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GASES DE ESCAPE y

Sistemas anticontaminación (Pág. 193)


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Causa de los residuos (I)   La combustión de la gasolina

(compuesta de " H y C " ) da al combinarla con el OXIGENO del aire (OXIDACION) una serie de sustancias residuales ,unas consideradas contaminantes y otras inocuas. #


3

Causa de los residuos (II)   Tanto las mezclas RICAS como las

POBRES son contaminantes,   pues se apartan de la relación

ideal o estequiométrica que daría como resultado la combustión completa de todos los componentes del combustible. #


4

Mayor cantidad cuando es la:   Temperatura de la combustión .......Baja   Presión ............................................Baja   Homogeneidad de la mezcla ..........Poca   Turbulencias de la mezcla........Pequeña   Forma de la cámara.............Inadecuada #

Otros factores que influyen en la aparición de residuos :


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Clasificación de los RESIDUOS:

  (Pág. 194)


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  H2O......Vapor de agua   N2 ........Nitrógeno   O2 .......Oxigeno   CO2….Anhidrido carbonico #

(Pág. 195)


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  CO ........Monóxido de Carbono

  HC.........Hidrocarburos sin quemar

  Pb..........Plomo

  NOx……Oxidos de Nitrogeno

  SO2........Dióxido de Azufre # (Pág. 194)


8

¿ Como se producen los gases ? #

?


9

CO Monóxido de Carbono

  El Monóxido de carbono se da con

mezcla rica cuando no hay suficiente oxigeno para formar CO2.

  Aparece con el motor frío y con el frente de llama frío y lento, es el componente esencial en el análisis de la regulación de la mezcla.

  Es incoloro, inodoro y mortal en pocos minutos. #

C O


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  Si cada molécula de Carbono (C) encuentra dos moléculas de Oxigeno

(O) se forma CO2.

  Este gas es inocuo (se usa en las bebidas refrescantes ) y es un indicador de la calidad de la combustión pero...

  Produce el efecto invernadero. #

C C C C O O O O O O O O

CO2 Bióxido de

carbono


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NOx Oxidos de Nitrógeno

  El Nitrógeno NO se combina con el Oxigeno a presión y temperatura ambiente

  Pero SI, a elevada presión y con la temperatura reinante en la cámara de combustión.

  En este momento se combina con Oxigeno formando NO (Monóxido de Nitrógeno) y al salir de los cilindros vuelve a combinarse formando NO2 (dióxido de Nitrógeno)

  ... incluso puede formar NO3H ácido Nítrico #

NOx(I)


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NOx Óxidos de Nitrógeno

  ... al grupo de NO, NO2 y NO3H se les designa conjuntamente como NOX.

  Provocan irritación del aparato respiratorio, síntomas de envenenamiento y efecto “smog” en la atmósfera (capa marrón rojiza) #

NOx(II)


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HC Hidrocarburos sin quemar

  Los Hidrocarburos no quemados aparecen

con :   -mezclas ricas   -motor frío   -combustión incompleta por falta de oxigeno   -velocidades de inflamación bajas y   -en los espacios muertos de las cámaras de

explosión.   -Las mezclas pobres también pueden dar HC

elevados por extinción prematura del frente de llama, dejando parte de la mezcla sin quemar. #


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Pb Plomo

  Aparece como resultado de usar tetraetílo de plomo en la gasolina como aditivo antidetonante.

  Hoy día con las gasolinas sin plomo ha desaparecido prácticamente. #


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SO2 (Dióxido de Azufre)

  Aparece de forma residual y sobre todo en el gas-oil

  hoy las normas de la UE obligan a las compañías petroleras a unos niveles en sus productos < 0,1 % .

#


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Valores máximos permitidos CO %

CO2 % HC ppm

NOx ppm

λ Fac

O2 %

H2O %

N2 %

Opacidad %

3000 rpm

Carburador <89 <3,5 >12,5 <400 0 1 <2 7-11 76

Inyecc.sin catal.

0,5-1 <2,5

>13 <250 0 1 0,5-1

Inyección con catalizador Bien defecto leve defecto grave

<0,2

Ralenti - 2500 <0,5 < 0,3 0.5-1 0,3-0,6 >1 > 0,6

>14 <20

<100

0

1

1±0,01

<1

<1

DIESEL Turbo y atmosférico

0,05-0,3 3,5 -7 ----- 10-16 11 76 10

En cursiva, valoraciones ITV

(pag.198)


Emisiones máximas en g/Km recorrido y año de entrada en vigor para vehículos de nuevo diseño. La exigencia del cumplimiento de estas normativas se retrasa un año para el caso de vehículos previamente existentes en el mercado.

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 b. Solo aplicable a vehículos con motores de inyección directa.  NOx: masa de óxidos de nitrógeno; PM: masa de partículas,  CO: masa de monóxido de carbono; HCT: masa total de hidrocarburos;  NMHC: masa de hidrocarburos no metanos.

(pag.196)


Norma EURO 6 turismos desde 1-9-2014

Motores Diesel:   ERG hasta 3.250 rpm   FAP.   Sonda Lambda banda ancha   + presión bomba combustible   + presión turbo

Motores Gasolina:   Deflectores bajo el vehículo.   Bombas de agua y aceite pilotadas

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Aparte de los valores indicados de gases, la directiva impone:

Diesel y gasolina:   Neumáticos de baja resistencia a la rodadura.   Detección inflado neumáticos.   Star-Stop   Aceite Low Saps (baja creación de cenizas).   Prohibido uso sistemas desactivación control de emisiones.   Durabilidad sistemas control emisiones > 60.000 Km.


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Gases de escape en función de valores

” λ ” M = par motor b = consumo gasolina

(pág. 251)


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análisis e interpretación de los gases de escape (I)

Caso 1 Caso 2 Caso 3 Caso 4 Caso 5 Caso 6 Caso 7 CO % 0,4 0,5 0,8 + 5 + 0,3 - 2 + 0,5

CO2 % > 14 9 - 10 - 12 - 11 - 9,5 10,5

HC ppm < 250 250 1500 + 390 + 250 2000 + (*) 600 + (**)

O2 % < 1,5 6 + 6 + 0,2 3 + 5,5 + (*) 5 + (**)

λ < 1,01 Fuera de escála

Fuera de escála

0,92 1,2 1,1 1,3

AVERIA BIEN escape Roto

Fallo encendído

Mezcla ríca Mezcla pobre

Válvula escape pisada.

Toma aire en Admisión.

  (*) subiendo r.p.m. desciende. Descarta fallo de encendido nº 2.

  (**) Con fallo de motor (aire no medido por caudalímetro)


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análisis e interpretación de los gases de escape (II)

  Caso nº 2: - CO y HC no varían (salvo toma de aire muy grande). escape Roto - O2 aumenta y CO2 disminuye.

  Caso nº 3: - HC y O2 suben.

Fallo encendído - Co2 mas bajo.   - Observable a todos los regímenes.

  Caso nº 4: - CO sube. Mezcla ríca - O2 baja.

- CO2 sin cambios.   - HC algo mas altos

  Caso nº 5: - CO poco. Mezcla pobre - O2 mucho (mezcla pobre).

  - HC y CO2 no varían casi. Regular carburación

  Caso nº 6: - HC y O2 elevados.   Válvula escape pisada. - Subiendo r.p.m. descienden HC y O2 (descarta fallo de encendido”nº2”)

  Caso nº 7: - O2 alto. Toma aire en Admisión - HC alto y con fallo de motor (aire no medido por el caudalímetro)


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AVERIAS con sonda Lambda:

  1ª- Si fluctúa el CO al ralentí, soltar la sonda Lambda, si estabiliza el CO es fallo de la sonda Lambda (sustituirla).

  2ª- Si existe una toma de aire antes de

la sonda Lambda, ésta detecta mucho Oxigeno (mezcla pobre) y enriquece, lo que hace subir el CO.


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Elementos del convertidor catalítico

  1.- CARCASA Caja contenedora de acero inoxidable   2.- APOYO ELÁSTICO del soporte catalizador (trenzado metálico o fibra mineral)   3.- MONOLITO y elementos catalizadores (estructura celular de cerámica de cordierita

(0,15 mm espesor pared) recubierta de platino, rodio y paladio (1 a 2 grm en total). #

  (Pág.226)


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Estructura superficial de la pared de una célula recubierta en el monolito

  La superficie de las paredes del monolito es de unos 3,5 m², pero una vez recubierta con el “wash-coat” (capa de oxido de aluminio de superficie muy granulosa) el tamaño real de la superficie de contacto es de unos 10 x 2000 m. #


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Catalizador de 3 vías (3 gases)

  PLATINO, RODIO y PALADIO metales que a los 800° C de temperatura de trabajo del catalizador (mínimo 250º que alcanza en unos 200sg) serán los encargados de producir las transformaciones de los gases contaminantes en otros inocuos.

#

(Pág.231)


32

Proceso de tratamiento en el Catalizador

  Oxidación: una materia se combina con Oxigeno   Reducción: una combinación despide Oxigeno

  CO: Platino (oxidante) 2CO + O2 = 2 CO2

  HC: Paladio (oxidante) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

  NOx : Rodio (reductor) NOx – O = N2 #


  Similar a un catalizador de 3 vías.   Se le añade Oxido de Bario (BaO)   Acumula Nox formando Nitrato de Bario (Ba(NO3)2)

entre los 250º-500ºC.   Necesita sensor Nox, para controlar saturación.   Se “limpia” al trabajar con mucho CO (mezcla rica.)

Explicación química

Acumulador de NOx

(Pág.232)


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Acumulación Los óxidos nítricos se oxidan en el estrato de platino, formando dióxido nítrico y reaccionan entonces con el óxido de bario formando nitrato bárico.

Desacumulación o regeneración La desacumulación se lleva a cabo, por ejemplo, por medio de las moléculas de CO que abundan en los gases de escape correspondientes a mezcla rica. Primero se reduce el nitrato bárico nuevamente a óxido de bario, por la reacción con el monóxido de carbono. De esa forma se despiden dióxido de carbono y monóxido de nitrógeno. La presencia de rodio y platino hace que se reduzcan los óxidos nítricos, produciendo nitrógeno, y que el monóxido de carbono se oxide produciendo dióxido de carbono.

En presencia de Platino NOx + O2 = NO2

Reaccionando con Oxido de Bario NO2+BaO = (Ba(NO3)2) (Acumulación)

(Ba(NO3)2) + CO = NOx + CO2 + BaO en wash-coat

Los Nox y Co2 se tratan como ya sabemos


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Averías del catalizador

Si el catalizador esta mal:   CO > 0,2 % HC > 50 ppm O2 > 0,2 % (CO2 y λ correctos)

AVERÍAS:   Envejecimiento (>100.000 Km)   Fusión del monolito (>1.400 °C)   Rotura por impacto   Envenenamiento por plomo   Obstrucción por consumo de aceite. #

(Pág.233)


38

CATALIZADOR – DIESEL (I)   El motor diesel utiliza

un CATALIZADOR de OXIDACIÓN de 2 VIAS (CO y HC)

  La configuración es bastante parecida al catalizador de 3 vías, con la diferencia de que no lleva sondas lambda. #


39

CATALIZADOR – DIESEL (II)   Puede llevar 2 catalizadores, el previo a la

salida de los colectores (calentamiento rápido)   el segundo o principal a medio tramo. #


40

Filtro de partículas (I)   El motor Diesel presenta

unas elevadas emisiones de Partículas de CARBON (hollín) limitadas a 1,1 gr./Km. en EU (directiva 88/436/CEE)…

  para lo que se utilizan filtros de partículas, construidos de: metal, cerámica de silicio y espuma. #

(Pág.240)


41

Filtro de Partículas (II) (detalle del proceso de filtrado)

  a- Partículas de carbón   b- Cerina (oxido de cerio. Rellenar cada 100.000 Km.)   c- Paredes en cerámica porosa   d- Gases de escape filtrados. #

(notas del orador)


Filtro de partículas (III)   De forma similar a como el filtro de aire retiene

el polvo contenido en el aire, el filtro de partículas retiene las partículas de carbón que contienen los gases de escape del motor diesel.

  - Estas partículas se inflaman espontáneamente a los 550º C.

  - Si esta temperatura no se alcanza, el filtro se va colmando.

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43

Filtro de partículas (IV) (conjunto catalizador / filtro)

  1- tramo flexible   2- catalizador   3- filtro de partículas   4- soporte   5/6- tubos del

captador de presión diferencial

  7/8- sondas de temperatura #

( notas del orador)


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Filtro de Partículas (V) Aditivación del combustible: lo decide la UCE en base a…   Apertura y cierre del tapón del

deposito de combustible.   Nivel de carburante Mantenimiento:   El deposito de aditivo se debe rellenar

cada 100.000Km.   La vida del filtro de partículas es

similar. #

  a- carcasa de acero inoxidable   b- Aislante térmico   c- Cerámica porosa


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EGR (AGR de AUDI)

  para disminuir los NOx se utiliza el EGR, pues la baja temperatura de los gases impide su transformación por métodos catalíticos. #

  (Pág.202)


46

INYECCION DE AIRE EN EL ESCAPE

  Completa la combustión de los gases aportando aire muy cerca de la válvula de escape (alta temperatura). Mejora los HC y CO.

  Bomba de Aire: Es una

bomba rotativa de paletas movida por correa, proporciona un caudal y presión proporcionales a la velocidad del motor.

  (Pág.206)

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