Proyecto Analizador de Gases

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL Facultad de Ciencias de la Ingeniería e Industrias

Asignatura:

Equipos de Comprobación

Ingeniería Automotriz Carrera: Nivel y paralelo: 4° A Proyecto N°: 3

Grupo Nº: Integrantes Cristian González Gabriel Núñez Erick Salazar Andrés Torres Julio Torres

ANALIZADORES DE GASES CICLO OTTO Y DIÉSEL OBJETIVOS: Aprender a utilizar los analizadores analizadores de gases tanto como para automóviles automóviles con ciclo Otto como los diésel. Identificar las siguientes partes que posean los analizadores de gases tanto como para ciclo Otto como diésel.

INTRODUCCIÓN: ANALIZADOR DE LOS GASES.

Aparato capaz de medir, generalmente en porcentaje, determinados compuestos químicos contenidos en la masa de los l os productos, gaseosos o no, emitidos por el escape de un motor de combustión interna. El analizador puede ser de lectura directa o estar acoplado a un registrador, magnético o de otro tipo. La necesidad de analizar los gases de escape de los motores de combustión interna deriva del hecho que, sobre todo en los motores alternativos, la c ombustión de los hidrocarburos nunca es perfecta, razón por la cual los gases de escape no son solamente anhídrido carbónico (CO2), agua (H2O), oxígeno (O2) y nitrógeno (N). La combustión real da lugar también a la formación de productos sin quemar y otros residuos. Puesto que en la combustión influyen varios factores, algunos de tipo mecánico y otros dependientes de las características del combustible, del combustible, mediante mediante el análisis de los gases es posible determinar el tipo de combustible y la influencia que sobre aquélla tienen los factores indicados. Otro fin del análisis de los gases de escape es el localizar la presencia de algunos componentes considerados como la causa de la contaminación del aire. Debe tenerse en cuenta que, en los motores Diésel, motores Diésel, en en el campo de la lucha contra la contaminación, de momento no se le da mucha importancia a la composición química de los gases de escape, sino a la cantidad de partículas sólidas presentes en los mismos (principalmente carbonilla). En otras palabras, se controla simplemente la opacidad de los gases de escape mediante aparatos llamados opacímetros. 1


Al contrario en los motores de combustión interna con encendido por chispa es muy importante la composición química de los gases de escape. En varios países existe una legislación especial que pone límites a la presencia de los compuestos nocivos en los gases de escape. D momento, los gases considerados nocivos son monóxido de carbono (CO), hidrocarburos sin quemar (convencionalmente indicados por HC) y óxidos de nitrógeno (convencionalmente indicados por NOX). Según la precisión de la investigación que se desea realizar, el análisis puede limitarse a la localización de uno o de varios productos perjudiciales citados, o bien ampliarse hasta la determinación de otros componentes, como, por ejemplo, anhídrido carbónico (CO2) y oxigeno (O2). Existe una extensa gama de analizadores de los gases de escape, desde los más simples hasta los más complicados, desde los portátiles a los fijos.

Funcionan generalmente según uno de los siguientes principios: Cambio de color - Con este principio funcionan generalmente los analizadores portátiles, simples, de bajo coste y de empleo rápido. Una cantidad determinada de gases se hace pasar a través de una substancia que, al reaccionar con el compuesto cuya presencia quiere determinarse, cambia de color. Al incrementarse la concentración del compuesto, aumentan la duración de la reacción y la cantidad de substancia que cambia de color. Variación de la conductibilidad - Este tipo de examen se lleva a cabo generalmente mediante resistencias eléctricas colocadas según el puente de Wheatstone. Dos resistencias se hallan encerradas en celdas de referencia que contienen aire ambiente o un gas de muestra, y las otras dos se encuentran en celdas a través de las cuales se hace pasar una corriente del gas en examen. La distinta conductibilidad térmica del gas que se analiza, respecto del aire o del gas de muestra, enfría las resistencias de manera diferente. Esto produce la variación de la temperatura de los conductores, a lo que sigue una variación de la resistencia eléctrica, cuya medida indica la cantidad de gases en examen.

Rayos infrarrojos - Los analizadores de este tipo funcionan según el principio de la absorción selectiva, por parte de los diferentes gases, de bandas de frecuencia especiales en el infrarrojo. Dado que una parte de la energía de este haz es absorbida por los gases en examen en cantidad proporcional al contenido del compuesto que debe determinarse, el consiguiente calentamiento del gas y su aumento de presión permiten obtener el porcentaje del compuesto en examen.

Rayos ultravioletas - Contrariamente a los métodos citados hasta ahora, estos analizadores aprovechan la propiedad de ciertas substancias para emitir rayos ultravioletas durante su combustión. En estos instrumentos se produce la combustión, sobre un alambre incandescente, de los componentes de los gases de escape que pueden quemarse aún, es decir monóxido de carbono e hidrocarburos. Dichas substancias al quemarse emiten rayos ultravioletas de una longitud de onda especial que son recogidos por un elemento sensible. Luminiscencia química - Los analizadores de luminiscencia química son muy útiles para la determinación de los óxidos de nitrógeno contenidos en los gases de escape. La luminiscencia química o quimioluminiscencia es la propiedad que poseen ciertas substancias de emitir luz (llama fría), al reaccionar químicamente. En este caso especial se provoca la reacción química entre el NO contenido en el gas que se analiza y el ozono (O3). La luminosidad que se produce 1


se mide con el aparato, y de este modo se determina la cantidad de NO presente. Debe tenerse en cuenta que en los gases de escape de un motor de combustión hay también NQ y, por tanto, es necesario transformar el NO2 en NO, en un convertidor adecuado, si se desea que la medida sea correcta.

Ionización de la llama - En los aparatos basados en esta técnica se efectúa, en primer lugar, una cromatografía de fase gaseosa con el fin de separar los gases de escape en sus componentes y conseguir que lleguen al analizador separados y por orden. Los diferentes componentes son pasados por una llama con un nivel de ionización prefijado; al quemarse producen iones y alteran, cada uno de los gases de una manera característica, el estado de ionización de la llama. Como la conductividad eléctrica de una llama es función de su grado de ionización, se puede determinar la cantidad de compuesto presente en el gas de escape midiendo aquellas variaciones.

CARACTERISTICAS PRINCIPALES DEL ANALIZADOR DE GASES. Función automática de calibración a CERO Tiempo de calentamiento menor a 10 minutos Sistema de filtrado reforzado y con trampa de agua Pruebas automáticas para residuos de HC y vacío Auto prueba y auto diagnóstico Compensador de altura Medición inalámbrica vía radio de RPM y temperatura de aceite Pantalla LCD con iluminación de fondo Software para PC de múltiples aplicaciones Conexión a PC vía Cable USB. Impresora térmica de alta velocidad Mide: HC, CO, CO2, O2 Cálculo de Lambda y CO o Habilitado para medición de NOx y SOx

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LOS CUATRO GASES: Una combustión perfecta daría como resultado agua y dióxido de carbono como elementos restantes de la combustión, pero en el ciclo real y combustión real obtenemos un residuo muy diferente. Los cuatro gases que nosotros estaremos midiendo son: Hidrocarburos (HC) Monóxido de Carbono (CO) Dióxido de Carbono (CO2) Oxigeno (O2) Los hidrocarburos (CH) son unos gases venenosos sin quemar; o son combustible en su estado puro y se miden en partículas por millón (ppm). CO es un gas venenoso parcialmente quemado; una combustión parcial ha sucedido pero la molécula de combustible no ha sido quemada completamente; el CO es medido como un porcentaje del gas en medición. El CO2 es combustible completamente quemado; y es un resultante inofensivo de la combustión completa; este es medido como un porcentaje del volumen de gas. Oxígeno es simplemente Oxígeno, pero es importante porque el Oxígeno es consumido por la combustión no puede ocurrir sin él, el contenido de O2 después de una combustión es lo importante (si es que sobra algo). El Oxígeno también es medido como porcentaje del volumen del gas en medición; pero éste no es medido por la luz infra roja, sino que, es medido por un Sensor de Oxígeno similar al que se encuentra en los automóviles. Esté seguro que la sonda de prueba se encuentre bien insertada, y lo más introducida posible dentro del tubo de escape. La mayoría de los analizadores tienen sistemas para detectar las fugas como parte de sus características.

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Usted deberá tratar de conectar la sonda de escape a un punto de prueba (suplido por muchos fabricantes). Este punto de prueba está conectado a esl sistema de escape antes del convertidor catalítico. Si el auto no tuviera un punto de entrada para la sonda de prueba; instale una conexión especial o accesorio disponible para éste efecto; o apague el vehículo y permita que el convertidor se enfríe. Vuelva a encender el motor pero solo opérelo en marcha ralentí. Además de Argón y del dióxido de carbono, también hay muchas sustancias indeseables creadas por el hombre como monóxido de carbono (CO), gas hidrocarbono (HC) óxido de nitrógeno (NOx), dióxido e azufre (SO2)M ETC. Estas sustancias indeseables son denominadas "Contaminantes del aire". De estos agentes o fuentes de contaminación el parque automotor es responsable del 70% de la contaminación de la atmósfera. TIPOS DE CONTAMINANTES DE LA ATMOSFERA

Contaminantes Primarios: Son los introducidos directamente por los agentes contaminantes (vehículos) a la atmósfera y sirven como materia prima para la formación de contaminantes secundarios. Entre los principales tenemos los siguientes: Hidrocarburos HC Monóxido de Carbono CO Bióxido de Carbono CO2 Óxido de Nitrógeno NOx, NO, NO2, NO3, etc Bióxido de Azufre SO2 Plomo Pb

Contaminantes Secundarios. Se forman a partir de contaminantes primarios a través de reacciones como la oxidación fotoquímica etc., y entre los principales tenemos los siguientes: Ozono O3 Ácido Sulfúrico H2SO4 METODOLOGÍA:

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Uso del analizador de gases 

Equipo de control de emisiones: El equipo necesario para la medición debe ser un analizador de gases y sonda lambda, homologado y calibrado según la legislación vigente.

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Inspección visual de la instalación de escape del automóvil a verificar: Comprobar que no existen perforaciones.

Posicionar el automóvil en el puesto de medición con el motor funcionando y conectar al escape el boquerel de aspiración de humos.

La prueba de medición de los gases de escape correcta debe realizarse a la temperatura de servicio del motor, es decir, que la temperatura del aceite del motor debe estar como mínimo a 70ºC.

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Conectar el analizador

Introducir la sonda de medición del analizador de gases en la salida de la instalación de escape del automóvil.

A ralentí, comprobar los valores de CO y valor lambda obtenidos en al analizador de gases.

Como referencia en la diagnosis, aplicar los valores declarados pr el constructor del vehículo, si no se dispone de este dato aplicar los valores límite de la legislación en vigor referidos en la tabla siguiente. 1


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Tabla de valores límite de los gases de escape.

En general, mediante el análisis de los gases de escape puede efectuarse una diagnosis orientativa del estado Tabla de valores límite de los gases de escape. del motor, tal como se indica en la tabla siguiente .

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RESULTADOS Y DISCUSIÓN: ANALISIS DE GASES COMBUSTION

Combustible. Sustancia que reacciona con otra sustancia produciendo calor. Aporta toda la energía en la combustión. Gasolina o Diésel, formada por HC. Comburente. Sustancia necesaria para que reaccione el combustible. Aire, O2 Energía de activación. Mínima cantidad de energía necesaria para que se produzca la reacción en cadena. Chispa Los combustibles utilizados están principalmente compuestos de Carbono C e Hidrogeno H. Estos compuestos se unen formando cadenas largas llamadas de hidrocarburos. Según sea la cadena forma compuestos diferentes como el Gasoil, gasolina, GPL, etc. Estos compuestos por si mismos no pueden utilizarse en el motor ya que necesitan añadirles aditivos para evitar la detonación, la congelación, la lubricación, etc. Al decir combustión nos referimos a una mezcla de Aire + Gasolina o Gasoil que han reaccionado al aplicarles una energía de activación. En este proceso el oxígeno necesario se encuentra en el aire.

Como resultado del funcionamiento del motor la reacción química anterior no se produce nunca tan perfecta resultando una serie de gases nocivos. Se dice que es una combustión completa. Casi siempre es incompleta Componentes de los gases de escape. En una combustión real nos podemos encontrar varios compuestos: ANALISIS DE GASES.

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Esta prueba nos dará indicación de funcionamiento del motor La normativa es: Forma de medición de la opacidad de los gases en vehículos:

Se debe acelerar el motor en vacío (desembragado y pasando de la velocidad de ralentí a la velocidad de corte). No se deben superar los valores máximos registrados en la placa del vehículo. Vehículos anteriores a 1980 estarán exentos de esta prueba. El tubo de escape deberá estar purgado durante un mínimo de 3 ciclos de aceleración en vacío. Inspección del sistema de escape para chequear fugas. Cada ciclo de aceleración empieza accionando el acelerador completamente de f orma rápida y continua (en menos de 1 segundo) pero no violentamente para obtener el máximo caudal de la bba de inyección. En cada ciclo el vehículo debe alcanzar la velocidad de corte y si es de transmisión automática al menos 2/3 partes de esa velocidad. El vehículo será rechazado si la media aritmética de 3 pruebas consecutivas supera los valores límite. Normativa E-OBD Establece normas de los vehículos en diagnosis de gases. Incluso de los conectores utilizados y su conexión a entre el equipo de diagnosis y los modernos sistemas de multiplexado. La normativa obliga a los fabricantes a que en sus vehículos las UCE controlen los componentes y sistemas anticontaminantes a fin de detectar posibles averías (que superen en 1,5 veces el valor establecido). Debe avisar al conductor con indicación en el cuadro y además de debe de incorporar funcionamiento de emergencia del vehículo así como memorización de fallos. La normativa E-OBD obliga a supervisa los siguientes sistemas: • • • • • •

Catalizador Calefacción del catalizador Detección de fallos de encendido. Sistema de combustible. Sensores de agua Sistema de aire secundario 1


Sistemas de evaporación

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Verificación y diagnóstico de los gases de escape.

VALORES DENTRO DE UN MARGEN CORRECTO.

CO CO2 HC O2

CARBURACIÓN

INYECCIÓN

Entre 1% y 2% Ma or ue 11% Menor de 400 ppm Menor de 3.5%

1 +- 0.5% Entre 0.4% y 0.8% Menor de 0.2% Ma or ue 12% Ma or ue 13% Ma or ue 13.5% Menor que 300Menor de 250 ppm Menor de 100 ppm Menor de 2.5% Menor de 1.5% Menor de 0.2% Entre 0.99 y 1.02 Entre 0.99 y 1.01 Ralentí 2000 RPM

λ λ

RPM

INYECCIÓN antes INYECCIÓN SI del catalizador después

INTERPRETACION DE AVERIAS.

Funcionamiento correcto HC CO CO2 O2 RPM

300 m 2% 12,5% 1,2% 900

150 m 1% 13% 0,8% 2000

80 m 0,8% 13% 0,7% 3000

La tabla es de un vehículo en perfecto estado, el CO y el HC descienden sus valores a medida que subimos las rpm, indicando que economiza correctamente el sistema de alimentación, ya siendo un carburador ó sistema de inyección. 1


El CO2 tiende a subir algo conforme va subiendo de revoluciones. Y el O2 baja porque a mayor número de vueltas quema mejor.

Fallo de encendido. HC CO CO2 O2 λ RPM

1500 ppm 1% 11% 6% fuera de escala ralentí

En este caso los valores nos están Indicando un fallo de encendido, achacable a una bujía en cortocircuito un cable de bujía cortado ó tapa de distribuidor comunicada. Siempre que aparezca un fallo de encendido, aparece una cantidad elevada de gasolina sin quemar, reflejada en HC y O2. El CO2 tiende a ser algo más bajo de lo normal. El fallo de encendido se observa a todos los regímenes de vueltas, no variando prácticamente los HC a diferentes rpm.

Avería en válvula de escape (pisada) HC CO CO2 O2 λ RPM

2000 ppm 2% 9,5% 5,5% 1,1 ralentí

En este caso la avería que nos indica es un fallo en una válvula de escape. Se refleja en la cantidad de HC que salen sin quemar, y el O2 sobrante tan elevado. Además en este caso, que nos puede engañar y no saber si es una avería de válvula de escape o de encendido, la forma de descartar el fallo de encendido, es subiendo diferentes regímenes de vueltas de motor, viendo en el analizador como a mayor revoluciones por minuto, descienden rápidamente los HC y el O2. Por lo que el fallo es de la válvula de escape.

AVERIAS DE UN VEHÍCULO CATALIZADO. Para verificar un vehículo catalizado se tiene que comprobar el estado del motor y después el del catalizador. Si no lo hacemos así nos puede dar lecturas erróneas y creer que no funciona el catalizador. La lectura leída antes del catalizador debe ser:

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HC CO CO2 O2 λ RPM

Menor de 250 m Entre 0.4 a 0.8% Mayor de 13% Menor de 1.5% Entre 0.99 a 1.02 ralentí

Si el vehículo no tiene toma de gases antes del catalizador, se puede medir de la siguiente forma: Mantener el vehículo al ralentí, ya que aunque el motor esté caliente e incluso haya saltado el electro ventilador, el catalizador no funciona estando al ralentí porque no hay suficientes gases para que adquiera la tª de trabajo (menos en aquellos que sean muy nuevos, menos de 10.000 km.) Para verificar el estado del catalizador poner el motor a 2.000 rpm. durante unos minutos, y los valores deben ser estos:

Gases después del catalizador. Fallo sonda λ:

Cuando el CO oscila al ralenti y no se nota las fluctuaciones del motor y al comprobar la sonda λλ con el polímetro la medida de tension es correcta, pero sin embargo la fluctuación de dicha variación es excesivamete lenta. Para saber con seguridad que la averia es de la sonda λλ se

desconecta la sonda lambda, siempre que el sistema lo permita y veremos como el CO no fluctúa.Con lo cual debemos cambiar la sonda lambda. (suele estar garantizado su funcionamiento para unos 170000 Km).

Toma de aire en colector de escape: i existe una entrada de aire en el colector escape, antes de la sonda lambda, ésta captará mucho oxígeno y enriquecerá la mezcla instantáneamente. Esto, provocara un consumo elevado y una obstrucción prematura del catalizador.

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CONCLUSIONES:

RECOMENDACIONES:

Calibra el equipo antes de utilizarlo. llevar su vehículo a temperatura normal. revisar el tubo de escape que no tenga agujeros. revisar el color del humo. verificar los filtros que estén en buen estado.

BIBLIOGRAFÍA: 1


iones, G. P. (s.f.). Equipos Para Diagnostico Automotriz. Obtenido de http://servicioautomotriz.co/analizador-degases-para-realizar-la-prueba-en-un-vehiculo-a-gasolina/ . M. (s.f.). Analizadores de gases. Obtenido de http://www.maha.de/cps/rde/xbcr/SID-F0FA2D4CABE3BD79/maha_de/BRO_MAHA_alle_Abgastester_ES.pdf , F. (18 de 07 de 2017). CISE electronica. Obtenido de http://www.cise.com/portal/notas-tecnicas/item/302análisis-de-los-gases-de-escape-de-los-motores-de-combustión-interna.html

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Proyecto Analizador de Gases

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