La recirculación de los gases de escape es indispensable para que los motores diésel y de gasolina cumplan los límites de las normas Euro. Pero tiene un gran inconveniente: puede provocar la coquización (depósitos de carbón o carbonilla) de la válvula EGR y, con ella, del conducto de admisión del motor.
¿Cómo se supone que va a seguir funcionando? Los componentes dan miedo: Válvulas de recirculación de gases de escape con gruesas cáscaras de depósitos, válvulas de mariposa bloqueadas y colectores de admisión obstruidos por cuyas aberturas apenas cabe un dedo. Cuando el conducto de admisión de un motor de combustión interna se convierte en un infierno negro, la razón es siempre la misma: innumerables partículas de hollín se han apelmazado con innumerables microgotas de aceite para formar una sustancia casi dura como el hormigón, en un proceso sigiloso a lo largo de varias decenas de miles de kilómetros. Esto ocurre una y otra vez con los motores diésel, pero a veces también con los motores de gasolina que funcionan exclusivamente con inyección directa.
Son los sensibles avances técnicos los que han provocado estos problemas, en concreto: el desarrollo de las normas sobre emisiones de gases de escape. La norma Euro 3, que se aplicó a los turismos a partir de 2001, definió por primera vez límites para los óxidos de nitrógeno, y en el caso de los motores diésel dio lugar a la utilización de los primeros sistemas de recirculación de los gases de escape (EGR). A medida que se reducían cada vez más los límites de NOx y partículas, aumentaba el esfuerzo técnico.
Con Euro 4, la refrigeración EGR pasó a ser estándar; Euro 6 dio lugar a una división entre la recirculación de gases de escape de alta presión y la de baja presión. La primera se pone en marcha inmediatamente después de arrancar el motor, mientras que la segunda cubre la gama de carga parcial cuando el motor está caliente. “Hoy en día, la recirculación de los gases de escape se utiliza para regular la combustión”, explica el profesor Thomas Koch, director del Instituto de Motores de Pistón del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT).
Como su nombre indica, la EGR devuelve al conducto de admisión la parte de los gases de escape deseada por la gestión del motor. Esto es particularmente importante con el diésel, donde el alto exceso de aire conduce a una combustión caliente con altas emisiones de óxido de nitrógeno. Los gases de escape con bajo contenido en oxígeno reducen la temperatura y, con ella, la formación de NOX. Sin embargo, esta recirculación externa de los gases de escape tiene dos desventajas: empeora el rendimiento del motor y la combustión más fría produce más hollín. Las partículas individuales que lo componen son más pequeñas cuanto mayor es la presión de inyección. Incluso en los motores de gasolina de inyección directa se forman partículas diminutas del orden de los nanómetros.
Tasas de EGR de hasta el 60%
En los motores de encendido por compresión, las tasas de EGR pueden alcanzar hasta el 60% y reducir la temperatura de los gases de escape en 200 grados centígrados o más. En el caso de los motores DI de gasolina, el máximo es del 50%, y en el de los inyectores múltiples, del 20%. En los motores de gasolina, las emisiones de NOX son mucho menos problemáticas que en los diesel: el catalizador de tres vías se encarga de la conversión. La EGR sirve principalmente para reducir el consumo de combustible, ya que permite abrir más la válvula de mariposa. La llamada recirculación interna de los gases de escape, que funciona mediante un elevado solapamiento de las válvulas, tiene el mismo efecto. Algunos motores de gasolina modernos también utilizan la recirculación externa de gases de escape como alternativa al enriquecimiento a plena carga.
Hasta aquí, todo muy técnico. Pero, ¿cuáles son exactamente las causas de la coquización? El factor más importante, con diferencia, son los gases de escape, una mezcla de gases de escape, aceite, combustible no quemado y agua que se escurre desde las cámaras de combustión a través de los segmentos del pistón hasta el cárter. Para controlar la presión allí, la ventilación del cárter dirige los gases hacia el conducto de admisión; ni siquiera un separador puede retener toda la neblina de aceite. El turbocompresor, que está acoplado al circuito de aceite del motor, puede seguir aportando algo de atmósfera saturada de aceite a través de pequeñas fugas en el conducto de retorno.
En el tracto de admisión, la neblina de aceite que se adhiere a las paredes se encuentra con las partículas de la EGR. Su flujo es mayor cuando la EGR de alta presión está activa, porque toma su parte de los gases de escape incluso antes de que se limpien en el filtro de partículas. Las válvulas EGR son las primeras víctimas de la coquización, seguidas de la válvula de mariposa y el colector de admisión. En casos graves, la mezcla de aceite y hollín también se acumula en las válvulas y los inyectores. Los motores de gasolina con inyección en el colector de admisión no conocen la coquización, porque el combustible que fluye hacia ellos arrastra las partículas inmediatamente.
¿Qué motores coquean?
¿Por qué algunos motores diésel se coquizan mucho y otros idénticos no? ¿Y qué fabricantes se ven especialmente afectados? Ambas preguntas no pueden responderse con absoluta claridad, porque están estrechamente relacionadas y porque el desgaste del motor desempeña un papel, por supuesto. “Los problemas fueron mayores con Euro 4 y Euro 5”, afirma Koch, experto en diésel. “En aquella época aún no se conocían muchas cosas y los componentes no tenían la gran precisión que tienen hoy. Los componentes de purificación de gases de escape sólo tenían que funcionar hasta los 160.000 kilómetros”.
Al parecer, BMW y Mercedes tenían y siguen teniendo el problema relativamente bajo control; Audi y VW han salido de la crisis autoinfligida. Sin embargo, los primeros diésel common-rail de VW están en estado crítico: La actualización de software que recibieron en el curso del escándalo de las emisiones empeoró su rendimiento en muchos casos. La Autoridad Federal de Transporte por Automóvil tiene en el punto de mira las llamadas a revisión de algunos modelos de BMW, Mercedes, Porsche y Opel. Sus propietarios deben informarse si también ellos corren peligro de verse afectados.
Riesgo de los desplazamientos
Sin embargo, el factor más importante para la coquización es el perfil de conducción individual. A la larga, el uso exclusivo en trayectos cortos no es bueno para ningún motor. Esto es especialmente cierto en el caso de los motores diésel: en el tráfico urbano, su recirculación de gases de escape está muy a menudo activa. Por eso hay que someterlo regularmente a una etapa de campo o carretera a una velocidad constante, entre 80 y 130 km/h, según el tamaño del motor.
Esto tiene una segunda ventaja: cuando la temperatura de los gases de escape alcanza un valor definido, el hollín acumulado en el filtro de partículas diésel (DPF) se convierte en ceniza. Este proceso se denomina regeneración pasiva; además, existe la regeneración activa, en la que la postinyección o la preinyección desencadenan la combustión en el tracto de escape.
En general, el DPF debe considerarse una pieza de desgaste. En los coches modernos, en los que en combinación con un catalizador SCR también se limpia con urea, rara vez alcanza los 250.000 kilómetros. Una elevada proporción de funcionamiento en trayectos cortos, en los que el ciclo de regeneración activa se interrumpe repetidamente, reduce su vida útil. Los motores diésel más antiguos que ejecutan el ciclo mediante postinyección pueden tener otro problema: Si el conductor apaga el motor durante la regeneración, parte del combustible inyectado adicionalmente puede acabar sin quemar en la pared del cilindro, llegar al aceite y diluirlo. Ésta es otra buena razón para no utilizar el gasóleo sólo en trayectos cortos.
Escrito por Johannes Köbler.
Fuente: https://www.autopista.es/
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