JABATOS QUAD
SOLO LOS USUARIOS REGISTRADOS PUEDEN ACCEDER A LA TOTALIDAD DE LOS APARTADOS DEL FORO Y EL PORTAL



 
PortalÍndiceFAQRegistrarseConectarse

Comparte | 
 

 Teoria de los escapes.

Ir abajo 
AutorMensaje
Jfespinosa
Admin
Admin
avatar

Tauro Cerdo
Cantidad de envíos : 2166
Edad : 46
Localización : Alicante

MensajeTema: Teoria de los escapes.   Jue 18 Feb - 12:46

TEORIA SOBRE LOS TUBOS DE ESCAPE EN MOTORES DE 2T

Todos hemos
pensado como mejorar las prestaciones de nuestra moto sobre todo cuando hemos
podido estrujar sus caballos “originales” al máximo y parece que se nos quedan
siempre cortos. Quien no ha pensado en poner un carburador más grande – aunque
solo consigamos gastar más gasolina-, en aumentar la compresión – aunque nos
arriesguemos a una rotura-, en subir la cilindrada –aunque tenga problemas
legales-, en quitar el silenciador –aunque no ande más y la ciudadanía se
acuerde de nuestros ancestros-, ...

Dentro de un
motor se producen una serie de fenómenos físicos que pueden ser alterados de
manera importante con cualquier cambio en alguno de sus elementos. Tal vez el
tubo de escape en los motores de dos tiempos sea el gran desconocido en su
funcionamiento puesto que para muchos el ruido va directamente relacionado con
la potencia y para otros, la única misión del escape es llevar los humos lo mas
atrás posible. Nada mas lejos de la realidad, el escape no es un elemento
que funciona en base a la cantidad de gases expulsados por el motor, sino que
su funcionamiento esta relacionado con una serie de variaciones de presión
provocados por las ondas sonoras producidas por la explosión del motor.



Hubo tiempos
que se pensaba que cualquier traba puesta en el camino de los gases del escape
–silenciadores, estrechamientos- restaría potencia al motor y se utilizaron
escapes con igual diámetro a lo largo de todo el recorrido. Mas tarde llegaría un
invento ingles: los megáfonos, que serian montados tanto en motos de 2T como en
4T, estos escapes iban aumentado su diámetro progresivamente hasta el
final.


Cuando a
principio de los años 50 se prohibió el uso de compresores muchos pensaron que
esto supondría el final de las motos de 2T. Como es evidente no acertaron, la
desaparición de estos motores si llega será por razones bien distintas. Unos
sencillos cálculos demuestran que un motor de 2T de la misma cilindrada que un
4T y sometido al mismo esfuerzo, le supera de un 20% a un 30% en potencia
máxima. Como ejemplo las actuales “motoGP” casi duplican en cilindrada a las
500 cc 2T para poder conseguir unas prestaciones competitivas. Uno de los
responsables de esta situación es el estudio de los fenómenos físicos que se producen dentro de un escape y su
relación con el proceso de carga del motor, precrompresión y llenado del
cilindro.



Tengamos siempre presente que el sonido producido no influye notablemente en la
potencia. De hecho Barry Sheene, con Suzuki, fue campeón del mundo con mucha
ventaja sobre sus competidores, y eso que era la moto mas silenciosa.



Veamos las partes básicas de un tubarro de escape para altas prestaciones.

[Tienes que estar registrado y conectado para ver esa imagen]

Lr: Longitud de resonancia
L1: Longitud del codo (longitud
entre lumbrera de escape y comienzo del cono)
L2: Longitud del cono o difusor.
L3: Longitud de la cámara de
expansión.
L4: Longitud “real” del contra
cono.
L5: Longitud del “aguijón” o tubo
de salida.
Ai: Angulo de conicidad del cono.
Ae: Angulo de contra cono.
D1,2,3: Diámetros.


FUNCIONANIENTO DE UN ESCAPE
Partamos
del instante en el que el motor se encuentra en estado de compresión máxima, el
pistón esta en el punto muerto superior (P.M.S.). Cuando este inicia su descenso
(grado de avance de encendido), la chispa de la bujía produce la explosión y
libera energía, gran parte de esta energía se convierte en calor y la otra
empuja el pistón hacia abajo.
[Tienes que estar registrado y conectado para ver esa imagen]


En su descenso el pistón comienza a abrir la lumbrera de escape, en ese momento se
produce una gran onda de presión que recorre la primera parte del escape
(codo). Esta onda de presión se mueve a la velocidad del sonido y esta, a su
vez, depende de la temperatura de los gases.
[Tienes que estar registrado y conectado para ver esa imagen]


El pistón sigue descendiendo y abre la lumbrera de admisión, y es cuando los gases
frescos que llegan de la precompresión “conviven” con los ya quemados, es
entonces cuando la onda sonora tiene que llegar al cono, donde se produce una
depresión que provoca una “succión” para facilitar la admisión de la mezcla. El
pistón llega a alcanzar el P.M.I.
[Tienes que estar registrado y conectado para ver esa imagen]


Una vez cerradas las lumbreras de carga, cuando el pistón se encuentra en plena subida
para alcanzar el P.M.S., aún permanece abierta la lumbrera de escape. Como
consecuencia podrían perderse parte de los gases frescos que ya están en la
cámara de explosión. Ahora es cuando tiene que entrar en acción el contracono,
este actúa de manera contraria al cono, es decir, provocando una onda de
presión que vuelve hacia el cilindro y que produce un “taponamiento” en la
lumbrera de escape evitando la salida de la mezcla.
[Tienes que estar registrado y conectado para ver esa imagen]


Por último el “aguijón” no influye de manera notoria en la potencia del motor, y
está relacionado con la absorción de sonido. Aunque la disminución de su
diámetro pueda provocar sobrecalentamientos.


DESARROLLO TEORICO DE UN TUBO DE ESCAPE
Como hemos
visto lo “único” que hay que hacer es ajustar las dimensiones de las diferentes
partes del escape para que los fenómenos físicos se comporten en cada momento
como deben de hacerlo.

Recordemos que
las ondas de presión se mueven a la velocidad del sonido y la velocidad del
sonido en un gas no es constante puesto que se ve afectada por la temperatura.
Como ejemplo indicaremos que la velocidad de propagación del sonido en el aire
–a 0º C y a una presión de 1 atm- es de 331 m/s, o en el hidrógeno, en las
mismas condiciones, es de 1284 m/s.

La
formula que utilizaremos para conocer la velocidad del sonido (Vs) en
función de la temperatura (t) del gas en grados centígrados será:
[Tienes que estar registrado y conectado para ver esa imagen]


Llegado este momento deberíamos conocer a que temperatura se mueven los gases en el
escape y que esta no es constante a lo largo de todo el recorrido. La
temperatura media de los gases viene determinada principalmente por el tiempo
que permanece abierta la lumbrera de escape y por la relación de compresión,
será mas elevada cuanto mayor sea la compresión y cuanto mayor sea el tiempo de
abertura de la lumbrera.


Para poder hacer una aproximación teórica partamos de unos datos aproximados y que
darían como resultado que en un motor “tranquilo” tendríamos una temperatura media de 350º-400 ºC, y en un motor “apretado” esta sería de 550º-600ºC.


Una vez conocido este dato pasaremos a calcular la longitud de resonancia (Lr).
Esta distancia es la más importante en al calculo del escape, pues es la mitad
del recorrido que tienen que efectuar las ondas sonoras antes de retornar hasta
la lumbrera de escape y tiene que coincidir en el momento en el cual la
lumbrera de admisión queda tapada, ni antes ni después. Recordamos que Lr
es la distancia que hay desde la lumbrera de escape hasta la mitad del
contracono. La podremos hallar mediante la siguiente formula:

[Tienes que estar registrado y conectado para ver esa imagen]

Siendo:Vr= Velocidad de sonidoAm = Angulo, medido en grados, formado por la biela entre el punto que comienza a
abrirse la lumbrera de escape hasta que se cierra la de admisión.


N = Régimen de giro en r.p.m. para un llenado óptimo.


El codo, que es la parte mas próxima al motor, viene delimitado por la superficie
de la lumbrera de escape y por la distancia desde la lumbrera hasta el exterior
del motor donde empezaría el tubo de escape propiamente dicho –esta distancia
hay que considerarla para compensarla en
el codo del escape-. Su longitud total, incluyendo la parte que
trascurre en las paredes del cilindro, seria 3 a 6 veces el diámetro de la
lumbrera de escape.


El cono o difusor tendrá que tener una conicidad de entre 6º y 10º (Ai),
dependiendo esto de la respuesta que queramos que tenga el motor. A mayor
ángulo menor gama de vueltas utilizable y mayor potencia. Para una moto de
velocidad seria de entre 8º y 10º la conicidad. Para una de trial estaríamos en
el otro extremo para poder tener a nuestra disposición una gama de vueltas
utilizable lo mas amplia posible, por lo que el ángulo Ai seria de 6º.


Al contracono, generalmente, se le dan unos valores de conicidad (Ae) de,
aproximadamente, el doble de la del
cono. Cuando el contracono es muy abierto, hace que la curva de potencia
decaiga rápidamente después de alcanzado el punto máximo, por lo que un
contracono con un ángulo Ae menor
obtendríamos una curva de potencia menos pronunciada.


Entre el cono y contracono estaría la cámara de expansión cuya longitud vendría en
función de las variables de conicidad y su diámetro se situaría sobre el 10% de Lr.


Por ultimo el aguijón tendrá que tomar un diámetro que será de 0,5 a 0,6 veces el diámetro
del codo. Su longitud no es muy importante aunque suele ser de 12 veces su
diámetro. Por lo que un buen silencioso al final del contracono no afectara en
gran medida a las prestaciones del motor.


Todo esta teoría sirve para comprender el funcionamiento y la importancia de un
escape y como actúa en la respuesta del motor. En la practica el cono comienza
muy próximo a la lumbrera de admisión aumentando progresivamente su conicidad y
lo mismo ocurre en el contracono. Separándolos en varios conos y contraconos se
evitan turbulencias.
[Tienes que estar registrado y conectado para ver esa imagen]


Una aplicación práctica de esta teoría es la de conocer cual es el régimen de
llenado óptimo para nuestra moto. Utilizando la fórmula para hallar la longitud
de resonancia podremos saberlo.

[Tienes que estar registrado y conectado para ver esa imagen]


Previamente habremos hallado la temperatura media de los gases y tendremos que medir el
ángulo de referencia Am. Si conocemos el ángulo de apertura del escape y
el ángulo de avance del escape, simplemente restándolos sabremos el ángulo de
referencia. Si no lo conocemos tendremos que levantar la culata y con un
medidor de ángulos en el eje del cigüeñal hacer la medida necesaria.


Podemos comprobar en el siguiente diagrama como afecta a
un motor de la misma cilindrada, el estudio de la carburación, la distribución
y del escape adaptándolos a cada necesidad. En la curva A se aprecia como la
potencia utilizable comienza desde las 2000 vueltas, asciende suavemente hasta
las 5500 y desde ese momento se mantiene prácticamente estable hasta las 7200.
Tendremos un motor donde no se alcanza gran potencia pero su régimen de
utilización es muy amplio. Este seria el diagrama típico de una moto de trial.
[Tienes que estar registrado y conectado para ver esa imagen]


En la otra curva (B) apreciamos como la potencia utilizable comienza a partir de
la 8200 rpm, subiendo rápidamente hasta las 10000 vueltas donde alcanza la
potencia máxima, cayendo después de inmediato. Este seria un motor diseñado
para velocidad, donde la potencia se alcanza bruscamente, y donde la gama de
utilización del motor es muy estrecha.


Todo esto es pura teoría, pero es la base para poder diseñar un escape. Siempre
existen otras variables y el diseño final no podrá realizarse sin test en pista
y banco de pruebas. Esperamos que haya
sido interesante y pueda servir para que el aficionado comprenda mejor la
importancia de un buen sistema de escape.


Fuente: [Tienes que estar registrado y conectado para ver este vínculo]
[Tienes que estar registrado y conectado para ver este vínculo]
Volver arriba Ir abajo
http://www.competic.es/talleresespinosa
 
Teoria de los escapes.
Volver arriba 
Página 1 de 1.
 Temas similares
-
» taller escapes 3B
» La teoria de Bruce Lowe
» Fugas en el escape
» EL SCANIA DE ALMERIA
» velocidad absurda

Permisos de este foro:No puedes responder a temas en este foro.
JABATOS QUAD :: TALLER :: Bricolajes, mantenimientos y despieces-
Cambiar a: