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Evolución de los sistemas anticontaminación

A lo largo de la historia del automóvil hemos observado un cambio continuo en la evolución de las tendencias estructurales y modelos más estilizados, adaptándose a las demandas y modas que el sector proponía al cliente final: “el consumidor”.

Mientras, en las “cocinas” (departamentos de innovación tecnológica) se trabaja ya desde hace muchos años en el desarrollo de motores y sistemas postcombustión para hacer cumplir las normativas anticontaminación, que con el paso de los años son cada vez más restrictivas.

Hace años la tendencia de los fabricantes estaba orientada a la optimización del combustible “Consumos” y al rendimiento “potencia”. Provocando un cambio radical en los motores de ciclo Otto de los ya extinguidos “carburadores” a las inyecciones de control electrónicos, consiguiendo motores más eficientes aumentando el equilibrio entre Consumo-Potencia. En esa época los motores Diésel no sufren cambios notables que no sean relacionados con los avances de la época, ya que el parque automovilístico no era muy numeroso y los motores diésel estaban destinados para el transporte profesional y en pocos casos de uso particular.

Pero el aumento de los parques automovilísticos de los países desarrollados y las grandes ciudades súper pobladas, hace que aparezcan una gran cantidad de gases contaminantes emitidos a la atmósfera, y aumentar la preocupación sobre estos gases y la repercusión en el medio ambiente y en las personas.

Los gobiernos comienzan a realizar estudios y análisis de estos gases contaminantes, y publican y aprueban una serie de medidas de obligatorio cumplimiento para todos los fabricantes de vehículos automóviles. En las cuales todo vehículo antes de salir al mercado debe cumplir esta serie de medidas “Homologación” que son distintas dependiendo del mercado al que deban este cumplimiento, en el mercado europeo se denominaran Normativas Euro.

Con la entrada en vigor de las Normativas Euro 0, Euro I, Euro II, Euro III, Euro IV, Euro V, Euro VI, el mercado europeo permite tener bajo control las emisiones contaminantes evacuados a la atmósfera de los vehículos. Estas normativas han ido evolucionando a unas versiones superiores con el avance de los años, siendo más restrictiva la evolución más moderna que la anterior. Los fabricantes con la finalidad de cumplir esta serie de normativas año tras año se han visto obligados a desarrollar una serie de medidas en los sistemas de inyección y sobre todo en los sistemas Postcombustión siendo estas de diferente funcionamiento en los motores Otto con los de ciclo Diésel aunque con funcionamiento muy parecido.

Por su importancia, reducción dependiendo que tipos de gases, y por su aparición cronológica vamos a enumerar y a explicar los sistemas utilizados en los vehículos turismos.

 

SISTEMAS PRECOMBUSTIÓN

Los fabricantes a lo largo de la historia han ido desarrollando una serie de avances tecnológicos como la inclusión de la electrónica en el cálculo y la gestión de los parámetros utilizados para realizar la aportación del combustible y la combustión.

Entre estos avances podemos enumerar Unidades de control más sofisticadas concebidas para poder realizar cálculos en tiempo real de un número elevado de parámetros proporcionado de numerosos sensores y aplicar activaciones en un elevado número actuadores en los diferentes sistemas electrónicos.

Otros avances pre combustión que podemos destacar los sistemas de distribución variable “válvulas” y sistemas de admisión variable “colectores de admisión”, con la finalidad de mejorar el llenado de los cilindros y generar turbulencias en la entrada de gases, provocando mayor potencia, menor consumo y contaminación. Sistemas Cánister, etc.

Estos son algunos de los avances más notables en los sistemas pre combustión aunque la mayoría de los fabricantes de los vehículos automóviles apuestan por estos, y también por desarrollar otras medidas que puedan favorecer el cumplimiento de la normativa para sus motores.

 

SISTEMAS POSTCOMBUSTIÓN

Otro capítulo aparte son los sistemas postcombustión. Los fabricantes con sus departamentos de I+D e ingenieros después de desarrollar la mayor cantidad de sistemas y medidas posibles pre combustión en sus motores, para poder cumplir con las normativas anticontaminación, montan una serie de dispositivos o componentes que hace que estos reduzcan sus emisiones. Aunque en pocas ocasiones se consiguen (por lo tanto, no montan estos dispositivos), por este motivo hay vehículos del mismo año que otros y no montan ciertos sistemas, ej.: EGR; FAP etc. En cambio, la mayoría tiene que hacer uso se ciertos sistemas para poder homologar sus motores en las Normativas Euro en vigor.

A diferencia de lo que muchas personas piensan, incluso profesionales del sector me gustaría destacar que las normativas anticontaminación “Euro” no obligan al uso y montaje de estos sistemas (EGR; FAP; CATALIZADORES; etc.), sino a cumplir una serie de emisiones para los vehículos. Estos sistemas son utilizados por los fabricantes para poder cumplirlas, por este motivo coinciden sistemas nuevos con el cambio de algunas normativas Euro.

Entre estos dispositivos nos podemos encontrar:

 

 

EL CATALIZADOR

Es un componente que aparece en los años 80 para motores Gasolina con sistemas de inyección electrónica de ciclo Otto, y a finales de los años 90 para motores Diésel con gestión electrónica.

 

¿Qué es?

Es un monolito cerámico con forma de panal de abeja con una superficie rugosa y metales preciosos (Rodio; Paladio; Platino) instalado en el tramo de escape a través del cual se hacen pasar los gases de combustión del motor.

¿Cómo funciona?

Los principales gases contaminantes CO; HC; NOx, reacciona con los metales preciosos provocando las reacciones químicas y resultando gases inocuos con la atmósfera como H2O; CO2; N2 y O2 todo esto en milésimas de segundo.

Hay que distinguir entre los catalizadores utilizados en motores Gasolina llamados tres vías, que oxidan los gases HC y CO y reducen los NOx siendo muy efectivo y obteniendo resultados de emisiones muy reducidas desde hace años. Y en los Diésel se les llaman de dos vías porque sólo oxidan dos gases los HC y CO.

Para el buen funcionamiento y calculo en la gestión de este dispositivo se tiene en cuenta la información recogida por un sensor llamado Sonda Lambda que también ha sufrido evoluciones siendo cada vez más precisas.

 

 

 

VÁLVULA EGR

Es un sistema que tiene su aparición motivado por las medidas recogidas en la Euro II y es encargado de reducir las emisiones contaminantes especialmente los NOx. En los motores de gasolina no está muy presente ya que los motores de gasolina por medio de sus gestiones electrónicas en los sistemas de Inyección y el catalizador se reducen satisfactoriamente las emisiones generadas. En cambio, en los motores Diésel es de casi obligatorio montaje ya que por su funcionamiento es muy necesario llegando a reducir un 30% de estos gases en algunos casos.

 

 

 

 

¿Qué es?

El sistema está formado por unos conductos que comunican el colector de admisión y el colector de escape interrumpiendo y regulando la apertura parcial o total de dicho conducto por medio de una válvula conocida como “EGR”. El accionamiento de esta apertura suele ser mecánica, aunque la activación de este mecanismo es diverso, por medio de capsulas neumáticas accionadas por vacío regulados por electroválvulas, o por medio de mecanismos eléctricos por electroválvulas o motores eléctricos.

¿Cómo funciona?

En su funcionamiento la EGR permite el paso de gases quemador provenientes del colector de escape hacia el colector de admisión mezclando estos con los gases contenidos en el colector de admisión (mezcla de aire-gasolina en motores de gasolina y aire en el caso de motores diésel e inyección directa de gasolina), con el objeto de reducir el exceso de oxígeno y la temperatura de combustión, principales causas de la generación de los famosos NOx.

Como en los casos anteriores este sistema también ha sufrido cambios y evoluciones y no sólo a la hora de realizar las activaciones en su aperturas y cierres. También en la concepción del sistema como las llamadas EGR Limpias o de Baja Presión.

Estas EGR Limpias o de Baja Presión recirculan los gases de escape posteriores al filtro de partículas consiguiendo que estos no contengan residuos de carbonilla de la combustión (de ahí su nombre de limpias), además de subsanar la imposibilidad de recirculación en regímenes medio-altos provocados por pérdida de presiones de sobrealimentación en estas fases transitorias del motor.

 

 

FILTRO DE PARTICULAS (FAP/DPF)

A partir del año 2009 entra en vigor la normativa Euro V en la cual las emisiones de partículas de hollín sufren un restricción notable en la cual, la mayoría de los fabricantes optan por el montaje de sistemas FAP con ello se reducen las emisiones de partículas en un 99% aproximadamente, siendo una medida efectiva y definitiva. Hasta hace poco estos filtros de partículas se les relaciona únicamente en motores Diésel, aunque en la actualidad algún fabricante lo empieza a montar en algunos motores de gasolina.

¿Qué es?

Es un elemento cerámico alojado en el tramo de escape normalmente colocado posterior al catalizador, que retiene las partículas hollín para evitar la evacuación al exterior. Existen dos tipos de filtros de partículas: los que llevan un sistema de aditivación al carburante (Eolis) y los que no.

¿Cómo funciona?

El FAP/DPF retiene las partículas de hollín en su alojamiento análogamente como lo haría cualquier filtro que se pudiera montar para purificar cualquier fluido del vehículo (combustible, aire, aceite). El mayor inconveniente es el elevado precio de éste y no se concibe la idea de sustituir como un componente de mantenimiento. Así que se tiene que renovar (Regenerar) para poder seguir reteniendo estas partículas periódicamente en el tiempo.

En este proceso existen las diferencias de los dos tipos aditivados y no aditivados, y en este proceso también es donde se centraliza la complejidad del sistema además de las averías causadas en los componentes que entran en funcionamiento en este proceso de regeneración.

 

 

CATALIZADORES DE REDUCCIÓN SELECTIVA (SCR)

Con la entrada en vigor de la normativa Euro VI en el año 2014 las restricciones de los gases NOx sufren una drástica reducción de emisiones. Los fabricantes se ven obligados a introducir en sus vehículos de motorizaciones Diésel unos catalizadores para reducir dichos gases.

 

¿Qué es?

Es un monolito cerámico con forma de panal de abeja con una superficie rugosa y metales preciosos (igual que un catalizador de tres y dos vías) instalado en el tramo final de escape a través del cual se hacen pasar los gases de combustión del motor. Además, necesita de un aditivo para poder realizar la reducción de los NOx.

¿Cómo funciona?

Un agente AdBlue es inyectado en el flujo de los gases de escape antes del catalizador (SCR) para favorecer el tratamiento catalítico y conseguir una reacción química de los NOx consiguiéndolos reducir en un porcentaje cercano al 98%/99%.

En definitiva, las medidas tomadas y los montajes de componentes en el tramo escape, provocan una serie de transformaciones y adicción de sistemas controlados electrónicamente que conlleva a unos mantenimientos adicionales y a una susceptibilidad de avería. Esto conlleva una especialización del profesional del servicio postventa.

Hoy en día el mercado está cambiando constantemente condicionado por las normativas anticontaminación, y no se sabe aún que ocurrirá con los motores de combustión especialmente los Diésel, ya que algunas capitales europeas están prohibiendo o restringiendo su circulación y se piensa que estos motores tendrán una longevidad de una o como máximo dos normativas Euro más. ¿Qué sistema tendrán pensado para cumplir estas normativas venideras? o ¿Los fabricantes tirarán la toalla y dejarán de producir motores Diésel y concentrar todos sus esfuerzos en híbridos y eléctricos?

Estas incógnitas se irán despejando en un futuro no muy lejano…

 

Cars Marobe

Laureano López, Responsable de Certificados de Profesionalidad en Carsmarobe.

 

Fuente de medios gráficos.

CATALIZADOR https://www.autofit-spain.es/que-es-el-catalizador-y-como-detectar-posibles-averias/
EGR https://www.motorpasion.com/otros/especial-mantenimiento-admision-escape-sistemas-anticontaminacion-parte-2
EGR https://www.ms-motorservice.com/es/tecnipedia/post/busqueda-de-averias-en-el-sistema-de-reciclaje-de-gases-de-escape-en-motores-de-gasolina-y-diesel/
FAP http://filtroparticulas.pt/wp-content/uploads/2015/12/Filtro-de-Pat%C3%ADculas-1-300×169.jpg
FAP http://filtroparticulas.pt/wp-content/uploads/2015/12/Filtro-de-part%C3%ADculas-5-300×195.jpg
CATALIZADOR SCR https://3.bp.blogspot.com/-Yd7_JFB5fOo/WBCHf1LG2hI/AAAAAAAAAds/5BtJFhQ0OX4ef1NPYMcgr_3ED2-dRVmeACLcB/s1600/Nox.jpg
CATALIZADOR SCR http://www.clasicosalvolante.es/audi-anade-nuevas-versiones-clean-diesel/audi-clean-diesel-09m/