Índice
- Contrapresión en el escape: un límite fijado por el fabricante
- ¿De dónde viene la pérdida de carga de un silenciador de escape?
- Simulación CFD: calcular la contrapresión antes de la fabricación
- SM EVO 2: un silenciador de escape diseñado mediante CFD
- Del prototipo a la producción en serie: el mismo rendimiento en cada unidad
- Contrapresión de un silenciador de escape: lo que hay que recordar
- Preguntas frecuentes
Contrapresión en el escape: un presupuesto fijado por el fabricante
La contrapresión es la presión que ejerce el tubo de escape sobre la salida de los gases. El fabricante del motor establece el valor máximo permitido: si se supera, el motor pierde rendimiento.
Este límite aparece en la documentación técnica del motor, junto con su punto de medición. Se aplica a todo el sistema de escape: tuberías, codos, compensadores, sistema de descontaminación, silenciador y salida. Así que cada pascal que consume el silenciador es un pascal menos para el resto del sistema.
Cuando se supera el límite, el motor gasta más energía para expulsar los gases. El esfuerzo de bombeo aumenta, la temperatura de los gases de escape sube, la potencia disponible baja y el consumo aumenta. Para un fabricante de grupos electrógenos, esto supone una potencia que hay que compensar o una reducción de potencia que hay que justificar ante el cliente.
¿De dónde viene la pérdida de carga de un silenciador de escape?
La pérdida de carga de un silenciador se debe sobre todo a pérdidas puntuales: ensanchamientos y estrechamientos bruscos, desprendimientos y zonas de recirculación. Aumenta con el cuadrado de la velocidad de los gases.
Cada singularidad genera una pérdida Δp = ζ · ½ ρ v², donde ζ es el coeficiente de pérdida de la singularidad, ρ la densidad de los gases y v su velocidad. Si duplicas la velocidad en un paso, se cuadruplica la pérdida que produce. Por eso, una restricción local, por corta que sea, puede consumir una parte importante del presupuesto.
El problema con la acústica es físico. El ruido del escape de un motor está dominado por las frecuencias bajas, relacionadas con la frecuencia de encendido: en un motor de cuatro tiempos, f = (N/60) × (z/2), es decir, 150 Hz para un motor de 12 cilindros a 1 500 rpm. Estas frecuencias se tratan mediante atenuación reactiva: cámaras, expansiones y tubos que reflejan las ondas y hacen que interfieran entre sí. Pero son precisamente estos cambios de sección los que provocan la pérdida de carga.
La absorción, que disipa la energía acústica en un material fibroso, actúa sobre todo en las frecuencias medias y altas, con una pérdida de carga menor. El reto del dimensionamiento consiste en conseguir la atenuación necesaria en el espectro real del motor sin crear zonas de restricción.
Simulación CFD: dimensionar la contrapresión antes de la fabricación
La simulación CFD (Computational Fluid Dynamics, dinámica de fluidos computacional) calcula el flujo de gases en el silenciador y cuantifica su pérdida de carga antes de fabricarlo. Así, la geometría se puede ajustar en el plano de diseño, en lugar de tener que corregir un exceso detectado al ponerlo en marcha.
Los mapas de velocidad y presión muestran dónde se acelera el gas, dónde se separa de las paredes y dónde recircula. Son estas zonas las que concentran la pérdida de carga. El diseñador actúa entonces sobre las transiciones de sección, el perfil de las entradas o la forma de las piezas internas, y luego comprueba el efecto de cada modificación sobre la pérdida de carga calculada.
En el Groupe Boët, la CFD se lleva a cabo con Ansys Fluent y se complementa con el análisis de elementos finitos (FEA, Finite Element Analysis) para estudiar el comportamiento mecánico y acústico. Estas herramientas se han validado en banco de pruebas. Te lo contamos con más detalle en nuestro artículo sobre la simulación numérica y el diseño de silenciadores industriales.
Para ti, la pérdida de carga se convierte en un dato de partida de la oferta, y no en un riesgo que se pospone hasta la puesta en marcha.
SM EVO 2: un silenciador de escape diseñado mediante CFD
El SM EVO 2 es nuestro silenciador de escape de motor de última generación. Su perfil interno, optimizado mediante CFD, reduce las zonas de restricción y controla la pérdida de carga, sin dejar de cumplir con los requisitos acústicos exigidos.
Un diseño interno que te da margen
La geometría interna se ha diseñado para guiar el flujo en lugar de restringirlo. El control de la pérdida de carga deja margen al motor o a un sistema de descontaminación situado aguas abajo. Esto es importante cuando hay un catalizador SCR (reducción catalítica selectiva) en la línea: él también consume parte del margen de contrapresión. Por eso dimensionamos el silenciador y el sistema de descontaminación de los motores como un todo.
Menor peso y menor volumen
El SM EVO 2 ahora es más ligero y compacto. Al pesar menos, se reducen las fuerzas que actúan sobre los soportes y la estructura que los sostiene. Al ocupar menos espacio, se gana volumen dentro de una cubierta o un contenedor, donde la instalación está limitada por el resto del equipo.
Un diseño validado desde el principio
El caudal se simula y la pérdida de carga se calcula antes de la fabricación, por lo que no se detecta al ponerlo en marcha. El SM EVO 2 está disponible en tres clases de atenuación: 30, 40 y 50 dB(A), y su diseño está validado mediante ensayos en laboratorio y en condiciones reales. El objetivo: cumplir con los requisitos acústicos, manteniendo la contrapresión por debajo del límite del fabricante, sin que haya que compensar ninguna pérdida de potencia.
El SM EVO 2 se convierte en la base de nuestra gama de silenciadores de escape. Sus características se detallan en la ficha técnica del silenciador de escape de motor SM EVO 2.
Del prototipo a la producción en serie: el mismo rendimiento en cada unidad
Para un fabricante de motores o grupos electrógenos, la contrapresión validada en el prototipo solo tiene valor si cada unidad de serie la reproduce. Esto supone un diseño fijo, fabricado y controlado por el mismo equipo.
La pérdida de carga depende directamente de la geometría interna: secciones de paso, posición de las piezas internas y calidad de las uniones. El SM EVO 2 se fabrica en Francia, en nuestro taller de Tourcoing, donde se encuentran el departamento de ingeniería, el taller de calderería y el de control de calidad. El proceso va del plano a la pieza sin que cambie la persona de contacto.
Contamos con las certificaciones ISO 9001 e ISO 19443, y nuestros trabajos de soldadura están certificados según la norma EN 15085-2. Para un nuevo programa de motores o una nueva gama de grupos, integrar el silenciador desde el principio (design-in) te permite repartir el presupuesto de contrapresión entre los componentes antes de que la línea quede definida.
Contrapresión de un silenciador de escape: lo que hay que recordar
La contrapresión de un silenciador de escape se calcula: no se nota al ponerlo en marcha. La atenuación de las bajas frecuencias y la pérdida de carga forman parte del mismo fenómeno físico, que la simulación CFD permite resolver en fase de diseño. Con el SM EVO 2, el Groupe Boët aplica este método a un silenciador fabricado en serie, para garantizar un rendimiento idéntico en cada unidad.
¿Vas a integrar un silenciador de escape de motor en una gama de motores o grupos electrógenos? Nuestros ingenieros analizan tu presupuesto de contrapresión y tus requisitos acústicos: ponte en contacto con el Groupe Boët.