DE COMBUSTION INTERNA.
esta gu�a
Del resultado del proceso de combusti�n del motor se obtienen diversos gases y productos, entre ellos los mas importantes son el CO ( mon�xido de carbono ), el CO2 ( di�xido de carbono ), el O2 ( Oxigeno ) , Hidrocarburos no quemados ( HC ), Nitr�geno , Agua y bajo ciertas condiciones Nox ( �xidos de Nitr�geno).
Un correcto an�lisis de las proporciones de los gases puede dar lugar a diagn�sticos muy importantes del funcionamiento del motor.
El analizador de gases de escape analiza la qu�mica 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 Nitr�geno y un 20 % de Oxigeno (aproximadamente).
Podemos entonces escribir lo siguiente:
AIRE + COMBUSTIBLE ====== > CO + CO2 + O2 + HC + H2O + N2 + Nox (bajo carga)
Una combusti�n completa, donde el combustible y el oxigeno se queman por completo solo produce CO2 (di�xido de carbono) y H2O ( agua).
Este proceso de una combusti�n completa y a fondo muy pocas veces se lleva a cabo y entonces surge el CO (mon�xido de carbono) y consiguientemente aparece O2 (Oxigeno) y HC ( Hidrocarburos) , tengamos en cuenta que la aparici�n de los mismos es porque al no completarse la combusti�n "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 veh�culo de Inyecci�n Electr�nica son los siguientes:
CO < 2 % O2 < 2%
CO2 > 12% HC < 400 ppm.
El nitr�geno normalmente as� como entra en el motor, sale del mismo y en la medida que el motor no este bajo una carga importante no forma �xidos de Nitr�geno.
Vamos a estudiar cada uno de estos gases:
CO (mon�xido de carbono):
El mon�xido es resultado del proceso de combusti�n y se forma siempre que la combusti�n es incompleta, es un gas toxico, inoloro e incoloro. Valores altos del CO, indican una mezcla rica o una combusti�n incompleta. Normalmente el valor correcto esta comprendido entre 0,5 y 2 %, siendo la unidad de medida el porcentaje en volumen.
CO2 (di�xido de Carbono):
El di�xido de Carbono es tambi�n resultado del proceso de combusti�n, no es toxico a bajos niveles, es el gas de la soda, el anh�drido carb�nico.
El motor funciona correctamente cuando el CO2 esta a su nivel mas alto, este valor porcentual se ubica entre el 12 al 15 %. Es un excelente indicador de la eficiencia de lacombusti�n.
Como regla general, lecturas bajas son indicativas de un proceso de combusti�n malo, que representa una mala mezcla o un encendido defectuoso.
HC (Hidrarburos no quemados):
Este compuesto representa los hidrocarburos que salen del motor sin quemar.
La unidad de medida es el ppm, partes por mill�n de partes, recordemos que el porcentaje representa partes por cien partes y el ppm, partes por mill�n de partes.
La conversi�n seria 1%=10000 ppm.
Se utiliza el ppm, porque la concentraci�n de HC en el gas de escape es muy peque�a.
Una indicaci�n alta de HC indica:
� Mezcla rica, el CO tambi�n da un valor alto.
� Mala combusti�n 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 combusti�n.
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 (�xidos de Nitr�geno):
Los �xidos de Nitr�geno se si mbolizan gen�ricamente como Nox, siendo la "x" el coeficiente correspondiente a la cantidad de �tomos de Nitr�geno, puede se 1, 2,3 etc.
Estos �xidos son perjudiciales para los seres vivos y su emisi�n en muchos lugares del mundo se encuentra reglamentada. Los �xidos de Nitr�geno surgen de la combinaci�n entre s� del oxigeno y el nitr�geno del aire, y se forman a altas temperaturas y bajo presi�n. Este fen�meno se lleva a cabo cuando el motor se encuentra bajo carga, y con el objetivo de disminuir dicha emisi�n de gases, los motores incorporan el sistema EGR (recirculaci�n de
gas de escape).
El EGR esta constituido por una v�lvula, de accionamiento neum�tico o el�ctrico, que permite que partes de los gases de escape pasen a la admisi�n del motor, y de esta forma se encarezca la mezcla. Si bien el motor pierde potencia, la temperatura de combusti�n baja y ello lleva aparejado una disminuci�n en la emisi�n de Nox.
Tenemos que destacar que la v�lvula EGR, se abre en motores nafteros s�lo bajo condiciones de carga y su apertura es proporcional a la misma.
El sistema EGR disminuye las emisiones de �xidos de nitr�genos, por una baja significativa en la temperatura de la c�mara de combusti�n, como consecuencia del ingreso del gas de escape a la misma.
Relaci�n Lambda:
Se define a la relaci�n Lambda como Rel. Lambda = R. Real / 14.7 Siendo Real la relaci�n en peso aire- combustible real que tiene el motor en ese momento.
La relaci�n ideal aire-combustible es de 14.7 gr. de aire y 1 gr. de nafta.
Supongamos que el motor esta funcionando con una mezcla un poco rica, por ejemplo con una relaci�n 13.8:1, entonces la relaci�n lambda ser�
R. Lambda = 13.8/14.7
Vemos que este valor ser� 0.9.
En resumen una relaci�n lambda menor que 1, significa que la mezcla aire combustible se esta produciendo en una condici�n de riqueza.
Una relaci�n lambda mayor que 1, significa que la relaci�n aire combustible se esta efectuando en una condici�n de pobreza.
Tengamos presente algo muy importante:
Una relaci�n lambda = 1, significa que el aire y el combustible han sido mezclados en la proporci�n exacta, lo que no implica que el motor despu�s queme bien esos productos.
Esto puede interpretarse como que a pesar que la mezcla es correcta, el motor puede tener deficiencias y quemar mal esa mezcla.
Este concepto es importante porque nos puede indicar problemas en el motor, como una mala puesta a punto de la distribuci�n, un encendido defectuoso, combustiones desparejas por inyectores sucios, etc.
Funcionamiento y principios b�sicos:
Actualmente existen diversos tipos de sistemas para an�lisis de gases de escape.
Trataremos a continuaci�n la teor�a y explicaci�n del funcionamiento de los analizadores de gases de escape infrarrojos. La energ�a infrarroja IR es una forma de luz.
La longitud de onda de esta energ�a es m�s larga que la de la luz que nosotros podemos llegar a ver, de todas maneras el ser humano no puede ver la energ�a infrarroja directamente desde sus ojos. De hecho existen algunos dispositivos que pueden detectar la presencia de ondas de luz infrarroja.
Afortunadamente hay un muy peque�o lapso de absorci�n de bandas en varios gasespresentes en una corriente de gases.
Es posible detectar la presencia de un gas, por medici�n del equivalente de la luz infrarroja absorbida en una onda particular de energ�a infrarroja que pasa a trav�s de las c�lulas contenidas en la mezcla de un gas. Si un gas absorbe un espectro de luz infrarroja, y este espectro es caracter�stico y espec�fico de dicho gas, entonces la indicaci�n de esta absorci�n puede ser usada como indicaci�n de la concentraci�n de dicho gas.
La concentraci�n de un gas que se quiere medir puede ser expresada porcentual mente de acuerdo a la absorci�n de IR que pasa a trav�s de una celda que contenga ese gas en una mezcla de gases.
El m�todo frecuentemente usado en analizadores de gases de escape para poder medir la concentraci�n de los gases presentes en la mezcla, consiste en hacer pasar luz infrarroja por una celda que contiene el gas, y detectar la energ�a absorbida por cada uno de los gases con detectores apropiados. Estos detectores consisten en un filtro �ptico formando por un lente que permite solo pasar las longitudes de onda del espectro infrarrojo correspondientes al gas cuya concentraci�n se quiere medir.
Luego de este filtro, la luz es censada por un sensor �ptico electr�nico(fotodiodo o fototransistor).
Esquem�ticamente:
Los sensores �pticos, as� constituidos env�an se�ales el�ctricas a circuitos electr�nicos amplificadores, los cuales terminan marcando en un display los valores de cada uno de los gases que son sensados por estos dispositivos.
RESUMEN:
Motores sin catalizador
� CO 1-2 %
� CO2 > 13%
� O2 < 2%
� HC < 300ppm
� Nox, depende de la condici�n de carga del motor.
En motores con catalizador se busca disminuir las concentraciones de mon�xido de carbono, Hidrocarburos y �xidos de nitr�genos.
Los catalizadores pueden tener varias v�as, y se denomina v�a, a la posibilidad de disminuir cada uno de los gases.
Por ejemplo un catalizador de 2 v�as, disminuye las emisiones de CO y HC. Uno de 3 v�as, las emisiones de CO, HC y Nox.
El sensor lambda, ubicado antes del catalizador, le asegura al mismo una concentraci�n m�nima de oxigeno a los efectos de que pueda trabajar. Tengamos presente que para cada uno de los procesos qu�micos que se llevan a cabo en un catalizador, siempre hace falta Oxigeno.
Cuando el motor se encuentra fr�o, el oxigeno resulta insuficiente, ya que la mezcla es rica,,a los efectos de garantizar oxigeno aun en esas condiciones, los motores mas ecol�gicos,incorporan la bomba de aire (bombea aire al sistema de escape), para que el convertidor,(o catalizador) pueda trabajar.
Norma de Emisi�n para Veh�culos Particulares Antiguos con
Motor Otto o a Gasolina:
La emisi�n de contaminantes por el tubo de escape de los veh�culos motorizados deencendido por chispa (ciclo Otto) de dos y cuatro tiempos, considerar� el Mon�xido de,Carbono (CO), Hidrocarburos (HC) (s�lo para motores de cuatro tiempos) y humo visible.
La verificaci�n del CO y HC se har� en forma instrumental utilizando el m�todo infrarrojo no dispersivo. La verificaci�n de humo visible se har� en forma visual, permiti�ndose solamente la emisi�n de humo blanco (vapor de agua).
La verificaci�n de las emisiones se realizar�n en ralent� y en un modo de alta
velocidad, esto es a 2.500 +-300 r.p.m. (revoluciones por minuto).
Los m�todos de control y los valores m�ximos permitidos son los mismos en
las plantas de revisi�n t�cnica como en la v�a p�blica. Valores m�ximos
permitidos.
A�os de uso del veh�culo = AA - AFV +1
AA: a�o actual AFV: a�o de fabricaci�n del veh�culo 1: Constante
A manera de ejemplo, su veh�culo es de a�o de fabricaci�n 1995, y
la verificaci�n de gases se realiza durante el a�o 1997, se obtiene:
A�os de Uso = 1997 - 1995 + 1 = 3
Por lo tanto las emisiones m�ximas permitidas para ese veh�culo, de
acuerdo con la tabla anteriormente se�alada corresponden a 3.0% de
CO y 300 ppm de HC.
A continuaci�n se presenta una tabla resumen, con los valores m�ximos
permitidos seg�n el a�o de fabricaci�n.
VALORES MAXIMOS PERMITIDOS SEGUN A�O DE FABRICACION
Motor Otto o a Gasolina:
Los veh�culos motorizados livianos cuya primera inscripci�n en el Registro Nacional de Veh�culos Motorizados del Servicio de Registro Civil e Identificaci�n, se solicite a contar del 1 de septiembre de 1992, s�lo podr�n circular en la Regi�n Metropolitana, en el territorio continental de la V Regi�n y en la VI Regi�n, si son mec�nicamente aptos para cumplir con los est�ndares se�alados por el Decreto Supremo N� 211/91 del Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones, lo que deber� ser acreditado por las empresas importadoras de los veh�culos a trav�s de una certificaci�n de emisiones por modelo de veh�culo. El mismo Decreto se�ala que los veh�culos motorizados livianos de a�o de fabricaci�n 1994 o posterior cuya primera inscripci�n en el Registro Nacional de Veh�culos Motorizados del Servicio de Registro Civil e Identificaci�n, se solicite a contar del 1 de septiembre de 1994, s�lo podr�n circular en el pa�s si son mec�nicamente aptos para cumplir con los est�ndares se�alados por el Decreto Supremo N� 211/91 del Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones, lo que deber� ser acreditado por las empresas importadoras de los veh�culos a trav�s de una certificaci�n de emisiones por modelo de veh�culo.
Para poder circular en las v�as p�blicas de Chile, los veh�culos livianos deber�n cumplir con la normativa para veh�culos en uso (D.S. N�211/93), la cual se�ala que la emisi�n de contaminantes por el tubo de escape de los
veh�culos con motor a gasolina, considerar� la medici�n de, a lo menos, Mon�xido de Carbono (CO), Hidrocarburos (HC), Di�xido de Carbono (CO2) y las revoluciones del motor (R.P.M.).
Las mediciones de gases deber�n efectuarse en ralent� (entre 350 y 1.100 r.p.m.) y en un modo de alta velocidad (entre 2.200 y 2.800 r.p.m.).
Motor Otto o a Gasolina:
Los veh�culos motorizados livianos cuya primera inscripci�n en el Registro Nacional de Veh�culos Motorizados del Servicio de Registro Civil e Identificaci�n, se solicite a contar del 1 de septiembre de 1992, s�lo podr�n
circular en la Regi�n Metropolitana, en el territorio continental de la V Regi�n y en la VI Regi�n, si son mec�nicamente aptos para cumplir con los est�ndares se�alados por el Decreto Supremo N� 211/91 del Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones, lo que deber� ser acreditado por las empresas importadoras de los veh�culos a trav�s de una certificaci�n de emisiones por modelo de veh�culo.
El mismo Decreto se�ala que los veh�culos motorizados livianos de a�o de fabricaci�n 1994 o posterior cuya primera inscripci�n en el Registro Nacional de Veh�culos Motorizados del Servicio de Registro Civil e Identificaci�n, se solicite a contar del 1 de septiembre de 1994, s�lo podr�n circular en el pa�s si son mec�nicamente aptos para cumplir con los est�ndares se�alados por el Decreto Supremo N� 211/91 del Ministerio de Transportes y Telecomunicaciones, lo que deber� ser acreditado por las empresas importadoras de los veh�culos a trav�s de una certificaci�n de emisiones por modelo de veh�culo. Para poder circular en las v�as p�blicas de Chile, los veh�culos livianos deber�n cumplir con la normativa para veh�culos en uso (D.S. N�211/93), la cual se�ala que la emisi�n de contaminantes por el tubo de escape de losveh�culos con motor a gasolina, considerar� la medici�n de, a lo menos, Mon�xido de Carbono (CO), Hidrocarburos (HC), Di�xido de Carbono (CO2) y las revoluciones del motor (R.P.M.).
Las mediciones de gases deber�n efectuarse en ralent� (entre 350 y 1.100 r.p.m.) y en un modo de alta velocidad (entre 2.200 y 2.800 r.p.m.).
Los veh�culos motorizados pesados cuya primera inscripci�n en el Registro Nacional de Veh�culos Motorizados del Servicio de Registro Civil e Identificaci�n, se solicite a contar del 1 de septiembre de 1994, s�lo podr�n circular en la Regi�n Metropolitana, en el territorio continental de la V Regi�n y en las regiones IV, VI, VII, VIII, IX y X, si son mec�nicamente aptos para cumplir con los est�ndares se�alados en la norma europea EURO1 o en la norma americana EPA91, y los que se inscriban a partir del 1 de septiembre de 1998 con EURO2 o EPA94 respectivamente, de acuerdo a lo establecidompor el Decreto Supremo N� 55/94 del Ministerio de Transportes y
Telecomunicaciones, lo que deber� ser acreditado por las empresas importadoras de los veh�culos a trav�s de una certificaci�n de emisiones por modelo de motores.
Para poder circular en las v�as p�blicas de Chile, los veh�culos pesados deber�n cumplir con la normativa para veh�culos en uso(D.S. N�55/94), la cual se�ala que la emisi�n de contaminantes por el tubo de escape de los
veh�culos con motor a gasolina, considerar� la medici�n de, a lo menos, Mon�xido de Carbono (CO), Hidrocarburos (HC) y las revoluciones del motor(R.P.M.).
Las mediciones de gases deber�n efectuarse en ralent� (entre 350 y 1.100 r.p.m.) y en un modo de alta velocidad (entre 2.200 y 2.800 r.p.m.).
Los valores m�ximos permitidos de contaminantes para este tipo de
veh�culos son los siguientes:
