Parte importante de una motocicleta es el silenciador. Vamos a operar la motocicleta sin el silenciador para entender su importancia. El ruido es excesivo. El silenciador ayuda a reducir el volumen de forma drástica. Expliquemos la física completa de los modernos silenciadores. Comencemos por entender cómo se genera y propaga el sonido. Las partículas de aire alrededor del altavoz están a una presión normal. Cuando el diafragma se mueve a la derecha, una capa de partículas de aire colisionará con la siguiente capa, y este proceso continúa. Podemos ver una capa comprimida de partículas de aire. Sin embargo, el aire es elástico, siempre quiere volver a su posición original. Debido a esto, después de viajar una distancia hacia la derecha, la primera capa de partículas de aire vuelve a su posición original.
Las partículas de aire solo oscilan en su posición media, no fluyen hacia nuestros oídos. La amplitud de la onda de sonido se indica claramente. Reemplacemos estas partículas de aire por bandas de presión para una visualización más sencilla. Podríamos pensar que el proceso de combustión del motor de una moto crea el ruido. Comprobemos esto. Durante la combustión, la bola de fuego en expansión, de alta velocidad, choca contra las partículas de aire cercanas. Este golpe es lo suficientemente fuerte como para iniciar la propagación de una onda de sonido. Sin embargo, la mayoría del sonido que escuchamos no proviene de este proceso de combustión, sino del escape. ¿Sorprendente, verdad? La razón es que durante la combustión, el cilindro está completamente cerrado, lo que absorbe en su mayoría las ondas de sonido y hace que el cilindro vibre.
Entonces, ¿cómo genera ruido el escape? Observemos. La presión de los gases de escape es casi cuatro veces mayor que la del aire circundante. Esto significa que cuando la válvula de escape se abre, los gases se apresuran hacia el colector y chocan con las partículas de aire, generando una onda de sonido en ese instante. La caja del motor es diferente de fuegos artificiales o armas de fuego, donde la fuente del sonido es la combustión. Estas ondas de sonido golpean nuestro tímpano y lo hacen vibrar. Estas vibraciones se envían al cerebro y escuchamos el sonido.
Una pregunta interesante: ¿qué crees que hace que una onda de sonido sea más fuerte o más silenciosa? Sí, es la amplitud. Cuando el motorista acelera, escuchas un ruido aún más fuerte. Esto se debe a que a medida que se quema más combustible, la presión de los gases de escape aumenta. Cuanto mayor sea la presión del escape, mayor será el movimiento de las partículas de aire cercanas cuando la válvula de escape esté abierta, generando una onda de sonido con una amplitud mayor. Según la Ley de Vehículos de Motor, el ruido de todos los vehículos debe limitarse a 80 decibelios. Para lograr esto, empleamos fibra de vidrio porosa en el camino del flujo de escape para absorber las ondas de sonido.
Para comprender cómo reduce el ruido esta fibra de vidrio, primero veamos estos ejemplos de columpios. Si empujas al primer niño, empujará al segundo y así sucesivamente, transfiriendo la energía sin dejar su lugar. Similar a la propagación del sonido. Idealmente, todos estos columpios recorren la misma distancia y no hay pérdida de energía. Si queremos reducir la amplitud de los columpios, introducimos paredes de concreto entre ellos, lo que obstaculiza su movimiento. No queremos obstaculizar su movimiento, así que introduzcamos una pared de goma ligeramente flexible entre ellos. Como puedes ver, parte de la energía de los columpios se absorberá en cada etapa por la pared de goma y parte de la fuerza se transferirá. La distancia recorrida por cada columpio disminuye. Esto es exactamente lo que queremos: reducción de la amplitud sin obstruir el movimiento. Lo mismo ocurre con la fibra de vidrio. Las ondas de sonido son la transferencia de movimiento entre los columpios y las fibras porosas son las paredes de goma. Estas fibras absorben las ondas de presión y, al mismo tiempo, no bloquean el flujo de escape.
A medida que el flujo continúa, la amplitud del sonido sigue disminuyendo, silenciando el ruido. Después de absorber energía de estas partículas, las fibras convierten esta energía en calor y lo irradian a través de la cubierta exterior del silenciador. Sin embargo, esta fibra de vidrio no se utiliza directamente como se muestra. ¿Sabes por qué? Razón: presión contraria en el motor. Estas fibras densas bloquean parcialmente los gases de escape, lo que reduce la eficiencia del motor. Para evitar esto, se envuelve una lámina de fibra de vidrio alrededor de un tubo perforado. Podrías pensar que con este diseño, ¿cómo se absorben las ondas de sonido? ¿No escaparán por el agujero central? Aquí está el truco. Observa el recorrido que siguen los gases de escape dentro de este silenciador. Los gases se mueven en remolinos a través de los orificios del tubo hacia la fibra de vidrio. Lo importante es que las ondas de sonido siempre viajan con el fluido. Así que las ondas de sonido pasan de esta manera y se silencian en mayor medida dentro del material de fibra, como se explicó anteriormente.
Este tipo de diseño del silenciador se conoce como tipo de absorción y es el mejor para las motocicletas. Si tu motocicleta hace un ruido molesto, probablemente sea hora de cambiar el material de fibra de vidrio. Gracias.
