Sistema de escape

Conozca el sistema de control de emisiones del automóvil.

Durante el pasado Salón del Automóvil de Bogotá varias marcas mostraron modelos de vehículos movidos por fuentes de energía alternativa, se pone en primer plano la relevancia que ha tenido esta industria en el desarrollo de los países y la importancia de la tecnología en los motores de hidrocarburos y su respectivo mantenimiento.

La humanidad presencia una época de transición en la que comienzan a abundar los automóviles híbridos, que combinan motores de combustión interna con eléctricos, con el objetivo de que, a mediano plazo, sean 100% eléctricos.

Mientras tanto seguirán prevaleciendo los autos movidos por combustibles fósiles, con sus consecuentes residuos contaminantes, aunque atenuados por los sistemas de control de emisiones.

Lo que sale por el escape
Sucede que de la combustión de combustibles como la gasolina, el diesel y el gas natural o gas propano en un motor se derivan varios e indeseables tipos de gases:


Hidrocarburos (HC): son gases venenosos sin quemar, es combustible en su estado puro y su medida se da en partículas por millón (ppm).

Monóxido de carbono (CO): es un gas venenoso resultado de una combustión parcial debido a que la molécula de combustible no ha sido quemada completamente. El CO es medido como un porcentaje dentro de una determinada muestra.

Óxido de nitrógeno (NOx): el término óxido de nitrógeno se aplica al compuesto químico gaseoso formado por la combinación de oxígeno y nitrógeno. El proceso de formación más habitual de estos compuestos inorgánicos es la combustión a altas temperaturas.

Dióxido de carbono (CO2): es combustible completamente quemado y es un resultante inofensivo de la combustión completa. Sin embargo, es agente del efecto invernadero. Este es medido como un porcentaje del volumen de gas.

Oxígeno (O2): el oxígeno es importante porque la combustión no se puede lograr sin él.

El problema se centra en que tres de estas emisiones tienen impacto directo en la salud humana. Por ejemplo:

  • Los hidrocarburos (HC) forman ozono a nivel del suelo, el cual puede causar irritación de los ojos, tos, jadeo, insuficiencia respiratoria y trastornos pulmonares permanentes.
  • El monóxido de carbono (CO) por ser un gas parcialmente quemado, para estabilizarse busca en la sangre humana una molécula de oxígeno, con lo cual genera una seria intoxicación y hasta la muerte.
  • El óxido de nitrógeno (NOx) es un gas incoloro letal que reduce el flujo de oxígeno en el torrente sanguíneo y puede afectar las funciones cerebrales y la visión.


La solución (parcial)
Ante la grave contaminación ambiental, especialmente en Estados Unidos y Europa, desde los años 60 se comenzó a investigar en la inclusión de sistemas que atenuaran las emisiones de los automóviles. Así desde ese entonces se han venido incluyendo:

El sistema de Ventilación Positiva del Cárter (PCV, Positive Crankcase Ventilation): su función es extraer por vacío los gases o los vapores que se puedan generar en el cárter para introducirlos nuevamente en la cámara de combustión y así puedan ser quemados, reduciendo los hidrocarburos.

El sistema de Control de Emisiones Evaporativas: es el encargado de evitar que la evaporación natural de los combustibles en los depósitos salga a la atmósfera. Está constituido por tres componentes: una válvula de salida conectada directamente al tanque, un cánister o caja de carbón activado, y una electroválvula que por vacío permite que el vapor condensado en el cánister pueda ser llevado al múltiple de admisión para quemarlo.

El sistema de recirculación parcial de los gases EGR (Exhaust Gas Recirculation): está compuesto principalmente por una válvula diseñada para traer gases del múltiple de escape hacia el múltiple de admisión, con la finalidad de diluir la mezcla de aire/combustible que se entrega a la cámara de combustión consiguiendo de esta manera mantener los compuestos de NOx dentro de los límites respirables.

El sistema de inyección de aire al ducto de escape: este sistema se aplica en algunos modelos de vehículos y consiste en una inyección de aire fresco en el múltiple de escape y en el convertidor catalítico, con el fin de disminuir la temperatura de los gases de escape, evitando su sobrecalentamiento y por consiguiente la generación de hidrocarburos y monóxidos de carbono.

El convertidor catalítico: ubicado en el ducto de escape, su función es evitar la salida de la mayor parte de gases contaminantes a la atmósfera a través de reacciones químicas de oxidación y de reducción con materiales catalizantes como el rodio, el paladio y el platino, evitando así la salida de más de un 90% de monóxidos de carbono, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno.

La sonda lambda o sensor de oxígeno: es un dispositivo electrónico complementario, ensamblado en el ducto de escape del vehículo, encargado de verificar la cantidad de oxígeno presente en los gases de escape. Con niveles de oxígeno por debajo de los parámetros permisibles, necesariamente habrá una mayor cantidad de hidrocarburos y monóxidos de carbono en la mezcla. Dada esta lectura le informa al módulo de control de la inyección, dosificar la cantidad de combustible que inyecta al motor.

Todos los sistemas anteriores se han visto potencializados con la cada vez más precisa inyección de combustible. Los automóviles modernos vienen equipados con sistemas inteligentes para hacer de la combustión un proceso más eficaz, eficiente, económico y necesariamente responsable con el medio ambiente.

La inyección electrónica de combustible está compuesta por una serie de sensores que ‘leen’ las diferentes variables que inciden en el funcionamiento del motor (temperatura, velocidad, presión y flujo de aire, entre otros), una unidad de control que compara las variables medidas con los parámetros permisibles y, a través de actuadores (inyectores, reguladores, válvulas, etc.), genera la respectiva regulación del sistema.

Para que todo esto funcione adecuadamente y sin afectar el medio ambiente ni el bolsillo del conductor, basta con hacer un mantenimiento frecuente, el cual puede coordinarse en función de la revisión tecno-mecánica obligatoria en la que, a través del análisis de gases, se obtiene la lectura de cómo está funcionando el motor.

 

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