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38 la revista Comforp enero-marzo 2007 I I
tecnologías
escape es la fuerza que los gases de escape deben ejer-
cer para pasar por el sistema y así salir a la atmósfera.
Esta fuerza es lo que se denomina contrapresión del sis-
tema de escape. Las empresas fabricantes de vehículos
invierten cientos de miles de euros en el diseño de mo-
tores que puedan aportar el máximo rendimiento con el
mínimo consumo, y toda esta inversión puede desaprove-
charse si los niveles de contrapresión no son los correctos
para cada motor en concreto. Por otro lado, resulta casi
imposible cumplir con las actuales directivas medioam-
bientales europeas (Euro IV) si el nivel de contrapresión
del sistema de escape no es exactamente el correcto.
gasolina
co hc nox hc+nox part. aplicación
euro i 2,72 0,97 1993
euro ii 2,2 0,5 1996
euro iii 2,3 0,1 0,15 2000
euro iv 1 0,2 0,08 2005
RESUMEN DE DIRECTIVAS EUROPEAS (Todos los datos en gramos por kilómetro)
diesel
co hc nox hc+nox part. aplicación
euro i 2,72 0,97 0,14 1993
euro ii 1,06 0,566 0,71 0,08 1996
euro iii 0,64 0,5 0,56 0,05 2000
euro iv 0,5 0,25 0,3 0,025 2005
La contrapresión del sistema de escape varía depen-
diendo de las revoluciones a las que esté funcionando el
motor. Por este motivo, los fabricantes han diseñado el
sistema de escape de modo que se mantenga la contra-
presión ideal dentro del rango de revoluciones a las que
normalmente funciona el motor.
Hoy en día, la mayor parte de coches y vehículos de
transporte que podemos ver en nuestras carreteras (de
diesel o gasolina) están equipados con motores de cuatro
tiempos. Debido al modo específico en que funciona un
motor de cuatro tiempos, la contrapresión ha pasado a
ser algo fundamental. Para comprender mejor por qué la
contrapresión es tan importante debemos observar como
funciona un motor de cuatro tiempos.
Las carreras de un motor de cuatro tiempos son las si-
guientes:
Carrera de admisión, La válvula de admisión se abre y
el émbolo comienza a bajar con el fin de dejar entrar la
mezcla de aire y combustible en los cilindros.
Carrera de compresión, Una vez que el émbolo alcan-
za el punto más bajo de la carrera, la válvula de admisión
se cierra y el émbolo comienza a elevarse, comprimiendo
la mezcla de aire y combustible.
Carrera motriz, Una vez que el émbolo alcanza el
punto más elevado, la mezcla de aire y combustible se
encuentra completamente comprimida y se produce la
explosión. Durante esta carrera se produce la potencia
Carrera de escape, Una vez se haya consumido total-
mente la mezcla de aire y combustible y debido a que el
émbolo se encuentra de nuevo en la parte inferior de la
carrera, la válvula de escape se abre y el émbolo comien-
za a subir, empujando los gases quemados hacia el siste-
ma de escape con el fin de vaciar totalmente la cámara
de combustión para comenzar de nuevo el proceso con
una mezcla de aire y combustible limpia.
Solapamiento de las válvulas, Debido a la forma es-
pecial de la cámara de combustión en la que tiene lugar
la combustión de aire y combustible, los ingenieros se
dieron cuenta de que, para vaciar totalmente la cáma-
ra de combustión de los gases quemados en la carrera
de escape, era preciso abrir la válvula de admisión justo
antes de que se cierre la válvula de escape, mantenien-
do ambas válvulas, la de admisión y la escape, abiertas
a la vez durante una determinada cantidad de tiempo
(milisegundos), con le fin de permitir a los gases limpios
expulsar a la totalidad de los gases quemados de la cá-
mara de combustión y así comenzar de nuevo el ciclo
de cuatro tiempos con una mezcla de aire y combustible
perfectamente limpia, obteniendo una vez más el máxi-
mo rendimiento del motor durante este ciclo.
El árbol de levas es la parte del motor que controla el
movimiento de las válvulas de escape y admisión. Se tra-
ta de una pieza sólida fabricada de hierro fundido y que
no puede ajustarse manualmente. La contrapresión que
es necesaria aplicar directamente al sistema de escape
dependerá del tiempo de solapamiento de las válvulas
que sea determinado y controlado por la forma del árbol
de levas. Como hemos visto anteriormente, el sistema
está diseñado para vaciar completamente de gases que-
mados la cámara de combustión y así poder obtener el
máximo rendimiento en todos los ciclos.
Pero ¿qué ocurriría si la contrapresión del sistema de
escape fuera superior que la contrapresión necesaria?
Cuando la contrapresión del sistema de escape es supe-
rior a la que especifica el fabricante (los gases necesitan
más tiempo para salir del sistema de escape hacia el ex-
terior), cierta cantidad de los gases quemados permane-
cerán en el interior de la cámara de combustión tras el
periodo de solapamiento de válvulas, mezclándose con la
nueva mezcla de aire y combustible durante la carrera de
admisión. Por ese motivo, esta mezcla de gases nuevos y
quemados ralentizará la explosión durante la carrera mo-
triz, y por tanto al final de esta fase, parte de la mezcla
continuará en combustión (menos combustible consumi-
do por unidad de tiempo), lo que provocará una pérdida
de potencia del motor y el característico color rojo del
colector de escape, que se debe a que los gases que se
encuentran aún en combustión escapan del cilindro hacia
el sistema de escape durante la carrera de escape. En es-
tas condiciones extremas de funcionamiento, las válvulas
de escape
se deterio-
rarán rápi-
damente (se
f u nd i r á n ) ,
p e r d i e n d o
su función
de sellado y
permitiendo
que parte
de la mezcla
escape de la