Sistema
de Escape. Índice General
Introducción: Elementos
Básicos del
Sistema. Funciones esenciales del sistema
de escape. Cómo se
presenta.para que sirve.
Elementos del Sistema de Escape.
Descripción
y Funciones.
Válvula(s) de
Escape.
Colector de
Escape.
Silenciador.
Catalizador.
Otros.
Gases de Escape y Contaminación.
Posibles Averías del Sistema de Escape.
Artículo. Catalizador de Urea.
INTRODUCCIÓN
ELEMENTOS BÁSICOS
Múltiple de Escape y Header
Convertidor catalítico
Sujetadores de Tubería de Escape
Silenciador (Muffler) / Resonador
Colas de escape
El escape desempeña un papel decisivo en
TRES ÁMBITOS:
1°PROTECCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE
2°CONFORT ACÚSTICO
3°PRESTACIONES DEL MOTOR (potencia, par, consumo)
¿CÓMO SE PRESENTA EL ESCAPE?
La línea de escape va desde el motor hasta la parte trasera
del vehículo, que es
su única parte visible.
El conjunto de los elementos que
constituyen la línea de escape mide
aproximadamente 3 metros y va enganchado bajo la caja
del vehículo.
Su forma varía en función de la motorización y del tipo de vehículo.
¿PARA QUÉ SIRVE EL ESCAPE?
1-
Canalizar y evacuar los gases resultantes de la combustión del combustible.
En un
motor de explosión, los gases quemados son recogidos por el colector de
escape
y, después, encaminados hacia el silencioso delantero, el silencioso
trasero y
la salida.
2-
Asegurar la descontaminación y la reducción de los humos
La combustión
desprende cuatro tipos de contaminantes nocivos:
- el monóxido de carbono,
- los hidrocarburos, resultantes de una
combustión incompleta,
- los óxidos de nitrógeno,
- los humos específicos a los motores
Diesel
El catalizador se
encarga de reducir estos contaminantes mediante reacción
química.
3-Reducir
las emisiones térmicas
A la entrada del colector, los gases de combustión tienen una
temperatura de
orden de 900ºC. Este calor presentaría un peligro si fuera
evacuado
directamente.
El contacto con el aire, en toda la superficie de la línea de escape,
contribuye a
reducir la temperatura.
4-Disminuir
el nivel sonoro
Las
explosiones provocadas por el ciclo del motor producen ruido. El papel del
silencioso o silenciador es atenuar estos perjuicios acústicos.
ELEMENTOS
QUE COMPONEN EL SISTEMA DE ESCAPE
VÁLVULA DE ESCAPE
Fabricadas en acero especial de muy alta calidad, más
resistente al calor y
corrosiones que el acero utilizado en las válvulas de
admisión.
Las válvulas de escape son
menos anchas (menor
diámetro) que las de admisión
para
asegurar su rigidez. El vástago se hace hueco (aviación) e incluso la cabeza
para rellenarlos en parte con sodio (conductor del calor) consiguiendo rebajar
la
temperatura de funcionamiento unos 150ºC consiguiendo por tanto que la vida
de
las válvulas se prolongue.
COLECTOR DE ESCAPE.
Conducto por el cual el aire
quemado sale del interior de la cámara de combustión
y es canalizado hacia el sistema de escape. Se
fabrica en fundición de hierro para
que soporte las altas
temperaturas de los gases de escape.
Buena parte
del esfuerzo puesto para lograr una elevada potencia se ve
disminuido si se
usan los múltiples de escapes y silenciadores corrientes.
Después que la mezcla aire/bencina es quemada
debe salir del motor para hacer
espacio para la nueva carga que está por entrar
a la cámara de combustión. Para
bajar los costos de producción, casi todos los
vehículos clásicos tenían múltiples
de
acero fundido de forma logarítmica. Estos tienen algunos puntos a favor como su
larga duración y absorción del
ruido. Pero por su alto peso y malas
características
de flujo de gases deben ser desechados en un auto de alto
rendimiento.
El problema es que los 4 cilindros de una
bancada salen a un sólo punto en
común, pero si este punto ya está lleno con la
descarga de alguno de los 4
cilindros, entonces el otro no va a poder
descargarse completamente.
SILENCIADOR
El sonido del motor, es una
onda formada por pulsos
alternativos de alta y
baja presión que se amortiguan en el silenciador de escape. Cuando la
válvula
de escape se abre y el gas de escape se precipita hacia el tubo,
golpea al gas
de menor presión, detenido allí. Esto genera una onda que se
propaga, hasta la
atmósfera por la salida de escape. La velocidad de la
onda es mayor que la del
propio gas.
En un silenciador de escape corriente, el gas
llega al fondo y es reflejado
hacia la cámara principal por una ventana. Luego,
por tubos con orificios,
sale hacia la última porción del tubo de escape. Por
otra parte, la cámara
principal también se conecta a través de un orificio con
otro compartimento
llamado resonador.
Escapes
deportivos
El motor de los automóviles para uso en la
ciudad pueden ganar algunos
caballos de fuerza si se baja la capacidad de
amortiguación del silenciador.
Sin embargo el escape libre no beneficia a este
tipo de motores.
CATALIZADOR
Situado en el interior del tubo de escape, reacondiciona los gases
producidos en la combustión. Acelerador de la reacción química que
combina los compuestos de los gases de escape para obtener dióxido de
carbono y vapor de agua como elementos finales. Utiliza platino y rodio
(también paladio) como elementos aceleradores de la reacción
química.En
los catalizadores
por oxidación el monóxido de carbono lo
convierte en
dióxido de carbono al volverlo a combinar con el oxígeno. Los
hidrocarburos también los hace combinar con el oxígeno obteniendo de
nuevo
dióxido de carbono y vapor de agua. Los catalizadores por
reducción convierten los óxidos de nitrógeno en nitrógeno y oxígeno libre
que se utiliza en los procesos anteriores. Un catalizador de tres vías
combina los sistemas anteriores pero necesita una temperatura
superior a
400ºC para funcionar correctamente y que la mezcla de aire y
gasolina sea
la este quiométrica. Tampoco puede ser utilizado
con gasolina con plomo al
anular este material la función de los
elementos del
catalizador.
Tipos:
Oxidante: un solo monolito cerámico que
permite la oxidación del CO y de los
hidrocarburos.
De dos vías (reductor, de doble cuerpo):
es un doble catalizador de oxidación
con toma intermedia de aire. El primer
cuerpo actúa sobre los gases ricos del
escape reduciendo los NOx. El segundo lo hace sobre los
gases
empobrecidos gracias a la toma intermedia de aire, reduciendo el CO y los
hidrocarburos.
De tres
vías: es el más complejo y evolucionado. Elimina los tres
polucionantes principales, es decir,
monóxido de carbono, hidrocarburos y
oxido de nitrógeno (CO, HC y NOx), produciéndose las reacciones
de
oxidación y reducción simultáneamente. Su mayor eficacia depende de forma
importante de la mezcla de los gases en la admisión. La mezcla se debe
mantener
muy próxima a un valor estequiométrico que se considera óptimo
para
l=1. Por ello, se emplea un dispositivo electrónico de control y medida
permanente de la cantidad de oxígeno en los gases de escape, mediante la
llamada sonda lambda, que efectúa correcciones constantes sobre la mezcla
inicial
de aire y combustible según el valor de la concentración de oxigeno
medida en
el escape.
Otros
componentes.
Válvula EGR Recirculación de gases de escape Misión
La recirculación de gases de escape tiene dos misiones
fundamentales, una
es reducir
los gases contaminados procedentes
de la combustión o explosión
de la mezcla y que mediante el escape salen al
exterior. Estos gases de
escape son ricos en monóxido de carbono, carburos de
hidrógeno y óxidos
de nitrógeno.
La segunda misión de la recirculación de gases es bajar las temperaturas de
la
combustión o explosión dentro de
los cilindros. La adición de gases de
escape a la mezcla de aire y combustible
hace más fluida a esta por lo que
se produce la combustión o explosión a
temperaturas más bajas.
En la figura
principal tenemos una válvula seccionada y en ella podemos
distinguir las
siguientes partes:
Toma de vacío del colector de admisión.
Muelle resorte del vástago principal
Diafragma
Vástago principal
Válvula
Entrada de gases de escape del colector de escape
Salida de gases de escape al colector de admisión
La base de
la válvula es la más resistente, creada de hierro fundido ya que
tiene que soportar la temperatura de los
gases de escape (sobrepasan los
1000ºC) y el deterioro por la acción de los componentes químicos de estos
gases.
Estas altas temperaturas y componentes químicos que proceden del escape
son los
causantes de que la válvula pierda la funcionalidad, pudiendo quedar
esta
agarrotada, tanto en posición abierta como cerrada, por lo que los gases
nocivos saldrían, en grandes proporciones al exterior y afectando a la
funcionalidad del motor.
Tipos de válvulas EGR
El efecto de recirculación de gases lo podemos encontrar hoy en día tanto en
motores gasolina como diesel, pero sobre todo en los diesel es donde con
más
frecuencia las veremos ya que la mayoría de los vehículos con estos
motores la
llevan incorporada al salir de fábrica. Los tipos de válvulas EGR no
son tipos
como tal sino complementos, es decir que la válvula EGR mecánica
se puede
encontrar en los motores sola o se puede encontrar con un
accionamiento
electrónico que depende exclusivamente de la unidad de
mando del motor. Qué
tenga este accionamiento electrónico
depende de las
necesidades del motor.
Esquema del sistema de recirculación de los gases
de escape EGR
1°Entrada de aire desde el exterior.
2°Filtro de aire.
3°Colector de admisión.
4°Colector de escape.
5°Válvula de recirculación EGR.
6°Conducto de recirculación de gases.
Descripción:
El canister va situado entre el depósito y
el tubo de admisión.
Contiene carbón activo, que tiene la propiedad de absorber los
vapores de gasolina. Su fondo es permeable al aire.
GASES DE
ESCAPE Y CONTAMINACIÓN
Emisiones del escape
Carbonilla: no es
nociva, pero actúa como condensador de sustancias más
perjudiciales. Los
motores que producen humos con gran cantidad de
carbonilla son molestos y polucionantes y dificultan la visibilidad.
Hidrocarburos: (HC) combustible incompletamente quemado. La mayor parte
no
son nocivos, pero algunos de ellos huelen mal e irritan los ojos y mucosas.
Una
elevada temperatura reduce el contenido de HC. Las emisiones de
hidrocarburos
contribuyen a la formación de la niebla fotoquímica.
Óxidos de nitrógeno: (NO) aparecen en los gases de
escape de motores
diesel. Son principalmente el NO, incoloro e inodoro, y el
NO2, de color rojizo
y de olor picante e irritante. El NO2 ocasiona daños en
los pulmones y se
combina fácilmente con la hemoglobina de la sangre e impide
que ésta
transporte el oxígeno. Existen posibilidades de eliminarlos, pero debe
ser a
base de construcciones de motor más caras y consumos de combustible
mayores.
Monóxido de carbono: (CO) es incoloro e inodoro. Es
nocivo debido a que se
combina muy fácilmente con la hemoglobina de la sangre e
impide que
transporte el oxígeno. La consecuencia última es la asfixia.
Motor Diesel y contaminación
La regulación o el reglaje electrónico de las bombas inyectoras de
gasoil, o el
comando de los conjuntos inyectores-bombas se torna cada día más
importante sobre los vehículos Diesel en general
Estos dispositivos presentan las siguientes
particularidades:
Los mismos disponen de una extensa gama de
"programas", que permiten
una adaptación del sistema de inyección a
las normas vigentes en cada país,
y a los distintos tipos de vehículos y
aplicaciones.
Estos realizan el reglaje o la regulación de la inyección en
función de criterios
ya determinados. La optimización casi instantánea de las
cantidades de
gasoil inyectado, en función del estado de carga del motor,
contribuye a la
disminución de las emisiones contaminantes tales como; los
óxidos de
nitrógeno; las partículas y los hidrocarburos no quemados.
La unidad de control electrónico o calculador, corazón del
sistema, recibe las
señales o pulsos eléctricos enviadas por las distintos
"sensores" o sondas;
de temperatura de aire de admisión y del
circuito de enfriamiento del motor;
de la presión de sobrealimentación; de la
velocidad del motor; de la posición
o relación de caja de velocidades colocada;
de la posición de la mariposa de
aceleración; etc. Estos comandos electrónicos
de inyección, evitan las
variaciones demasiado importantes de los niveles de
contaminación en
función del funcionamiento
Motor Otto y Contaminación
Gases de escape menos contaminantes. La concentración de los
elementos
contaminantes en los gases de escape depende directamente de la
proporción aire/gasolina. Para reducir la emisión de contaminantes es
necesario
preparar una mezcla de una determinada proporción. Los sistemas
de inyección
permiten ajustar en todo momento la cantidad necesaria de
combustible respecto
a la cantidad de aire que entra en el motor.
Recirculación de los gases (EGR)
El reciclado de los gases de escape, debido a la reducción de la temperatura
de combustión que
produce, obtiene un efecto positivo sobre las emisiones
de óxidos de nitrógeno.
Como contrapartida podemos decir que una
"relación" demasiado alta de
recirculación, puede ser negativa
respecto a la vida útil del motor, la cual
puede verse disminuida por polución
interna y desgaste
Para
disminuir la contaminación, los constructores de automóviles orientan su
acción
en torno a cuatro ejes principales:
1. La utilización de dispositivos de alimentación de combustible y
de
encendido precisos y estables.
2. La reducción de los contaminantes no quemados por medio del
catalizador.
3. El reciclaje de los hidrocarburos procedentes de los gases del cárter
motor.
4. La absorción de los vapores de gasolina del depósito
POSIBLES
AVERÍAS EN EL SISTEMA DE ESCAPE
Obstrucción del Sistema de Escape
Básicamente la obstrucción del sistema de
escape se explica por una
sedimentación de la carbonilla que llevan los gases
de escape en las
distintas partes del sistema de escape.
Esto puede provocar en el motor anomalías como un aumento de
consumo de
combustible, aumento de la velocidad de salida de dichos gases, más
dificultad para evacuar los gases (lo que propicia una corrosión
Desgaste del Silencioso
La circulación en medio urbano es el principal
factor de desgaste del
silencioso.
Contrariamente a lo que podría pensarse,
no son los largos recorridos por
autopista los que aceleran el deterioro de los
silenciosos.
Los daños más graves se producen en circulación urbana.
Dado que la línea
de escape sólo alcanza su temperatura normal de
funcionamiento después
de un mínimo de 5 kilómetros, los pequeños recorridos
urbanos son propicios
para la condensación de los gases. Los silenciosos se llenan con agua
cargada de
ácido que ataca las chapas del interior. A esto se añaden las
descargas
térmicas debidas a la sucesión de puestas en marcha y paradas
frecuentes del
motor.
En cambio, cuando nieva, la sal
extendida en las carreteras genera una
corrosión exterior.
Tampoco hay que olvidar los eventuales golpes que
recibe el silencioso bajo
la caja del vehículo.
Averías en el catalizador
La vida media de un catalizador son 80.000 Kms.
1) Los fallos en el encendido o una inadecuada
regulación de la mezcla de
admisión
pueden provocar que llegue combustible sin quemar al catalizador.
Al
encontrarse a una gran temperatura, puede llegar a producirse una
combustión no
deseada de la gasolina, provocando que el monolito se funda.
Esta fusión puede
ocasionar un taponamiento del tubo de escape, que se
acusaría por una repentina
pérdida de potencia del motor, además de que es
posible una rotura de la
cerámica. Un exceso de carbonilla debida a una
mezcla excesivamente rica podría
provocar, igualmente, una obstrucción del
monolito al taponarse sus estrechos
canales.
2) El consumo de aceite, si es
excesivo, puede ocasionar también una
obstrucción del monolito, al generarse un exceso de partículas en el motor.
Igualmente, si se agota en exceso el nivel de combustible, puede producirse
un
suministro irregular, que provoque un envío irregular al catalizador.
Otra
práctica que puede generar avería en el catalizador es el tradicional
intento de arrancar
el motor empujando el vehículo, o insistiendo en exceso
sobre el
contacto. Esta práctica genera que
pueda llegar también
combustible sin quemar al monolito pudiéndose, igualmente,
fundir por
combustión. Asimismo, un golpe en los bajos del vehículo puede provocar la
rotura del monolito cerámico, ya que está
realizado en un material muy duro,
pero muy frágil.
Por último, una de las causas más frecuentes, pero que tiende a
desaparecer, es la utilización de gasolina con
plomo, que afortunadamente ya
ha
desaparecido. La presencia de plomo en el catalizador neutraliza los
metales
activos que contiene (platino, radio y paladio).
Indicadores
de Avería del Catalizador:
-Pérdida acusada de potencia a
altas revoluciones.
-Pobre aceleración (debido a la
obstrucción del catalizador)
-Ruidos extraños en el tubo de
escape y el funcionamiento anómalo del
motor, que nos avisa de la posible
rotura del monolito cerámico debido a
algún golpe.
La forma de comprobación de un catalizador es mediante
el analizador de
gases, que permite medir convenientemente las concentraciones
de
elementos polucionantes emitidas por el escape, que
deben ser contrastadas
con las recomendadas por el fabricante del vehículo.
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