Sensores: componentes clave en el tratamiento de escape
(Autor: Rodolfo Robledo Barrio. Jefe de producto Gestión del Motor y Sistemas de Gasolina de Bosch España)
Los vehículos son una parte importante de nuestra vida cotidiana, permitiéndonos mover con comodidad y eficiencia. Para garantizar que las emisiones de los vehículos sean las menos perjudiciales posibles para el medio ambiente y la salud humana, los fabricantes de automóviles han desarrollado tecnologías cada vez más avanzadas para el tratamiento de los gases de escape. Los sensores son componentes clave en estas tecnologías, ya que permiten medir las emisiones en tiempo real, y esta información se utiliza para ajustar el funcionamiento del vehículo y reducirlas, logrando un equilibrio entre el uso de los vehículos y la protección del medio ambiente.
En los últimos años se han desarrollado varias tecnologías para reducir las emisiones de los vehículos diésel y gasolina y algunas de las más importantes son las siguientes:
- Filtros de partículas: estos filtros, también conocidos como antipartículas, atrapan las partículas de hollín y otras emisiones que se liberan de los vehículos diésel.
- Sistemas de control de emisiones catalíticos: estos sistemas utilizan catalizadores para convertir los compuestos tóxicos en emisiones menos dañinas. Los catalizadores se utilizan comúnmente en los vehículos de gasolina para reducir las emisiones de monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos volátiles.
- Sistemas de recirculación de gases de escape (EGR): El EGR ayuda a reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) al recircular una parte de los gases de escape de vuelta al motor.
- Sistemas de post tratamiento de gases de escape: Estos sistemas incluyen dispositivos como sistemas de reducción catalítica selectiva (SCR) y dispositivos de reducción catalítica de amoníaco que ayudan a reducir las emisiones de NOx.
La base del funcionamiento correcto de las tecnologías mencionadas es un análisis fiable y preciso de la composición de los gases de escape. Con este propósito, los automóviles y vehículos comerciales modernos equipan diferentes sensores en el sistema de escape. Todos ellos están integrados en el sistema de diagnosis a bordo y pueden identificarse y comprobarse fácilmente en caso de avería con un equipo de diagnosis.
Hay diferentes tipos de sensores utilizados en los vehículos para medir las emisiones de gases de escape, además de monitorizar y proteger los diferentes componentes del sistema de escape. Los sensores más comunes son las sondas Lambda, los sensores de óxidos de nitrógeno, los sensores de partículas, los sensores de temperatura y los sensores de presión diferencial. Cada uno de ellos cumple una función específica en el sistema de control de emisiones y, además, trabajan juntos para garantizar que el vehículo cumpla con las normativas en materia de emisiones. A continuación, vamos a profundizar sobre el funcionamiento de cada uno de estos sensores.
Sondas lambda
Las sondas lambda determinan la cantidad de oxígeno contenida en los gases de escape. A partir de este valor, la unidad de control del motor determina la cantidad óptima de combustible a inyectar en la cámara de combustión y ajusta la mezcla de combustible y aire. Las sondas lambda se utilizan en motores gasolina, diésel y gas. Estas sondas ayudan activamente a la eficiencia del motor y al tratamiento eficaz de los gases de escape. Además, en comparación con unas sondas lambda desgastadas, unas nuevas permiten un ahorro de combustible de hasta un 15 por ciento.
Sensores de óxidos de nitrógeno
Cada vez son más los coches diésel y los vehículos comerciales ligeros y pesados que están equipados con sensores de óxidos de nitrógeno. Por medio de un elemento sensor cerámico, particularmente elástico y resistente al calor, estos sensores miden la cantidad de óxidos de nitrógeno (NOx) después del convertidor catalítico SCR. Incluso, algunos tipos de motores incluyen un segundo sensor antes del convertidor catalítico. Estos sensores controlan la cantidad de urea (AdBlue) inyectada en el catalizador para la reducción catalítica selectiva (SCR) con el fin de reducir las emisiones de NOx. Además, supervisan los componentes SCR.
Sensores de temperatura de gases de escape
Los sensores de temperatura de gases de escape se pueden instalar en diferentes lugares dentro del sistema de escape de los motores diésel y gasolina. Estos sensores miden la temperatura de los gases de escape y envían una señal de tensión eléctrica a la unidad de control del motor. Si se utilizan en motores diésel, controlan la temperatura del filtro de partículas. Por lo tanto, contribuyen significativamente al cumplimiento de los valores límite de emisiones y a la eficiencia del combustible. Si se usan en motores de gasolina, ayudan a proteger componentes críticos como los convertidores catalíticos y los turbocompresores.
Sensores de partículas
Estos sensores analizan la cantidad de partículas de hollín contenidas en las emisiones de los motores diésel mediante la medición de la resistencia. A partir de los valores obtenidos, la unidad de control analiza el funcionamiento del filtro de partículas diésel. Antes de cada medición, el elemento sensor se regenera calentándolo, con el objetivo de mantenerlo así en las mismas condiciones para todas las mediciones.
Sensores de presión diferencial
Los sensores de presión diferencial miden la diferencia de presión del filtro de partículas: los valores medidos proporcionan información sobre el estado del filtro de partículas para activar su regeneración basada en la demanda y el ahorro de combustible. Este tipo de sensores se utilizan también para controlar la recirculación a baja presión de los gases de escape.
La reducción de emisiones en los vehículos diésel y gasolina ha sido significativa desde que se implementaron las normativas sobre emisiones. En general, las regulaciones han seguido un proceso gradual para reducir las emisiones, con objetivos cada vez más ambiciosos a medida que la tecnología avanzaba y se desarrollaban nuevas tecnologías de sensores cada vez más precisos y capaces de medir nuevos componentes de los gases.
Para los vehículos diésel, las regulaciones han tenido como objetivo principal reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx), un contaminante atmosférico conocido. Según la normativa Euro 6, se permite un límite máximo de 80 mg / km de NOx para los vehículos diésel. Esto representa una reducción del 80% en comparación con los límites de la anterior Euro 5.
Para los vehículos de gasolina, las regulaciones han tenido como objetivo principal reducir las emisiones de óxidos de carbono (CO2) y partículas. Según las normativas Euro 6, se permite un límite máximo de 130 g / km de CO2 para los vehículos de gasolina. Esto representa una reducción del 20% en comparación con los límites de las normativas Euro 5.
Además de estos objetivos específicos, también se han implementado otros requisitos para reducir las emisiones contaminantes en los vehículos diésel y gasolina. Estos incluyen límites más estrictos para las emisiones de monóxido de carbono (CO), hidrocarburos no quemados (HC) y óxido de azufre (SOx).
En conclusión, los sensores son una parte crucial en las tecnologías de reducción de emisiones de los vehículos modernos, permitiendo medir las emisiones de gases de escape en tiempo real y ajustando el funcionamiento del vehículo para reducirlas. Es importante destacar que cuando estos sensores son sustituidos, la utilización de sensores de calidad en los vehículos es esencial para lograr una movilidad sostenible y reducir la contaminación del aire, mejorando la calidad de vida de las personas y el medio ambiente.