Sistemas para controlar las emisiones en el automóvil

La contaminación ambiental es una realidad mundial y desde hace muchos años se viene trabajando en controlar las emisiones contaminantes en los automóviles de serie. Cada día encontramos motores cada vez más eficientes en consumo de combustible y en emisiones al medio ambiente.

Sistema de control de emisiones

Este tipo de sistemas son instalados para controlar las emisiones de gases del motor (emisiones contaminantes ) contenidas en los gases de escape del motor. En esta entrada conoceremos los sistemas que utilizan los autos para reducir las emisiones.

Convertidores Catalíticos

Es un dispositivo que se instala en la salida del colector de escape, ya que en este punto es donde los gases salen a mayor temperatura; esta temperatura es aprovechada por el catalizador para elevar su temperatura y que este dispositivo logre un óptimo rendimiento, que se alcanza entre los 400 y 700 grados centígrados.

El catalizador está compuestos de unos monolitos o colmenas cerámicas que generalmente son de rodio, paladio y platino, con algunos promotores o retardadores químicos, que actúan por oxidación o reducción y por combinación de estas a fin de minimizar los contaminantes.

Un catalizador es una sustancia que produce una reacción química sin que ésta sufra algún tipo de cambio en forma o masa.

Por ejemplo, cuando el HC, CO y NOx son calentados en oxígeno a 500 º C (932 ºF), no hay prácticamente ninguna reacción química entre estos gases. Sin embargo, cuando ellos pasan por un catalizador, ocurre una reacción química y estos gases son convertidos en compuestos inofensivos de CO2, H2O y N2.

Los catalizadores usados en convertidores catalíticos de automóviles se diferencian dependiendo del tipo de gas, pero generalmente se usa el platino, paladio, iridio, radio, etc. El catalizador es aplicado a la superficie de muchos portadores para aumentar la superficie del área que es expuesta al gas de escape.

Si se utiliza gasolina con plomo, la superficie del catalizador se revestirá con plomo y perderá su efectividad. Por esta razón, los vehículos equipados con convertidores catalíticos siempre deben usar gasolina sin plomo.

Sensor de Oxígeno

Este sensor mide el oxígeno de los gases de combustión con respecto al oxígeno atmosférico. Gracias a éste la unidad de control puede regular con mayor precisión la cantidad de aire y combustible hasta llegar a la relación 14,7 a 1 (Lambda). De esta forma contribuye a que la mezcla sea homogénea, se genere una combustión completa y se reduzcan los gases contaminantes.

Ubicación del sensor de oxígeno

La sonda lambda está ubicada después del múltiple de escape en el primer tramo del exhosto o a la salida del catalizador. También podemos encontrar sistemas con dos sensores de oxígeno, uno que se encuentra antes del catalizador y otro después del catalizador para obtener una medida más precisa del oxígeno.

Sistema de Recirculación de los Gases de Escape (EGR)

El sistema EGR se usa para reducir la cantidad de NOx en el escape. La producción de NOx aumenta a medida que la temperatura dentro de la cámara de combustión aumenta debido a la aceleración o cargas pesadas en el motor, ya que las altas temperaturas propician la combinación del oxígeno y nitrógeno en el aire.

Por lo tanto, la mejor manera de disminuir la producción de NOx es manteniendo baja la temperatura en la cámara de combustión.

Los gases de escape consisten principalmente en dióxido de carbono (CO2) y vapor de agua (H2O), que son gases que no reaccionan con el oxígeno; el sistema EGR los recircula a través del múltiple de admisión para reducir la temperatura a la que ocurre la combustión.

Cuando la mezcla aire-combustible y los gases de escape se mezclan, la proporción de combustible en la mezcla aire-combustible disminuye (la mezcla se vuelve pobre) y además parte del calor producido por la combustión de ésta mezcla es desalojado por los gases de escape. La máxima temperatura obtenida en la cámara de combustión, por lo tanto, cae, reduciendo la cantidad de NOx producido.

Sistema (PCV) de Ventilación Positiva del Carter

La válvula PCV (Positive Crankcase Ventilation), ventilación positiva del cárter se encarga de absorber los gases de la combustión que ingresan al cárter. Cuando los pistones del motor están en movimiento, sucede que algunos gases no se queman en la combustión y pasan al cárter, y mediante esta válvula se recirculan en la admisión de aire, a fin de que sean quemados. Esta válvula regula el paso a la admisión y evita que se queden en el cárter.

Sistema (EVAP) o Canister evaporador

El Canister o sistema EVAP como lo conocen los americanos, es un sistema provisto de válvulas y tuberías que le permite recolectar los vapores de gasolina que se producen en el tanque de combustible, para almacenarlos temporalmente en un depósito, hasta que sean quemados en la admisión.

El sistema EVAP conduce la gasolina evaporada (gas de HC) desde el tanque de combustible a través del depósito de carbón, luego lo envía al motor donde es quemada. Esto evita que los gases de HC escapen a la atmósfera.

¿Qué es el sistema de emisión de gases?

El término "gases de escape de los automóviles" se refiere a la cantidad de contaminantes que emiten a la atmósfera los coches con motores de hidrocarburos durante su funcionamiento.

Después de descuidar este problema durante décadas, desde mediados de los años 60 los gobiernos han empezado a reducir al máximo las emisiones de los coches.

Emisión de gases vehiculares a través del tubo de escape

La mayoría de los contaminantes de un coche se emiten a través del tubo de escape. Tres de ellos son los más importantes. El primero es el óxido de nitrógeno, una sustancia que se forma cuando el nitrógeno entra en contacto con el oxígeno a alta presión y temperatura, un proceso que tiene lugar en el motor. Son responsables de la formación de smog, un tipo de nube contaminante, y de la lluvia ácida.

Los coches también emiten grandes cantidades de monóxido de carbono, que es el resultado de una mala combustión causada por una tecnología de combustible ineficiente. Entre otras cosas, interfiere en el transporte adecuado de oxígeno en la sangre, lo que provoca problemas cardíacos. Las emisiones de CO2 de los coches también son un problema porque son directamente responsables del calentamiento global. No cabe duda de que el dióxido de carbono provoca y agrava el problema del calentamiento global.

Además de los contaminantes que emiten los coches, los sistemas de escape también liberan a la atmósfera partículas de hidrocarburos sin reaccionar durante la combustión. Estas sustancias provocan el smog en las ciudades y, una vez en el cuerpo humano, pueden dañar gravemente el hígado y causar tumores y algunos tipos de cáncer.

Otros sistemas de reducción de emisiones son los siguientes

Recirculación de los gases del cigüeñal

En el caso del cigüeñal, el aceite también produce gases nocivos que vuelven a los cilindros donde se queman.

Bomba de alta presión

Esto comprime el combustible y lo mantiene a una presión constante, permitiendo a los inyectores inyectar el combustible en los cilindros. Esto reduce considerablemente el consumo de combustible y, por tanto, las emisiones de gases de escape.

Bujías

Estos dispositivos precalientan la cámara de combustión en un Diesel durante el arranque y facilitan la puesta en marcha de un motor frío. El resultado es un menor consumo de combustible y unas emisiones de escape mínimas.

Actualizaciones mecánicas (Euro II, Euro III, Euro IV)

Entre 1992 y 2005, las sucesivas normativas impusieron mejoras en el catalizador. También llevaron a algunos fabricantes a elegir métodos para mejorar el rendimiento del motor. Entre ellos se encuentran los sistemas de sobrealimentación (compresores y supercargadores) y las cajas de cambios con más relaciones. Más recientemente, algunas marcas han adoptado motores más pequeños y eficientes.

Filtro de partículas diésel (DPF)

Este filtro (DPF) se desarrolló para cumplir la norma Euro 5 en 2009. Reduce las emisiones de benzopireno (partículas de carbono en suspensión) causadas por los contaminantes del combustible diésel. Este sistema de reducción de emisiones puede instalarse en varios lugares. Está situado detrás o integrado en el catalizador, o junto a él en los vehículos equipados con filtros de NOx.

Trampas de NOx

Cuando un motor produce una cantidad excesiva de óxidos de nitrógeno (NOx), el catalizador es incapaz de eliminarlos por completo. Por esta razón, los fabricantes a veces instalan trampas de NOx para capturar y neutralizar estas partículas nocivas.

Sistema AdBlue

La norma Euro 6 ha puesto a los motores diésel en su sitio. Los fabricantes han confiado en un sistema que aumenta la reacción catalítica de las partículas de NOx mediante la incorporación de un ingrediente en el combustible diésel. Este ingrediente, que consiste en urea diluida en agua, se conoce comercialmente como AdBlue.

Averías en el sistema de control de emisiones de gases de escape: causas y medidas a tomar

El mal funcionamiento y los fallos del sistema de control de emisiones pueden ser, y a menudo son, causados por la válvula EGR. El uso del vehículo, por ejemplo, en el tráfico urbano, puede provocar una acumulación de hollín o partículas de hollín. La acumulación de hollín por sí sola, sin que la válvula EGR pueda regenerarse como es debido, puede conducir a un problema de este tipo que requiera la sustitución del sistema de evaporación de los gases de escape.

Esto sólo ocurre en algunos de los casos más graves. Normalmente el coche nos avisa varias veces, tenemos que arrancar el coche, se enciende solo y a los pocos segundos se apaga la luz de aviso.

Sin embargo, si la luz de advertencia no se enciende en el tiempo prescrito, es necesario acudir a un taller para su reacondicionamiento, si es necesario, o, en el caso de una avería grave, para una reparación adecuada. Estos problemas pueden afectar al sistema de escape.