Funcionamiento Tubo de Escape en motores 2 Tiempos

En el momento de querer sacarle el máximo de potencia a nuestra moto 2 tiempos, se nos presentan varias opciones. Un carburador más grande, aumentar la compresión, subir la cilindrada de nuestro cilindro, o cambiar el tubo de escape.

Cambiando el tubo de escape y utilizar el más eficiente para nuestro objetivo (ganar en bajos, medios o altos) es sin duda la acción más productiva y menos peligrosa para nuestra querida moto.

El tubo de escape no solo sirve para hacer más o menos ruido, o para llevar los humos lo más atrás posible, tiene una función muy importante en el rendimiento de los motores 2T.

Un escape consta de un codo, es la parte que empieza en el cilindro y termina al empezar la cámara. La cámara es la parte del escape donde recorren los gases nuevos y donde se almacenan los gases quemados, para luego poder expulsarlos. Y la caña es donde termina la cámara del escape y empieza la caña, que es la parte que se estrecha del escape y termina en el silenciador.
El funcionamiento está relacionado con una serie de variación de presión provocados por las ondas sonoras producidas por la explosión del motor.

El escape no es un elemento que funciona en base a la cantidad de gases expulsados por el motor, sino que su funcionamiento está relacionado con una serie de variaciones de presión provocados por las ondas sonoras producidas por la explosión del motor.

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, precompresión y llenado del cilindro.

Vamos a analizar las partes básicas que tiene un tubarro de escape para altas prestaciones.

LONGITUD DE LA CÁMARA

El codo, que es la parte más 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 diferencia hay que considerarla para compensarla en el codo del escape. Su longitud total, incluyendo la parte que transcurre en las paredes del cilindro, seria de 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, 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 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 seria de 6º.

Al contracono, generalmente, se le dan unos valores de conicidad de aproximadamente, el doble de la del cono. Cuando el contracono es muy abierto, hace que la de la longitud de resonancia.
Si la longitud de la cámara es más larga, la moto tendrá más altos, y si la cámara es más corta tendrá más bajos.

LONGITUD DE LA CAÑA

La longitud de la caña puede variar los gases que circulan por el escape.
Si la caña es más larga, los gases tendrán un recorrido más largo y eso producirá que la moto tenga más bajos.
Al contrario, si donde termina la cámara del escape y en seguida empieza el silenciador, no habrá prácticamente recorrido de la caña, eso conlleva a que la moto tenga más altos.

DIÁMETRO DEL SILENCIADOR Y LONGITUD

Diámetro del silenciador

El diámetro del silenciador influye de dos maneras:
– Si el diámetro es más ancho, el escape tendrá más altos.
– Si el diámetro es más estrecho, el escape tendrá más bajos.

Longitud del silenciador

La longitud del silenciador influye de dos maneras:
– Si la longitud es más larga, el escape tendrá más bajos.
-Si la longitud es más corta, el escape tendrá más altos.

Funcionamiento de un escape

Vamos a empezar analizando todo el proceso desde el punto en el que el motor se encuentra en estado de compresión máxima, es decir, cuando el pistón está en el punto muerto superior (P.M.S.). En el momento en que el pistón inicia su descenso (grado de avance de encendido), la chispa de la bujía hace una explosión y libera energía. Esa energía hace que el pistón sea empujado hacia abajo, y tambiéen este proceso provoca que la energía se convierta en calor.

En el momento en que el pistón empieza a bajar, hace que la lumbrera de escape se empieze a abrir, eso causa que se cree una gran onda de presión por la zona del codo del escape (la primera parte del escape). Esta onda de presión se mueve a la velocidad del sonido, y a la vez, depende de la temperatura de los gases.

Cuanto más desciende el pistón, más se abre la lumbrera de admisión, en ese momento los gases frescos de la precompresión conviven con los gases quemados (que aún no han salido por el tubo de escape. En ese momento es cuando la onda sonora tiene que llegar al cono, eso produce una depresión que provoca la succión para facilitar la admisión de la mezcla. En ese momento el pistón alcanza el punto más bajo (P.M.I)

A partir de que el pistón haya llegado al P.M.I., solo le queda volver a subir, en su ascenso, el pistón cierra la lumbrera de carga o admisión, haciendo que los nuevos gases no continuen entrando en el cilindro. La lumbrera de escape, sigue abierta. En este punto, los gases frescos podrían perderse, al irse por la lumbrera de escape, ya que se encuentran dentro de la cámara de explosión. En este momento es cuando empieza a trabajar el buen diseño del escape, ya que el contracono, que trabaja de forma contraria al cono, provoca una onda de presión que hace que los gases quemados vuelvan hacia el cilindro, taponando la lumbrera de escape, evitando así que salgan los gases frescos.

Comentar también que el “aguijón” no influye de forma importante en la potencia del motor, tiene mucho más importancia en la absorción de sonido. De todas formas, cabe remarcar, que una disminución de su diámetro puede provocar sobrecalentamientos.