Contaminación por automóviles
1989/09/01 Otaolaurretxi, Jon | Tapia, Xipitri Iturria: Elhuyar aldizkaria
Los automóviles generan más contaminación que cualquier actividad humana. Esto no es nuevo, ya que desde el final de la segunda guerra mundial ha sido un problema que ha ido creciendo año tras año. La primera normativa reguladora conocida por este problema se desarrolló en los EEUU en 1963 y en 1983 la mayoría de los países del mundo aceptaron las cifras standards de aire contaminado. Holanda, Japón, Hegokore, Austria, Suecia, Novergia y Suiza han dado nuevos pasos en la normativa anticontaminación. En abril de este año el Parlamento Europeo ha hecho un llamamiento a las autoridades europeas para que apliquen los standards aprobados en los EEUU en 1983, ya que los fabricantes europeos de automóviles no han tratado demasiado en este campo.
Algunos organismos internacionales afirman que los motores de gasolina y diesel emiten al menos la mitad de los óxidos de carbono (II), hidrocarburos y óxidos de nitrógeno procedentes de los combustibles fósiles. Además, estos motores emiten otro tipo de partículas.
El óxido de carbono (II) puede causar la muerte en locales cerrados. Los óxidos de nitrógeno facilitan la formación de ciertos ácidos nocivos. Algunos hidrocarburos también pueden causar cáncer.
Si los motores emiten las sustancias mencionadas, la combustión es insuficiente. La combustión que se produce en los pistones de los toros requiere cuatro factores: alta presión, alta temperatura, combustible y oxígeno. El pistón comprime la mezcla de combustible evaporado y aire. En los motores de gasolina, cuando el pistón alcanza la parte superior del cilindro, una chispa extraída de una bujía provoca la explosión de la mezcla. Como los pistones están unidos por una biela, el cigüeñal empieza a girar.
Este movimiento se transmite a las ruedas de los coches y por tanto se desplaza. Si el rendimiento del motor fuera del 100%, el combustible de los cilindros se quemaría en su totalidad, pero no así, en los motores de gasolina el rendimiento oscila entre el 65% y el 75%, y en los de bielas entre el 80% y el 90%.
Las causas principales de que las combustiones no sean completas son por un lado que en el cilindro no todos los puntos se encuentran a la misma temperatura. Por otra parte, el nitrógeno del aire puede formar óxidos en los cilindros y los combustibles, que contienen óxidos de azufre y de nitrógeno, provocan como fuertes explosiones en el interior de los cilindros y forman capas de óxido en las válvulas.
Por lo tanto, si se desea una mejor combustión, es necesario hacer frente a los problemas mencionados. Y eso no es imposible. Las compañías petroquímicas pueden eliminar impurezas de los combustibles y los ingenieros deben orientar técnicamente el uso de combustibles sin plomo.
En cuanto a los motores, lo primero que hay que hacer es mejorar el carburador. La función de este dispositivo es mezclar combustible y aire antes de entrar al cilindro. Mejor que el carburador es el inyector. La inyectora, en la cámara de aire fresco, introduce la evaporación bajo presión. Los dispositivos electrónicos miden la cantidad de combustible que necesita el motor. El siguiente paso es que la explosión se produzca en el momento necesario.
El tiempo de explosión va variando según lo que necesita el motor y se necesitan dispositivos electrónicos para controlar el momento de la explosión en cada ciclo. Sin embargo, hay un obstáculo, que es el económico, que es caro. El automóvil no ofrece, ni mucho menos, las condiciones más adecuadas para trabajar.
Otra vía para mejorar la combustión puede ser el reciclaje de gases de escape. Evidentemente, la calidad y acabado de los distintos materiales que componen el motor tienen que ver con el rendimiento del motor.
La función del bote catalítico es transformar el dióxido de carbono (CO) en dióxido de carbono (CO), el óxido de nitrógeno en nitrógeno y quemar totalmente hidrocarburos no quemados. Dentro de este bote de acero inoxidable, los gases quemados en el motor pasan a través de algunos metales del grupo del platino (paladio o rodio), que pueden acelerar (catalizar) las reacciones químicas sin su participación.
En la práctica, el bote catalítico sólo tiene carcasa de acero inoxidable y en su interior un bloque cerámico llamado monolito. El monolito tiene miles de pequeñas celdas de alrededor de un milímetro de lado y sobre el soporte cerámico tiene una capa de aluminio de 10-15 micras de espesor. Esta capa combina microcristales de paladio, platino y rodio. Los miles de inertizados se deben a que los gases quemados tocan los catalizadores a su salida en la mayor superficie posible (unos 2,8 m 2).
En los tres metales preciosos anteriormente mencionados, el rodio es el más interesante por sí mismo, ya que afecta a los tres contaminantes. Sin embargo, cuesta desfiguradamente (unos 6.000.000 de pesetas el kilo), por lo que sólo se suele colocar un pequeño trozo de rodio. La mayoría contiene platino. Tanto si se queman hidrocarburos como si el gas CO se convierte en CO 2, el kilo vale “solo” 2.600.000 pesetas. El paladio tiene el mismo efecto, pero es de menor rendimiento (cuesta aproximadamente 600.000 pesetas). Normalmente en el bote catalítico suele haber un 15% de rodio, 55% de platino y 30% de mezcla de paladio.
En los coches nuevos de gasolina con cilindrada superior a dos litros en Europa desde octubre del año pasado, el bote catalítico es obligatorio, lo que encarece el precio del automóvil en unas 100.000 pesetas.
En los automóviles de menor cilindrada se espera que poco a poco vayan montando botes catalíticos, con la intención de obligarles a colocarlos obligatoriamente en todos los coches nuevos en 1993.
En los automóviles de cilindrada pequeña, el bote catalítico no tiene rodio. Se conseguirá que el gas CO se convierta en CO 2 y que los gases no quemados se quemen por completo. La oxidación catalítica necesita más oxígeno y por ello se inyecta aire fresco al bote a través de una bomba. Para reducir la cantidad de óxido de nitrógeno, el motor necesita un carburador de mayor precisión. El exceso de aire que entra en el cilindro aumenta la temperatura de combustión y aumenta la generación de óxidos de nitrógeno. Para mejorar la instalación parte de los gases de escape se puede reincorporar al cilindro debido a la disminución de la temperatura de cocción y a la menor generación de óxidos de nitrógeno.
En los automóviles de gran cilindrada (de más de 2 litros) los botes catalíticos contarán con los tres metales mencionados anteriormente. Para catalizar adecuadamente la reacción de los gases, su composición debe mantenerse constante. Esto significa que la mezcla aire/gasolina que entra en el cilindro debe estar muy dosificada y que la mezcla se debe encender en un momento muy concreto. La primera condición se obtiene mediante inyección electrónica de gasolina. Esta inyección está gobernada por una calculadora con una sonda llamada lambda que informa del oxígeno del gas que va al bote. 14,5 gramos de aire y un gramo de gasolina es la relación estequiométrica o mezcla teórica ideal. Si tiene más aire, no todos los óxidos de nitrógeno podrán oxidarse en el bote catalítico y si tiene más gasolina, los hidrocarburos no quemados no se eliminarán completamente en el bote.
Conviene gobernar electrónicamente el momento de encender la mezcla en el interior del cilindro, pero los coches de gran cilindrada tienen encendido electrónico y no hay que solucionar este problema.
Los metales preciosos contenidos en el bote catalítico no intervienen directamente en reacciones químicas. Por eso la vida del pote no tiene límites teóricamente. En la práctica, sin embargo, a partir de los 80.000 o 100.000 kilómetros el rendimiento de los botes disminuye considerablemente. Los microcristales de metales preciosos se aglomeran además y la superficie de contacto en el bote es más reducida.
¡No gasolina Super! Ese es otro de los requisitos que exige el bote catalítico. El bote no admite gasolina con plomo. Por lo tanto, como la gasolina “super” tiene plomo (el normal tiene menos) no se debe utilizar. Al quemar la gasolina “Super” se extraen óxidos de plomo en los gases de escape y deja llenos los inertizados del monolito. Algunos aditivos que se añaden al aceite del cárter también contienen partículas metálicas y están prohibidos en caso de que haya tarros.
Por ello, la obligatoriedad de colocar botes catalíticos debe ir acompañada del consumo de gasolina sin plomo Eurosuper. Esta nueva gasolina requiere una menor relación de compresión en el cilindro y la potencia del motor es aproximadamente un 3% menor. El consumo aumenta al mismo tiempo.
El bote catalítico tiene otro peligro. Si por avería de motor la mezcla de combustible y aire pasa por el cilindro sin quemarse, se quema en el bote electrolítico y su temperatura puede llegar hasta 1400C. A esta temperatura el monolito interior se funde y se deteriora.
Con el fin de evitar todas estas desventajas que tiene el bote catalítico, la solución sería comprar coches de motor diesel. En cuanto al óxido de carbono (II) y los óxidos de nitrógeno, el motor diesel cumple con todas las normas europeas, pero se generan otros contaminantes nocivos, como el dióxido de azufre y las partículas no quemadas, que parecen cancerígenas. No se han inventado aún buenos filtros contra estos contaminantes nocivos.
Otra alternativa sería el motor de “mezcla pobre” o “cargado por capas”. Este motor tiene una menor relación de compresión en el cilindro, un mejor rendimiento, una combustión más completa y menos contaminantes en los gases de escape. Pero han pasado veinte años desde que se preparó este tipo de motores y todavía nadie lo ha comercializado.
Por lo tanto, las investigaciones pueden enfocarse desde muchas líneas. Es posible restaurar y limpiar el medio ambiente, pero hoy en día es caro. La tecnología y la economía están muy ligadas. Los daños a la salud también son costosos (bajas, jornadas perdidas, asistencia hospitalaria, etc.). ). En definitiva, comprar coches contaminantes o coches caros depende de nuestra capacidad económica.
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