Múltiple de Escape. Cómo Funciona, Tipos, Fallas comunes

¿Alguna vez te has preguntado qué hace un múltiple de escape? Este importante componente puede considerarse parte de los “pulmones” de un motor, ya que exhala los gases generados durante el proceso de combustión y los envía a través del tubo de escape para dar paso al oxígeno fresco en cada cilindro.

Cuanto más oxígeno puede quemar un motor, más potencia puede producir, por lo que los colectores de escape son cruciales para el funcionamiento de tu vehículo.

Múltiple de Escape

El colector de escape de tu vehículo es el dispositivo que está conectado directamente a los cilindros donde el combustible y el oxígeno se mezclan antes de ser encendido por una bujía. Una vez que se ha quemado el combustible, la válvula de escape del cilindro se abre para permitir que los gases residuales escapen, enviándolos al colector.

Si bien la presión dentro del cilindro es lo suficientemente fuerte como para expulsar la mayor parte del gas, el colector en sí debe diseñarse de tal manera que succione tanto escape del cilindro como sea posible. A esto se le llama barrido.

Algunos colectores de escape también están diseñados para concentrar el calor de los gases para que quemen cualquier combustible restante que pueda quedar después de la combustión.

La mayoría de los múltiples de escape cuentan con un sensor de oxígeno montado cerca de su salida. Este sensor verifica el nivel de oxígeno en los gases de escape y luego transmite esa información a la computadora, donde se usa para dar forma a la mezcla de aire / combustible en cada cilindro.

El sensor de oxígeno funciona mientras los gases recogidos por el colector de escape se expulsan al resto del sistema de escape, donde se disparan a través del convertidor catalítico y el silenciador, antes de salir por la punta de escape.

Así como un colector necesita eliminar la mayor cantidad de gas quemado posible, también debe actuar como un embudo que se concentra y luego usa la presión de escape para expulsar los gases con la fuerza necesaria para salir del sistema.

Algunos vehículos utilizan un colector de escape conocido como header, en lugar de los múltiples tradicionales. Esto es particularmente cierto en los automóviles de alto rendimiento, donde maximizar la potencia es una prioridad sobre la eficiencia absoluta.

Los colectores deportivos o Headers, están diseñados para ofrecer bajas restricciones al flujo de gas, por lo que pueden extraer rápidamente los gases de escape a través de un barrido extremadamente eficaz.

Aunque, dependiendo de su diseño, pueden afectar el par a velocidades más bajas del motor. Puedes reemplazar un múltiple de escape con un header, pero es raro que ocurra lo contrario sin afectar negativamente el funcionamiento del motor.

¿Cómo Funciona el Múltiple de Escape?

El colector de escape tiene la tarea de recolectar los gases de escape generados por un motor de combustión interna y transportarlos hacia el convertidor catalítico o turbocompresor. El nombre se refiere a las diferentes entradas y salidas presentes en el colector, que guían los gases de escape emitidos desde la culata hacia la parte inferior de la carrocería.

El sistema de escape es responsable de alejar los gases que salen del sistema de combustión del automóvil. Además, amortigua los ruidos asociados a altas velocidades y explosiones en el sistema de combustión. También enfría los gases tóxicos y los convierte en gases menos nocivos antes de salir del automóvil.

Con toda esta onerosa responsabilidad, el sistema de escape consta de partes específicas para ayudarlo a hacer el trabajo correctamente. Entre esas piezas se incluye el múltiple o colector.

El múltiple se encuentra directamente sobre la culata, o debajo de ella, y ayuda a la salida de los gases de escape del motor. El múltiple direcciona estos gases, desde cada ramificación de pistón, hasta la parte central que se conecta al tubo de escape.

El múltiple de escape experimenta las condiciones más duras en comparación con las otras partes del sistema. Sufre temperaturas de hasta 1200 grados centígrados, y una presión alta relativa.

El colector de escape recoge los gases gastados a alta temperatura de los puertos de escape del cilindro con la menor contrapresión posible mientras mantiene el ruido de escape a un nivel mínimo.

Siempre que se empuja gas a través de un pasaje, la turbulencia y la fricción a lo largo de los lados del pasaje provocan una resistencia, llamada contrapresión. Un pistón encuentra contrapresión cada vez que sube en la carrera de escape.

Esto provoca una pérdida de energía. Un flujo directo y sin restricciones de gases de escape provoca menos contrapresión y evita la pérdida de potencia.

La temperatura de los gases de escape varía según la potencia producida por el motor. El colector debe diseñarse para sostener la variación de la expansión térmica en el material desde condiciones de inactividad hasta condiciones de máxima potencia donde se produce la temperatura más alta.

El colector de escape está hecho de hierro fundido que puede soportar temperaturas extremas y choques térmicos. Los sistemas de escape están especialmente diseñados para la combinación de chasis de motor.

La longitud del sistema de escape, el tamaño de la tubería y el silenciador están diseñados, siempre que sea posible, para hacer uso del efecto de ajuste de la columna de gas que resuena dentro del sistema de escape de manera similar al corredor de admisión sintonizado.

Todo el sistema está diseñado para que los pulsos de escape del cilindro se emitan al colector cuando existe la menor presión, en lugar de durante una onda de alta presión como el caso de los colectores de admisión. Esto ayuda a eliminar los gases de escape del cilindro, lo que permite más espacio útil para la carga nueva y, en consecuencia, se puede producir más potencia del motor.

El ajuste es más efectivo a una velocidad del motor o en ciertos armónicos de las velocidades. Los colectores, por lo tanto, se ajustan a las rpm más deseables del motor para el vehículo en particular.

Las longitudes de tubería cortas favorecen los picos de potencia a altas rpm, mientras que las longitudes más largas tienden a aumentar el par en las velocidades medias utilizadas en la aplicación de automóviles de pasajeros.

Cuando se abre la válvula de escape, se libera rápidamente un gas a alta presión. Esto envía una fuerte onda de aire a través de la atmósfera, lo que produce un sonido llamado explosión.

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Diseño del Múltiple

Los colectores de escape están sujetos a un alto estrés térmico porque son el primer componente que aleja los gases de escape del motor.

Las expansiones significativas causadas por la temperatura se combinan con la tensión cíclica asociada, resultante del calentamiento y enfriamiento repetidos para someter el material a la fatiga. A su vez, esto eventualmente puede hacer que el componente falle.

Las vibraciones causan estrés adicional. Las grietas en los componentes permiten que los gases de escape calientes ingresen al compartimiento del motor y provoquen un ruido adicional no deseado.

Los materiales y diseños empleados hoy en día generalmente permiten que el colector dure toda la vida útil del automóvil.

Criterio de diseño

El colector de escape está diseñado para minimizar cualquier restricción al flujo de gas. Algunos colectores usan deflectores o divisores de nervios fundidos para guiar los gases de escape hacia la salida de la manera más suave posible.

Debe establecerse una sección transversal óptima del paso de escape con áreas de flujo bien proporcionadas, trayectorias de flujo suaves y separación máxima de ramales dentro de los límites.

Primero se diseñan el chasis y el motor y luego se diseña el colector para que quepa en el espacio restante. Las curvas pronunciadas en el colector de escape no tienen un efecto mensurable en el flujo de gases de escape mientras se mantenga la sección transversal requerida.

El colector de escape está atornillado a la cabeza o al bloque de manera que permita la expansión y contracción. Algunos colectores están diseñados para que no se requiera una junta de superficie de separación, mientras que otros requieren una junta.

El colector recoge los gases de escape de los cilindros individuales y los dirige al sistema de escape. Algunos colectores de escape están diseñados para ir por encima de la bujía, mientras que otros están diseñados para ir por debajo.

Un tubo de escape está conectado al colector para llevar los gases al silenciador. El silenciador capta los pulsos de los gases de escape de alta presión del cilindro, suavizando la presión y permitiendo que se libere a un ritmo uniforme y constante, y minimizando el ruido de escape.

Esto es posible debido al uso de tubos perforados dentro de la cámara del silenciador. El tubo de escape transporta los gases de escape desde el silenciador a la atmósfera. El silenciador y el tubo alto se apoyan en soportes llamados colgadores, que son de tela de goma con extremos de metal.

Tipos de Múltiples

Los múltiples o colectores se pueden clasificar de acuerdo al tipo de construcción empleada. Así, tenemos entonces dos tipos de múltiples:

• Múltiples de fundición de una sola pieza.
• Múltiples de tubos de acero soldados.

Múltiples de Fundición

Estos colectores son los más comunes, ya que son los que vienen originales de fábrica en casi todos los coches. Son fabricados en un proceso de fundición, usando moldes y hierro fundido o colada.

Múltiples de Tubos Soldados

Los múltiples de tubos soldados son vistos principalmente en diseños deportivos, especialmente en coches de competencia, en los que se necesita mayor velocidad de escape de gases para ganar potencia en el motor.

Estos múltiples se fabrican de modo especial, a medida, siempre con el criterio de aumentar el rendimiento del motor.

Falla en el Múltiple de Escape

La fuga del colector de escape simplemente significa que los gases tóxicos regresan al interior de tu vehículo en lugar de salir de él.

En el sistema de combustión del vehículo, el combustible debe quemarse para generar la energía necesaria para que el automóvil se mueva. Cuando el combustible se quema, los gases tóxicos salen como subproducto.

Estos gases venenosos tienen que salir del coche después de pasar un poco de enfriamiento y procesamiento.

El sistema de escape se encarga de enfriar y limpiar los gases tóxicos que salen del sistema de combustión. Después de eso, el sistema de escape empuja los gases procesados fuera del automóvil.

Cualquier fuga en el sistema de escape puede provocar que los gases regresen al automóvil en lugar de salir. El flujo inverso de los gases tóxicos podría causar daños importantes si no se soluciona con prontitud.

Síntomas de fugas en el múltiple de escape

Saber que tienes una fuga en el colector de escape es fácil de detectar, sin embargo, es más difícil determinar de dónde proviene exactamente la fuga, ubicarla.

Hay síntomas generales que pueden indicar que hay una fuga en el múltiple de escape, que incluyen:

1. Ruidos extraños en tu motor.
2. Poca economía de combustible.
3. El compartimento del motor huele a quemado.
4. Una reducción de la potencia de aceleración.

Si experimentas alguno de los síntomas anteriores, es necesario que confirmes si tienes alguna fuga, mediante una inspección visual.

Antes de realizar cualquier inspección visual, debes tener en cuenta que el sistema de escape puede estar hirviendo, especialmente si el automóvil estaba en marcha. Por lo tanto, antes de realizar cualquier investigación, debes asegurarte de que el vehículo se haya enfriado durante al menos un par de horas.

Es una buena idea usar guantes de seguridad al realizar la inspección.

Una vez que tu vehículo se enfríe, abre el capó y busca el colector. Puede ser un poco complicado encontrar el colector de escape, ya que podría estar oculto bajo protectores térmicos. El colector suele estar cerca del tubo de escape, y por lo general, está oxidado y parecerá un árbol con varis ramas.

Sigue los tubos de escape y verifica si hay fugas o grietas, a medida que lo sigues. Asegúrate de revisar todos los componentes del sistema de escape también.

Es una buena idea comprobar si hay una fuga en el colector escuchando sonidos específicos extraños.

La fuga en el colector de escape suena como una trampa o un resoplido, y el sonido se vuelve más fuerte cuando te acercas al convertidor catalítico o al motor.

Arranca el motor y haz que un amigo acelere el motor y ve si el sonido se vuelve más fuerte. Recuerda, el sistema de escape puede estar hirviendo, por lo tanto, nunca toques las tuberías con las manos. Asegúrate de usar guantes de seguridad.

Consecuencias de las fugas en el colector de escape

Como mencionamos anteriormente, si hay una fuga en el colector de escape, los gases tóxicos regresarán al interior del automóvil en lugar de salir. Dependiendo de la ubicación y la gravedad de la fuga, el comportamiento inverso del flujo de gases puede causar muchos problemas, que incluyen:

1. Perturbar la función del sensor de oxígeno.
2. Afecta el ajuste de combustible.
3. Causa un funcionamiento incorrecto de la válvula EGR.
4. Puede resultar en una falla del convertidor catalítico.
5. Daña las válvulas de escape.

Causas de fugas en el múltiple de escape

Hay tres causas principales de una fuga en el colector:

1. Fuga en la junta del múltiple

Como mencionamos antes, el gas que fluye en el sistema de escape puede ser extremadamente alto. Luego, cuando el automóvil se enfría, la temperatura del sistema de escape desciende drásticamente.

Este ciclo de calentamiento y enfriamiento hace que todas las partes del sistema de escape se expandan y encojan. La expansión y las contracciones pueden causar grietas y roturas en la junta.

La junta del colector es responsable de sellar todo el sistema de escape. Si la junta se dañó o se agrietó, los gases volverán al automóvil, lo que afectará el rendimiento general del automóvil y provocará ruidos extraños en el motor.

2. Una grieta en el colector mismo

Al igual que lo que le podría pasar a la junta del colector, el colector en sí podría romperse debido a los ciclos de calentamiento y enfriamiento del sistema de escape.

Es posible que no se note una pequeña grieta en el colector. Puede producir sonidos extraños justo cuando arranca el motor. Estos sonidos se reducen en el momento en que conduces, ya que las partes metálicas se expanden con el calor y cierran las grietas.

Sin embargo, si las grietas se agrandan cada vez más, la expansión del metal no puede cerrar las grietas y es probable que se produzcan fallas importantes en el motor.

3. Pernos del colector rotos o sueltos

El múltiple está conectado al sistema de escape mediante dos pernos grandes. Estos pernos pueden aflojarse o romperse debido al calentamiento y enfriamiento continuo o debido al desgaste con el tiempo.

Los pernos del colector, sueltos o rotos, pueden causar agujeros y por lo tanto, fugas en el colector, lo que hace que los gases tóxicos inviertan su dirección de flujo.

¿Cómo Reparar la Fuga del Múltiple de Escape?

Las fugas en el colector de escape no te impedirán conducir tu vehículo. Sin embargo, la fuga puede causar problemas importantes en el motor a corto plazo.

Si tienes algo de experiencia mecánica, puedes reparar la fuga del colector de escape por tu cuenta y ahorrar el costo de mano de obra. Sin embargo, si no tienes ningún conocimiento mecánico, siempre se recomienda que lleves tu vehículo a un mecánico experimentado para evitar causar más problemas.

1. Prepara tu vehículo

La reparación de cualquier parte del sistema de escape requiere una preparación específica antes de comenzar el proceso de reparación.

• Dado que el sistema de escape suele estar chamuscado, el primer paso para ti es asegurarte de que el coche se haya enfriado por completo.
• Luego, debes quitar el cable negativo de la batería.
• Después de eso, debes asegurarte de que el automóvil esté en una superficie plana.
• Luego, deberás levantar el coche con un gato y déjalo reposar sobre un soporte.

¡Con eso, estás listo para reparar la fuga del colector de escape!

2. Encuentra la ubicación de la fuga

Solucionar cualquier problema con el sistema de escape requiere un poco de preparación. Por lo tanto, debes asegurarte de configurar todas las fugas a la vez para evitar levantar el automóvil nuevamente y reparar otra fuga.

Dicho esto, el primer paso para reparar la fuga del colector de escape es encontrar la ubicación de todas las fugas.

Como recordatorio, los tubos de escape pueden estar extremadamente calientes; por lo tanto, recuerda usar guantes de seguridad para evitar lesiones. Lo más recomendable es que dejes enfriar el coche por lo menos una hora.

3. Quita los tornillos

El colector está conectado al sistema de escape mediante dos pernos grandes. Es posible que debas cavar un poco para encontrar estos pernos, ya que el sistema podría estar cubierto con escudos térmicos.

Los dos pernos suelen estar muy bien apretados, lo que significa que debes usar una llave para desatornillarlos. En algunos casos, necesitarás poner un poco de aceite penetrante y dejarlo durante unos 15 minutos para ayudar a desatornillar fácilmente los dos pernos.

Asegúrate de desatornillar con cuidado los dos pernos, ya que no deseas dañarlos o romper las cabezas de los pernos y causar más daños al colector.

4. Reemplaza la junta o el colector

Una vez que quitaste los dos pernos grandes, ahora puedes encontrar el colector dentro del motor.

Si solo deseas reemplazar la junta, no saques completamente el colector del motor. Simplemente puedes sacar la mitad del colector del motor y luego sacar la junta defectuosa del cilindro.

Después de eso, simplemente empuja la nueva junta en su ranura. Por otro lado, si deseas cambiar todo el colector, debes sacarlo del motor e insertar el nuevo. Es esencial realizar un seguimiento de cómo desarmaste el colector para poder montar el nuevo.

Influencia del Múltiple en la Protección del Ambiente

Para garantizar bajas emisiones de contaminantes, es importante que el convertidor catalítico alcance rápidamente su temperatura de funcionamiento. La capacidad térmica del colector de escape juega un papel importante en esto.

En pocas palabras: cuanta menos masa tenga un colector, más calor estará disponible para el convertidor catalítico en la fase de arranque.

Conclusión

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El sistema de escape es responsable de enfriar, limpiar y sacar los gases tóxicos del vehículo. Si hay una fuga en el múltiple de escape, los gases tóxicos revertirán su flujo y regresarán al interior del automóvil en lugar de dejarlo.

Una fuga en el múltiple de escape puede provenir principalmente de la junta, en los pernos o en el colector mismo. Puedes detectar una fuga en el colector de escape al notar cualquier olor a quemado, ruido extraño o fugas visibles en el sistema de escape.

Arreglar la fuga del colector de escape por tu cuenta puede ahorrarte mucho dinero en mano de obra y puede reducir el precio de reparación. Sin embargo, si no tienes la experiencia mecánica necesaria, puedes causar daños importantes que pueden costarte mucho más dinero que la reparación real.