Hoy vamos a ver como calcular los
colectores de escape para el motor de esa máquina que estamos preparando, para
sacarle hasta el último cv que tenga escondido. Y es que a veces pensamos en
poner unos colectores al motor de serie para sacarle un poco más de
rendimiento, pero estos colectores o están pensados para un motor de serie y no
para un motor de serie modificado o al contrario. Por eso mismo nos viene bien aprender
a calcular unos colectores de escape, según las características de nuestro
motor. Y estos cálculos nos pueden guiar en la decisión de cuales comprar según
la preparación que tengamos o para fabricarlos uno mismo.
COLECTORES DE ESCAPE
Condiciones generales de dimensionamiento:
Los colectores de escape son un elemento que tiene
una gran importancia dentro de la estructura del motor de explosión y de su
rendimiento posterior.
Los colectores de escape se deben considerar como
una prolongación de los conductos/puertos de las válvulas en la culata y si ha
habido ensanchamiento del diámetro y pulido de éstos conductos/puertos en la
culata, con la misma razón.
Los colectores de escape son un elemento muy
importante en la estructura de nuestro motor y cuando comenzamos a preparar el
motor para sacarle más rendimiento, trabajamos la culata pero no tenemos que
olvidarnos que los colectores de escape son como una prolongación de los
conductos de nuestra culata, y si se han pulido ó agrandado conductos, El
colector puede quedar pequeño (aunque sea el famoso 4 a 1 de competición)
Para lograr un escape perfectamente equilibrado
vamos a trabajar con los siguientes valores:
* El diámetro del tubo
* El largo del escape
* El largo del tubo con su nuevo diámetro
* La curva de inclinación
Primero vamos a tratar de entender un poco porque
tenemos que darle importancia al colector de escape en el caso de que
preparemos un motor.
Cuando se abre la válvula de escape después de la
combustión, en el colector se forma una onda de presión positiva de altísima
velocidad que recorre el colector de escape y el tubo completo hasta llegar a
la línea. Pero en ese mismo momento que la onda se expande, a la vez se crea
una onda negativa que trabaja en sentido contrario y vuelve hacia las válvulas,
este fenómeno es negativo para el motor, con lo cual altera la libre salida de
gases.
Sin embargo los ingenieros que diseñan los árboles
de levas de competición, aprovechan este fenómeno para que sacar un mejor rendimiento
a los motores. El objetivo es lograr hacer que esa onda negativa de gases
llegue a las válvulas justo en el momento en el que la válvula de escape
empieza a abrirse. De modo que cuando el ciclo se encuentra en cruce de
válvulas, ésta presión negativa detiene la salida de gases de escape hasta el
avance apertura de admisión (AAA) (por el mayor cruce levas), sin que los gases
frescos se pierdan por el escape.
Por lo tanto, los colectores deben de tener
la medida idónea para que esa onda llegue en el momento justo y sea
aprovechable.
El primer cálculo que realizaremos para conocer
las medidas de los colectores, se basa en la siguiente fórmula, que es la que
nos dará la longitud de colector:
LC= (13000×GE)/(RPM×6)
LC= Longitud colector (incluyendo desde la
válvula de escape).
GE=Los grados que permanece abierta la
válvula de escape en el diagrama de distribución.
RPM= Revoluciones
máximas del motor para el cual estamos calculando el colector.
Ejemplo:
Vamos a suponer que nuestro motor
tiene un árbol de levas con tiempo de apertura del escape de 285º.
Y las RPM máximas del
motor son de 6600 Rpm/min
Con éstos datos ya podemos calcular con la fórmula
la longitud del colector (1 colector individual).
LC=(13000×285)/(6600×6)
Resultado:
LC= 93,56 cm.
Vuelvo a recordar que la longitud se toma en
cuenta desde la válvula de escape, por lo tanto tendremos que descontar a este
valor la longitud de los conductos de escape de la culata.
Ya obtenido la longitud del
colector, necesitamos saber el diámetro del colector.
Y lo calcularemos con la siguiente fórmula:
∅=2×√((324,50×2)/(93,56×π))
El resultado es:
Ø = 2,97 cm ~ 3,00
cm
Hay que tener en cuenta que éstos valores están
calculados para un colector de escape recto. Pero como en nuestros motores por
lo general son curvados, al resultado le vamos agregar un 10% más. Por lo tanto
nos quedaría un conducto de colector de 3,30cm de interior. Como no somos un
fabricante y no podemos elegir el diámetro exacto del interior del tubo,
buscaremos en el mercado lo más aproximado a este valor.
Con estas fórmulas ya tendríamos calculadas las
dimensiones para los colectores de escape. A continuación vamos a calcular el
diámetro del tubo de escape.
Los 4 tubos del colector de escape se van a unir
formando una caja de expansión* que es la que va permitir a los gases una
desaceleración de su velocidad y una pérdida de ruido. Donde se van a unir todos
los gases en una sola corriente y lo que vamos a tratar de lograr es que no se
genere una corriente inversa.
Para calcular es diámetro del tubo de escape vamos
a utilizar la siguiente fórmula:
∅=2×√(VT/(LC×π))
VT= Volumen total del motor (cilindrada).
∅=2×√(1298/(93,56×π))
El resultado es:
Ø TE = 4,20 cm
Suponiendo que el tubo de escape no va tener curvas
muy pronunciadas quedaría ese valor, sino hay que sumarle un 10% más.
En cuanto a la longitud del tubo de escape siempre
es conveniente que sea múltiplo del valor de la longitud del colector
(incluidos los conductos de la culata).
*Nota: los colectores a poder ser
se conectarán a la caja de expansión en orden de encendido, lo cual crea una
turbulencia de gas que ayuda a aspirar los gases de los demás colectores.
Y con esto ya tendríamos calculados
los colectores de escape para nuestro motor de una forma simple y
suficientemente ajustada. En la siguiente entrada explicaremos como sacar el
diagrama de distribución de nuestro motor.
Os dejo con un vídeo de la
fabricación de unos colectores de escape!
Vídeo:
Fuente: Preparación de motores de serie para competición de Stefano Gillieri
Buenas, quisiera preguntarte ¿Como puedo saber los grados de apertura de mi motor? el motor es el de una CBR 600 f4i
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