Emisión de Gases

Emisiones de escape

Combustión y relación aire-combustible

           Para obtener una economía de combustible favorable, capacidad de conducción y que los gases de escape que sean tan limpios como sea posible, la combustión de la mezcla aire-combustible debe ser satisfactoria.

Motor a Gasolina

Mezcla Aire-Combustible

           La gasolina debe mezclarse con el aire si esta se va a quemar. Además, la atomización de la gasolina (mezclarse bien con el aire) asegura una combustión más satisfactoria. Sin embargo, para lograr aún una mejor combustión, es también necesaria una relación aire-combustible apropiada.

Motores Diesel

Mezcla Aire-Combustible

           Un motor diesel está construido de forma tal que el combustible se enciende mediante una combustión espontánea debido al calor generado por la compresión del aire de admisión. Para lograr esta combustión “espontánea” es necesario atomizar el combustible (incrementando así el área de la superficie del combustible que recibe el calor). En otras palabras, es necesario una buena mezcla.

Gases de escape

La Atmósfera

           La atmósfera de la tierra, que es normalmente llamada “aire” está compuesta principalmente por dos gases, oxígeno (O2), que ocupa el 21% (en volumen) de la atmósfera y nitrógeno (N2), que ocupa el 78% de la atmósfera.

           El 1% restante está ocupado por otros gases, incluyendo el argón (Ar), que ocupa el 0,94% del 1% restante y el dióxido de carbono (CO2).

Contaminantes del Aire

           Además del argón y del dióxido de carbono, también hay muchas sustancias indeseables creadas por el hombre, tales como el monóxido de carbono (CO), gas de hidrocarburo (HC), óxidos de nitrógenos (NOx), dióxido de azufre (SO2), dióxido de carbono (CO2), etc.

           Estas sustancias indeseables son denominadas “contaminantes del aire”. Como se puede ver en la ilustración de abajo, la contaminación no es sólo causada por los automóviles; otras causas principales incluyen fuentes estacionarias tales como fábricas, plantas de fuerza termoeléctricas, calefactores de los edificios, incineradores y fuentes móviles tales como aviones y barcos.

Contaminación Producida por los Automóviles

           La contaminación producida por los automóviles es creada por el quemado o evaporación del combustible de los mismos (gasolina o combustible diesel). Esta puede dividirse en tres sustancias principales: CO, HC y NOx. Estos gases son desagradables para respirar y en muchos casos son dañinos o aún peligrosos para los seres humanos, animales o plantas.

Acción Dañina de los Contaminantes del Aire

           La tabla siguiente es un resumen de los principales efectos dañinos de los contaminantes del aire.

Contaminante	Principales Acciones Dañinas	Observaciones
CO	Impide el intercambio de oxigeno en la sangre y causa envenenamiento por monóxido de carbono. El CO atmosférico en una concentración de 30-40 PPM* entorpece o paraliza el sistema nervioso autónomo. A 500 PPM; o con una concentración mayor, causa dificultad en la respiración y dolores de cabeza cuando se intenta mover el cuerpo. En concentraciones muy altas, puede causar la muerte.	-
HC	Irrita los revestimientos de los órganos respiratorios.	Es un componente del smog foto-químico
Nox	Irrita los ojos, nariz y garganta, si la irritación es fuerte, causa tos, dolores de cabeza y daño en los pulmones. EI NO2, emite un olor irritante a 3 – 5 PPM, irrita los ojos y nariz a 10 – 30 PPM y provoca tos, dolores de cabeza y vértigo a 30 – 50 PPM.	Es el componente principal del smog fotoquímico.
CO2	No es directamente dañino para los seres humanos, pero crea una capa aislante en la atmósfera de la tierra. Esta es una causa principal del efecto invernáculo o calentamiento global	-

* PPM: Abreviación de “partes por un millón”. Utilizada como una unidad para indicar la concentración o contenido

Sistemas de control de emisiones

           Los sistemas de control de emisiones son instalados para controlar los contaminantes contenidos en los gases de escape.

           Aquí solamente será explicado el principal sistema de control de emisiones.

Convertidores Catalíticos.

- Principio

           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.

IMPORTANTE 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.

Sistema Catalizador de Tres Vías

           El convertidor catalítico de tres vias (CCRO. Convertidor Catalitico para la Reducción y Oxidación) es el tipo de convertidor catalitico ideal, debido a que este puede convertir no solamente el CO y HC, sino también el NOx en sustancias no contaminantes. Sin embargo, el problema con este tipo de convertidor es que, para que se produzca esta reacción, la relación aire- combustible debe de mantenerse muy cerca de la relación teórica. Si esto se cumple, se obtiene una proporción de purificación muy alta para los tres contaminantes, como se muestra en el gráfico de la derecha.

Sensor de O2

           El sensor de O2 se encuentra instalado en el múltiple de escape. Detecta la concentración de oxigeno en los gases de escape, calcula la relación aire-combustible basándose en esto y envía los resultados a la ECU.

Ejemplos:

• Alto contenido de 02 en los Gases de Escape.

           Cuando hay un porcentaje alto de oxigeno en los gases de escape, la ECU juzga por medio de esto que la relación aire-combustible es alta. Esto es, la mezcla es pobre.

• Bajo Contenido de 02 en los Gases de Escape

           Cuando hay un porcentaje bajo de oxigeno en los gases de escape, la ECU juzga por medio de esto que la relación aire-combustible es baja. Esto es, la mezcla es más rica.

Sistema de Recirculación de los Gases de Escape (EGR)

           El sistema ERG es usado 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 oxigeno 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 inertes y 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)

           El sistema PCV causa la recombustión de los gases que escapan del cilindro generados por el motor, evitando así que escape el HC a la atmósfera. También, manteniendo la presión interior del carter a un nivel constante, este sistema ayuda a estabilizar la combustión y evitar las fugas de aceite.

Sistema (EVAP) de Control de Emisiones del Combustible Evaporado

           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.

Conocimiento de los combustibles

Gasolina

Requisitos de la Gasolina

           Se requieren las siguientes cualidades en la gasolina para proporcionar una suave operación motor:

• Combustibilidad

           Combustión uniforme dentro de la cámara de combustión, con un mínimo de golpeteos (detonación).

• Volatilidad

           La gasolina debe ser capaz de vaporizarse fácilmente para proporcionar la apropiada mezcla aire-combustible aún cuando se arranca un motor frío.

• Rendimiento estable de oxidación y detergencia

           Un pequeño cambio en la calidad y un mínimo de formación de goma durante el almacenamiento; también la gasolina no ha de formar depósitos en el sistema de admisión.

• Número de Octano

           El número o clasificación de octano de un combustible es la medida de las caracteristicas de antigolpeteo del combustible. Las gasolinas con mayores clasificaciones de octano son menos propensas a causar golpeteos en el motor que las gasolinas con clasificaciones de octano bajas.

iREFERENCIA!            La gasolina con un número de octanos de unos 90 es generalmente llamada “ gasolina regular” ; una con un número de octanos sobre 95 es llamada de “ alto octanaje” , “ super” o gasolina “ extra”.

Combustible Diesel

Requisitos del Combustible Diesel

           Se requieren las siguientes cualidades del combustible diesel:

• Inflamabilidad

           El tiempo de retardo de encendido debe ser lo suficientemente corto para permitir el arranque fácil del motor. El combustible diesel debe permitir la marcha suave del motor con poco golpeteo.

• Fluidez en baja temperatura

           El combustible debe permanecer liquido a bajas temperaturas, de tal modo que el motor arrancará fácilmente y marchará suavemente.

• Lubricidad

           El combustible diesel sirve como lubricante para la bomba de inyección e inyectores, por lo tanto, este debe tener adecuadas propiedades de lubricación.

• Viscosidad

           Debe de tener una apropiada viscosidad (espesor), de tal modo que sea asegurada una apropiada atomización por los inyectores.

• Bajo contenido de azufre

           El contenido de azufre causa corrosión y desgaste en las piezas del motor, de manera que su contenido debe ser mínimo.

• Estabilidad

           No pueden ocurrir cambios en la calidad y no debe de producir goma, etc. durante su almacenaje.

• Número de Cetano

           El número de cetano o clasificación de un combustible diesel es un método de indicación de la habilidad de un combustible diesel para evitar el golpeteo. Cuando es mayor la clasificación de cetano, mejor es la habilidad del combustible para hacer esto.

           Existen dos escalas de índice para indicar la capacidad del combustible diesel para evitar el golpeteo y para indicar su inflamabilidad: el índice de cetano y el índice diesel.

           Nótese que la clasificación mínima de cetano aceptable para un combustible es generalmente de 40 a 45 para motores automotrices diesel de altas velocidades.

¡IMPORTANTE!            El combustible diesel sirve también como lubricante, mientras que la gasolina no. Si se usa gasolina en un motor diesel por error, esta de chamuscará y dañará la bomba de inyección y los inyectores del motor diesel. Nunca cometa este error cuando reabastezca el combustible.