UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTINENSAYO DE MOTORES N 9

E N SAYO N° 9 : P R UEBAS DE TO X I C I D A D DE G A S E S DE ESC A PE D E L O S M O TO R ES DE C O M B U ST IÓ N I N T ER N A

I.- OBJETIVOS

Conocer los equipos básicos para determinar el nivel de contaminación de los gases de escape de motores petroleros.

Conocer los equipos básicos para determinar el nivel de contaminación de los gases de escape de motores gasolineros.

Conocer los niveles permisibles de contaminación dependiendo del tipo de gas de escape.

Conocer los principales problemas la salud que ocasiona los gases de escape de los motores de combustión interna.

II.- FUNDAMENTO TEORICO

Los factores que influyen en el nivel de contaminación vehicular son básicamente:

Estado de las vías Velocidad de movilización Mantenimiento de los vehículos. Practicas de conducción. Altimetría (condiciones ambientales) Tecnología automotriz Calidad del combustible

Humos de vehículos con MCI

Los contaminantes alojados en la atmósfera tienen un efecto directo sobre la salud humana de acuerdo con sus proporciones y nivel de exposición de cada organismo:

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Hidrocarburos (HC): Los hidrocarburos parafínicos tienen efecto narcótico e irritan las mucosas en conjunto con los óxidos de nitrógeno. Son responsables del "smog químico".

Oxidos de Nitrógeno (NOx): son causantes del smog fotoquímico y éste a su vez causa irritación en los ojos, nariz, garganta y pulmones. Agrava enfermedades respiratorias.

Monóxido de carbono (CO): es responsable de dolores de cabeza, incomodidad, cansancio, palpitaciones cardiacas, vértigo y disminución de los reflejos. En ambientes cerrados puede causar la muerte, ya que al combinarse con la hemoglobina de la sangre no permite la fijación del oxigeno, impidiendo que este último circule por el organismo.

Humo (material en partículas): algunos compuestos de las partículas tienen acción cancerígena. Irrita los ojos y vías respiratorias. Produce efectos indeseables en la atmósfera, como la reducción de la visibilidad y del contraste por el fenómeno de difracción de la luz en partículas.

Óxidos de azufre (SOx): producen daños en las vías respiratorias.

Aldehídos (CnHm-CHO): es irritante para ojos y vías respiratorias. Tiene efectos cancerígenos. Es uno de los principales responsables de los olores en los gases de escape.

Plomo: produce saturnismo, envenenamiento del sistema nervioso central y padecimientos óseos. Principalmente en los niños puede provocar la muerte.

Se considera de manera aproximada que la composición de los gases de escape de un vehículo con motor de combustión interna posee los siguientes rangos

Componente de los gases de escape

Contenido máximo en volumen(%)

Observación

Gasolina Diesel- Nitrógeno 74- 77 76- 78 no tóxico- Oxigeno 0.3 - 0.8 2.0 - 18.0 no tóxico- Vapor de agua 3.0-5.5 0.5 -4.0 no tóxico- Dióxido de carbono 5.0- 12.0 1.0 - 10.0 no tóxico- Monóxido de Carbono 0.1 - 10.0 0.01 -0.5 tóxico- Oxidos nítricos 0.1 - 0.5 0.001 - 0.4 tóxico- Hidrocarburos noCancerígenos

0.2 - 3.0 0.009 - 0.5 tóxico

- Aldehidos 0-0.2 0.001 -0.009 tóxico- Dióxido de asufre 0 - 0.002 0 - 0.03 tóxico- Hollín (en g/rn3) 0 - 0.04 0.01 - 1.1 tóxico- Benzopireno (en mkg/m3) hasta 20.0 hasta 10.0 cancerígeno

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Según el análisis de la OMS, difundido recientemente en Londres, el número de víctimas por problemas respiratorios causados por el humo de autos, es mucho mayor que el número de muertos por accidentes en carreteras y autopistas. Los resultados del estudio muestran que una tercera parte del aire contaminado es causado por las emisiones de gas del transporte y su inhalación por espacio prolongado causa, según la OMS, cerca de 21 mil muertes prematuras al año, en tres de los países europeos más limpios.

Un fenómeno de las últimas décadas es el explosivo crecimiento del parque automotor y la escasa adecuación de las calles del área metropolitana a esa realidad. La consecuencia: más contaminación, embotellamientos, estrés, en fin, deterioro de la calidad de vida en zonas urbanas.

Para disminuir el nivel de emisiones tóxicas de recomienda el cumplimiento de las siguientes recomendaciones:

1. Perfeccionamiento del ciclo de trabajo de los motores2. Perfeccionamiento de la construcción y de la tecnología de fabricación de los

motores3. Desarrollo de métodos complementarios y dispositivos que disminuyen la toxicidad y

el humeado de los gases de escape4. Empleo de combustibles alternativos y aditivos5. Uso correcto, con un buen mantenimiento, de las plantas de fuerza. - aplicación de

diferentes métodos y medios combinados

III.- EQUIPOS E INTRUMENTOS

Los instrumentos para medir la concentración de gases de escape en el aire son del tipo de analizador de gases por absorción infrarroja:

La energía infrarroja IR es una forma de luz. La longitud de onda de esta energía es más larga que la de la luz que nosotros podemos llegar a ver, de todas maneras el ser humano no puede ver la energía infrarroja directamente desde sus ojos. De hecho existen algunos dispositivos que pueden detectar la presencia de ondas de luz infrarroja. Muchos gases tienen la propiedad de absorber ondas de luz específicas. Los gases principales en el campo de trabajo automotriz como lo son: CO, HC, CO2 tienden a absorber las bandas estrechas de longitudes de ondas infrarrojas 5 ó 6 veces más largas que la luz visible. La absorción del ancho de las bandas de cada uno de los componentes de un gas es relativamente estrecha. Afortunadamente hay un muy pequeño lapso de absorción de bandas en varios gases presentes en una corriente de gases.

Es posible detectar la presencia de un gas, por medición del equivalente de la luz infrarroja absorbida en una onda particular de energía infrarroja que pasa a través de las células contenidas en la mezcla de un gas. Si un gas absorbe un espectro de luz infrarroja, y este espectro es característico y específico de dicho gas, entonces la indicación de esta absorción puede ser usado como indicación de la concentración de dicho gas.

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Esquema de medidor de absorción infrarroja

La concentración de un gas que se quiere medir puede ser expresada porcentualmente de acuerdo a la absorción de IR que pasa a través de una celda que contenga ese gas en una mezcla de gases. El método frecuentemente usado en analizadores de gases de escape para poder medir la concentración de los gases presentes en la mezcla, consiste en hacer pasar luz infrarroja por una celda que contiene el gas, y detectar la energía absorbida por cada uno de los gases con detectores apropiados. Estos detectores consisten en un filtro óptico formando por un lente que permite solo pasar las longitudes de onda del espectro infrarrojo correspondientes al gas cuya concentración se quiere medir.

Analizador de Gases: 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 c om bu s t i b l e , mediante el análisis de los gases es posible determinar el tipo de combustible y la influencia que sobre aquélla tienen los factores indicados. Permite analizar la concentración de gases tales como: CO, HC, CO2 y O2 contenidas en las emisiones de los motores que usan gasolina, GLP o GNV

Vista exterior e interior de un Analizador de Gases

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Opacímetro: instrumento de fotometría que se emplea para medir el grado de opacidad de las radiografías, fotografías, humos industriales, Sirve para determinar la concentración de partículas en suspensión contenidas en las emisiones de los motores Diesel (Hollín)

Opacímetro: analizador (Izquierda), filtro (derecha)

IV.- CONCLUSIONES

1. Se puede concluir que los equipos de medición de gases contaminantes operan bajo el principio de medición de absorción infrarroja, dicho proceso requiere un determinado número de fuentes luminosas de una determinada longitudes de onda para los diversos gases a medir.

2. Es importante realizar estas mediciones para determinar si un determinado vehículo cumple con las normas establecidas en el país acerca de los límites permisibles de contaminación.

3. En el Perú solamente se controla los niveles de CO, CO2 y HC para los motores de tipo gasolinero, y el Hollín para los motores diesel, los límites permisibles varían en función del número de años de antigüedad del vehículo, siendo la norma mas estricta para los vehículos modernos, además también depende si existe turbocompresor en el motor, si este existiese también la norma es más estricta dando límites permisibles menores.

4. Un buen control de tráfico eficiente, de revisiones técnicas a los vehículos conformaparte de las soluciones más factibles para reducir el problema de humos en la ciudad de Arequipa

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V.- BIBLIOGRAFIA

Motores de Automóvil, M. S. Jovac Doctor en ciencias técnicas, Moscú 1982 Manual de la técnica del automóvil BOSCH, 3ra edición Buenos Aires 1995 Experimentación y calculo de Motores de Combustión interna, Luis Lastra, Guillermo

lira, Andrés Valderrama, Elizabeth vera; Universidad Nacional de Ingeniería; Lima Perú 1995

Manual de laboratorios Universidad de Don Bosco; Motores de Combustión interna I

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