Motores Diesel: inyección y contaminación

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Motores Diesel: inyección y contaminación
Metz Juan Pablo ©


El sistema de inyección de gasoil de alta presión, denominado “Common rail”, es en realidad la respuesta a la conciencia actual de la gestión de la energía, y del respecto por el medio ambiente. Esta tecnología aporta algunas respuestas, a las más vitales exigencias respecto a lo siguiente:
• La economía de gasoil
• La reducción de emisiones contaminantes.
• La disminución del ruído.
También podrán ser reducidas, las emisiones de dióxido de carbono (CO2), respondiendo a los reglamenteos internacionales.


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Sabemos que es posible, reducir la cilindrada de los motores - al utilizar el sistema “Common rail”- asegurando rendimientos iguales, hablando de potencia y par motor. Es decir un mejor rendimiento, un menor consumo, y por lo tanto una reducción de emisiones.

Cabe señalar que, los sistemas de inyección anteriores, es decir las convencionales con bomba inyectora rotativa distribuidora, sincronizada con el motor, de mediados de la década de los ‘90, no hubieran permitido una respuesta a estas exigencias. Las presiones de inyección llegaban a los 400 bares, con regulación mecánica o electrónica.


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El motor de ciclo Diesel, ha mostrado grandes cambios en su rendimiento, respecto al sistema de inyección de alta presión de gasoil.


El sistema “Common rail”, es parecido a un motor a inyección de nafta/gasolina. La inyección de gasoil se realiza dentro del cilindro por inyección directa, con inyectores comandados electricamente.
Las primeras investigaciones sobre el sistema, son concretadas por un grupo compuesto por Magnetti Marelli y el grupo Fiat, a partir de 1990.
El período de investigación finaliza en 1994, y la sociedad Robert Bosch se dedica a su fabricación (etapa de industrialización).
El automóvil Alfa Romeo 156, fue el primer vehículo equipado con el sistema “Common rail” en 1997. Le sigue el grupo PSA, con su sistema HDI. para diferentes modelos Peugeot y Citroën a partir de 1998. En la actualidad, la casi totalidad de las terminales automotrices, equipa sus automóviles con motores de ciclo Diesel, con esa tecnología.


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El sistema “Common rail” aportó en gran medida, al mejoramiento del proceso de combustión completa.


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La inyección de alta presión, en sus comienzos, lograba una reducción considerable del consumo, y un alto valor de par motor en bajos regímenes.


En los comienzos, solamente el grupo Volkswagen desarrolló el sistema Inyector-bomba, y en éste, la generación del caudal de gasoil, la realiza la acción de una leva, que acciona el pistón del inyector.
Un comando eléctrico permite el retorno de gasoil al depósito, y genera también el caudal a inyectar. Ya a mediados del 2005, se lograba con este sistema, una reducción del 20 por ciento del consumo de gasoil, y un aumento de 50 por ciento del par motor a bajos regímenes.

La potencia aumenta un 25 por ciento, y se comprueba una reducción significativa de los ruidos y de las vibraciones. A posterior, se buscó disminuir la contaminación del medio ambiente, con los catalizadores tipo Denox y los FAP (Filtros Anti Partículas), que fue lanzado por el grupo PSA.

El Proceso de combustión
Teniendo en cuenta la entrada de gasoil, a la cámara de combustión la primera microgota de combustible, se mezcla con el oxígeno, antes de alcanzar la temperatura de combustión, a continuación de la compresión.
Este “retardo”, es un tiempo también conocido como “intertiempo” de combustión e involucra un retraso químico y físico. Basicamente, el retardo físico depende de la forma del chorro del gasoil saliendo del inyector.

Este tiempo permite el calentamiento del gasoil, en contacto con el aire, su vaporización, y la formación de una mezcla localmente homogénea y autoinflamable.

El retardo químico conduce a la autoinflamación, y depende del índice o número “cetano” del gasolil, de las condiciones de presión, de la temperatura de la cámara de combustión, y del estado local de la mezcla aire/gasoil. Siguiendo a esto, el gasoil continúa su penetración, en un medio inflamado, en combustión, donde la alta temperatura favorece la oxidación inmediata del gasoil, con el oxígeno necesario para su combustión.

El gasoil se quema rapidamente, y en ese momento todo depende del caudal inyectado, que condiciona la velocidad de liberación de energía. Se trata de una combustión del tipo controlada.

La inyección indirecta y directa
Sabemos de un motor de inyección indirecta, con cámara de alta turbulencia tipo Ricardo Comet, es decir con una precámara que aseguraba una mezcla muy “enérgica” de gasoil/aire. La mezcla lograda en la precámara, pasa de ésta al cilindro, pero este intercambio (entre la precámara y la cámara) producen pérdidas aerodinámicas y térmicas, consumidoras de energía.

La inyección directa; aquí la precámara no existe, el gasoil es inyectado sobre el pistón, directamente en el cilindro donde se concreta la mezcla con el aire. Este motor logra un rendimiento superior, en un 40 por ciento, y su consumo es menor. Debido a ello, los constructores utilizan la inyección directa, y es el principio de los nuevos motores del tipo “Common rail”.


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Motor gasolero con inyección directa, dentro de la cámara de combustión, practicada o maquinada en la cabeza del pistón - Opel/GM.


Las menores emisiones contaminantes
La combustión es una reacción química exotérmica, con elevación de la temperatura, que se produce entre el comburente (oxigeno), y el combustible gasoil. Sabiendo que el oxígeno, está presente en el aire en un 21 por ciento aproximadamente.
El gasoil es un combustible, un hidrocarburo basicamente constituído por “cetano”.
La combustión teoricamente perfecta, se descompone como sigue;
• agua en forma de vapro
• dióxido de carbono

Y el nitrógeno que en teoría no interviene en el proceso de combustión. Durante la combustión real, muchos parámetros modifican el desarrollo de esta combustión teórica: el caudal de aire, la cantidad de gasoil inyectado, los fenómenos de oxidación del gasoil, la calidad y la precisión del diseño o del concepto del motor.
Encontramos entonces por consecuencia, compuestos químicos que contaminan nuestro medio ambiente:
• El monóxido de carbono (Co).
• Los hidrocarburos incombustos (HC).
• Los óxidos de nitrógeno (NOX).
• Las partículas de carbono (hollín).

Generalmente los reglamentos internacionales anticontaminación, van imponiendo a los constructores, mejoras en el diseño o la arquitectura del motor, y de la gestión del proceso de combustión.

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