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Sistemas de escape y mejoras de rendimiento


Sistemas de escape y mejoras de rendimiento
Existe una opinión más o menos generalizada de que un sistema de escape más gordo es sinónimo de mayor rendimiento. La cuestión es que, en muchas ocasiones, se confunde la razón por la que estamos instalando un escape nuevo a nuestro coche: ¿Queremos que suene mejor? ¿Queremos mejorar sus prestaciones?¿Ambas? No hay ningún problema en que sea la primera, siempre y cuando tengamos claro que nuestro objetivo es meramente estético y sonoro. Sea como fuere, aquí os vamos a explicar todo lo que necesitáis saber acerca del sistema de escape y su influencia en el rendimiento de un coche. Pero antes, vayamos por partes.

Componentes del sistema de escape

Sistema de escape IPE Porsche 911

Imagen: 911partsdirect.com

Como vamos a ponernos un poco “técnicos” más adelante, lo mejor es que empecemos por familiarizarnos con los diferentes componentes de un escape.

1. Colector de escape

El colector de escape es el primer componente de la línea de escape. Es la pieza que está en contacto directo con el motor y es el primer punto por el que pasan los gases de escape una vez salen del cilindro. Es una pieza que suele cambiarse con cierta asiduidad, ya que los de serie suelen ser de fundición y no están del todo optimizados. La alternativa es instalar un colector de tubos independientes (header) con el objetivo de aumentar el diámetro de la tubería de escape y mejorar así la liberación de los gases.

2. Convertidor catalítico o Catalizador

Es muy probable que ya hayas oído hablar del catalizador en alguna ocasión (si te ha tocado cambiarlo estoy seguro de que lo tienes registrado en la memoria). Es una pieza importante del escape, ya que es la responsable de depurar o limpiar los gases que salen del motor. Está pensado para transformar los hidrocarburos que no se han quemado durante la combustión, los NOx y los CO en gases mucho menos nocivos, como el CO2, el N2, el O2 e incluso en H2O. ¿Y cómo se da esto? A través de la utilización de un catalizador (normalmente platino, rodio y paladio) que provoca reacciones químicas en los gases que entran en contacto con estos (para más detalles, repasar las clases de química del colegio).

3. Tubos o tuberías

Aquí no es necesaria mucha explicación: son los tubos que conectan los diferentes componentes del escape, con la idea de reconducir los gases para que no entren directamente en el habitáculo.

4. Resonador

Aunque el resonador no está presente en todos los coches, en muchas ocasiones se instala para ayudar a reducir el ruido. Es un componente que adapta el sonido causando interferencia destructiva para cancelar las ondas opuestas. Es decir, el resonador genera ondas sonoras que cancelan los ruidos no deseados. Normalmente están sintonizados para una frecuencia específica.

5. Silenciador

Llegamos a la última parte de la línea de escape: el silenciador. Al igual que el resonador, el objetivo principal es reducir el ruido. Hay varios tipos de silenciadores, pero el más habitual es el que redirige el aire a través de tubos porosos que permiten que los gases se expandan, amortiguando así el sonido.

Además de las partes ya mencionadas, los sistemas de escape suelen instalar diferentes sensores asociados a la electrónica del coche. Están, por ejemplo, los sensores de O2, que miden la proporción de aire y combustible de los gases de escape y la eficiencia del conversor catalítico.

Cómo funciona un sistema de escape y mejoras de rendimiento

Escape Akrapovic BMW m4

El funcionamiento del sistema de escape, siendo sinceros, no tiene demasiado misterio. Los gases de escape salen de los cilindros a través del colector de admisión y llegan al primer sensor de O2 (sonda lambda), que evalúa la proporción oxígeno/combustible de los gases. Si algo no está bien, se envía la información para que la ECU lo corrija. Después viene el catalizador, que transforma los gases nocivos en gases menos dañinos. A continuación se encuentra la siguiente sonda lambda que mide si el trabajo del catalizador se está realizando correctamente. Para terminar, el resonador y el silenciador reducen el ruido del escape.

Teniendo claro que el objetivo del sistema de escape es liberar los gases producto de la combustión, llega el momento de hablar de lo importante: ¿cómo puedo mejorar el rendimiento de mi coche modificando el escape? La clave está en la velocidad con la que tu sistema de escape da salida a los gases.

Como funciona un sistema de escape

Image: The Motor Guy

Cuando tu coche está circulando en un rango bajo de rpm, la cantidad de gases de escape que salen del motor es baja, por lo que estos circulan por la línea a una baja velocidad también. Esto puedo mejorarse reduciendo el caudal de los tubos, lo que provocará un aumento de la presión y hará que el flujo de aire salga más rápido. No obstante, también puede provocar restricciones cuando alcanzamos un régimen de revoluciones más alto.

Una buena eliminación de los gases de escape conlleva que un sistema de escape sea más eficiente, pero hay que tener varias cosas en cuenta. Para empezar, vamos a situarnos en la fase de escape de un motor de cuatro tiempos. Aquí el pistón expulsa los gases con mucha intensidad a través de la válvula hacia el escape. Es importante entender que la presión dentro del cilindro en esta fase tiene que ser mayor a la presión en el sistema de escape si queremos que los gases salgan de manera correcta. El problema es que, si justo en la salida del cilindro el flujo de aire va a parar a un tubo con poco caudal, se va a generar más presión en este punto que en el propio cilindro, por lo que el pistón tendrá que hacer más esfuerzo para eliminar los gases. Esta restricción nos haría perder potencia y eficiencia.

Entonces, la solución es poner un tubo de escape con mayor caudal, ¿no? Pues no exactamente. La cuestión está en que los gases de escape no salen del motor de forma constante, sino que lo hacen por impulsos o bombeos. Cada vez que el pistón sube para liberar el aire, manda un “bombeo” al escape. Este flujo de aire sale con mucha fuerza, por lo que se generan tres áreas de presión: una de presión alta (en la parte delantera del flujo), una de presión media y una de presión baja. Esta última actúa como una aspiradora, por lo que ayuda en la absorción de los gases de escape. ¿Y qué tiene que ver esto con el caudal del tubo? Cuanto más estrecho sea el tubo, mayor será el diferencial de presión en los bombeos de aire y, por tanto, menos trabajo tendrá que realizar el cilindro para liberarlos.

La conclusión de esto es que lo ideal es buscar un equilibrio entre los dos. Tenemos que buscar siempre aumentar al máximo la velocidad de eliminación de los gases reduciendo al máximo las restricciones. Suena fácil, pero en la práctica no lo es. La idea final es aumentar el diámetro del escape a media que aumenta la cantidad de gases de escape que genera el motor. Si has modificado tu motor, probablemente tengas que modificar el escape para mejorar el flujo de aire.

¿Debería entonces modificar mi escape?

Esta es, sin duda, una muy buena pregunta. Como siempre, la respuesta es: depende. Si utilizas el coche que quieres modificar para el día a día y está completamente de serie, lo más probable es que el escape de serie sea el más adecuado para circular en un rango bajo de vuelta, que es donde vas a estar la mayoría del tiempo. Ahora bien, si lo que tenemos es un coche para tandas en circuito, puede tener sentido cambiar el escape por uno de menos restricciones (o de alto rendimiento), ya que no situaremos en un rango de vueltas mucho más alto. Si además modificamos el motor, esto tendrá aún más sentido.

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