Sistemas de Escape Tecnología Moderna

INTEGRANTES: CHUQUITAYPE QUISPE EdwinLOZANO CANSAYA Vladimir

Erick VERA SEGUIL Eder

Sistema de Escape. Índice General:

1. Introducción: Elementos Básicos del Sistema. Funciones esenciales del sistema de escape. Cómo se presenta. Para qué sirve.

2. Gases de Escape y Contaminación3. Elementos del Sistema de Escape. Descripción y

Funciones.1) - Válvula(s) de Escape.2) - Colector de Escape.3) - Silenciador.4) - Catalizador.5) - Otros.

4.Válvula EGR5.FAP o DPF y una sonda Lambda.6.SCR7.Posibles Averías del Sistema de Escape

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INTRODUCCIÓN

Sistema de Escape• ELEMENTOS BÁSICOS•Múltiple de Escape y Header•Convertidor catalítico•Sujetadores de Tubería de Escape •Silenciador (Muffler) / Resonador •Colas de escape

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El escape desempeña un papel decisivo en TRES ÁMBITOS:

1- PROTECCIÓN DEL MEDIO AMBIENTE

2- CONFORT ACÚSTICO 3- PRESTACIONES DEL

MOTOR (potencia, par, consumo)

Sistema de Escape• ¿CÓMO SE PRESENTA EL ESCAPE? La línea de escape va desde el motor

hasta la parte trasera del vehículo, que es su única parte visible.

El conjunto de los elementos que constituyen la línea de escape mide aproximadamente 3 metros y va enganchado bajo la caja del vehículo.Su forma varía en función de la motorización y del tipo de vehículo.

Sistema de Escape• ¿PARA QUÉ SIRVE EL ESCAPE?

1- Canalizar y evacuar los gases resultantes de la combustión del combustible.

En un motor de explosión, los gases quemados son recogidos por el colector de escape y, después, encaminados hacia el silencioso delantero, el silencioso trasero y la salida. 2- Asegurar la descontaminación y la reducción de los humos

La combustión desprende cuatro tipos de contaminantes nocivos:

- el monóxido de carbono,- los hidrocarburos, resultantes de una combustión incompleta,- los óxidos de nitrógeno,- los humos específicos a los motores Diesel

El catalizador se encarga de reducir estos contaminantes mediante reacción química.

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• ¿PARA QUÉ SIRVE EL ESCAPE?(2)

3-Reducir las emisiones térmicas A la entrada del colector, los gases de combustión tienen una temperatura de orden de 900ºC. Este calor presentaría un peligro si fuera evacuado directamente.

El contacto con el aire, en toda la superficie de la línea de escape, contribuye a reducir la temperatura.

4-Disminuir el nivel sonoro

Las explosiones provocadas por el ciclo del motor producen ruido. El papel del silencioso o silenciador es atenuar estos perjuicios acústicos.

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GASES DE ESCAPE Y CONTAMINACIÓN

Sistema de Escape• Emisiones del escape

Carbonilla: no es nociva, pero actúa como condensador de sustancias más perjudiciales. Los motores que producen humos con gran cantidad de carbonilla son molestos y polucionantes y dificultan la visibilidad.Hidrocarburos: (HC) combustible incompletamente quemado. La mayor parte no son nocivos, pero algunos de ellos huelen mal e irritan los ojos y mucosas. Una elevada temperatura reduce el contenido de HC. Las emisiones de hidrocarburos contribuyen a la formación de la niebla fotoquímica.Óxidos de nitrógeno: (NO) aparecen en los gases de escape de motores diesel. Son principalmente el NO, incoloro e inodoro, y el NO2, de color rojizo y de olor picante e irritante. El NO2 ocasiona daños en los pulmones y se combina fácilmente con la hemoglobina de la sangre e impide que ésta transporte el oxígeno. Existen posibilidades de eliminarlos, pero debe ser a base de construcciones de motor más caras y consumos de combustible mayores.Monóxido de carbono: (CO) es incoloro e inodoro. Es nocivo debido a que se combina muy fácilmente con la hemoglobina de la sangre e impide que transporte el oxígeno. La consecuencia última es la asfixia.

Sistema de EscapePara disminuir la contaminación, los constructores de automóviles orientan su acción en torno a cuatro ejes principales: 1. La utilización de dispositivos de alimentación de combustible y de encendido precisos y estables.

2. La reducción de los contaminantes no quemados por medio del catalizador.

3. El reciclaje de los hidrocarburos procedentes de los gases del cárter motor.

4. La absorción de los vapores de gasolina del depósito

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ELEMENTOS QUE COMPONEN EL SISTEMA DE ESCAPE

Sistema de Escape1)VÁLVULA DE ESCAPE.- Fabricadas en acero especial de

muy alta calidad, más resistente al calor y corrosiones que el acero utilizado en las válvulas de admisión.

- Las válvulas de escape son menos

anchas (menor diámetro) que las de admisión para asegurar su rigidez. El vástago se hace hueco (aviación) e incluso la cabeza para rellenarlos en parte con sodio (conductor del calor) consiguiendo rebajar la temperatura de funcionamiento unos 150ºC consiguiendo por tanto que la vida de las válvulas se prolongue.

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2) COLECTOR DE ESCAPE.Def.- Conducto por el cual el aire quemado sale del

interior de la cámara de combustión y es canalizado hacia el sistema de escape. Se fabrica en fundición de hierro para que soporte las altas temperaturas de los gases de escape.

Sistema de EscapeBuena parte del esfuerzo puesto para lograr una

elevada potencia se ve disminuido si se usan los múltiples de escapes y silenciadores corrientes.

Después que la mezcla aire/bencina es quemada debe salir del motor para hacer espacio para la nueva carga que está por entrar a la cámara de combustión. Para bajar los costos de producción, casi todos los vehículos clásicos tenían múltiples de acero fundido de forma logarítmica. Estos tienen algunos puntos a favor como su larga duración y absorción del ruido. Pero por su alto peso y malas características de flujo de gases deben ser desechados en un auto de alto rendimiento.

El problema es que los 4 cilindros de una bancada salen a un sólo punto en común, pero si este punto ya está lleno con la descarga de alguno de los 4 cilindros, entonces el otro no va a poder descargarse completamente.

Sistema de EscapeLos headers tienen un mejor flujo de gases, ya que , cada cilindro tiene su propio tubo primario, y los pulsos de los gases de escape no tienen que pelear por el espacio. Los primarios largos y de igual longitud son mejores que los cortos desiguales. Los tubos largos de igual longitud llegan al colector en el mismo orden que el de disparo de los cilindros, y de hecho, los pulsos que llegan al colector ayudan a extraer los gases del siguiente cilindro por la creación de una zona de baja presión, que los gases del siguiente cilindro se apuran en llenar. Sus inconvenientes son el ruido y la durabilidad

Sistema de Escape3) SILENCIADOR

El sonido del motor, es una onda formada por pulsos alternativos de alta y baja presión que se amortiguan en el silenciador de escape. Cuando la válvula de escape se abre y el gas de escape se precipita hacia el tubo, golpea al gas de menor presión, detenido allí. Esto genera una onda que se propaga, hasta la atmósfera por la salida de escape. La velocidad de la onda es mayor que la del propio gas.

En un silenciador de escape corriente, el gas llega al fondo y es reflejado hacia la cámara principal por una ventana. Luego, por tubos con orificios, sale hacia la última porción del tubo de escape. Por otra parte, la cámara principal también se conecta a través de un orificio con otro compartimento llamado resonador.

Sistema de EscapeEl resonador es el que controla las ondas de presión que van y vienen dentro del tubo de escape permitiendo que tengan las características óptimas para el funcionamiento de ese motor. 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 salida. Algunos silenciadores son construidos de manera que la carcasa absorbe parte de las pulsaciones. Una capa metálica más gruesa en el exterior, luego una capa delgada de aislante y enseguida otra capa metálica fina.

Sistema de Escape4) CATALIZADOR

Def.- Situado en el interior del tubo de escape, reacondiciona los gases producidos en la combustión. Acelerador de la reacción química que combina los compuestos de los gases de escape para obtener dióxido de carbono y vapor de agua como elementos finales. Utiliza platino y rodio (también paladio) como elementos aceleradores de la reacción química. En los catalizadores por oxidación el monóxido de carbono lo convierte en dióxido de carbono al volverlo a combinar con el oxígeno. Los hidrocarburos también los hace combinar con el oxígeno obteniendo de nuevo dióxido de carbono y vapor de agua. Los catalizadores por reducción convierten los óxidos de nitrógeno en nitrógeno y oxígeno libre que se utiliza en los procesos anteriores. Un catalizador de tres vías combina los sistemas anteriores pero necesita una temperatura superior a 400ºC para funcionar correctamente y que la mezcla de aire y gasolina sea la estequiométrica. Tampoco puede ser utilizado con gasolina con plomo al anular este material la función de los elementos del catalizador.

Sistema de Escape• Tipos:- Oxidante: un solo monolito

cerámico que permite la oxidación del CO y de los hidrocarburos.

- De dos vías (reductor, de doble cuerpo): es un doble catalizador de oxidación con toma intermedia de aire. El primer cuerpo actúa sobre los gases ricos del escape reduciendo los NOx. El segundo lo hace sobre los gases empobrecidos gracias a la toma intermedia de aire, reduciendo el CO y los hidrocarburos.

Sistema de Escape - De tres vías: es el más complejo y

evolucionado. Elimina los tres polucionantes principales, es decir, monóxido de carbono, hidrocarburos y oxido de nitrógeno (CO, HC y NOx), produciéndose las reacciones de oxidación y reducción simultáneamente. Su mayor eficacia depende de forma importante de la mezcla de los gases en la admisión. La mezcla se debe mantener muy próxima a un valor estequiométrico que se considera óptimo para l=1. Por ello, se emplea un dispositivo electrónico de control y medida permanente de la cantidad de oxígeno en los gases de escape, mediante la llamada sonda lambda, que efectúa correcciones constantes sobre la mezcla inicial de aire y combustible según el valor de la concentración de oxigeno medida en el escape.

Sistema de Escape• Partes de un catalizador

Exteriormente es un recipiente de acero inoxidable, provisto de una carcasa-pantalla metálica antitérmica que protege los bajos de las altas temperaturas alcanzadas. En su interior, contiene un soporte cerámico o monolito, de forma oval o cilíndrica, con una estructura de múltiples celdillas en forma de panal, con una densidad aproximada de unas 450 celdillas por pulgada cuadrada.

La superficie de este monolito se encuentra impregnada con una resina que contiene elementos nobles metálicos, tales como Platino (Pt) y Paladio (Pd), que permiten la función de oxidación, más Rodio (Rh), que interviene en la reducción. Estos metales actúan como catalizadores, es decir, transforman los gases de escape.

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Sistema de Escape• Válvula EGR

Recirculación de gases de escapeMisiónLa recirculación de gases de escape tiene dos misiones fundamentales, una es reducir los gases contaminados procedentes de la combustión o explosión de la mezcla y que mediante el escape salen al exterior. Estos gases de escape son ricos en monóxido de carbono, carburos de hidrógeno y óxidos de nitrógeno.La segunda misión de la recirculación de gases es bajar las temperaturas de la combustión o explosión dentro de los cilindros. La adición de gases de escape a la mezcla de aire y combustible hace más fluida a esta por lo que se produce la combustión o explosión a temperaturas más bajas.

Sistema de EscapeEn la figura principal tenemos una válvula seccionada y en ella podemos distinguir las siguientes partes:- Toma de vacío del colector de admisión.- Muelle resorte del vástago principal- Diafragma- Vástago principal- Válvula- Entrada de gases de escape del colector de escape- Salida de gases de escape al colector de admisión

Sistema de Escape• Tipos de válvulas EGR

El efecto de recirculación de gases lo podemos encontrar hoy en día tanto en motores gasolina como diesel, pero sobre todo en los diesel es donde con más frecuencia las veremos ya que la mayoría de los vehículos con estos motores la llevan incorporada al salir de fábrica. Los tipos de válvulas EGR no son tipos como tal sino complementos, es decir que la válvula EGR mecánica se puede encontrar en los motores sola o se puede encontrar con un accionamiento electrónico que depende exclusivamente de la unidad de mando del motor. Qué tenga este accionamiento electrónico depende de las necesidades del motor.

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Recirculación de los gases (EGR)El reciclado de los gases de escape, debido a la reducción de la temperatura de combustión que produce, obtiene un efecto positivo sobre las emisiones de óxidos de nitrógeno.Como contrapartida podemos decir que una "relación" demasiado alta de recirculación, puede ser negativa respecto a la vida útil del motor, la cual puede verse disminuida por polución interna y desgaste

Sistema de Escape• Esquema del

sistema de recirculación de los gases de escape EGR1. Entrada de aire desde el exterior.2. Filtro de aire.3. Colector de admisión.4. Colector de escape.5. Válvula de recirculación EGR.6. Conducto de recirculación de gases.

Sistema de EscapeLa sonda lambda (Sonda-λ)• Es un sensor que está situado en el

conducto de escape, inmediatamente antes del catalizador, de forma que puede medir la concentración de oxígeno en los gases de escape antes de que sufran alguna alteración.

• Informa a la caja de control del motor sobre la cantidad de oxígeno presente en el gas de escape que se produce en la combustión. Con esa información, la caja de control deduce la cantidad de combustible que hay que inyectar a los cilindros para obtener la relación idónea de aire-combustible.

• La regulación lambda reduce el consumo así como las emisiones contaminantes, lo que facilita el cumplimiento de las normativas anti-contaminación.

Sistema de Escape¿Cómo lo hace?Elemento utilizado para informar a la centralita electrónica que controla la inyección de la cantidad de oxígeno en el escape. Este elemento se utiliza en los motores catalizados para realimentar al sistema de gestión del motor con la cantidad de gasolina en la mezcla. Según los datos recibidos de la sonda, la centralita enriquece o empobrece la mezcla para conseguir la proporción adecuada de elementos en los gases de escape (necesaria para el correcto funcionamiento del catalizador). La sonda Lambda está formada por dos electrodos que son capaces de generar una corriente eléctrica cuando se produce una notable diferencia de oxígeno entre ellos. Un electrodo (cubierto de platino) está en contacto con los gases de escape, mientras que el otro electrodo está en contacto con la atmósfera. La sonda Lambda se coloca en el conducto de escape y cerca del colector para mantener sus electrodos a una temperatura superior a los 200ºC (por debajo de esta temperatura los datos no son fiables). Si la mezcla es pobre se produce un exceso de oxígeno en el escape, los electrodos generan muy poca tensión (0,1 voltios) porque la diferencia de oxígeno es poca. Si la mezcla es rica se produce una falta de oxígeno en el escape y los electrodos generan un nivel alto de tensión (0,9 voltios) porque la diferencia de oxígeno es grande. Con la tensión generada, la centralita electrónica conoce la riqueza de la mezcla y establece las correcciones necesarias. 

Sistema de Escape- El canister

Su función:Desde 1992, las instancias internacionales tienen en cuenta la emisión de vapores de hidrocarburos para luchar contra la contaminación. El canister, u absorbedor, almacena los vapores de gasolina procedentes del depósito y permite que el motor los recicle. De este modo, no son emitidos al aire libre.

Sistema de Escape• Descripción:

· El canister va situado entre el depósito y el tubo de admisión.· Contiene carbón activo, que tiene la propiedad de absorber los vapores de gasolina. Su fondo es permeable al aire.

FILTRO ANTI PARTÍCULAS

El filtro de partículas diesel, denominado también FAP o DPF (en francés o inglés), es un elemento situado en el escape

¿QUÉ ES EL FILTRO DE PARTÍCULAS?Es un sistema destinado a reducir la emisión de gases contaminantes de los vehículos diésel reteniendo las partículas sólidas generadas por este tipo de motores. Hablando en cristiano, Se encarga de retener lo que popularmente se conoce como el hollín perceptible en forma de denso humo negro que deja a su paso cualquier coche diésel en plena aceleración.

¿CÓMO FUNCIONA EL FILTRO DE PARTÍCULAS?

Situado en el sistema de escape del vehículo, el filtro de partículas contiene unas paredes porosas que son las encargadas de retener las partículas sólidas, siendo posteriormente eliminadas cada cierto tiempo en lo que se denomina “fase de regeneración”.

Para que dicha fase pueda llevarse a cabo, el filtro necesita que se circule durante aproximadamente media hora por encima de las 2.500 rpm, y que los gases de escape alcancen una temperatura lo suficientemente elevada (600 °C) como para que se quemen completamente las partículas sólidas.

¡RECUERDE¡El filtro de partículas sólo funciona a partir de unos 600 °C, por lo que puede presentar problemas de limpieza, eliminación de las partículas, en las condiciones de funcionamiento en las que no se alcanzan, en el FAP , estas temperaturas:

• Uso del vehículo exclusivo en ciudad.

• Utilización a velocidades inferiores a 60 kilómetros por hora.

• Recorridos cortos en dónde el motor no llega a la temperatura de servicio.

¿CÓMO ES LA REGENERACIÓN DE LAS PARTÍCULAS?

• El principio del sistema consiste en captar y en almacenar las partículas contaminantes no quemadas en un filtro y, a continuación, en eliminarlas regularmente por combustión durante una fase denominada de regeneración.

• Esto consiste en realizar inyecciones de combustible posterior a la inyección principal que por lo tanto este no se quema, se evapora para ser quemado en el catalizador para elevar bastante la temperatura del gas y así aumentar la temperatura para alcanzar hasta 600°C con el fin de facilitar la eliminación del hollín mediante su combustión en el filtro de partículas

• La regeneración requiere de 2 a 3 minutos y se realiza de forma imperceptible para el conductor y sin afectar la comodidad de la conducción. Sin esta combustión, las partículas se acumularían y el filtro se obstruye, pudiendo acarrear un funcionamiento incorrecto, incluso una parada del motor.

¿QUÉ SUCEDE SI NO SE PRODUCE LA REGENERACIÓN?

Al no producirse la regeneración, el hollín quedan dentro del filtro. Ello impide la salida de los gases de escape, por lo que a veces se puede detectar una pérdida de potencia del motor, que va aumentando a medida de que el FAP se va llenando de partículas, dando lugar a un mayor consumo de combustible. Una elevada concentración de partículas en el FAP da como resultado que el testigo del FAP salte, indicándose la necesidad de pasar por el taller a que hagan una limpieza “forzada” del filtro. RECOMENDACIÓN:Sería que semanalmente, o cada 200 a 300 kilómetros, se hagan salidas a carretera o autopista, para realizar la limpieza del filtro de partículas en los vehículos que trabajan en las condiciones ya mencionadas. De esta manera evitamos el acudir al taller tan frecuentemente.

¿CÓMO ALARGAR LA VIDA DEL FILTRO DE PARTÍCULAS?

• Respeta su mantenimiento. Sigue el plan de mantenimiento que indique tu fabricante, prestando especial atención al tipo de aceite motor. Los modelos con filtro de partículas suelen emplear un aceite Low Saps, preparado para soportar la ´contaminación»

• Evita los trayectos cortos. En ellos, el motor no suele alcanzar su temperatura ideal de funcionamiento… y el filtro tampoco, por lo que se satura con más facilidad y el motor necesitará iniciar un ciclo de regeneración cada poco tiempo -incluso, cada menos de 1.000 km.

• Sal de vez en cuando a carretera. Circular sólo por ciudad provoca que el filtro acumule muchas partículas sólidas. Además, como el escape trabaja a poca temperatura, el motor se ve obligado a realizar regeneraciones activas cada poco tiempo. Por eso, es recomendable que, cada 5000 km, circules por autopista a unos 3.000 rpm durante unos 15 minutos.

POSIBLES AVERÍAS EN EL SISTEMA DE ESCAPE

• Obstrucción del sistema de escape

• Básicamente la obstrucción del sistema de escape se explica por una acumulación de la carbonilla que llevan los gases de escape en las distintas partes del sistema de escape.

• Esto puede provocar en el motor anomalías como un aumento de consumo de combustible, disminución de la velocidad de salida de dichos gases, más dificultad para evacuar los gases (lo que propicia una corrosión).

• Desgaste del Silencioso • La circulación en medio urbano es el

principal factor de desgaste del silencioso.

Contrariamente a lo que podría pensarse, no son los largos recorridos por autopista los que aceleran el deterioro de los silenciosos.• Los daños más graves se producen en

circulación urbana. Dado que la línea de escape sólo alcanza su temperatura normal de funcionamiento después de un mínimo de 5 kilómetros, los pequeños recorridos urbanos son propicios para la condensación de los gases.

AVERÍAS EN EL CATALIZADOR

Los fallos en el encendido o una inadecuada regulación de la mezcla de admisión pueden provocar que llegue combustible sin quemar al catalizador. Al encontrarse a una gran temperatura, puede llegar a producirse una combustión no deseada de la gasolina, provocando que el monolito se funda. Esta fusión puede ocasionar un taponamiento del tubo de escape, que se acusaría por una repentina pérdida de potencia del motor.

Otra práctica que puede generar avería en el catalizador es el tradicional intento de arrancar el motor empujando el vehículo, o insistiendo en exceso sobre el contacto. Esta práctica genera que pueda llegar también combustible sin quemar al monolito pudiéndose, igualmente, fundir por combustión. Asimismo, un golpe en los bajos del vehículo puede provocar la rotura del monolito cerámico, ya que está realizado en un material muy duro, pero muy frágil.

¿Qué peligros se presentan por la rotura del colector del escape?

• Antes que todo, para detectar este problema basta con notar un ruido metálico – a manera de piedras en una lata- al acelerar cuando vamos a bajas velocidades. Esto se debe a que el auto está teniendo un bajón de rendimiento.

• Pero retomando el tema, los principales peligrosos se dan a nuestra salud. ¿Por qué? Porque los gases tóxicos del motor, en lugar de salir por el escape, lo harán por el mismo motor. Si pasa esto, los gases pueden entrar en la cabina del conductor en caso de que conectemos el aire del exterior.

• Y si el conductor no se percata de esto, puede haber una falta de oxígeno que lo llevará a tener sueño, sus reflejos disminuirán, o en el peor de los casos, tener un accidente de tránsito o fallecer.