Cómo funcionan los sistemas de escape de automóviles

A decir verdad, las emisiones de un automóvil individual son relativamente bajas, en comparación con otras fuentes de contaminación. Pero cuando cientos de miles de personas están sentadas en un automóvil, llenando una carretera al máximo de su capacidad, los efectos acumulativos son enormes. Mientras está sentado en un atasco de tráfico , mirando el humo que sale del tubo de escape frente a usted y se eleva para unirse al smog en el cielo, piense por un momento en qué es ese humo. Puede que no parezca mucho, pero ese humo ha recorrido un largo camino desde que fue empujado a través del motor del automóvil momentos antes.

La preocupación por el efecto de nuestros automóviles en el medio ambiente no es nada nuevo. La versión de 1970 de la Ley de Aire Limpio otorgó a la EPA su amplia autoridad para regular las emisiones de los automóviles. A medida que avanzaba la tecnología, la EPA presionó por estándares más estrictos. Y aunque los autos nuevos son mucho más limpios que los de hace 40 años, la gente tiende a conducir mayores distancias y con mucha más frecuencia hoy en día, lo que contribuye a una contaminación mucho mayor. La Ley de Aire Limpio se renovó y aumentó su alcance en 1977, y luego nuevamente en 1990.

Los fabricantes de automóviles y los proveedores de repuestos han tenido que seguir el ritmo de estos cambios y, como puede imaginar, el sistema de escape de un automóvil también ha tenido que evolucionar considerablemente.

1. Componentes de un escape: tubos para fumar
2. Otros componentes de escape: cabezales, colgadores y más
3. La ruta de salida
4. Mantener las tuberías limpias

El sistema de escape se compone principalmente de tubos en varias formas diferentes, cada uno diseñado para conectarse entre sí, y cada uno con forma para adaptarse a una parte específica de la parte inferior del coche. (Los tubos a menudo se doblan para envolver o acomodar otros componentes cercanos del automóvil, como los ejes). Cada tubo es responsable de mover los gases de escape hacia la parte trasera, pero muchos de los segmentos están especializados. En otras palabras, desde el exterior, el sistema simplemente se ve como un montón de segmentos de tubería conectados que van desde el compartimiento del motor hasta la defensa trasera, aunque algunos tienen un propósito adicional ya que el escape fluye a través de esa tubería en particular.

Por ejemplo, el tubo Y (que es simplemente, bueno, un tubo en forma de Y) podría instalarse de modo que el extremo con dos aberturas se atornille hasta dos aberturas correspondientes en el colector de escape, combinando los desechos del motor para avanzar a través del sistema. O, cuando se instala en la parte trasera del automóvil, un tubo en Y puede ayudar a crear un sistema de escape doble con un tubo de escape a cada lado del automóvil (para una apariencia deportiva a menudo codiciada). Los tubos intermedios pueden estar conectados al silenciador.o resonador, que son otros componentes importantes del sistema (los abordaremos en la página siguiente). Los tubos de equilibrio, que se encuentran en los sistemas de escape dobles, ayudan a igualar los pulsos de escape que viajan por debajo del lado del conductor y del pasajero del automóvil. Las tuberías con espacio de aire son tuberías anidadas especializadas que actúan como escudo térmico y aislante al proporcionar una capa adicional para el flujo de aire. Y el tubo de escape, que generalmente se asoma por debajo del parachoques trasero, generalmente tiene una abertura más grande y puede estar hecho de un metal de apariencia más sólida, para dar la apariencia de un escape de alto rendimiento que es una característica común de los autos de alta gama.

Aunque puede parecer ineficiente tener una tonelada de tuberías en lugar de una sola, en realidad, todos esos segmentos tienen un propósito. Por un lado, doblar tuberías es un trabajo duro, y es más fácil conectar pequeños segmentos en ángulo a tuberías rectas que dar forma a una tubería larga, costosa y pesada para adaptarse a cada contorno de un automóvil. Además, los componentes del sistema de escape se desgastan a intervalos regulares (dependiendo, por supuesto, del fabricante, sus materiales, las condiciones de conducción y los factores ambientales). Es más fácil y menos costoso reemplazar un segmento de tubería oxidado, un silenciador golpeado o un convertidor catalítico desgastado que instalar un sistema completamente nuevo.

Quizás se pregunte cómo encajan todas esas tuberías. Bueno, algunos extremos se superponen, mientras que otros se acoplan de extremo a extremo; pero no sin un poco de ayuda.

Hablamos primero de los distintos tubos, porque son los componentes más visibles y predominantes del sistema de escape, y porque están por todas partes. Pero el sistema de escape realmente comienza en el cabezal de escape (también conocido como colector de escape). El cabezal parece una serie de tubos adyacentes pegados (aunque a menudo está hecho de metal fundido resistente). Recoge el escape directamente del motor , por lo que está diseñado para que cada abertura coincida con uno de los puertos de escape del motor, con bridas que forman un sello hermético para evitar que escape el escape. A partir de aquí, el escape comienza su flujo a través de las distintas tuberías y otros componentes.

Las juntas que se colocan entre cada tubo juegan un papel muy importante. Es difícil, si no imposible, formar un sello perfecto de metal a metal, por lo que se intercalan juntas entre cada conexión para evitar que los gases venenosos se escapen prematuramente. Están hechos de fibra u otros materiales resistentes al calor, que tienen la flexibilidad suficiente para comprimirse ligeramente cuando las tuberías se sujetan con abrazaderas. Esto ayuda a formar un sello hermético.

El silenciador es otra parte clave del sistema de escape. Parece una gran cámara redonda u ovalada (por lo general, pero no siempre, se encuentra cerca de la parte trasera del automóvil). Sin embargo, esa cámara tiene un diseño muy complejo: es responsable de silenciar la mayor parte del ruido del motor, aunque tiene que permitir que el escape continúe fluyendo sin problemas. Una serie de cámaras y tubos rellenos de roca, lana o fibras sintéticas absorben y controlan el ruido. Y eso no es todo: el silenciador debe ser razonablemente resistente al daño, la corrosión y la retención de calor. El resonador es un componente de eliminación de sonido secundario o sustituto, que se usa para aumentar el silenciador o, en los casos en que el espacio es escaso, incluso podría usarse en lugar de un silenciador.

Convertidores catalíticos, que se convirtió en un lugar común en la década de 1970, son los medios principales y más eficientes para reducir el nivel de toxinas en el escape de un automóvil. Las entrañas de un convertidor catalítico (o "gato") están recubiertas de metales. Los diferentes tipos de convertidores catalíticos utilizan diferentes combinaciones de platino, paladio y rodio. Antes de que el escape llegue al gato, contiene una combinación potente y supertóxica de monóxido de carbono, óxido de nitrógeno e hidrocarburos. (Cuando lleva su automóvil a la prueba de emisiones, estos son los niveles químicos que se están probando). Cuando estos venenos entran en contacto con los metales que recubren el interior del gato, se produce una reacción química que hace que los gases de escape sean menos dañinos. . A medida que los gases de escape pasan por el gato, el nivel de productos químicos debe reducirse lo suficiente para cumplir con las regulaciones gubernamentales.

Ya hablamos de juntas, pero el sistema de escape requiere otras piezas básicas de hardware. Las bridas generalmente tienen el mismo propósito que las juntas, pero están hechas de metal (y, a veces, se forman justo en el extremo de una tubería). Una variedad de abrazaderas y soportes montan las piezas de escape juntas y las sujetan al vehículo, y las perchas de escape literalmente cuelgan los tubos de la parte inferior del automóvil, con la fuerza suficiente para mantenerlos en su lugar pero también con la flexibilidad suficiente para soportar el movimiento causado por la conducción. Y por último, pero no menos importante, están los escudos térmicos: placas de metal (a veces aisladas) que se utilizan como barrera adicional cuando las partes calientes del escape están particularmente cerca de otra parte del automóvil o directamente debajo del compartimiento de pasajeros.

Si un motor funcionaba a la perfección, quemaría todo el combustible disponible mientras realizaba sus ciclos, convirtiendo todas las partes sucias en una fuente de energía. Sin embargo, las sobras existen como contaminantes porque un motor simplemente no se puede diseñar para que funcione perfectamente; hay demasiadas variables. Una cierta cantidad de combustible siempre permanecerá sin quemar o parcialmente quemada, y estos remanentes deben procesarse rápidamente fuera del vehículo, en forma de gases de escape, para dejar espacio para el próximo ciclo de combustión del motor.

Como mencionamos anteriormente, el escape primero sale del motor y entra al sistema a través del múltiple de escape . Desde allí, viaja por el sistema a través de tuberías interconectadas hasta que sale por el tubo de escape, cerca del parachoques trasero. Los tubos en sí ayudan a enfriar el escape, pero en su mayoría son una forma de que el escape viaje hacia (y a través) del convertidor catalítico y el silenciador.

El gato tiene que estar lo más cerca posible del motor, porque no es completamente funcional hasta que alcanza la temperatura de funcionamiento. En muchos casos, el fabricante coloca el gato poco después del colector, por lo que el calor del motor ayuda a calentar el gato y lo eleva rápidamente a la temperatura.

Después de que los gases pasen a través del gato, que se quemará y eliminará hasta el 90 por ciento de las toxinas del escape, la siguiente prioridad es filtrar el sonido del motor [fuente: Allen ]. El silenciador y el resonador suelen estar situados justo detrás del gato. Hay muchas variaciones en esta combinación: algunas calmarán el escape tanto como sea posible, mientras que otras están específicamente ajustadas para tonos agresivos. A partir de ahí, el escape se mueve por el resto de las tuberías hasta que sale del automóvil.

Con todos esos químicos dando vueltas, es una hazaña que el sistema de escape realmente funcione tan bien como lo hace. Un sistema de escape bien mantenido debería durar de dos a tres años, pero las tuberías sufren daños tanto por dentro como por fuera. En el exterior, son susceptibles a las condiciones del camino, como el impacto de los escombros y los factores ambientales, como la nieve, el hielo y la sal del camino.

Sin embargo, una causa más sustancial de la degradación del sistema de escape es interna y no se puede ver hasta que las tuberías se hayan corroído con óxido. Sabemos que a medida que el motor quema combustible para generar energía, quedan subproductos de este proceso, por eso se necesita el sistema de escape. Uno de estos subproductos es la humedad ácida, y es realmente dañino para el metal. Desafortunadamente, realmente no hay forma de mantener limpio el interior de las tuberías.

Cuando un tubo de escape se pudre o una conexión se suelta, se produce una fuga de escape. Una fuga casi siempre es evidente de inmediato con un sonido fuerte y desagradable y, posiblemente, problemas de conducción como una fluctuación intermitente en el poder. Pero, créalo o no, estos no son los verdaderos problemas. Se vuelve un poco más grave si la fuga se produce antes del convertidor catalítico, lo que significa que el escape no se está procesando correctamente y todos esos productos químicos calientes se están derramando por todas partes en la atmósfera. Siempre es una buena idea reparar las fugas lo antes posible para evitar que usted, sus pasajeros y su entorno se expongan a los gases de escape sin filtrar.

Los motores diesel , a menudo culpados por niveles desproporcionadamente altos de emisiones tóxicas, pueden ver su reputación salvada en parte por filtros de escape nuevos y mejorados que afirman reducir las emisiones en aproximadamente un 25 por ciento, con el beneficio adicional de aumentar la economía de combustible . Varios fabricantes de automóviles con un historial de ofrecer modelos diésel han introducido sistemas similares que combinan convertidores catalíticos de alta potencia con filtros de partículas diésel. La línea de turbodiésel BlueMotion de Volkswagen (que se vende principalmente en Europa y América del Sur) y los diésel BlueTec de Mercedes son dos ejemplos. En muchos casos, estos componentes OEM y modelos de automóviles utilizan reducción de peso y otras técnicas de simplificación para mejorar la eficiencia general.

La eficiencia mejorada del escape es fundamental para aprovechar al máximo su automóvil, e incluso hay formas de mejorar un automóvil más antiguo (suponiendo que esté en buenas condiciones en general; un sistema de escape de rendimiento no hará milagros en un cacharro total). Por lo general, un mecánico puede pedir piezas de repuesto originales idénticas, pero también hay alternativas de piezas de rendimiento del mercado de accesorios.proveedores que a menudo le dan un lavado de cara al automóvil (al menos, tanto como se puede arreglar la parte inferior del automóvil, de todos modos). Hay varios beneficios mencionados con frecuencia de los sistemas de escape de rendimiento. Los fabricantes del mercado de repuestos son muy conscientes de que la experiencia auditiva es fundamental para una conducción placentera, y también permite que los conductores cercanos sepan que también se gastó una pequeña moneda extra en el automóvil. La mayoría de los fabricantes ofrecen una variedad de sistemas que varían en sonido desde una garganta sutil hasta un rugido total. Un buen escape de rendimiento del mercado de accesorios puede mejorar la respuesta del acelerador (la rapidez y la suavidad con que reacciona el automóvil a la presión aplicada al pedal del acelerador) y aumentar la potencia .. Algunos sistemas pueden incluso mejorar la economía de combustible. Los escapes de rendimiento pueden proporcionar este aumento de potencia porque son menos restrictivos que los escapes originales. Si el motor puede expulsar más aire (lo que también significa que puede tomar más aire), eso ayuda al motor a generar más potencia. Pero, contrariamente a lo que pueda pensar, un sistema de flujo totalmente libre será contraproducente. Los escapes del mercado de accesorios están diseñados para proporcionar la cantidad justa de contrapresión para que el motor no termine funcionando a una potencia inferior a la máxima. Por eso es importante elegir uno diseñado y optimizado para su vehículo específico. Y antes de arrancar los tubos de escape, asegúrese de que el sistema que desea sea legal para la calle y no haga que su automóvil falle la prueba de emisiones.

Comprenda, también, que un sistema de escape de rendimiento real no puede proporcionar beneficios alucinantes por una inversión trivial. Tenga cuidado con los productos baratos, como los componentes del sistema de escape de "rendimiento" que se enganchan o atornillan, o las puntas de escape que pretenden dar la apariencia de un sistema de rendimiento completo. No ayudarán a la capacidad de conducción del automóvil e incluso pueden entorpecerla al agregar peso adicional y resistencia al viento. Y además, esos consejos llamativos realmente no engañan a nadie.

Publicado originalmente: 23 de febrero de 2012

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