TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE TIANGUISTENCO

1. TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE TIANGUISTENCO MAQUINAS DE FLUIDOS COMPRESIBLES PROFESOR: ING.MAURICIO LENDIZABAL NESTOR INGENIERIA MECANICA

2. 3.2. SISTEMA DE ESCAPE MÁQUINAS DE FLUIDOS COMPRESIBLES

3. 3.2.1. PARTES, COMPONENTES Y SU FUNCIONAMIENTO

4. INTRODUCCIÓN Una vez introducidos y quemados los gases resultantes de la combustión deben ser llevados fuera del motor, primero para permitir la entrada de unos nuevos y segundo porque están calientes y perjudican la mecánica.

5. MULTIPLE DE ESCAPE El sistema de escape consiste en un múltiple de escape, el cual recolecta los gases de escape cuando son extraídos desde los cilindros, la tubería de escape, la cual extrae estos gases de escape al aire exterior, el silenciador, el cual reduce.

6. MULTIPLE DE ESCAPE El múltiple es una tubería la cual conduce los gases salientes de la cámara de combustión hacia la tubería de escape, está ubicado en la cabeza del cilindro y tiene entradas para permitir la inyección del aire dentro de este. El camarín o múltiple de escape posee curvas suaves y precisas a fin de mejorar la salida de tales gases.

7. TUBERIA DE ESCAPE Y SILENCIADOR Desde que los gases salen de cada uno de los cilindros tienen una alta temperatura y están a alta presión. Si ellos son extraídos al aire exterior libremente, el vehículo haría ruido de sonido explosivo. A fin de prevenir esta condición, un silenciador es instalado en el sistema de escape.

8. HEADER La función del Header es facilitar el paso de los gases de la combustión para que se encuentren al final, de tal modo que se crea un impulso más fuerte y presión muy elevada que expulsa con más velocidad los gases hacia el exterior.

9. CONVERTIDOR CATALITICO La función de este dispositivo es neutralizar lo más posible los gases contaminantes generados por la combustión de la gasolina. Va instalado en el trayecto de la tubería del sistema de escape, entre el camarín o múltiple de escape y el silenciador Existen dos funciones básicas en un convertidor catalítico, los cuales son catalizador de reducción y catalizador de oxidación. Entre ambos procesos producen los efectos químicos necesarios que resulta en la descontaminación de los gases producidos por el vehículo.

10. TIPOS DE CATALIZADORES CATALIZADOR DE REDUCCIÓN El catalizador de reducción es la primera etapa del convertidor catalítico. Utiliza platino y rodio para disminuir las emisiones de NOx. (Oxido de nitrógeno) Es decir, descompone los óxidos de nitrógeno en oxígeno y nitrógeno que son los componentes del aire y por lo tanto no son contaminantes. El catalizador de oxidación es la segunda etapa del convertidor catalítico. Este catalizador de platino y paladio toma los hidrocarburos (HC) y monóxido de carbono (CO) que salen del motor y los hace reaccionar con el oxígeno que también viene del motor generando dióxido de carbono (CO2). CATALIZADOR DE OXIDACIÓN

11. Se añadió el convertidor catalítico para reducir la cantidad de: Hidrocarburos Monóxido de carbono Óxidos del nitrógeno.

12. Las principales emisiones de un motor de gasolina son las siguientes: • Nitrógeno (N2): El 78% del aire es nitrógeno y éste únicamente pasa por el interior del motor sin ser alterado. • Dióxido de carbono (CO2): Este es un producto de la combustión. El carbono de la gasolina reacciona con el oxígeno del aire. • Vapor de agua (H2O): El agua también es un producto de la combustión. El hidrógeno de la gasolina reacciona con el oxígeno del aire para formar agua. Estas emisiones no son consideradas como contaminantes aunque el calentamiento global de la tierra se le atribuye en parte a las emisiones de dióxido de carbono. • Monóxido de carbono (CO): Es un gas venenoso sin color ni olor que se genera por una combustión incompleta. • Hidrocarburos (HC): Principalmente residuos de gasolina que no se quemó dentro del motor. • Óxidos de nitrógeno (NOX): Puede ser monóxido o dióxido de nitrógeno. Es el causante de la lluvia ácida.

13. SILENCIADOR El sonido del motor es una onda formada por pulsos alternativos de alta y baja presión que se pueden amortiguar con un silenciador de escape. Cuando la válvula de escape se abre y el gas se precipita hacia el múltiple, golpea la masa de gas de menor presión que está detenida allí. Esto genera una onda que se propaga hasta la atmósfera por el sistema de escape. La velocidad de la onda es mayor que la del propio gas. Los silenciadores están construidos de metal y se ubican por debajo en la mitad trasera del vehículo-

14. El silenciador de múltiples colmenas : Ayuda a disminuir considerablemente el ruido del pase de los gases al salir del motor, el cual es creado por el abrir y cerrar de las válvulas de escape. Al momento que las válvulas de escape se abren, estas realizan una descarga de gases quemados de alta presión hacia la tubería intermedia del escape, en esta sección se expande los gases con menos presión. A pesar que el silenciador de múltiples colmenas que ayuda a reducir el ruido, éste a su vez restringe la salida más rápida de los gases hacia el exterior . • Silenciador de colmena individual : Compuesto por celdas metálicas en forma tubular y con agujeros a lo largo de su colmena, el cual está diseñado para reducir la presión de los gases acumulados en la parte posterior del sistema de escape, permitiendo liberar los gases más rápidamente, produciendo como consecuencia más ruido exterior. Debido a que el silenciador de colmena individual no está en capacidad de reducir el ruido ocasionado por los gases del mismo motor, algunos sistemas de escape poseen resonadores. TIPOS DE SILENCIADORES Los gases en forma de humo pasan por el silenciador o resonador el cual está compuesto por celdas metálicas en forma tubular y con agujeros conocidas como colmenas, para así salir expulsados hacia el exterior

15. PARTES DEL SILENCIADOR CÁMARA PRINCIPAL El gas ingresa a el y se desplaza hasta el fondo del tubo de entrada para luego ser reflejado hacia la cámara principal Cuando el gas de escape golpea al gas confinado en el resonador, produce una onda en dirección contraria que tiene frecuencia y amplitud parecida a la que viene desde el motor. Algunos sistemas de escape están equipados con un resonador independiente que se instala más cerca de la cola de escape. RESONADOR

16. COLA DE ESCAPE Es un tubo metálico soldado al silenciador o resonador, permite expulsar el humo proveniente del motor luego de pasar por el silenciador o resonador y evita que se quede por debajo del vehículo por el riesgo de que ingrese a la cabina.

17. 3.2.2. TURBOCOMPRESORES Y SOPLADORES MÁQUINAS DE FLUIDOS COMPRESIBLES

18. DEFINICIÓN Un turbo es un compresor accionado por los gases del escape, cuya misión fundamental es presionar el aire de admisión, para de este modo incrementar la cantidad que entra en los cilindros del motor en la carrera de admisión, permitiendo que se queme eficazmente mas cantidad de combustible. De este modo, el par motor y la potencia final pueden incrementarse hasta un 35%, gracias a la acción del turbo. Está compuesto por: • Carcasa central. • Turbina. • Compresor.

19. Existen varios tipos de turbos, el de impulso y el de presión constante. Cada uno tiene sus propias características de funcionamiento y, sin embargo, ambos actúan de la misma forma básica. TURBOCOMPRESOR DE IMPULSO El turbocompresor tipo impulso presenta una rápida reacción del conjunto giratorio, debido a la rápida sucesión de impulsos de gas de escape sobre el conjunto de la turbina. Se usa principalmente en aplicaciones automotrices, cuando es importante la respuesta en aceleración. Los turbocompresores de presión constante son utilizados principalmente en grandes motores Diesel, en máquinas excavadoras y en aplicaciones marinas, donde la respuesta de aceleración no es tan crítica. TURBOCOMPRESOR DE PRESIÓN CONSTANTE

20. TURBOCOMPRESOR DE GEOMETRÍA VARIABLE Un tipo especial de turbocompresor es el llamado de geometría variable. Lo que varía en este tipo de compresor es un mecanismo que aumenta o disminuye la fuerza que hacen los gases de escape sobre la turbina. El turbocompresor variable se utiliza mayormente en motores Diesel. En los de gasolina la temperatura de los gases de escape es demasiado alta para admitir con facilidad sistemas como éstos.

21. SOPLADORES Se utilizan para incrementar la presión y provocar flujo de aire y otros gases en ductos y sistemas de tuberías.

22. Características de los sopladores Se utilizan para presiones que van de 2.0 psi hasta 10.0 psi (69.0 kPa). También se le conoce como impulsor de gas. Existen dos tipos principales de soladores: Soladores de aspas axiales: sus aspas son en forma de aeroplano, e incluyen paletas dentro de la carcasa para recaudar el flujo en forma axial dentro del ducto siguiente. Sopladores de desplazamiento positivo tienen varios diseños: reciprocantes (de acción única o doble) y rotatorios (lóbulo, paleta o tornillo).

23. Conclusiones • Las partes del sistema de escape son: • Múltiple de escape. • Tuberías de escape: delantero, central y trasero • Header. • Silenciador/resonador. • Convertidor catalítico. • Cola de escape El sistema de escape tiene la función de transportar los gases residuales de la combustión, hacia el exterior, tratando de minimizar las emisiones contaminantes hacia la atmosfera. • Los turbo compresores son dispositivos que aumentan la presión del gas residual a volumen constante para poder ser transportado de un lugar a otro mas rápido, y se dividen en de impulso, de presión constante y de geometría variable. • Los sopladores son dispositivos que se utilizan para incrementar la presión y provocar flujo de aire y otros gases en ductos y sistemas de tuberías.

24. Bibliografia 1. Avellone, Eugene A., et al, (2007), Marks Manual del Ingeniero Mecánico, (9º ed.), México D.F.: Mc Graw Hill. 2. Bosch, (2004), Manual de la técnica del automóvil, Barcelona, España: Editorial Reverte. 3.Mott, Robert L., (2006), Mecánica de fluidos, (7º ed.), México D.F.: Pearson Educación (Prentice Hall). 4. http://tuning.deautomoviles.com.ar/articulos/escape/partes-performance.html