Contaminación del automóvil: comprenda sus peligros

A pesar de los avances tecnológicos, los motores de combustión de los automóviles siguen siendo en gran parte responsables de la contaminación en las ciudades.

Contaminación del coche

Imagen: Evgeny Tchebotarev en Unsplash

Los primeros motores aparecieron en el siglo XVIII. Fueron alimentados por combustión externa, con el uso de leña, las famosas máquinas de vapor. En el siglo XIX aparecieron los primeros motores de combustión interna, en los que el combustible se quema dentro del propio motor. Los motores de combustión interna tienen una ventaja sobre los motores de vapor por su versatilidad, eficiencia y la posibilidad de adaptarse a diferentes tipos de máquinas. Aún así, son en gran parte responsables de producir la contaminación de los automóviles.

Los motores de combustión interna comenzaron a estudiarse y mejorarse, siendo utilizados hoy en día a gran escala en los medios de transporte: aviones, automóviles, caminos y otros vehículos automotores, barcos, etc. Con el crecimiento de su uso, surgió la preocupación por problemas inherentes a los motores, como la emisión de gases que generan contaminación atmosférica y causan problemas de salud en la población.

Con los años, los motores de combustión interna han mejorado, contaminando cada vez menos que sus predecesores. Estas mejoras se deben principalmente a medidas como: la sustitución de los carburadores, que alimentan mecánicamente la mezcla aire / combustible a los motores, al sistema de inyección electrónica, que consume menos combustible y crea mezclas más ideales; la creación de convertidores catalíticos (o catalizadores), que convierten parte de los gases generados en la combustión en gases no tóxicos antes de emitirlos a través del escape del vehículo, entre otras medidas. Sin embargo, el aumento de la flota de vehículos y la concentración de la población en los centros urbanos son factores que mantienen el problema de la contaminación de los automóviles en el aire, literalmente.

¿Sabes cómo funciona el motor de tu coche?

Para comprender cómo se forman los gases contaminantes en los vehículos, es importante aprender cómo funciona el motor. La mayoría de los automóviles tienen los llamados motores de cuatro tiempos: admisión, compresión, expansión-explosión y descarga. El video presenta una animación muy explicativa sobre el funcionamiento de los motores de gasolina y diesel.

En definitiva, lo que hace el motor del coche es combinar aire de la atmósfera (con una alta concentración de oxígeno) con combustible. Esta mezcla genera una reacción química exotérmica (con liberación de calor) que provoca la expansión de los gases en la cámara de combustión, presionando el pistón, el cual desciende generando un movimiento rotatorio en el motor - transformando así el calor en trabajo - y los gases resultantes de la combustión son eliminado al abrir la válvula de descarga: esta es la contaminación de los automóviles.

Combustión

Para que ocurra la combustión, debe haber tres elementos:
  • Combustible: principalmente hidrocarburos compuestos de hidrógeno (H) y carbono (C) en motores de combustión interna;
  • Oxígeno: oxidante;
  • Calor: en los motores de combustión interna, el calor es generado por la chispa (motor de gasolina) o por la compresión del aire admitido (motor diesel).
  • La combustión de hidrocarburos combustibles puede ser completa o incompleta.

La completa ocurre cuando hay suficiente oxígeno para consumir todo el combustible. Para los compuestos hechos de carbono e hidrógeno (hidrocarburos), los productos de la combustión completa son: dióxido de carbono (CO2), agua (H2O) y energía. La combustión completa es ideal, ya que aprovecha mejor el combustible, pero genera como resultado de la reacción dióxido de carbono, el cual, a pesar de no ser un gas tóxico, solo si se filtra en grandes cantidades en ambientes cerrados, lo que lo hace asfixiante. es un gas de efecto invernadero bien conocido.

La combustión incompleta, cuando no hay suficiente oxígeno para consumir todo el combustible, genera contaminación del automóvil. Puede tener como producto monóxido de carbono (CO), carbono elemental (C) - hollín (humo oscuro, formado por diminutas partículas sólidas de carbón) - aldehídos y materiales particulados.

También está presente en la composición de los combustibles, pero en menor cantidad, el nitrógeno y el azufre, que al someterse al proceso de combustión forman compuestos tóxicos como el dióxido de azufre (SO2), el sulfuro de hidrógeno (H2S) y los óxidos de nitrógeno (NOx). La formación de óxidos de nitrógeno es un proceso difícil de controlar, ya que, además de estar presente en el combustible, el nitrógeno también está presente en el aire - en forma de nitrógeno gaseoso (N2) - que a altas temperaturas en la cámara de combustión puede reaccionar. con oxigeno.

Problema de salud pública y medio ambiente

Los gases que forman la contaminación de los automóviles, generados en los motores de combustión interna, pueden causar varios problemas a la salud humana y al medio ambiente. Los óxidos de SO2 y NOx afectan el sistema respiratorio y provocan lluvia ácida, el CO reduce la capacidad de transporte de oxígeno en la sangre y los materiales particulados provocan alergias respiratorias y son vectores (portadores) de otros contaminantes (metales pesados, compuestos cancerígenos orgánicos) ).

Cuando hay una gran emisión de contaminación en las ciudades, aún existen fenómenos naturales, como la inversión térmica, que agrava el escenario de contaminación, ya que dificulta la dispersión de estos gases y mantiene a la población expuesta a ellos por un período más prolongado.

En 2002, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) publicó un informe en el que advirtió sobre los riesgos de la exposición prolongada a los vapores de aceite diesel. Según el informe, la inhalación prolongada de estos materiales particulados, óxidos de azufre y nitrógeno, puede causar cáncer en humanos. En 2013, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (Iarc) concluyó que, de hecho, las emisiones de los motores diesel causan cáncer de pulmón y probablemente también cáncer de vejiga. En Londres incluso ha habido un caso de muerte provocado por la contaminación atmosférica de los coches.

Diferencia entre motores de combustión interna

Motores de gasolina y diesel

El funcionamiento de los motores de gasolina y diesel es similar, como se explicó anteriormente. La principal diferencia entre estos motores es que, en el motor de gasolina, lo que entra a la cámara de combustión es una mezcla de aire y combustible, y el encendido (arranque / arranque de combustión) de este motor se produce a partir de una chispa proporcionada por la bujía. encendido. En el motor diesel, inicialmente, solo se inserta aire en la cámara de combustión, que luego es comprimido por el pistón y el encendido se produce a partir de la inyección de diesel en este aire a alta presión.

La gasolina es un combustible altamente explosivo (como se muestra en el video), lo que garantiza al automóvil una alta potencia con rápida respuesta en rotación. El motor diesel tiene un consumo de combustible más lento y continuo, "empujando" el pistón hacia abajo de una manera más duradera y ofreciendo un mayor par (esfuerzo de rotación), con revoluciones más lentas. Esto lo hace más resistente y, por tanto, más adecuado para su uso en medios de transporte con grandes cargas. Esta ventaja también le da al motor diesel la característica de ser más duradero, ya que causa menos impacto en las manivelas (cigüeñal) del motor.

En el motor diésel, la inyección de combustible se produce durante el proceso de combustión espontánea convencional, en el que el diésel se inyecta en aire fuertemente comprimido. Esto se traduce en un aumento brusco de temperatura, alcanzando niveles que proporcionan la formación de NOx y contribuyen al proceso de pirólisis (análisis o reacción de descomposición que se produce por la acción de altas temperaturas), donde se genera material particulado. Este combustible es menos volátil. Al inyectarse directamente en aire comprimido (donde comienza la combustión), su mezcla acaba siendo menos homogénea que la que se produce en la gasolina. La falta de aire en exceso en la mezcla que está reaccionando provoca una combustión incompleta, emitiendo hollín, monóxido de carbono (CO) e hidrocarburos (HC). Por estos factores, los motores diesel, en comparación con los motores de gasolina,por lo general, emiten siete veces más contaminantes a la atmósfera en términos de emisiones de partículas. La gasolina emite mayores porcentajes de dióxido de carbono (CO2).

Motor flexible

El motor flexible es el motor que funciona con más de un tipo de combustible. En Brasil, el vehículo de combustible flexible más común es el que usa gasolina y etanol.

El motor de estos autos flexibles es uno. Para que funcione tanto con gasolina como con etanol, tiene algunas variables que interfieren con su funcionamiento. Entre estas variables, podemos mencionar la relación estequiométrica del motor (mezcla aire / combustible), que varía con la característica del combustible, con mayor o menor poder calorífico, que también varía el consumo de combustible por parte del motor. El vehículo de combustible flexible tiene un sensor que detecta la mezcla del combustible insertado en el tanque y ajusta la inyección según la mezcla.