Sistema de escape de un motor alternativo.

La generación de gases y residuos no quemados post combustión de un motor alternativo de escape deben ser lanzados al exterior (a la atmósfera) mediante la utilización de un conducto. Para poder entender algunas cosas vinculadas con este sistema, debemos aceptar que su función no se limita únicamente a trasladar gases quemados calientes, sino que además debe reducir drásticamente el sonido producido por la circulación de los gases calientes, ya que a medida que avanzan se van generando ondas de presión, debiendo ser atenuadas a lo largo del sistema hacia el exterior conforme a la configuración que el fabricante estudió y desarrolló para tal fin. Pero esta maravilla de diseño, influye directamente en el rendimiento del motor. De ahí la importancia en el estudio y desarrollo de las curvas y diámetros, porque dependiendo de la mayor o menor obstrucción de gases, obtendremos rendimientos totalmente diferentes.

Por un lado, si dejo la canalización demasiado libre tendré un aumento considerable de potencia por no encontrar resistencia al avance en la expulsión de los gases, con su correlativo aumento de consumo de combustible y aumento de la temperatura del motor. Por el otro, con una obstrucción marcada se evidenciará falta de potencia. De ahí que se debe jugar con la optimización en el desarrollo para lograr un óptimo rendimiento. Dejando de lado las generalidades, vayamos a las partes constitutivas del sistema de escape. En general se encuentran dos (2) tipos: los que vienen equipados o no con un sistema de control de emisiones mediante la utilización de un convertidor catalítico, o comúnmente conocido como un “catalizador”. Pero básicamente constan de un múltiple, de conductos o caños de evacuación, de un silenciador y de los sujetadores de la tubería. Ahora paso a describir brevemente cada elemento.

El múltiple de escape (colector), como su denominación así lo indica, es un complejo de tubos con curvas suaves y con diseño de ángulos precisos desarrollados para evitar las presiones y contrapresiones que se generarían en el desplazamiento de los gases en su recorrido, que van desde la salida del cilindro hasta un punto de unión entre ellos. Su construcción normalmente en autos de serie es realizada en fundición de hierro, para soportar las altas temperaturas. Es de esperar que el diseñador y constructor del motor se esmere en el desarrollo del colector para optimizar su rendimiento. No ocurre lo mismo con los autos de alta performance y de alta competición, ya que la tecnología a aplicar es muy específica.

El caño de escape es el vínculo entre el colector y la salida definitiva de gases. En su recorrido, y prácticamente al final de éste, nos encontramos con el silenciador, cuya tarea fundamental reside en silenciar el sonido provocado por las ondas de presión de los gases. Un detalle no menor para tener presente, es que cada vez que se detiene el motor y se enfría todo el sistema, se genera condensación de vapores, lo que se traduce en agua. Y sabemos que el agua con los metales no se llevan muy bién, generando corrosión. Tampoco deben practicarse orificios para evitar este inconveniente, ya que se generaría un mayor nivel de ruidos en el sistema. Por otro lado el rendimiento del motor se modifica, aumentando su consumo y aumentando la generación de gases con efecto invernadero. Qué dice entonces la lógica: que debería construirse en acero inoxidable, pero bien sabemos que los costos y el bolsillo piensan lo contrario. Otro dispositivo que podemos encontrar en este tramo y antes del silenciador, son unos sensores de oxígeno que transmiten una señal a la unidad electrónica de gestión, para poder modificar y adecuar la relación aire/combustible. Este dispositivo está presente en los motores con inyección electrónica.

Es momento de hablar del catalizador o convertidor catalítico, cuya función esencial es el de la oxidación del monóxido de carbono, de los hidrocarburos residuales de la combustión, y en algunos casos neutraliza los óxidos de nitrógeno. En líneas generales, esta función se logra al hacer pasar los gases producto de la combustión a través de un bloque monolítico cerámico impregnado con elementos activos como el paladio y el platino, entre otros.

Con el tiempo se fue evolucionando con la tecnología en pos del cuidado del medio ambiente, ya que estos gases no neutralizados son los responsables del efecto invernadero. Dicho esto, se puede mencionar que hay catalizadores de una, dos y de hasta tres vías. Es decir, que cada vía tiene su bloque monolítico separado, permitiendo la oxidación progresiva a medida que pasa por cada sector de bloque monolítico que adopta formas y estructuras diferentes adaptadas a la necesidad operativa. Con el aumento de las vías de catalización, se optimiza el objetivo de oxidación y neutralización de gases, además de contar con la ayuda de sensores. Tal es el caso de la sonda lambda, que compara constantemente la presencia del nivel de oxígeno en los gases quemados antes del ingreso al catalizador, generando una información constante a la central electrónica para que corrija el suministro de inyección de combustible de acuerdo a lo que sensa tanto en la admisión y como en el escape. Es importante tener conocimiento que la temperatura en la que el catalizador es efectivo, oscila entre los 400°C y los 700°C; es decir, cuando el motor logra la temperatura ideal de funcionamiento de unos 92°C. Por debajo de los valores antes mencionados, estamos en presencia del momento que va desde el arranque hasta la temperatura ideal de funcionamiento, donde la mezcla es más rica y con mayor generación de gases que aportan al efecto invernadero. Y para esta situación en particular, en algunos vehículos se cuenta con un “sistema de post-combustión” que consiste en inyectar aire a temperatura ambiente en el ingreso de los gases calientes en el múltiple de escape; es decir, que la inyección de oxígeno en el momento que la mezcla es más rica en combustible, permite oxidar en forma más completa los monóxidos e hidrocarburos. Esta operación de inyección, insume una mínima potencia generada por el motor, ya que sólo se necesita activar una bomba para aportar el oxígeno, y ayuda al catalizador a cumplir mejor su función y disminuir las emisiones de los gases polucionantes. Esta función es aplicable únicamente en la transición hasta lograr que la temperatura de los gases quemados sobrepasen los 400°C. Si bien hay mucha data para desarrollar la parte constitutiva de cada tipo de catalizador, en especial el de tres vías, mi objetivo es compartir un conocimiento general de cómo se pueden transformar los gases tóxicos producto de la combustión, en elementos no polucionantes, con el objetivo claro de disminuir el efecto invernadero tan aportado por la industria automotríz.

Con esta presentación deseo hacerles tomar conciencia que no se debería modificar la configuración original de fábrica, por algo que a nosotros nos parece que podría andar o rendir mejor, y mucho menos que parezca algo más “deportivo”. Debemos ser muy conscientes que con la información que les entrego, creo que alcanza para entender la responsabilidad con que los fabricantes nos dan sus productos en su seriado de producción.