Si alguna vez has observado motos de cross, probablemente habrás notado que algunas tienen tubos simples de diámetro uniforme que salen del motor, mientras que otras tienen tubos de aspecto muy diferente, con grandes protuberancias y grandes variaciones de diámetro.
Un tubo de escape de dos tiempos tiene una forma peculiar, con diámetros muy variables y una gran protuberancia en forma de cámara de expansión. Solo se encuentra en motos de dos tiempos, nunca en motos de cuatro tiempos.
Para entender por qué necesitamos estos tubos, primero debemos observar el motor de dos tiempos con más detalle. A diferencia de un motor de cuatro tiempos, un motor de dos tiempos no tiene árboles de levas ni válvulas; su culata es básicamente una tapa. A pesar de su sencilla construcción, el motor de dos tiempos logra encenderse en cada revolución del motor, lo que significa que hay una combustión cada 360 grados de rotación, mientras que en un motor de cuatro tiempos la combustión es solo cada 720 grados de rotación. Todo esto significa que un motor de dos tiempos puede lograr una mejor relación potencia-peso que un motor de cuatro tiempos.
Cuando el pistón descubre por primera vez los puertos de escape y comienza la fase de purga, los gases de escape salen rápidamente por la pequeña abertura. Esto crea un sonido potente y, como sabemos, el sonido es una onda de presión, por lo que se obtiene una onda de presión que sale del motor a través del tubo de escape. Es posible que haya encontrado explicaciones que utilicen términos como pulso de escape, pulso de combustión o similares. Si bien estos términos no son necesariamente incorrectos y pueden ayudarle a visualizar, resultan inútiles más adelante. Lo que sale del motor cuando se abre el puerto de escape es, de hecho, una onda de sonido, es decir, una onda de presión. Aquí puede ver una imagen tomada con un método fotográfico especial que muestra el extremo de un tubo de escape liberando gases de escape a la atmósfera. Aquí puede ver la onda de presión, seguida posteriormente por los gases de escape.
La onda de presión viaja a través del tubo. Permanece bastante constante en la parte uniforme inicial del tubo. Después, alcanza la sección divergente o expansiva del tubo. ¿Qué ocurre aquí? Aquí tenemos un cambio en el medio. Nuestro medio es gas y, si la tubería diverge, nuestro volumen aumenta, lo que significa que las moléculas del gas en este espacio están más separadas; en otras palabras, el gas es menos denso. Y cuando una onda encuentra un medio diferente o un cambio en el propio medio, la onda o parte de ella se refleja.
Probablemente hayas experimentado el eco en algún momento de tu vida. El eco es simplemente una onda sonora que se refleja al encontrar un medio diferente. La onda sonora viaja por el aire y llega a una pared. Una pared es un medio diferente, por lo que parte de la onda se refleja.
Pero aquí está lo importante: al pasar de un medio de mayor impedancia acústica a uno de menor impedancia acústica, parte de una onda longitudinal se refleja y también experimenta un cambio de fase.
Cuando esa onda longitudinal compresiva encuentra la sección divergente de la tubería, pasa de un gas de mayor densidad a uno de menor densidad, o de un medio con mayor impedancia acústica a uno con menor impedancia acústica. Cuando esto ocurre, parte de la onda de compresión continúa por el tubo, pero otra parte se refleja de vuelta al cilindro como una onda de presión negativa que se mueve en dirección opuesta. Esta onda de presión negativa reduce la presión del gas al regresar al cilindro y, por supuesto, reduce la presión dentro del cilindro al llegar a él.
Así que, la forma del tubo nos permite no solo aspirar más aire y combustible, sino también evitar que ese mismo aire y combustible escapen. Eso es genial, pero aún tenemos un problema. Como probablemente sepa, el motor funciona en un rango muy amplio de rpm, entre 800 y 10 000 para motores como este monocilíndrico de dos tiempos de 300 cc. Sin embargo, diferentes rpm del motor implican diferentes velocidades del pistón y, por lo tanto, diferentes duraciones de los procesos de admisión, compresión, combustión y escape dentro del motor. Por otro lado, la velocidad de las ondas sonoras a través del tubo de escape es prácticamente constante. Esto significa que solo podemos ajustar perfectamente la llegada de las ondas sonoras al cilindro en un rango de rpm pequeño y estrecho.
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00:00 El problema de los motores de dos tiempos
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09:10 Cómo funciona
17:33 En la práctica
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