sistema de escape

Un sistema de escape recoge los gases calientes y a alta presión producidos durante la combustión en los cilindros de un motor, los limpia de compuestos nocivos, reduce el ruido y los dirige de forma segura a la atmósfera. El proceso comienza en el momento en que se abre una válvula de escape en cada cilindro; los gases fluyen hacia un colector que combina la salida de todos los cilindros, luego pasan a través de los componentes posteriores antes de salir. Sin un sistema de escape, un motor no puede funcionar: la contrapresión del ciclo de escape es esencial para la sincronización de las válvulas y el barrido, y el ruido y las emisiones incontrolados harían que el vehículo fuera ilegal para operar.

El catalizador es el dispositivo crítico de control de la contaminación del sistema. Contiene metales preciosos, generalmente platino, paladio y rodio, recubiertos sobre un sustrato cerámico en forma de panal. A medida que fluyen los gases de escape, las reacciones químicas oxidan el monóxido de carbono y los hidrocarburos no quemados en dióxido de carbono y agua, y reducen los óxidos de nitrógeno en nitrógeno y oxígeno. Esto ocurre sin combustión, impulsado puramente por la química de la superficie de los catalizadores. La eficiencia del convertidor es máxima cuando el motor funciona cerca de la relación estequiométrica aire-combustible, por lo que los motores modernos utilizan sensores de oxígeno para ajustar la mezcla continuamente. Un convertidor averiado no se puede reparar; debe reemplazarse, y el robo de catalizadores es un problema importante debido a su contenido de metal y la dificultad de verificar la propiedad.

El silenciador amortigua el ruido del escape mediante una combinación de cámaras de expansión, tubos perforados y material fonoabsorbente como lana de acero o fibra de vidrio. El ruido del escape del motor es de banda ancha, pero alcanza su punto máximo alrededor de 100-150 Hz para los motores de gasolina típicos; las cámaras del silenciador están ajustadas para crear interferencia destructiva en este rango. Los silenciadores mal diseñados crean una contrapresión excesiva, lo que reduce la potencia del motor; los buenos diseños logran una reducción de ruido de 20-35 decibelios mientras mantienen la caída de presión por debajo de 10 cm de columna de agua a plena carga. Algunos escapes de alto rendimiento utilizan un diseño de flujo inverso o de absorción turbulenta en lugar de un silenciador tradicional.

Variantes y modos de falla

Los sistemas de escape varían según el tipo de motor. Los motores diésel producen más hollín y óxidos de nitrógeno que los motores de gasolina, por lo que su postratamiento es más complejo: los filtros de partículas diésel atrapan las cenizas y la reducción catalítica selectiva utiliza urea inyectada para reducir aún más los óxidos de nitrógeno. Los motores turbo y sobrealimentados a menudo utilizan un diseño de escape turbo-back con la turbina directamente en el flujo de escape. Los colectores en motores de alto rendimiento pueden estar recubiertos de cerámica para reducir el calor debajo del capó y minimizar la pérdida de potencia por transferencia de calor al refrigerante.

Las fallas comunes del escape incluyen corrosión, especialmente en vehículos que circulan en condiciones de carreteras con sal; agrietamiento térmico de los colectores por ciclos térmicos; abolladuras y perforaciones del silenciador por escombros de la carretera; y falla del sensor de oxígeno, lo que impide que la unidad de control del motor mantenga la mezcla de combustible correcta. Las fugas en las juntas de las empaquetaduras causan un ruido monótono y un desvío de las emisiones. El envenenamiento del catalizador puede ocurrir si el sellador de silicona entra en la cámara de combustión, recubriendo el catalizador y bloqueando el flujo de gas. En algunas regiones, la eliminación o anulación de los catalizadores es ilegal, aunque es un trabajo mecánico simple; el cumplimiento se verifica mediante pruebas de emisiones.