Gases de escape

Los gases quemados de todos los cilindros pasan al colector de escape y de este pasa al silenciador para ser evacuados al aire libre. El ruido que se produce se va disipando a través de una tubería, de una manera gradual hasta el punto de salida. De esta forma se logra reducir el ruido aumentando el recorrido y el espacio por el que van a pasar los gases. Cuando salen al medio ambiente, salen a una menor presión y menor velocidad.

Los gases producto de la combustión del motor contienen componentes como: nitrógeno (N), dióxido de carbono (CO2) y vapor de agua, los cuales son inofensivos y se encuentran en el medio ambiente. Dependiendo de las condiciones de uso del motor y de una combustión incompleta o inadecuada, se pueden producir otros como el monóxido de carbono (CO), Hidrocarburos (HC), esto sucede cuando la mezcla es rica, o sea que contiene mayor cantidad de partículas de combustible, también produce oxido de nitrógeno (NO) cuando la mezcla es pobre, esto quiere decir que contiene mayor cantidad de partículas de aire,  y plomo estos son perjudiciales para la salud.

El sistema de escape de un vehículo consta de:

  • Colector o múltiple de escape
  • silenciador
  • catalizador
  • sonda lambda

Colector o múltiple de escape

Esta montado hacia los puertos de salida de la culata, es el encargado de recibir los gases de escape producto de la combustión del motor que serán direccionados hacia el medio ambiente, debe soportar altas temperaturas. Algunos fabricantes realizan diseños especiales para reducir la presión y la velocidad de salida de los gases.

Silenciador

Los dispositivos silenciadores ahora tienen un diseño, ya no son unos elementos secundarios, sino que son objeto de estudio técnico con la finalidad de reducir el ruido sin generar pérdidas de potencia en el motor en todas las condiciones de velocidad y carga del motor.

Para que un silenciador tenga buen rendimiento y sea de buena calidad, debe ser durable, aislante del ruido y del calor, debe ser de  doble pared con revestimiento en aluminio en ambos lados, debe contener tubos perforados, fibras, protección a la corrosión y ser completamente herméticos.

Un motor en condiciones ideales solo debe producir nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua. Si el resultado de la combustión no es perfecto, entonces se generan gases contaminantes y nocivos para la salud, por lo tanto estos gases deberán ser controlados.

En Colombia, las emisiones de gases están reglamentadas en el artículo 91 del decreto 948 de 1995 y la resolución 910 de 2008 donde se reglamentan los niveles permisibles de emisiones contaminantes que deberán cumplir las fuentes móviles terrestres. También existen otras normas a nivel internacional, las normas euro, en Europa y las normas establecidas por la EPA en Estados Unidos, donde se establecen unos estándares internacionales para el control de emisiones, los fabricantes de automóviles se rigen por estas normas para el diseño de autos menos contaminantes, por lo cual se diseñan mecanismos en el motor y el automóvil para controlar los niveles de emisiones de gases contaminantes a la atmosfera.

Catalizador

Uno de los sistemas más eficientes para reducir las emisiones contaminantes es el convertidor catalítico o catalizador, en el cual se disminuyen las emisiones contaminantes, entre un 75% y 100%.

Se trata de un dispositivo que se instala en el tubo de escape cerca del múltiple de escape. Se instala en esta parte para aprovechar las altas temperaturas que salen del colector que alcanzan entre los 400 y 700 grados, esta temperatura es ideal para realizar el proceso de catalizacion. En el interior del catalizador se encuentra un monolito cerámico de rodio, platino y paladio, los cuales permiten realizar reacciones de oxidación y reducción en el caso de los catalizadores de oxireduccion. Existen tres tipos de catalizadores que son:

  • Catalizador oxidante: es el más sencillo y económico y dispone de un solo soporte cerámico.
  • Catalizador de dos vías: llamados de doble efecto, son en realidad un doble catalizador con una toma de aire intermedia, donde un compuesto reduce los óxidos de nitrógeno y el otro descompone el monóxido de carbono y los hidrocarburos.
  • Catalizador de tres vías: es el más complejo y sofisticado, contiene tres monolitos cerámicos, que ha desplazado a los catalizadores de doble cuerpo.

La mayor eficiencia en el control de emisiones está en la mezcla de los gases de admisión. Para que funcionen los catalizadores de tres vías se requiere que la mezcla aire combustible tiene sea homogénea, cercana o igual la mezcla ideal de 14,7 a 1, para lo cual es necesario un dispositivo que controle la mezcla y  para esto se integra la sonda lambda.

La sonda lambda

Es un dispositivo que va montado en el tubo de escape antes del catalizador, efectúa correcciones constantes sobre la inyección, basado en el valor de concentración de oxigeno que toma del escape. Consta de unos cuerpos cerámicos, dotado con una superficie de electrodos de platino que soporta el contacto con los gases.

La efectividad de la sonda esta en el material cerámico que tiene unos poros que le permiten recibir el oxigeno de la atmosfera cuando entra en contacto con los gases, y el contenido es diferente en los extremos de la sonda, se genera una señal eléctrica cuyo valor depende de la diferencia del oxigeno. El control de las emisiones de los gases al medio ambiente y la efectividad del catalizador de tres vías depende del control electrónico  de la mezcla.

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