DOC. MECÁNICA AUTOMOTRIZ
TEC. DIMAR W. ESTRADA C.
INTRODUCCIÓN
Los controles sobre las emisiones han reducido exitosamente las emisiones producidas por automóviles en términos de cantidad de contaminantes por distancia recorrida. Sin embargo, el aumento sustancial en las distancias recorridas por cada vehículo, así como el aumento del número de vehículos en circulación tiene como consecuencia que la disminución total de las emisiones sea cada vez menor.
Las emisiones producidas por un vehículo se clasifican en tres categorías distintas:
Emisiones de la tubería de escape: los desechos de la quema de combustibles fósiles en el motor del vehículo son emitidos a través del sistema de escape. Entre los mayores elementos contaminantes están:
Hidrocarburos: son partículas que no reaccionaron en la combustión o lo hicieron parcialmente, y es el mayor contribuyente de lo que se conoce como el smog de las ciudades, reconocido como altamente tóxico para la salud. Pueden causar daños y problemas en el hígado así como cáncer si se está continuamente expuesto a este elemento.
Óxido de nitrógeno (NOx): Son generados cuando el nitrógeno reacciona con el oxígeno del aire bajo las condiciones de alta temperatura y presión que se presentan dentro del motor. Las emisiones de estos óxidos de nitrógeno contribuyen también a la creación del smog, así como a la formación de la lluvia ácida.
Monóxido de carbono (CO): Es un resultado de la combustión incompleta debido a la ineficiencia de estas tecnologías. Uno de los efectos nocivos es que disminuye la capacidad natural de la sangre para cargar oxígeno en las células, lo que conlleva peligrosos riesgos de enfermedad cardíaca.
Dióxido de carbono (CO2): Las emisiones del dióxido de carbono son un aspecto de gran preocupación en el marco del calentamiento global puesto que es un gas que produce efecto invernadero, cada vez más común.
SISTEMAS DE EMISIONES
SISTEMA EVAPORATIVO EVAP
SISTEMA DE RECISRCULACIÓN DE GASES EGR
SISTEMA DE VENTILACIÓN POSITIVA PCV
SISTEMA INDUCCIÓN DE AIRE IA
SISTEMA CON CATALIZADOR
SONDA LAMBDA
ANÁLISIS DE GASES DE ESCAPE
SISTEMA EVAPORATIVO EVAP
TAPON DEL DEPOSITO DE COMBUSTIBLE
VÁLVULA DEL SISTEMA ANTIVUELCO
Esta válvula tiene como objetivo dejar salir del tanque solamente vapores de combustible y no permitir la salida de combustible liquido.
De la válvula antivuelco sale una línea o manguera que se conecta a un recipiente plástico de color oscuro ( café o negro ) conocido como canister.
CANISTER
En el interior del canister se encuentran pequeños pedazos de carbón activado los cuales tienen la propiedad de atraer el vapor de gasolina.
Del canister salen mangueras al múltiple de admisión.
VÁLVULA - CONTROL DE PURGADO
El purgado del canister lo controla la computadora cuando el motor se encuentra en altas RPM y en su temperatura normal, a través de las válvulas de purgado.
MANTENIMIENTO
Inspecciona lo siguiente, en caso que se sospeche una falla del canister
Verifica que la válvula check opere correctamente y al quitar el tapón del tanque no debe sentirse una succión, de lo contrario reemplázalo.
Verifica que el canister no esté inundado de combustible liquido, en caso de estarlo reemplaza el canister y la válvula antivuelco.
Y por último, revisa que las mangueras estén bien conectadas y no estén rotas o agrietadas, en caso necesario remplázalas
Nota : no se recomienda quitar las mangueras o que estén mal conectadas, ya que puede provocar una mala operación del sistema llegando a dañar el canister .
SISTEMA DE RECIRCULACIÓN DE GASES EGR
EGR (Exhaust gas recirculation) - válvula de recirculación de los gases de escape
La implantación de normas anticontaminación cada vez más exigentes y lo concienciación ecológica de los fabricantes hizo que en los 90 en Europa y bastante antes en USA se empezara a implantar en los motores un dispositivo llamado EGR iniciales de Exhaust Gas Recirculación, que es como se conoce la válvula de recirculación de gases de escape.
Actualmente su uso es prácticamente total en los motores Diesel y cada vez mayor en los de gasolina.
En los gases de escape de los motores Diesel nos encontramos con los siguientes contaminantes:
• Los hidrocarburos (HC).
• El oxido de carbono (CO).
• Las partículas por reacción química de oxidación.
• El oxido de nitrógeno (Nox).
De los tres primeros contaminantes se encarga de reducirlos el catalizador de oxidación. El oxido de nitrógeno no se ve afectado por la instalación de un catalizador por lo que dicho contaminante hay que tratarlo antes de que llegue al escape. Esta es la razón por la que se utiliza el sistema EGR en los motores.
Para reducir las emisiones de gases de escape, principalmente el oxido de nitrógeno (Nox), se utiliza el Sistema EGR que reenvía una parte de los gases de escape al colector de admisión, con ello se consigue que descienda el contenido de oxigeno en el aire de admisión que provoca un descenso en la temperatura de combustión que reduce el oxido de nitrógeno (Nox). Sin embargo hay que precisar que la emisión de óxidos de nitrógeno (NOx) en los motores Diesel solamente es posible reducirla por este método alrededor de un 50% y para mayores tasas de reducción debe recurrirse a otros sistemas, como el empleo de catalizadores. En el caso de los motores Diesel disminuye además la formación de partículas de hollín en alrededor de un 10%.
Un exceso de gases de escape en el colector de admisión, aumentaría la emisión de carbonilla.
Cuando debe activarse el sistema EGR y cual es la cantidad de gases de escape que deben ser enviados al colector de admisión, es calculado por la ECU, teniendo en cuenta:
• el régimen motor (R.P.M.)
• el caudal de combustible inyectado
• el caudal de aire aspirado
• la temperatura del motor
• la presión atmosférica reinante.
Normalmente el sistema EGR solamente esta activado a una carga parcial y temperatura normal del motor, nunca con el motor frío o en aceleraciones.
VÁLVULA EGR
La válvula EGR es la encargada de hacer recircular los gases del colector de escape al colector de admisión, dosifica el caudal de gases de escape reciclados. El sistema está instalado en el colector de gases de escape o en el sector de aspiración o también puede ir ubicado en un tubo termorresistente que conecta el colector de escape con el colector de admisión.
Las válvulas EGR pueden ser neumáticas o eléctricas Las válvulas neumáticas EGR se activan mediante vacío a través de las válvulas electromagnéticas (electroválvulas):
En los sistemas sencillos que utilizan electroválvulas para la activación (EUV), la válvula EGR cumple solamente la función de abrir o cerrar. El vacío es captado en el tubo de aspiración o generado por una bomba de vacío.
Las válvulas EGR eléctricas o electromagnéticas están controladas directamente por el instrumento de mando ECU (son autónomas) y ya no necesitan más el vacío ni las válvulas solenoides.
SISTEMA DE VENTILACIÓN POSITIVA PCV
Válvula PCV: Sistema de Ventilación Positiva del Cárter
La válvula PCV (PCV: Positive Crankcase Ventilation Valve) permite el paso de los vapores de aceite e hidrocarburos generados en el cárter hacia el múltiple de admisión y luego hacia las cámaras de combustión donde se queman, eliminando así la alta presión que se genera en el interior del motor y reduciendo la emanación de productos contaminantes hacia el ambiente.
Cuando la presión de los vapores de aceite y gasolina en el cárter es alta entonces la válvula PCV se abre permitiendo el paso hacia el múltiple de admisión para ser quemados.
La válvula PCV permite el flujo en un solo sentido, desde el interior del motor hacia el múltiple de admisión pero no al revés, de manera que no ingresa agua lluvia hacia el motor, que lo dañaría por falta de lubricación, efectivamente los primeros sistemas de Ventilación del cárter solamente eran un ducto entre la entrada de aire y la admisión del motor pero con el inconveniente que permitían el ingreso de agua hacia el motor, luego se intercaló la VÁLVULA PCV, que hace las veces de una válvula check: paso en un solo sentido.
La combustión de estos vapores se hace de manera completa, ya que el Módulo de Control Electrónico (ECM/ECU) los mezcla en las proporciones correctas con aire (14.7 de aire, por una vapor de gasolina/aceite).
Pero cómo es que se generan vapores de aceite e hidrocarburos en el interior del motor? Los vapores de aceite son muy fáciles de explicar, simplemente por el calentamiento del motor el aceite se evapora mientras que la presencia de gasolina/hidrocarburos en el aceite del motor se deben a una FILTRACIÓN DESDE LAS CÁMARAS DE COMBUSTIÓN, tal filtración se da en todos los motores ya sean nuevos o usados.
La filtración de gasolina desde las cámaras de combustión hacia el cárter se da por los anillos del motor, que a pesar de mantener una alta compresión al interior SIEMPRE PERMITEN un pequeño paso de gasolina.
La presencia de gasolina en el aceite del motor disminuye la lubricación y aumenta el desgaste, una razón más para eliminar los vapores de aceite y gasolina.
Problemas ocasionados por falla de la válvula PCV
Válvula PCV OBSTRUIDA.- Los vapores de gasolina y aceite filtrados, generan una GRAN PRESIÓN DENTRO DEL MOTOR, que si no se eliminan lo terminan dañando, revientan los sellos del cárter, de la tapa de culata de cilindros, dando así lugar a pérdidas y fugas por todas las juntas del motor.
Otra anomalía que produce el taponamiento de la válvula PCV es que el aceite en forma de vapor alcanza el FILTRO DE AIRE ensuciándolo, y el camino para alcanzar el filtro de aire es por el respiradero de la válvula PCV, es una pequeña manguera que se conecta después del filtro de aire y que alimenta la válvula PCV.
SISTEMA INDUCCIÓN DE AIRE IA
Descripción
El propósito del sistema de inducción de aire es filtrar y medir el flujo de aire de entrada en el motor.
El aire, filtrado por el filtro , pasa al colector de admisión en volúmenes variables. La cantidad de aire que ingresa al motor es una función del ángulo de apertura de la válvula de mariposa y de las rpm del motor. La velocidad del aire se incrementa a medida que pasa a través de los largos y angostos canales del colector de admisión, lo que mejora la eficiencia volumétrica del motor.
El volumen de aire de entrada se mide por el movimiento de la placa de medición del medidor de flujo de aire o por la detección de la frecuencia de vórtice en motores equipados con EFI tipo L. En motores equipados con EFI tipo D, el volumen de aire se mide al monitorear la presión en el múltiple de admisión, un valor que varía proporcionalmente con el volumen de aire que ingresa al motor.
La válvula de mariposa controla directamente el volumen de aire que ingresa al motor en función de la demanda del conductor. Además, cuando el motor está frío, es necesario que el aire suplementario pase por alto la válvula de mariposa cerrada para proporcionar un ralentí rápido en frío. Esto se logra mediante una válvula de aire bimetálica o de tipo cera o mediante una válvula de control de velocidad de ralentí controlada por la ECU (ISCV).
SISTEMA CON CATALIZADOR
Gracias a la función del catalizador disminuye la repercusión de los gases de escape antes de que sean expulsados al exterior, minimizando la contaminación ambiental.
El catalizador es un dispositivo que forma parte del sistema de escape del vehículo y su principal función es la de reducir la contaminación producida al expulsar los gases de escape al exterior. De esta manera se disminuye la repercusión ambiental de las emisiones contaminantes producidas por los vehículos a motor.
Este elemento se encuentra localizado entre el tubo de escape y el silenciador trasero de los automóviles que incorporan catalizador. Por lo general cuentan con una estructura cerámica que tiene forma de panal y están fabricados en platino y paladio.
Principalmente realiza la función de transformar los gases mediante una reacción química, logrando que los hidrocarburos (HC) se conviertan en agua y que el monóxido de carbono (CO) resultante, pase a ser dióxido de carbono (CO2). Esta transformación es posible gracias a la elevada temperatura a la que los gases circulan antes y dentro del propio catalizador.
Por tanto, una vez los gases de escape contaminantes que son generados por el motor fluctúan por la superficie activa del catalizador y se transforman de manera parcial en gases no perjudiciales para el planeta. La transformación, se considera parcial ya que, aunque en menor medida, el CO2 también es uno de los gases agravantes del efecto invernadero.
La vida útil de un catalizador estará determinada por su uso, aunque por lo general rondará los 120.000 Km siempre y cuando otros elementos no influyan en su buen funcionamiento. Para alargar al máximo la vida útil de este dispositivo será necesario que se revise periódicamente y que se mantengan en buen estado diversos elementos del motor como las bujías, el filtro del aire o la sonda lambda; que es la encargada de regular la mezcla de combustible en función de cuales sean las necesidades del motor.
¿CÓMO PODEMOS SABER SI EL CATALIZADOR TIENE UNA AVERÍA O SE ENCUENTRA EN MAL ESTADO?
Dependiendo del tipo de vehículo y de sus características podremos notar o no fallos de rendimiento en el motor, tanto a ralentí como durante la aceleración. Si esto sucede percibiremos falta de potencia y el motor se calará reiteradamente. Este síntoma se produce por la obstrucción del catalizador y éste deberá de ser reparado o cambiado por uno nuevo.
En el caso de que percibamos ruidos metálicos en la parte baja de nuestro coche podríamos estar ante el indicativo de que el panel cerámico interior del catalizador se ha fracturado y los trozos fluctúan por el interior, de modo que la filtración de gases ya no será la adecuada.
Cuando se perciba un humo denso cerca de la salida de gases del escape y éste desprenda un olor poco habitual, también podría ser debido a un catalizador en mal estado.
Finalmente, desde RO-DES, nos gustaría recomendaros que al menor síntoma acudáis de inmediato a vuestro taller ya que un problema en el catalizador podría terminar perjudicando seriamente al motor de nuestro vehículo.
ANÁLISIS DE GASES DE ESCAPE
fundamentos básicos del análisis de gases de escape de un motor de combustión interna.
Del resultado del proceso de combustión del motor se obtienen diversos gases y productos, entre ellos los más importantes son el CO (Monóxido de carbono), el CO2 (Dióxido de carbono), el O2 (Oxigeno) , Hidrocarburos no quemados ( HC ), Nitrógeno, agua y bajo ciertas condiciones Nox ( óxidos de Nitrógeno).
Un correcto análisis de las proporciones de los gases puede dar lugar a diagnósticos muy importantes del funcionamiento del motor.
El analizador de gases de escape analiza la química de estos gases y nos dice en que proporciones se encuentran los mismos.
Todos estos productos se obtienen a partir del aire y del combustible que ingresa al motor, el aire tiene un 80 % de Nitrógeno y un 20 % de Oxigeno (Porcentajes aproximados).
AIRE + COMBUSTIBLE ====== > CO + CO2 + O2 + HC + H2O + N2 + Nox (bajo carga)
Una combustión completa, donde el combustible y el oxígeno se queman por completo solo produce CO2 (dióxido de carbono ) y H2O ( agua).
Este proceso de una combustión completa y a fondo muy pocas veces se lleva a cabo y entonces surge el CO (monóxido de carbono) y consiguientemente aparece O2 (Oxigeno) y HC ( Hidrocarburos) , tengamos en cuenta que la aparición de los mismos es porque al no completarse la combustión "siempre queda algo sin quemar."
Los valores normales que se obtienen a partir de la lectura de un analizador de gases conectado a un motor de un vehículo de Inyección Electrónica son los siguientes:
CO < 2 % O2 < 2%
CO2 > 12% HC < 400 ppm.
El nitrógeno normalmente así como entra en el motor, sale del mismo y en la medida que el motor no este bajo una carga importante no forma Óxidos de Nitrógeno.
CO ( Monóxido de carbono):
El Monóxido es resultado del proceso de combustión y se forma siempre que la combustión es incompleta, es un gas toxico, innoloro e incoloro. Valores altos del CO, indican una mezcla rica o una combustión incompleta. Normalmente el valor correcto está comprendido entre 0,5 y 2 % , siendo la unidad de medida el porcentaje en volumen.
CO2 ( Dióxido de Carbono):
El dióxido de Carbono es también resultado del proceso de combustión, no es toxico a bajos niveles, es el gas de la soda, el anudrido carbónico.
El motor funciona correctamente cuando el CO2 está a su nivel más alto, este valor porcentual se ubica entre el 12 al 15 %. Es un excelente indicador de la eficiencia de la combustión.
Como regla general, lecturas bajas son indicativas de un proceso de combustión malo, que representa una mala mezcla o un encendido defectuoso.
HC ( Hidrocarburos no quemados):
Este compuesto representa los hidrocarburos que salen del motor sin quemar.
La unidad de medida es el ppm , partes por millón de partes, recordemos que el porcentaje representa partes por cien partes y el ppm , partes por millón de partes.
La conversión seria 1%=10000 ppm.
Se utiliza el ppm, porque la concentración de HC en el gas de escape es muy pequeña.
Una indicación alta de HC indica :
Mezcla rica , el CO también da un valor alto.
Mala combustión de mezcla pobre.
Escape o aceite contaminado.
El valor normal esta comprendido entre 100 y 400 ppm.
O2 (Oxigeno):
Este compuesto es el oxigeno del aire que sobro del proceso de combustión.
Un valor alto de Oxigeno puede deberse a mezcla pobre, combustiones que no se producen o un escape roto.
Un valor de 0% significa que se ha agotado todo el oxigeno, si el Co es alto es indicativo de un mezcla rica. Normalmente el Oxigeno debe ubicarse debajo del 2 %.
Nox (Óxidos de Nitrógeno):
Los óxidos de Nitrógeno se simbolizan genéricamente como Nox , siendo la "x" el coeficiente correspondiente a la cantidad de átomos de Nitrógeno, puede se 1, 2,3 etc.
Estos óxidos son perjudiciales para los seres vivos y su emisión en muchos lugares del mundo se encuentra reglamentada. Los óxidos de Nitrógeno surgen de la combinación entre sí del oxigeno y el nitrógeno del aire, y se forman a altas temperaturas y bajo presión. Este fenómeno se lleva a cabo cuando el motor se encuentra bajo carga, y con el objetivo de disminuir dicha emisión de gases, los motores incorporan el sistema EGR ( recirculación de gas de escape).
SENSOR LAMBDA
El sensor lambda, ubicado antes del catalizador, le asegura al mismo una concentración mínima de oxigeno a los efectos de que pueda trabajar. Tengamos presente que para cada uno de los procesos químicos que se llevan a cabo en un catalizador, siempre hace falta Oxigeno.
Cuando el motor se encuentra frío, el oxigeno resulta insuficiente, ya que la mezcla es rica, a los efectos de garantizar oxigeno aun en esas condiciones, los motores mas ecológicos incorporan la bomba de aire ( bombea aire al sistema de escape ), para que el convertidor ( o catalizador) pueda trabajar.
ANALIZADOR DE GASES
El método frecuentemente usado en analizadores de gases de escape para poder medir la concentración de los gases presentes en la mezcla, consiste en hacer pasar luz infrarroja por una celda que contiene el gas, y detectar la energía absorbida por cada uno de los gases con detectores apropiados. Estos detectores consisten en un filtro óptico formando por un lente que permite solo pasar las longitudes de onda del espectro infrarrojo correspondientes al gas cuya concentración se quiere medir.
Luego de este filtro, la luz es censada por un sensor óptico electrónico ( fotodiodo o fototransistor).
Esquemáticamente:
Entre la celda de medición y el emisor de infrarrojo existe un disco ranurado que deja pasar la luz infrarroja en intervalos regulares (CHOPPER), en el caso el analizador de gases sea de dos gases existe un filtro para cada uno de estos gases. La celda de medición es sometida a un leve incremento de temperatura que es controlada por un dispositivo.
Los sensores ópticos, así constituidos envían señales eléctricas a circuitos electrónicos amplificadores, los cuales terminan indicando en un display los valores de cada uno de los gases que son censados por estos dispositivos.
video.
Fuentes:
http://es.wikipedia.org/wiki/Control_de_emisiones_vehiculares
http://eldioxxtm.foroactivo.com/t252-sistema-evaporativo-del-auto-mas-importante-de-lo-que-creiamos
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