Emision gases-completo

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Emisión de gases
Autor: JOSE ANTONIO ALEGRIA BARRIOS

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Presentación del curso
La contaminación atmosférica está aumentando hasta alcanzar límites peligrosos
para la salud humana y el medio ambiente. Los vehículos automotores son la
principal causa de la contaminación del aire, principalmente en las áreas urbanas.
Con programas de Inspección y mantenimiento adecuados, se puede reducir
considerablemente las emisiones vehiculares.

En este curso conocerás los efectos de los subproductos de la combustión, los
principios de funcionamiento de los principales sistemas de control de emisiones de
gases, su diagnóstico, mantenimiento y reparación; los equipos y procedimiento de
medición, así como también la interpretación de los resultados de medición.

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1. Introducción

La contaminación atmosférica está aumentando en las ciudades de Latinoamérica y
ya ha alcanzado límites peligrosos par la salud humana y el medio ambiente. Los
vehículos automotores son la principal causa de la contaminación del aire,
principalmente en las áreas urbanas. Con programas de Inspección y mantenimiento
(I/M) adecuados, se puede reducir considerablemente las emisiones vehiculares.
El crecimiento anual del parque vehicular en la región, la edad de las unidades de
transporte, el pobre mantenimiento y la falta de programas adecuados de
capacitación en el control de emisiones vehiculares, incrementa la amenaza de la
contaminación del aire y reduce la calidad de vida de la población.
Los gobiernos de la región Centroamericana han dado sus primeros pasos en el
largo camino de la reducción de la contaminación del aire de las principales
ciudades, aprobando leyes y reglamentos que limiten las emisiones de gases. Aún
cuando dichas leyes y reglamentos no han sido implementados en su totalidad, ya
existe control en la importación de los vehículos nuevos y usados en algunos
países.
Dentro del entorno de la disminución de la contaminación, además de las
normativas, es necesario la creación de una conciencia ecológica de la población y
principalmente de los propietarios de vehículos, sean de transporte de pasajeros, de
carga o del transporte colectivo.
Dentro de lo anterior los programas de capacitación, actualizados, de control de
emisiones de gases para mecánicos, motoristas e instructores, reviste una
importancia relevante, sobre todo los de capacitación de instructores por ser estos
los formadores iniciales en la cadena de capacitación de las personas involucradas
en la Inspección y Mantenimiento de vehículos automotores.

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2. Estructura de la atmósfera

La atmósfera de la tierra, que común mente llamamos "AIRE" esta formada,
principalmente, por 2 gases: Oxígeno (O2), que ocupa el 21% en volumen, y el
Nitrógeno (N2), que ocupa el 78% de la atmósfera. El 1% restante está formado por
otros gases incluyendo Argón (Ar), que ocupa el 0.94% del 1% restante y Dióxido de
Carbono (CO2).
Además de Argón y del Dióxido de carbono, también hay muchas substancias
indeseables creadas por el hombre, tales como Monóxido de Carbono (CO),
Hidrocarburos (HC), Oxidos de Nitrógenos (NOx), Dióxido de Azufre (SO2) y muchos
sólidos como polvo, partículas de carbón, etc.
Principales componentes del aire
Existen varias fuentes de contaminación del aire, tales como:
a) Fuentes móviles (vehículos automotores),
b) Fuentes fijas (Proceso industriales)
c) Incendios forestales, (quemas)
Subproductos de la combustión
La Gasolina y el Diesel son Hidrocarburos líquidos. Si se produce una combustión
ideal de los Hidrocarburos, los subproductos serán según la siguiente ecuación:

Teóricamente la combustión seria perfecta con una relación de aire - combustible
(A/F) de14. 5 -15 Kg.: 1Kg, dependiendo de la calidad del combustible. La relación
entre la calidad real de aire aspirado y la cantidad teórica aspirada, se denomina
Factor Lambda, y se representa por el símbolo: ; se determina según la siguiente
relación:
a) Un valor de Lambda > 1; significa exceso de aire o mezcla pobre
b) Un valor de Lambda < 1; significa exceso de combustible o mezcla rica
En la realidad no es posible lograr una combustión ideal, sino se da una combustión
incompleta, con sus respectivos subproductos (emisiones), esto se incrementa
debido a la falta de un mantenimiento adecuado.
Monóxido de Carbono (CO),
Es un gas producido por una combustión incompleta del combustible, debido a un
insuficiente suministro de Oxígeno a la cámara de combustión, por ejemplo, por una
mezcla sobre-enriquecida o por mala formación de la mezcla.
Técnicamente se entiende como combustible parcialmente quemado.
La concentración (proporción volumétrica) de CO en los gases de escape es
generalmente determinada por la relación aire-combustible (A/C) (Mezcla) y variará
con los cambios en dicha proporción (en motores a gasolina).

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Hidrocarburos (HC).
Lo siguiente solo es típico para los motores a gasolina, ya que en el motor diesel los
HC no son relevantes. Este es gas Hidrocarburo crudo (HC), combustible no
quemado o que se evapora del tanque de combustible, del carburador y se ha
escapado a la atmósfera.
Técnicamente se entiende como combustible no quemado.
Evaporación de gasolina
Oxidos de nitrógeno (NOx).
Hay diferentes compuestos moleculares formados por el Nitrógeno (N2) y el oxigeno
(O2) como NO, NO2,O3, etc. Estos son llamados ''Oxidos de Nitrógeno'' y son
expresados por conveniencia como ''NOx''.
El 95% de Nitrógeno encontrado en los gases de escape es Oxido Nítrico (NO) que
se forma en la cámara de combustión. El Oxido Nítrico se combina con el Oxígeno
en la atmósfera para formar Dióxido de Nitrógeno (NO2).
Nótese, sin embargo que como el nitrógeno molecular (N2), que es el 79% de la
atmósfera, es estable en condiciones normales, a alta temperatura (arriba de 1500
ºC o 2700 ºF) y a alta concentración de oxígeno hace que el nitrógeno reaccione con
el oxígeno para formas NOx.
También puede ocurrir que el NOx se forme durante una combustión incompleta
como en los casos de HC CO, porque solo así la temperatura es suficientemente alta
para soportar la reacción química que se forma.
Si la temperatura no pasa los 1500 ºC el N2 y O2 sobrantes de la combustión
saldrán por el sistema de escape sin combinarse para formar NOx.

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3. Tabla estequiométrica

La tabla Estequiométrica, representa el comportamiento de los gases de escape en
base del factor Lambda, considerado éste como representativo de la mezcla ideal (
=1).
Teóricamente se necesita aproximadamente de 14.5 a 15 Kg. de aire para quemar 1
Kg. de combustible, por lo que se toma un promedio de 14.7:1, como mezcla ideal
o relación estequiométrica ( =1), es decir se considera una reacción completa de
los HC del combustible y la cantidad exacta de O2 del aire admitido, para que la
mezcla se queme lo mejor posible.
Tabla estequiométrica

Efecto invernadero
Este fenómeno causa un calentamiento en la atmósfera de nuestro planeta,
aumentado así las temperaturas ambientales (sin este efecto la tierra seria
demasiado fría para los seres humanos).
Debido a las emisiones industriales, vehiculares y agrícolas (por ejemplo las quemas
de rastrojos y los incendios forestales), la cantidad de CO2 se aumenta en la
atmósfera por lo cual la temperatura de la tierra tiende a aumentar.
Hasta el año 2050 la temperatura promedio de la tierra aumentará
aproximadamente 2.5ºC y hasta el año 2100, 5.7 ºC, si no reduce el crecimiento de
las emisiones globales de CO2.
Si embargo el CO2, es considerado técnicamente como un índice del rendimiento
del motor, es decir es combustible total mente quemado y no existe todavia
ninguna regulación que en lo referente a emisiones vehiculares lo limite.
Es decir que todo programa de I/M que pretende mejorar el funcionamiento de los

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motores, genera un aumento en las emisiones de CO2.

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4. Efecto invernadero

1) La radiación de onda corta llega parcialmente a la superficie da la tierra y calienta.
2) La tierra devuelve la radiación de onda larga(radiación infrarroja o de calor) que es
reflejada parcialmente, hacia la tierra, por el CO2 y otros gases.
Inspección y Mantenimiento (I/M)
Es la revisión periódica de las emisiones de gases de los vehículos, realizada en
operaciones de mantenimiento. Esta se realiza para detectar si los componentes del
motor funcionen o no sufrieron deterioro por falta de mantenimiento
En los vehículos con motor a gasolina, es una prueba estática y se realiza en marcha
ralentí (menos de 1000 RPM), y en aceleración entre 2300 y 2700 RPM. Los HC, se
miden en ppm, el CO y el CO2, se miden en porcentaje (%) de volumen.
Los NOx no se miden en I/M, debido a que solo en pruebas dinámicas nos
proporcionan información correcta, no así en pruebas estáticas. El I/M nos asegura
que el vehículo se encuentra funcionando correcto.
En los vehículos con motor diesel, la medición de las emisiones de humo se mide
bajo el procedimiento de aceleración libre, es decir a la velocidad de corte del
gobernador de la bomba de inyección.
Mantenimiento preventivo
En un mantenimiento preventivo se revisan periódicamente los sistemas de
lubricación, encendido y de preparación de la mezcla. Además, se controla el filtro
de aire y el sistema de refrigeración, el cual posee su importancia debido a que
algunos sistemas de control de emisiones trabajan según la temperatura del motor.
Para llevar a cabo un buen mantenimiento preventivo del vehículo, se siguen las
recomendaciones del fabricante y principalmente se realizan los siguientes trabajos:
1) Cambio de aceite (según recomendaciones del fabricante)
2) Cambio de filtros (gasolina, aire y aceite)
3) Revisión, calibración o cambio de bujías
4) Ajuste de válvulas
5) Puesta a tiempo del encendido, sin olvidar las RPM y temperatura de motor.
6) Sistema de carburador o de inyección.

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7) Revisión de los sistemas de control de emisiones (mediante la medición de
emisiones)
Con todo lo anterior, se puede realizar el ajuste de la mezcla, tomando en cuenta
las recomendaciones del fabricante, logrando así obtener el máximo rendimiento
del motor y reducir las emisiones contaminantes.

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5. Equipos de medición

Los bancos de gases modernos miden los siguientes gases: CO, HC, CO2, O2 y
NOx, aún cuando existen varios estándares para la fabricación de bancos de gases,
incluso algunas propias de países como México y Alemania, todas están basadas en
las normas BAR (Bureau of Automotive Repair) y la OIML (Organisation
Internacionales de Metrologie Légale)
BAR: Es originaria de California y rige, entre otros, la fabricación de bancos de gases
para I/M. Los bancos de gases más importantes fabricados según esta norma, han
sido: BAR 80. BAR 84, BAR 90 y en la actualidad BAR 97.
OIML: Es una organización internacional que estableció una norma que rige en todos
los países de la Comunidad Europea. Algunos países como Alemania, la utilizan con
algunas variaciones en el procedimiento, pero sin alterar la calidad y exactitud del
muestreo.
Medidores de humo

Figura 9: Opacímetro de flujo parcial
Procedimiento de medición
Vehículos equipados con motor diesel
NOTAS:
a) El presente procedimiento asume que el equipo (Opacímetro de flujo parcial) está
calibrado correctamente y que dicha calibración se revisa cada inicio de jornada o
cuando sea requerido por el equipo.
b) Basándose en el sonido de funcionamiento del motor, determine el estado
mecánico del motor. Si considera que puede sufrir daños cuando se acelere a
velocidad de corte del gobernador, no realice la prueba.
PROCEDIMIENTO DE ACELERACIÓN LIBRE (Norma SAE J1667, o Directiva 72/306/CE)
1) Revise la sonda del Opacímetro, no debe representar roturas ni dobleces.
2) Conecte el Opacímetro, el voltaje de la fuente debe ser de 110 voltios y revise que
se ajuste a cerro.

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3) Revise el tubo de escape del vehículo a medir, no debe presentar roturas. Si
presenta roturas realice la medición e infracciones, si procede. Recomiende al
propietario que repare el escape.
4) Asegúrese que el motor está a su temperatura normal de funcionamiento.
5) Revise el nivel de aceite de motor, si esta muy bajo o muy alto no realice la
prueba. El motor puede sufrir daños.
6) Revise el nivel del refrigerante, si esta muy bajo rellénelo hasta el nivel adecuado,
antes de realizar la prueba.
7) Acelere bruscamente el motor, tres veces, para limpiar el tubo de escape. Sin el
motor emite demasiado humo o existe evidencia de aceite (humo Azul), no realice la
medición hasta que se corrija la causa. El equipo puede dañarse.
8) Introduzca la sonda del Opacímetro en el tubo de escape, por lo menos 30
centímetros.
9) Realizar las tres mediciones, acelerando el motor a velocidad de corte de
gobernador de la bomba de inyección. Si existe duda sobre los resultados o sobre la
manera de aceleración, repita la prueba.
10) Compare el valor promedio de las tres mediciones realizadas, con los límites
establecidos por el RGTSV y determine si el vehículo pasa o no la prueba.

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6. Motores equipados con motor a gasolina

1) Conecte el banco de gases y permita que logre su temperatura de
funcionamiento, el voltaje de la fuente debe ser de 110 voltios.
2) Revise el tubo de escape del vehículo a medir, no debe presentar roturas. Si
presenta roturas no realice la medición. Recomiende al propietario del vehículo que
repare el escape.
3) Compruebe que el vehículo está equipado con catalizador, el cual no debe
presentar roturas ni abolladuras. Si presenta algunas de las dos condiciones antes
mencionadas no realícela medición hasta que sea reemplazado.
4) Si el vehículo esta equipado con sistema de inyección de aire, no considere, para
evaluar si pasa o no pasa el valor de CO2 en marcha mínima (<1000 RPM) de lo
contrario el vehículo no pasará la prueba por tener valores de CO2 muy bajos. El
valor de CO2 si deberá ser considerado, para evaluar si pasa o no pasa, en ralentí
acelerado (entre 2200 y 2700 RPM).
5) Asegúrese que el motor está a su temperatura normal de funcionamiento y
catalizador está a la temperatura de operación.
6) Revise el color de las emisiones, si existe presencia de aceite (humo azul) no
realice la medición, hasta que se corrija la causa. El banco de gases puede dañarse.
7) Conecte la pinza captadora de RPM del motor o en su defecto mida las RPM
mediante un Multímetro conectado al secundario.
8) Introduzca la sonda en el tubo de escape, por lo menos 30 centímetros
9) Realice la medición de las emisiones, así.
a) Tome los valores de CO, HC y CO2 en marcha ralentí (<1000 RPM).Considere el
numeral 4 de este procedimiento..
b) Acelere el motor entre 2200 y 2700 RPM y tome nuevamente los valores de CO,
HC y CO2.
c) Compare los resultados de las mediciones con los límites establecidos y
determine si el vehículo pasa o no pasa la prueba.

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7. Sistema de control de evaporaciones de gases
(EVAP)

Generalidades.
La gasolina por ser muy volátil es inflamable y, además, se evapora a temperatura
ambiente con relativa facilidad. El tanque de gasolina y la cuba, de los vehículos
carburados, son puntos de evaporación de gasolina, sobre todo cuando se alcanza
la temperatura de funcionamiento. Anteriormente, este combustible (HC) se iba
directamente a la atmósfera, lo cual provocaba problemas de contaminación del aire.
Estudios realizados determinaron que el 20 % de las emisiones de HC provenientes
de los vehículos sé debían a evaporaciones de gasolina. Lo anterior obligó a diseñar
el sistema de control de evaporación de gases (EVAP).
Porcentajes de las emisiones (vehículo sin control de emisiones)
El control de las emisiones por evaporación se inicio en California en 1970 y la Ley
Federal (USA) lo incluyó en 1971.
Las disposiciones de dichas normativas eran evitar que las evaporaciones de
combustible se emitieran a la atmósfera, pero se permitía la influencia de la presión
atmosférica en el carburador y en tanque de combustible. El sistema EVAP se diseño
para cumplir con dichos requerimientos.
La función del sistema EVAP es permitir la apropiada ventilación del sistema de
combustible y evitar que las evaporaciones se descarguen a la atmósfera, es decir se
debe retener y almacenar los vapores durante el motor está apagado, que es cuando
se da la mayor cantidad de evaporación. Cuando el motor se arranca dichos vapores
deben ser "desalmacenados" y quemados en los cilindros. En la mayoría de los
sistemas el almacenamiento se da en un depósito de carbón activado, comúnmente
llamado Cánister.
Componentes
Los principales componentes del sistema EVAP convencional, se muestran en la
figura11. Algunas modificaciones pueden existir entre los fabricantes, pero el
principio de operación es el mismo.
Sistema EVAP convencional
Tapón sellado del tanque.
Los tapones de tanque ventilados directamente (con respiradero) ya no se utilizan.
Todos los tapones de tanque actuales son sellados. La mayoría de ellos además de
ser sellados, están equipados con una válvula de alivio de presión y vacío. Estas
válvulas previenen daños en el tanque en caso de que fallara el sistema de
ventilación del tanque.
Tanque de combustible
Antes de 1970 los vehículos liberaban los excesos de vapores de combustible por
medio del tapón de llenado y el tubo de ventilación en el tanque de combustible. La
tubería de ventilación permitía que ingresara aire a medida que se consumía el
combustible, el cual compensaba la presión interna de vapor en altas temperaturas.

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combustible, el cual compensaba la presión interna de vapor en altas temperaturas.
Con el tapón de llenado sellado, toda la ventilación del tanque se realiza por medio
de la tubería de ventilación y para evitar presiones excesivas, los tanques han sido
re diseñados. Los dos métodos de rediseño son:
1) Instalar un tanque adicional de expansión térmica, dentro del tanque.
2) Cambio en la forma del tanque, el cual permite solo del 10-12% de espacio de
aire con tanque lleno.
Sistema con tanque de expansión térmica
Válvula operada eléctricamente
Válvula operada por vacío

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8. Sistema de recirculación de gases de escape (EGR)

Generalidades
El calor es un resultado de la combustión de la mezcla A/C dentro de un motor de
combustión interna. La cantidad de calor esta directamente relacionada con la
cantidad de combustible que se quema. Si la temperatura dentro de la cámara de
combustión se eleva demasiado, se forman Óxidos de Nitrógeno (NOx).
La temperatura de la cámara de combustión puede ser controlada introduciendo
gases inertes dentro de la misma. Estos diluyen la mezcla A/C y reduce la
temperatura de la misma. La reducción de la temperatura es relacionada con la
disminución de oxígeno contenido en la mezcla A/C. El sistema EGR fue diseñado
para lograr dicho fin.
El sistema EGR controla las emisiones de NOx manteniendo la temperatura de la
cámara de combustión a una temperatura inferior a la temperatura a la cual se
forman los NOx. Una cantidad pequeña de gases de escape (14% como máximo) se
introduce dentro del ciclo de admisión diluyendo la carga de mezcla, disminuyendo
el contenido de oxígeno y por consiguiente la temperatura. La cantidad de gases de
escape mezclada con la carga de admisión es controlada por la válvula EGR en
todos los sistemas sencillos.
Sistema EGR sin válvula EGR
La mayoría de sistemas EGR incluyen: la válvula EGR, válvulas térmicas, líneas de
vacío y sensores de contrapresión, ya sea externas o internas. Las válvulas térmicas
pueden ser activadas por la temperatura del refrigerante, del aire o de la carga de
admisión.
La aplicación de los sistemas EGR, ocasiona una disminución de potencia, debido a
la dilución de la mezcla A/C de carga. También puede ocasionar funcionamiento
errático si está activada en ralentí, durante el arranque en frío o en condiciones de
máxima aceleración.
Sistema EGR con válvula EGR
Válvulas EGR
Las válvulas EGR consisten básicamente en un diafragma que acciona una válvula de
aguja. Todas las válvulas EGR son del tipo normalmente cerradas. El cierre constante
se garantiza mediante un resorte. El vacío es aplicado en la parte superior del
diafragma el cual vence la tensión del resorte u hace que la válvula abra o cierre.
Las válvulas EGR generalmente están montadas sobre el múltiple de admisión o
instaladas en otro lado y conectadas al vacío de la admisión mediante tuberías. Los
gases de escape pasan a la admisión, a través de la base de la válvula cuando esta
abierta.
Operación de la válvula EGR
Cuando los motores giran en ralentí o en aceleración completa, es decir el vacío de
la admisión es mínimo, la válvula permanece cerrada. Durante las condiciones de
aceleración moderada y velocidad de crucero, el vacío de admisión se eleva
venciendo el resorte y hace que la válvula EGR se abra, permitiendo el ingreso de los

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gases de escape hacia la admisión.
NOTA: Los sistemas EGR de los motores diesel están completamente abierta durante
las condiciones de ralentí.
Válvulas térmicas
La mayoría de motores a gasolina equipados con sistema EGR poseen válvulas
térmicas de cualquier tipo. La válvula detecta la temperatura del refrigerante del
motor y bloquea la señal de vacío hacia la EGR a un valor determinado de
temperatura. Puede estar ubicada en el bloque, la culata, el radiador, etc.
El control de la señal de vacío pasa por la válvula térmica antes de llegar a la EGR.
Cuando la temperatura del refrigerante es baja, la señal de vacío esta bloqueada. A
medida que la temperatura aumenta la válvula térmica abre para completar el
circuito de vacío. La válvula abre por grados, dependiendo la variación de la
temperatura del motor, de esta manera la válvula regula además, cuanto puede abrir
la EGR.
Algunos motores modernos incorporan un sensor de temperatura el cual detecta la
temperatura ambiente o del aire de admisión para determinar la temperatura del
motor.
Válvula térmica
Señal de vacío
Las EGR son operadas por vacío. El vacío del múltiple de admisión de cualquier
motor, carburado o inyectado, es utilizado para accionar la válvula EGR. En algunas
aplicaciones diesel se utiliza una fuente adicional de vacío.
Toma de vacío de un sistema EGR controlado
La toma de vacío proviene de la admisión, justo antes de la mariposa de aceleración,
y se utiliza uno, la otra toma de vacío, dependiendo de las condiciones de operación
del motor.
Válvulas EGR controladas
Algunos motores modernos están equipados con válvulas EGR de pulso controlado.
Esto significa que los pulsos eléctricos cortos son enviados por la ECU hacia el
solenoide de accionamiento de la válvula. El solenoide abre y cierra la válvula de
vacío aplicada ala válvula EGR. Este sistema permite a la ECU el control de la EGR
mediante las diferentes señales de interruptores y sensores, tales como: Sensor de
vacío del múltiple de admisión, el interruptor de P/N y del convertidor de torque
(TCC).
Generalmente el sensor de presión absoluta del múltiple de admisión, permite a la
ECU determinar cuando la válvula está funcionando adecuadamente o no.
Las EGR electrónica integradas funcionan de manera similar a las convencionales. El
solenoide interno está normalmente abierto. Lo que ocasiona que la señal de vacío
se va directamente a la atmósfera cuando no está siento controlada por la ECU. Este
tipo de válvulas EGR son selladas. La válvula solenoide abre y cierra la señal de
vacío, controlando la cantidad de vacío aplicado al diafragma. La EGR electrónica
contiene un regulador de voltaje, el cual convierte la señal de la ECU y regula la
corriente circulando por el solenoide. La ECU controla el flujo de gases de escape

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mediante anchos de pulso modulados por la señal del medidor de flujo de aire, el
TPS y las RPM. Esta válvula posee además, un sensor de posición del vástago y
funciona de mantea similar al TPS.
Solenoide de control de vacío
Actualmente existen válvulas EGR digitales, las cuales funcionan
independientemente del vacío del múltiple de admisión. Estas válvulas poseen tres
orificios, los cuales son abiertos y cerrados eléctricamente por medio de solenoide,
los cuales son controlados por la ECU. La ECU utiliza, para operar la EGR digital, las
señales CTS, TPS, MAF. Durante el ralentí la EGR permite que un flujo pequeño de
gases de escape se introduzca en el múltiple de admisión. Normalmente opera a
velocidades arriba de ralentí durante el arranque en frío.
Válvula EGR electrónica integrada

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9. Sensor de Oxígeno (Sensor O2; Sonda Lambda)

Las ECU de los vehículos modernos, utilizan una señal del sensor de oxígeno para
detectar la cantidad de oxígeno restante, después de la combustión. El sensor O2,
está ubicado en el flujo de los gases de escape.
Los sensores de oxígeno tienen un lado expuesto al flujo de escape de gases y el
otro lado está expuesto al aire exterior. La diferencia en la cantidad de oxígeno en
el escape, comparado con la cantidad de oxígeno en el aire exterior, provocará que
el sensor genere una variación en el rango de voltaje.
Figura 23: Sensor de oxígeno

La temperatura de funcionamiento del sensor O2 es crítica, y deberá exceder 300°C
(570°F), antes de que el sensor O2, genere todo el voltaje disponible, arriba de
850°C el sensor se destruye. La computadora "ve" o interpreta el voltaje del sensor
O2, al igual que las otras señales, para determinar si el sistema de combustible
funciona, en circuito abierto (Open Loop) o circuito cerrado (Close Loop).
Muchos de los motores de modelos recientes, utilizan un sensor de oxígeno pre
calentado (HEGO), el cual será calentado eléctricamente para alcanzar y mantener
rápidamente la temperatura de funcionamiento. Esto acortará el tiempo necesario
para iniciar el funcionamiento de circuito cerrado. También se le eliminará la
pérdida de la señal del sensor O2, debido al enfriamiento del sensor durante el flujo
bajo de escape de gases.
Sensor de oxígeno precalentado
NOTA:
La señal del sensor O2 será ignorada por la ECU cuando el sistema trabaja en
circuito abierto (Open Loop).
Mezcla Aire Combustible (A/C)
Se entiende por combustión la rápida oxidación del combustible. En los motores de
combustión interna la combustión produce energía en forma de calor, la cual es
convertida en movimiento, por el conjunto móvil del motor (cigüeñal, bielas,
pistones, etc.), que a su vez mueve el vehículo.
Si la combustión fuera ideal, el combustible sería quemado completamente,
resultando como subproductos de la combustión únicamente H2O y CO2, pero en la
realidad no existe una combustión completa, sino una combustión incompleta, la
cual deja subproductos adicionales, tales como: O2, CO, HC y NOx.
Un funcionamiento del motor con mezcla rica, hará que la cantidad de oxígeno
residual presente en el flujo de gases de escape sea muy baja. La diferencia entre la

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cantidad de oxígeno en el aire exterior y el oxígeno que se encuentra en el flujo de
gases de escape será muy grande y provocará que el sensor de oxígeno genere un
voltaje muy cercano a su límite. Este voltaje podrá alcanzar un máximo de 1.0 V
(excepto en algunos motores Chrysler en los cuales podría ser de 5.0 V).
Relación entre el voltaje generado y la condición de la mezcla
El funcionamiento del motor con mezcla pobre, será lo opuesto al funcionamiento
de mezcla rica. El funcionamiento de mezcla pobre ocurre cuando existe mayor
cantidad de oxígeno del necesario. El sensor O2 detectará una pequeña diferencia
entre el oxígeno presente en los gases de escape y el aire exterior. Cuando esto
sucede el sensor generará un voltaje muy bajo de aproximadamente 0.0 voltios.
Durante el diagnóstico, será sumamente importante, saber si un motor está
funcionando con mezcla rica o pobre. Recuerde que el sensor O2 solamente está
reportando el contenido de oxígeno en el flujo de gases de escape, pero no está
creando la condición de mezcla rica o pobre.
Si el flujo de gases de escape está bajo en oxígeno, lo cual provocará que el voltaje
se mantenga alto (mezcla rica), analice las siguientes condiciones:
1. Falla en la válvula de prueba del Cánister
2. Sensor MAP dañado
3. Señal de sensor de temperatura del refrigerante incorrecta
4. Problemas de los circuitos del carburador
5. Presión excesiva de combustible en los sistemas inyectados
6. Fuga en el inyector
7. Revise si existe combustible contaminado de aceite
8. Filtro de aire obstruido
Si el contenido de oxígeno en el flujo de gases de escape es alto, provocando una
lectura de voltaje bajo (mezcla pobre), analice las siguientes condiciones:
1. Falla del sistema PCV
2. El cable del sensor de oxígeno aterrizado contra el múltiple de escape o entre el
conector y la ECU
3. Inyectores defectuosos
4. Un MAP defectuoso
5. Una mala señal de temperatura
6. Agua en el combustible y otros contaminantes
7. Baja presión de combustible u otros contaminantes
8. Baja presión de combustible en los sistemas inyectado
9. Roturas en el sistema de escape
10. Sistema de inyección de aire defectuoso
Diagrama del sensor de oxígeno (Nissan 1993-95)
Clasificación.
Por su aplicación, pueden ser:
1) Sensor de Oxígeno delantero: Es del tipo de Circonio y genera una señal de 0 a
0.1 voltio. La relación de la mezcla ideal ocurre cuando hay un cambio radical de 1 a
0 voltios. La ECU utiliza esta señal para ajustar el ancho del pulso del inyector.

2) Sensor de oxígeno (trasero): funciona con las mismas características que el
delantero y la diferencia está en que bajo condiciones normales, la ECU no toma en

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cuenta esta señal para el control del motor.
La mayoría de sensores de oxígeno reducen su capacidad de generación de voltaje
(señal) debido a contaminación producida por aditivos del aceite o del combustible.
El plomo utilizado en la gasolina deteriora rápidamente la vida útil del sensor de
oxígeno.
Códigos de falla
En el caso de General Motor, los códigos relacionados con el funcionamiento del
sensor de O2, son 13, 44 ó 45 según el modelo.
En el caso de CHRYSLER si aparece en la memoria un código 2, significa que el
sensor está generando una señal entre 0.45 - 0.55 voltios y no cambia, es decir no
funciona. Si existe un código 51, significa que la señal se mantiene baja entre 0 -
0.45 voltios, como resultado de una condición de mezcla pobre. Si aparece el código
52, significa que la señal se mantiene alta entre 0.55 - 1.0 voltios como resultado
de una mezcla rica.
Para determinar los códigos de falla relacionado con el sensor de O2, refiérase al
manual de servicio del vehículo.
SONDA LAMBDA DE TITANIO
Este sensor está construido con óxido de titanio depositado sobre un soporte de
cerámica calefaccionada, y presenta una variación de resistencia interna que
depende de la concentración de oxígeno en los gases del escape después de ser
calefaccionada durante solo 15 segundos. Este tipo de sonda no entrega tensión,
solamente varía su resistencia interna. Tampoco necesita una referencia del oxígeno
atmosférico. Es más frágil y tiene menos precisión que la sonda de zirconio.
En ausencia de oxígeno (mezcla rica) su resistencia es inferior a 1000 ohms.
En presencia de oxígeno (mezcla pobre) su resistencia es superior a 20000 ohms.
El cambio de resistencia es brusco para una relación lambda de 1.
La unidad de control electrónico alimenta a la sonda con una tensión de 1 volt (En
algunos vehículos Jeeps de Toyota y Nissan la alimentación es de 5 volt).
El circuito de entrada a la unidad de control electrónico es similar al utilizado por
los sensores de temperatura, y la tensión medida es similar a la que entrega la
sonda de zirconio:
Tensión baja indica mezcla pobre
Tensión alta indica mezcla rica
Pero con algunas unidades de control electrónico es exactamente al revés, según su
conexión interna.

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10. Convertidor catalítico o Catalizador

Generalidades
Grandes esfuerzos se han realizado para disminuir la cantidad de gases
contaminantes que emiten vehículos automotores, sin embargo, no ha sido posible
los tres contaminantes principales: CO, HC y NOx. Desde 1975 se utilizan los
convertidores catalíticos, que actualmente es lo único que logra reducir dichos
contaminantes hasta valores aceptables.
Los convertidores catalíticos se instalan en la tubería de escape, entre el múltiple de
escape y el silenciador. Inicialmente fueron diseñados para que pasara a través de él
solo la mitad de los gases de escape. La otra mitad pasaba directamente a la
atmósfera. Este sistema se discontinuó en 1979, debido a los avances en el
desarrollo de sistemas de control de emisiones por parte de los fabricantes de
vehículos.
El catalizador tiene como función el transformar los gases contaminantes del motor
(CO, HC y NOx) en N2, CO2 y H2O. Esta conversión se realiza por oxireducción
(reacción química de las moléculas). Los catalizadores de tres vías contienen un
monolito recubierto de los siguientes metales nobles: Rodio, Platino y Paladio, que
aceleran el proceso de oxireducción.
Operación de un catalizador
El catalizador funciona entre 300 y 900 oC. A temperaturas inferiores no funciona,
mientras que a temperaturas mayores el catalizador se destruye progresivamente.
En la actualidad ya existen catalizadores con sistemas de precalentamiento para
lograr su temperatura de funcionamiento en un tiempo más corto.
Ubicación del catalizador, según modelos
Si se instala un catalizador en un vehículo sin sensor de O2, su rendimiento es del
40 al 60 %, mientras que si el vehículo posee sensor de O2, su rendimiento será del
90 al 95 %. Para diagnosticar el funcionamiento del catalizador hay que medir los
gases antes y después del mismo. Recuerde que el catalizador pierde su capacidad
al utilizar gasolina con plomo.
El convertidor catalítico de tres vías (TWC), es similar a los catalizadores
convencionales, con la diferencia del monolítico utilizado para la oxireducción. Un
catalizador convencional utiliza platino y paladio como monolítico (catalizador) y
reduce solamente los HC y CO.

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11. Sistema de inyección de aire (AS AI)

Estos sistemas introducen aire a presión al múltiple de escape, y si el gas de escape
esta suficientemente caliente, el gas de escape será nuevamente quemado, antes de
ser lanzado a la atmósfera y el CO y HC presentes en estos gases serán convertidos
en CO2 y H2O, que no son contaminantes.
Existen dos métodos para lograr la inyección de aire:
a) El método de succión de aire (AS)
b) El método de inyección de aire (AI)
Sistema de succión de aire (AS)
Este método utiliza las pulsaciones del gas de escape, como los provocados por
cambios repentinos en la presión de escape, para abrir y cerrar una válvula de
lengüeta, dejando entrar aire al múltiple de escape en pequeñas cantidades.
La cantidad de aire que puede ser introducido al múltiple de escape utilizando éste
método, es pequeña comparada con el método de inyección de aire, de manera que
este sistema generalmente es utilizado en motores de pequeña cilindrada.
Válvula de lengüeta
En algunos sistemas AS, se provee un dispositivo para prevenir que se suministre
aire mientras el motor desacelera o cuando esta frío.
Durante la desaceleración y cuando la temperatura del enfriador es baja, la mezcla
aire - combustible es muy rica y existe peligro de sobrecalentamiento del
catalizador o que ocurra fuego posteriormente.
Figura Diagrama de vacío del sistema AS
Sistema de inyección de aire (AI)
En el sistema AI, una bomba de aire, que usualmente es impulsada por una correa
en "V", fuerza el aire hacia el múltiple de escape.
Sistema de inyección de aire
Este método puede suministrar suficiente aire para la recombustión, pero una parte
de la potencia del motor es utilizada para impulsar la bomba, por esta razón y
debido al desarrollo de los sistemas EFI y de los catalizadores (TWC), este sistema
no es muy utilizado en los modelos recientes.

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