¿Es nuestro vehículo el problema de la contaminación?

  Hoy en dia está muy de moda lo ecológico, y no es broma que nuestro planeta necesita que todos pongamos de nuestra parte para reducir la cantidad de contaminación que generamos. Nuestros vehículos están en el punto de mira de los defensores del medio ambiente, pero realmente nuestros vehículos son el problema? o es un mal mantenimiento la causa principal del aumento de emisiones? A continuación te lo cuento todo:conduccion-eficiente

¿Realmente nuestros vehículos son el problema de la contaminación?

  Actualmente los motores con normativa Euro6 están  equipados con hasta 4 dispositivos diseñados exclusivamente para reducir al mínimo las emisiones de escape, entre los que están la Válvula EGR (Exhaust Gas Recirculation), Convertidor Catalítico (Catalizador), Filtro Anti Partículas (FAP o DPF) y Catalizador de Reducción Selectiva (SCR)

  • EGR (Exhaust Gas Recirculation):

  Esta válvula es la primera línea de defensa contra los gases venenosos de escape (NOx). Su función es la de hacer recircular parte del gas de escape nuevamente a la entrada de aire del motor. Y vosotros pensaréis, pero… a quien se le ha ocurrido semejante cosa? para qué va a servir meter humo de escape a la entrada de aire del motor nuevamente?? Pues la respuesta es muy simple. El aire que respiramos y que tenemos a nuestro alrededor, tiene un 20% de Oxigeno y un 80% de Nitrógeno (y algunas cosas más pero vamos a redondear) por lo tanto, ese Oxigeno y esa cantidad tan grande de Nitrógeno que el coche aspira por su gran nariz hacen combustión junto con los hidrocarburos del combustible (HC) produciendo gases como el CO, CO2 y NOx, entre otras cosas.

  Entonces, si hacemos que parte del escape vuelva a entrar al motor, la cantidad de Nitrógeno y Oxigeno que entrará del exterior será mucho menor en la combustión y voilà! el resultado será que tendremos menos NOx al final.

recirculacion-gases-escape

  En teoría es una buena idea, pero en la práctica nos encontramos que este procedimiento es el causante de acumulaciones de carbono en la entrada del aire del motor que poco a poco se van acumulando y que hay que limpiar.

  • Convertidor Catalítico (O como le llaman todos el catalizador)

  El catalizador es la segunda barrera a la que se enfrentan los gases venenosos NOx, está justo a la salida del motor ya que su eficiencia es mayor si su temperatura es superior a los 200ºC (por eso está lo más cerca de la salida del motor)

  Su función es la de “transformar”, y para los que nos gusta este mundillo de la química, es un invento genial. Los metales que lo conforman en forma de pasillos o celdas, reaccionan químicamente con los gases transformándolos y separando sus moléculas convirtiéndolos en gases menos nocivos o inofensivos. Su eficiencia es de más de un 90% de efectividad, (pero si trabaja en optimas condiciones).

como-es-un-convertidor-catalitico

 Para entenderlo mejor, imaginen un túnel que está dividido en varios pasillos metálicos de medio metro de ancho y que mil personas tienen que atravesarlo corriendo, las personas son gases tóxicos y todo aquel que toque las paredes metálicas se transformará en gas bueno. Simple, casi todos los que lo atraviesan tocan el metal, pero hay un 10% que tiene la gran suerte de pasar con mucha habilidad sin tocar las paredes.

  Ahora bien, que pasa cuando estas paredes comienzan a ensuciarse? capa a capa de suciedad (carbono) se va acumulando y de repente… bingo, el metal ya no queda expuesto y las moléculas no tocan metal, lo que tocan es la capa fina de suciedad y no se transforman.

  • Filtro Anti partículas (FAP o DPF)

  El famoso filtro de partículas fue diseñado única y exclusivamente para “atrapar”, en este dispositivo no hay nada que transformar ni reaccionar, ha sido diseñado como una esponja que atrapa las partículas mas grandes de hollín para que simplemente no se las tires a la señora que va cruzando la calle con su carrito de la compra en la cara.

bogota1.jpg

  Una vez las partículas son atrapadas, se eliminan calentando las moléculas de carbono hasta su descomposición haciendo una regeneración por temperatura que el coche hace cuando detecta que está fuera de la ciudad (si, el coche sabe cuando estas en ciudad y cuando estas en carretera y eso es porque se han hecho muy listos)

regeneracion-fap

  De esta manera se reduce el manto de CO2 que vemos encima de los grandes núcleos urbanos. El problema comienza cuando no hacemos suficientes regeneraciones que lo limpien y termina por obstruirse.

  • Catalizador de Reducción Selectiva (SCR)

  Este es el dispositivo que utiliza la urea (AdBlue) como agente catalítico para hacer reaccionar los gases tóxicos supervivientes, los mas aguerridos y afortunados que se han librado de la válvula EGR y del convertidor catalítico y que soñaban con salir al exterior y que ya no podrán cantar victoria.

  El vehículo tiene un inyector en el escape unos 10 o 20 cm antes del catalizador de reducción donde se dispara una solución de Urea al 30% y que reacciona con los NOx transformándolos en Amoníaco y este a su vez tocará los metales de este último catalizador para convertirse (o separarse) químicamente en Nitrógeno (N2) y Vapor de Agua (H2O)

  El problema que encontramos aquí es que si no se rellena el depósito de urea y se seca su contenido, se cristaliza tapando su inyector y dejando de disparar cortando este maravilloso proceso.

 

  Como podéis ver, nuestros vehículos están pensados y estudiados para ser medios de transporte sostenibles que contaminan el mínimo y que su impacto se note lo menos posible en el medio ambiente, pero el problema no está en el coche, el problema está en el mantenimiento de estos sistemas.

  En los planos del coche en la mesa de diseño del ingeniero mecánico, nuestros coches son maravillosos, contaminan menos y producen menos gases tóxicos que una vaca. Pero  una vez que giramos la llave y ponemos el motor en marcha tendremos factores nuevos que tiran por tierra toda la genialidad de aquel ingeniero. Los factores fundamentales que requieren de mantenimiento periódico del vehículo pueden ser entre otros:

  • Mezcla Aire / Combustible:

  La mezcla aire combustible es fundamental para que los gases de escape sean los que se han calculado para escoger el tamaño del catalizador, el tamaño de las tuberías de admisión de aire, el tamaño y programación del filtro de partículas, etc. Por lo tanto, es necesario hacer mantenimiento periódico al sistema de inyección, limpiezas cada 20.000 km o 2 años para que la pulverización del combustible sea óptima.

inyecciodirecta1_1

  Igualmente pasa con la admisión de aire, la válvula EGR tal como he explicado previamente, envía gas de escape a la entrada del aire, esta en su camino se encuentra con vapores de aceite evaporado provenientes del motor y su combinación es nefasta, se va formando una pasta negra que se va solidificando en las tuberías de entrada que poco a poco van tapándolas y como resultado tendremos cada vez menos oxigeno, nuestra mezcla en la combustión entra en un circulo vicioso de suciedad exponencial e irremediable.

  • Pérdida de Compresión:

  Los vapores de aceite que viajan hacia la entrada del aire se mezclan con el escape recirculado formando esa costra en la admisión. Estos vapores van en aumento si los anillos del pistón están atascados de suciedad y el motor deja pasar combustible hacia el aceite en el momento del movimiento del pistón.

119-Piston-Corvair

  Lo mismo ocurre con el aceite que pasa desde abajo hacia la cámara de combustión, este aceite se quema y como es más pesado que el combustible deja mayor cantidad de partículas de hollín que ensucian catalizadores y atascan filtros de partículas. Por eso es necesaria la limpieza de los anillos y del circuito del aceite en cada cambio.

  • Filtro del Aire:

Parece una tontería, pero es tan importante cambiar el filtro del aire como el cambio de aceite. Un filtro de aire obstruido genera disminución del oxigeno en la mezcla y si el motor aspira y no encuentra aire del exterior, aspirará de donde sea, como por ejemplo de la tubería de los vapores de aceite del motor.

VLUU L100, M100  / Samsung L100, M100

  Como podéis ver, todos los problemas son exponenciales y muy críticos, pero también son muy fáciles de prevenir con un buen plan de mantenimiento.

  Esta es mi recomendación para mantener en óptimo estado el sistema de emisiones de escape de un vehículo y ayudar a nuestro medio ambiente y lo más importante, A QUE NO LE ECHEN LA CULPA A NUESTRO COCHEEEEE!!!!!

Recuerda, el mantenimiento adecuado de tu coche ayudará a que todos tengamos un mejor planeta.

 

Ing. Pedro Francisco  Macías

 

ENGLISH VERSION:

How to reduce exhaust emissions?

  Ecological is very fashionable nowadays, and it’s no joke that our planet needs us all to do our part to reduce the amount of pollution we generate. Our vehicles are in the cross hairs of environmental defenders, but are our vehicles really the problem? or is poor maintenance the main cause of increased emissions? 

Are our vehicles really the problem of pollution?

  Currently engines with Euro6 regulations are equipped with up to 4 devices designed exclusively to minimize exhaust emissions, the EGR Valve (Exhaust Gas Recirculation), Catalytic Converter (Catalyst), Anti Particulate Filter (FAP or DPF) and Selective Reduction Catalyst (SCR)

EGR (Exhaust Gas Recirculation):

  This valve is the first line of defense against poisonous exhaust gases (NOx). Its function is to recirculate part of the exhaust gas back to the air intake of the engine. And you will think, but … who has thought of such a thing? what’s the use of getting exhaust smoke into the engine’s air intake again? Well the answer is very simple. The air we breathe and that we have around us, has 20% oxygen and 80% Nitrogen (and some other things but we are going to round it up), therefore, that oxygen and that large amount of nitrogen that the car sucks with their large nose they make combustion together with the hydrocarbons of the fuel (HC) producing gases such as CO, CO2 and NOx, among other things.

  So, if we take part of the exhaust re-enter the engine, the amount of Nitrogen and Oxygen that will enter from the outside will be much lower in the combustion and voilà! the result will be that we will have less NOx at the end.

  In theory it is a good idea, but in practice we find that this procedure is the cause of accumulations of carbon in the air intake of the engine that are slowly accumulating and that must be cleaned.

Catalytic converter (CAT)

  The catalyst is the second barrier faced by poisonous gases NOx, it is just at the engine output since its efficiency is higher if its temperature is higher than 200ºC (that’s why it is closest to the engine output)

  Its function is to “transform”, and for those of us who like this world of chemistry, it is a great invention. The metals that form it in the form of corridors or cells, react chemically with the gases transforming them and separating their molecules turning them into less harmful or harmless gases. Its efficiency is more than 90% effective, (but it works in optimal conditions).

 To understand it better, imagine a tunnel that is divided into several metal corridors half a meter wide and that a thousand people have to run through it, people are toxic gases and anyone who touches the metal walls will be transformed into good gas. Simple, almost all those who cross it touch the metal, but there is a 10% who has the great luck of passing with great skill without touching the walls.

  Now, what happens when these walls begin to get dirty? layer to layer of dirt (carbon) accumulates and suddenly … bingo, the metal is no longer exposed and the molecules do not touch metal, what they touch is the thin layer of dirt and they do not transform.

Anti Particulate Filter (FAP or DPF)

  The famous particle filter was designed solely to “catch”, in this device there is nothing to transform or react, it has been designed as a sponge that traps the largest particles of soot so that you simply do not throw them to the lady that goes across the street with her shopping bags in her face.

  Once the particles are trapped, they are eliminated by heating the carbon molecules until they decompose, making a regeneration by temperature that the car makes when it detects that it is out of the city (yes, the car knows when you are in the city and when you are on the road and that’s because they have become very clever)

  In this way, the CO2 mantle we see above the large urban centers is reduced. The problem begins when we don’t do enough regenerations to clean it and it ends up clogging up.

Selective reduction catalyst (SCR)

This is the device that uses urea (AdBlue) as a catalytic agent to react with the surviving toxic gases, the hardest and most fortunate ones that wasn’t eliminated by the EGR valve and the catalytic converter and that dreamed of going abroad.

The vehicle has an injector in the exhaust of about 10 or 20 cm. before the reduction catalyst, a solution of urea is shoting and reacts with the NOx transforming them into ammonia and this touches the metals of this last catalyst to convert them (or separate them) chemically into nitrogen (N2) and water vapor (H2O)

The problem here is that if when the urea tank is emptied, it get dry and crystallize, its injector has blocked and has stopped this wonderful process.

Our vehicles are designed and studied so that they are sustainable and pollute to the minimum and that their impact is as minimal as possible in the environment, but the problem is not in the car, the problem is in the maintenance of these systems.

On the designs of the car on the design table of the mechanical engineer, our cars are wonderful, they pollute less and produce less toxic gases than a cow. But once we turn on the key and start the engine we will have new factors that will discard all the geniality of that engineer. The fundamental factors that require the maintenance of the vehicle can be, among others:

Air / fuel mixture:

The combustible air mixture is essential so that the exhaust gases are those that have been calculated for the size of the catalyst, the size of the air intake connections, the size and program of the particulate filter, etc. It is necessary to periodically maintain the injection system, cleaning every 20,000 km or 2 years so that the pulverization of the fuel is optimal.

The same happens with the air intake, the EGR valve as explained above, it sends exhaust gases to the air intake, it mix in its way with vapors of evaporated oil coming from the engine and its combination is disastrous, it is forming a black paste that solidifies in the intake pipes that little by little are covering them and as a result we will have less and less oxygen, our mixture in the combustion enters a vicious circle of exponential and irremediable dirt.

Loss of compression:

The oil vapors that travel towards the air intake mix with the recirculated exhaust that forms that crust at the entrance. These vapors are increasing if the piston rings are clogged with dirt and the engine allows the fuel to pass to the oil at the moment of piston movement.

The same happens with the oil that passes from below to the combustion chamber, this oil burns and is heavier than fuel, it leaves more fuel particles than the catalysts and clogs the particulate filters. Therefore, it is necessary to clean the rings and the oil circuit at each oil change.

Air filter:

It seems silly, but it is just as important to change the air filter as the oil change. the blocked air filter reduces the amount of oxygen in the mixture and if the engine suction are not found air from outside, the suction of the air will comes from the pipe of the engine oil vapors.

As always, all problems are exponential and very critical, but they are also easy to prevent with a good maintenance plan.

This is my recommendation to maintain in optimal conditions the emission system of a vehicle and to help our environment and most importantly, NOT TO PUT THE GUILT TO OUR CAR!

Cleaning the air intake of 20,000 / 30,000 km or every 2 years.

Cleaning the fuel injection system: system cleaner every 6 months with additives in the tank and injection cleaner every 2 years.

Cleaning rings and crankcase with cleaning products before each oil change.

Additive prevention and protection of the lubrication system with each oil change.

Remember, the proper maintenance of your car helps everyone to have a better planet.

In g. Pedro Francisco Macías

 

 

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