Técnicas del automóvil motores

El proceso de combustión no se realiza de una manera completa prácticamente en ninguna de las condiciones de funcionamiento del motor. La mezcla comprimida en la cámara de combustión, formada por aire (oxígeno y nitrógeno) y combustible (carbono e hidrógeno) se transforma, por efecto de esta última, cuando la combustión es completa, en vapor de agua H 2 O, bióxido de carbono CO 2 y nitrógeno N 2 (Fig. 17.1), ninguno de los cuales es nocivo (aunque el CO 7 es causante del efecto invernadero); pero como consecuencia de las combus­ tiones incompletas, en los gases de escape emitidos al exterior por un motor, se encuentran además de los citados, pequeñas porciones de otros productos (aproximadamente el 1%), como el monóxido de carbono CO, los óxidos de nitrógeno NOx, hidrocarburos HC y partícu­ las sólidas (en los motores Diesel), los cuales, por resultar perjudiciales para la salud, cuando se encuentran en concentraciones elevadas, son considerados contaminantes y deben ser re­ ducidos o transformados en otros productos. Figura 17.1 El monóxido de carbono CO es un gas inodoro e incoloro, resultado de una combustión in­ completa por exceso de riqueza de la mezcla, en la que el carbono no encuentra suficiente canti­ dad de oxígeno para formar el bióxido de carbono CO 2 . Su proporción en los gases de escape aumenta considerablemente con las mezclas ricas. El efecto nefasto que presenta el monóxido de carbono es debido a que se combina fácilmente con los glóbulos rojos de la sangre (hemo­ globina), sustituyendo al oxígeno, lo que produce daños irreparables en los seres humanos. Una concentración de sólo un 3% en volumen de CO en el aire que respiramos puede producir la muerte en aproximadamente 30 minutos; sin embargo, vertido al aire libre se difunde rápida­ mente, y en contacto con el oxígeno forma bióxido de carbono CO 2 , que no es nocivo, pero es causante del efecto invernadero. La conversión de monóxido en bióxido de carbono se logra simplemente con la mejora del proceso de la combustión. En los motores Diesel, debido a que funcionan con exceso de aire, las emisiones de CO son prácticamente despreciables. Normalmente el nitrógeno es un gas inerte, es decir, no se combina con otros gases para for­ mar compuestos; pero en condiciones de altas temperaturas, como las que se desarrol an en la combustión, algunas partículas de nitrógeno pueden combinarse con el oxígeno, formando óxi­ dos y dióxidos de nitrógeno (NO y NO 2 ), denominados genéricamente NOx, donde la x repre­ senta el contenido de oxígeno (número de átomos), que puede ser variable. El NO 2 es un gas de olor picante que provoca gran irritación de los órganos respiratorios y en concentraciones altas resulta nocivo para la salud, pues destruye el tejido pulmonar. Algunos óxidos de nitrógeno son tóxicos, y bajo la acción de los rayos solares y en presencia de humedad, pueden transformarse en ácido nítrico NO 3 H, que en suspensión en la atmósfera es causa de escozor en los ojos y tos, siendo asimismo responsable de la muerte de los bosques. Los hidrocarburos HC, también llamados inquemados, son moléculas de combustible inicial e hidrocarburos parcialmente oxidados (sin quemar). La existencia de estos gases puede ser atribuida a dos causas: falta de oxígeno durante la combustión {mezcla rica), o velocidad de inflamación muy baja {mezcla pobre). En el proceso de combustión se producen una serie de reacciones químicas, muy complejas y diversas, que dan lugar a la formación de gran variedad