Silenciadores de escape para grupos electrógenos

De dónde viene el ruido del escape

El escape de un motor transporta dos tipos de ruido. Las pulsaciones de los cilindros producen un retumbo de baja frecuencia cuyo tono sigue el régimen del motor y el número de cilindros; la turbulencia de la corriente de gases y la salida por el extremo del tubo producen ruido de banda ancha a frecuencias más altas. El primero es el que llega más lejos y atraviesa las paredes; el segundo es el que la gente describe como silbido o rugido cerca de la chimenea.

Un silenciador tiene que tratar ambos, y cada uno exige un diseño interior distinto. Por eso los datos acústicos de un silenciador se dan por banda de octava y no como un único número: una unidad que rinde bien a altas frecuencias puede hacer poco contra el retumbo grave del que se queja el vecino.

Grados de silenciador

En el sector, los silenciadores de escape se describen por grado: industrial, residencial, crítico y hospitalario, en orden creciente de atenuación. Los nombres vienen del entorno para el que se concibieron: una planta industrial que tolera el ruido, una zona residencial, un emplazamiento crítico como un hospital donde el escape debe ser casi inaudible. Cada fabricante publica sus propias cifras de atenuación por grado, así que dos silenciadores «residenciales» no son necesariamente iguales.

El nombre del grado es un punto de partida, no una especificación. La especificación es el nivel sonoro que el emplazamiento debe cumplir, a la distancia a la que se mide, y el silenciador de escape es una de las tres partes que lo deciden, junto con la cabina insonorizada y los silenciadores de entrada y salida de aire. Nosotros miramos las tres juntas: un silenciador de escape de grado hospitalario en un grupo cuyas aberturas de aire de refrigeración no están tratadas no da una instalación silenciosa.

Diseños reactivos, absorbentes y combinados

Un silenciador reactivo trabaja con cámaras y tubos: el gas se expande en una cámara y parte de la energía sonora se refleja hacia atrás. Es eficaz contra las pulsaciones de baja frecuencia y sigue funcionando durante toda la vida de la unidad, porque nada en su interior se degrada.

Un silenciador absorbente hace pasar el gas por un tubo perforado rodeado de material fonoabsorbente. Elimina el ruido de alta frecuencia y añade poca resistencia, pero el material tiene que soportar la temperatura del escape y puede necesitar sustitución tras años de servicio.

Los diseños combinados reúnen ambos en una misma carcasa y son la elección habitual para los grados residencial y crítico. La combinación adecuada depende del motor: un motor grande y lento tiene su energía en la parte baja del espectro y necesita la parte reactiva; un motor rápido con turbocompresor tiene más ruido en las frecuencias altas.

Atenuación frente a contrapresión

Todo silenciador opone resistencia al flujo de gases, y cuanta más atenuación da, más resistencia opone. El fabricante del motor indica la contrapresión máxima que el motor puede ver en la brida de escape a carga nominal; por encima de ella el motor pierde potencia, trabaja más caliente y, en el peor de los casos, sufre daños. El silenciador, la tubería, los codos y la chimenea se suman contra ese límite.

Por eso un silenciador nunca se selecciona solo. Se calcula todo el trazado: la longitud y el diámetro de la tubería, el número y el radio de los codos, las juntas de dilatación, el sombrerete antilluvia y el propio silenciador, y se guarda un margen para el ensuciamiento que traen los años de funcionamiento. Cuando el trazado es largo, se aumenta el diámetro de la tubería para que el silenciador conserve su atenuación sin que el total supere el límite.

Por eso también se pide el trazado del escape junto con la consulta. Dos codos más de los previstos pueden convertir una selección correcta del silenciador en un motor que no alcanza su carga nominal.

Materiales, aislamiento y montaje

Las carcasas de los silenciadores se fabrican en acero al carbono con recubrimiento resistente al calor o en acero inoxidable, según la temperatura de los gases, la atmósfera del emplazamiento y la especificación. Los internos en contacto con el gas caliente se diseñan para la dilatación térmica; la carcasa lleva orejetas de izado y soportes.

El silenciador se monta sobre soportes o colgado de la estructura, con conexiones flexibles del lado del motor, para que la vibración del motor no pase a la tubería ni al edificio. El aislamiento térmico del silenciador y de la tubería mantiene baja la temperatura superficial dentro de la cabina, protege al personal y reduce el ruido que radia la propia pared del tubo. Los drenajes de condensados en los puntos bajos mantienen el agua fuera del silenciador durante los arranques en frío.

Silenciadores con SCR y en contenedores

Cuando los límites de emisiones exigen un sistema SCR, el silenciador y el reactor SCR se diseñan como una sola línea: la carcasa del reactor asume parte del silenciamiento, el punto de dosificación se sitúa donde el gas está suficientemente caliente y la contrapresión total de ambos se mantiene dentro del límite del motor.

En un contenedor o cabina insonorizada, el silenciador se monta en el techo o dentro del compartimento de escape, con la altura de la chimenea y la dirección de salida elegidas para que los gases no vuelvan a entrar por la toma de aire de refrigeración y el penacho pase por encima de los edificios vecinos. El diseño de la cabina, el escape y los silenciadores de aire salen de AXON como un solo paquete.

Qué decide la selección

Tres cifras de la hoja de datos del motor (caudal de gases de escape, temperatura de escape y contrapresión máxima), el nivel sonoro que debe cumplir el emplazamiento y dónde se mide, y el trazado que sigue la tubería. Con eso, el silenciador se selecciona a partir de sus datos por banda de octava y se comprueba la contrapresión de todo el sistema. Sin eso, un nombre de grado es una conjetura.