto muerto superior y ya no realiza empuje de los gases, con la consecuencia de que entran gases quemados por esa válvula a alimentar la cámara de combustión. No hay que explicar que esto es muy nocivo para la eficiencia del motor.