La mirada del mendigo

3 junio 2017

La válvula EGR

Filed under: automoción — Mendigo @ 21:06

No sé si recordáis, cuando tratábamos del engaño de VW en los ensayos de homologación, mencionábamos la EGR. Ahora llega la noticia de que las ITV van a adquirir equipo para verificar los niveles de NOx y, por consiguiente, detectar un mal funcionamiento (o más probablemente, manipulación intencionada) de la EGR.

Pero ¿qué en qué consiste la válvula EGR?

Las siglas EGR se toman de exhaust gas recirculation, es decir, es una válvula que permite la recirculación de los gases de escape hacia el motor.

¿Coger los gases de escape y volverlos a meter en la admisión? La primera vez que escuché esta idea, me pareció una completa estupidez. Hoy, casi veinte años más tarde, me parece aún peor.

Pero vayamos al principio. ¿Por qué íbamos a hacer semejante burrada? Por los NOx, de los que seguro que habréis oído hablar. Fundamentalmente NO2, porque el NO (95% del total en motores atmosféricos, 85% en turbocomprimidos) acaba convirtiéndose en NO2 o en el catalizador o en la atmósfera, y éste es un gas que produce irritación de las vías respiratorias (con la humedad forma ácido nítrico, H2NO3, la clase de sustancia que no quisieras tener en tus pulmones) y problemas medioambientales como la lluvia ácida (baja el pH del agua de lluvia) o el ozono troposférico.

Resulta que los NOx se forman en condiciones de alta presión y temperatura, justo las que se dan en los motores Diesel (los gasolina tienen una relación de compresión más baja, para no provocar autodetonación, que es exactamente como funciona un ciclo Diesel). Así que, para bajar la temperatura en la cámara de combustión y, de esta forma, reducir la formación de óxidos de nitrógeno, tomamos los gases del escape y los reintroducimos en la admisión. Al ser más pobres en oxígeno, producen una combustión menos potente, menos energética y, por lo tanto, menos caliente.

Hasta aquí, no está mal la idea, pero… ¿cuáles son los inconvenientes?

Bueno, aquí os presento una válvula EGR real:

Como es de esperar, al hacer recircular los gases de escape, va cegando el colector de admisión y la propia válvula EGR con el hollín de los residuos de la combustión, además de contaminando el aceite del motor aumentando su acidez y perdiendo sus propiedades lubricantes. Alguno seguramente habréis tenido que cambiar la EGR porque con tanta mierda como pasa por ella, se había quedado atorada en posición de abierta. El problema de que se creen depósitos carbonosos en el colector de admisión es que, evidentemente, cada vez es capaz de pasar menos caudal de aire por lo que no deja de ser una tubería, afectando gradualmente al rendimiento del motor. En el segundo caso, si la válvula se queda atorada en posición de abierto, la pérdida de potencia será abrupta.

Y aquí explicamos un poco más. No es sólo que el aire del escape esté sucio, es que está caliente (aunque en algunos casos se procura refrigerar esos gases antes de reintroducirlos), reduciendo el rendimiento volumétrico del motor. Recapitulamos. Para obtener el máximo rendimiento de un motor hay que conseguir meter la mayor cantidad posible de aire en el cilindro, aunque sea a empujones (con un compresor, mecánico o turbo), y a ser posible aire fresco que ocupa menos por unidad de masa; por eso ponemos intercoolers a la salida del turbo, porque comprimir calienta, o por eso un mismo motor es más potente si lo probamos una fría mañana anticiclónica (presión atmosférica alta) de invierno.

Es de cajón que si parte de ese espacio destinado a aire fresco rico en oxígeno, lo sustituimos por los restos de la combustión anterior, unos gases ardientes pobres en oxígeno, el rendimiento se va al garete. Tanto, que sería imposible conducir un coche así. Por eso ponemos una válvula y no hacemos simplemente un by-pass. La válvula sólo se abre, dejando pasar los gases de combustión al colector de admisión, cuando la solicitación del coche es baja. Cuando el conductor demanda potencia, por un adelantamiento, un repecho o porque circula por autopista, la válvula se cierra (progresivamente, siguiendo una ley de apertura escrita en la ECU) y el motor recupera su configuración y potencia originales.

Bueno, tenemos un motor menos contaminante pero más propenso a averías, por la misma EGR y las derivadas de la entrada en los colectores de admisión y cámara de combustión de resíduos. Pues ni siquiera. Porque sí, efectivamente, la EGR junto con el catalizador controlan muy bien los NOx pero… ¿qué pasa con los demás contaminantes?

Los motores Diesel trabajan en exceso de oxígeno, a diferencia de los MEP (gasolina, para entendernos) que trabajan con una mezcla (casi) estequiométrica. Al empobrecer la disponibilidad de oxígeno, el frente de llama avanza más despacio, la combustión es más lenta y se aleja del PMS. En suma, como decíamos, es una combustión (no explosión, esto es un error muy común, las velocidades no llegan a explosión salvo cuando pican biela los MEP) menos energética, más imperfecta. ¿Traducido al román paladino? Menos potencia. O, visto por el otro lado, mayor cantidad de combustible inyectado para obtener la misma potencia. Aún más sencillo: cuando la EGR está abierta, los consumos son mayores de lo que deberían.

NOTA, para los que sabéis de termo: Otra forma de apreciar la caída del rendimiento del motor al rebajar la temperatura de combustión es mediante el diagrama T*dS. Sabemos que dW=p*dV (el diagrama indicador, que solemos usar en motores térmicos), pero también que dW=dQ-dU. Al integrar sobre un ciclo el término de la energía interna se anula, quedando W=|T*dS (uso | como símbolo de la integral, no voy a ponerme ahora con LATEX). Y como es evidente, si reducimos la temperatura de la combustión, estamos restándole el pico al gráfico y, por lo tanto, encerrará un área menor, esto es, el ciclo producirá una cantidad menor de trabajo.

¡Ops! Eso ya es otro problema. Contaminamos menos, pero el coche se avería más y, aún por encima, consume más. Pero es que consumir más implica además emitir más CO2 (podemos decir que consumo y emisiones de CO2 son directamente proporcionales), en el mejor de los casos. A continuación explico a qué me refiero.

Pero aún queda lo peor. En esas combustiones más lentas, menos energéticas, en una atmósfera pobre en oxígeno, aumenta la probabilidad de que la combustión no se realice completamente, rompiendo las cadenas del cóctel de moléculas del gasóleo hasta reducirlas al humilde CO2. Al abrirse la válvula de escape, los hidrocarburos que aún no se hayan quemado serán liberados a la atmósfera. Y entre estas cadenas pueden encontrarse sustancias tan peligrosas como los hidrocarburos aromáticos o bencénicos (cadena cíclica), muchos de los cuales son reconocidos carcinógenos. El tipo de sustancias que jamás de los jamases quisieras tener en tus pulmones.

Aunque parezca mentira, en realidad, hay muy pocos estudios (al menos, cuyas conclusiones se hagan públicas) analizando el coctail de gases que salen por el tubo de escape de un vehículo REAL (es decir, no recién salido de la cadena de producción con los catalizadores impolutos o un virginal FAP, sino con unos miles de kilómetros a cuestas) en condiciones de circulación reales (ya hablé sobre los ridículos ciclos de homologación).

De hecho, este artículo se me ocurrió a cuenta de un estudio de dos investigadores de un laboratorio suizo (uno de ellos es una tal Maria Munoz, ejem), que tuvo la maléfica idea de acercar un espectrómetro al tubo de escape de varios coches, 7 gasolina de inyección directa y un Diesel. ¿Resultado? Los pequeños, modernos y ecológicos motores de gasolina de inyección directa, los preferidos para propulsar la nueva generación de vehículos híbridos que nos van a colocar sí o sí… emiten decenas de veces más sustancias carcinógenas que el motor Diesel.

Por dos razones: porque los MEP de Inyección Directa trabajan con mezclas estratificadas y, en regímenes transitorios, por muy buen inyector que uses no hay forma de conseguir una combustión perfecta (la mayoría de las emisiones son en aceleración). Y porque los Diesel llevan filtros de partículas que poca cosa escapa a ellos, mientras que los gasolina se han librado de todo ese paquete pero, como comentan en el estudio, está más que justificada su inclusión (lo cual los encarecería, volviendo a ceder el servicio a los Diesel, que siguen imponiendo su menor consumo incluso comparado con los híbridos, salvo en medio urbano).

¿Resumen de todo este tostón? Que el mundo es complicado, que no hay coches “verdes” ni “ecológicos” ni demás payasadas que se inventan los departamentos de marketing y cacarea la prensa. Que todo movimiento de la industria tiene su motivación y que hacen bailar al público como monos, al son de su música.

Si quieres cargarte los Diesel, centras la lucha contra la contaminación en los NOx como origen de todos los males, igual que si quieres cargarte los gasolina planteas la batalla con el CO2 y el cambio climático. Y en ambos casos, no necesitas mentir ni un ápice. Sólo omitir que… por un tubo de escape salen muchas cosas muy chungas, para centrarse sólo en una.

Por motivos políticos ahora toca demonizar al Diesel y meternos por los ojos los híbridos, así como hace veinte años nos vendieron los TDI como lo mejor de los dos mundos, la respuesta de un gasolina con los consumos de un Diesel. Al que conduzca un VW se le mirará mal, y anular la EGR será equivalente a dispararle a un carrito de bebé. Uno ya empieza a estar viejo y saberse ya la música de tanta cantinela.

La cuestión es que el Diesel sigue siendo la mejor herramienta que tenemos los europeos para reducir nuestras importaciones de petróleo, y tanto nos hemos especializado en ella que nos hemos convertido en maestros (incluso la poderosísimo Toyota acabó tirando la toalla y llegando a un acuerdo con BMW para que le venda motores diésel, con los que era incapaz de competir). Y ahora toca acabar con nuestra ventaja competitiva en favor de los híbridos, tecnología en la que los japos (Prius) y GM (Ampera) llevan la delantera, y para ello nada mejor que achuchar en los NOx (queda mucho más elegante).

Entre subvenciones a los híbridos y nuevas exigencias a los Diesel, conseguirán artificialmente que aquellos sean por fin económicamente ventajosos o, al menos, equiparables. ¿Consecuencias a medio plazo para Europa? Las importaciones de petróleo repuntarán, los fabricantes europeos perderán cuota de mercado, aumentarán ligeramente las emisiones de CO2 y drásticamente la de formaldehídos y bencénicos carcinógenos en el ambiente de las ciudades. ¡Ah! Y se producirá un sobrepeso de la conciencia medioambiental del imbécil medio por conducir, por fin, un coche ecológico.

Eso sí, se emitirán menos NOx.

El poder de las modas, como cuando la mantequilla era el diablo y lo saludable era tomar margarina (aceites vegetales sometidos a un tratamiento de hidrogenación para adquirir la textura de una grasa). Y ahora resulta que son precisamente las grasas parcialmente hidrogenadas las más peligrosas. Y lo bueno es beber “leche” de soja (un cultivo forrajero que han conseguido colarlo en la alimentación humana, son la hostia). Pffff. Mi madre aún se acuerda cuando cocinar con el grosero aceite de oliva era propio de aldeanos, y la televisión vendía las excelencias del de maíz o girasol. Y ahora, la industria sólo emplea el de palma, que es aún más barato.

¿Cuál será la próxima moda estúpida que nos cuelen? Del todoterreno urbano y el monovolumen absoltamente necesario para una familia de tres miembros, pasaremos a la ecológica excavadora híbrida. Ponga en su vida una excavadora, no lo sabía, pero usted necesita una excavadora. Distíngase de sus compañeros de trabajo, acuda montado en una excavadora, con motor eco-guai-efficiency. Tecnología híbrida plug-in, y con el enchufe del color de la pintura del volquete, oiga.

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Como desagravio por semejante tostón, os dejo una joya:

No es cierto que la búsqueda de la belleza sea la única protesta que merezca la pena, como defendía el cretino del Trecet. Es una afirmación estúpida e inmoral. Pero después de ver el panorama, sí que es cierto que es un refugio donde perderse por unos instantes.

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