Factor lambda

Hace diez días hablamos del catalizador, un componente del tubo de escape donde se producen reacciones químicas que convierten los gases contaminantes producidos durante la quema de la gasolina en otros menos peligrosos.

Sin embargo, para que dichas reacciones químicas sean eficientes, es necesario que el gas residual que sale de los cilindros tenga la composición correcta. A tal efecto, los vehículos contienen un sistema que regula automáticamente la riqueza de la mezcla. Si dicho sistema no funciona correctamente, lo más probable es que en la salida de la próxima inspección técnica obligatoria te den una mala noticia acerca del factor lambda.

Empecemos explicando por qué es necesario que la composición del gas sea la esperada para que las reacciones químicas funcionen como se han diseñado.

Recordad que las moléculas de los gases están compuestas por diferentes átomos de la tabla periódica de elementos. De algún modo, los átomos son los bloques de construcción, como en un Lego. En una reacción química, lo que ocurre es simplemente que las moléculas se desmontan, y los átomos se reorganizan formando otras diferentes.

Pero para formar estas nuevas moléculas, es necesario que tengamos los bloques de construcción necesarios. Si nos faltan un tipo de átomo necesario para construir la nueva molécula, la reacción química no será posible, o se quedará a medias.

En el caso del catalizador, si la reacción química no se lleva a cabo, significa que los gases contaminantes seguirán a lo largo del tubo de escape, y se liberarán al exterior. Por lo tanto, nuestro coche contaminará demasiado, y en la ITV no nos darán la deseada pegatina.

Pero esto no es lo más peligroso. Si recordáis el artículo anterior, lo más importante es que el catalizador se consume al principio de la reacción química, pero al final de ella se vuelve a formar (se regenera). Por lo tanto, globalmente da la impresión que no ha intervenido en el proceso.

Ahora bien, si la reacción no se puede completar, debido a que falta algún compuesto intermedio imprescindible, es posible que el compuesto catalítico no se regenere, con lo cual estaremos dañando irreversiblemente esta pieza tan cara de nuestro vehículo.

Entonces, ¿cómo consigue nuestro vehículo que la composición del gas que sale de la cámara de combustión sea la deseada? Pues regulando lo que entra a dicha cámara antes de la combustión. Es decir, haciendo que la proporción entre gasolina y aire que entra en el cilindro sea la apropiada.

La estequiometría es la parte de la química que estudia la proporción entre las substancias que reaccionan, y el las substancias producidas. Por eso, en automoción se suele llamar mezcla estequimétrica a la que contiene la proporción ideal entre aire y combustible; aproximadamente una parte de gasolina por aproximadamente 14,7 partes de aire.

¿Por qué necesitamos tanto aire en la cámara de combustión? Como todos sabemos, para que algo se queme es necesaria la presencia de oxigeno. De hecho, si tiramos algo a un fuego que impida el contacto de la superficie ardiente con el aire, el fuego se apaga. Esto es lo que ocurre al tirar agua, por ejemplo.

Pues la combustión en el interior de nuestro motor no es diferente. Para que se pueda quemar, el combustible debe estar en contacto con oxígeno. De hecho, para que se queme rápidamente es necesario que todo el combustible esté en contacto directo con él aire. Por eso, la mezcla se mete en aerosol (es decir, formando miles de gotas minúsculas que flotan en el aire). Si se introdujera en forma líquida, sólo la superficie exterior estaría en contacto con el aire, y la reacción sería muy lenta.

El factor lambda mide cuan cerca estamos de la proporción estequimétrica ideal (lambda es la letra griega equivalente a nuestra “L”, y se escribe λ). Si todo esta bien, entonces λ = 1. Si hay demasiada gasolina, entonces tendremos un valor menor, λ <  1. Si no hay suficiente gasolina en la mezcla, es decir sobra aire, entonces el valor aumentará, λ > 1.

¿Y como sabe nuestro vehículo si la composición de la mezcla es la ideal? Lo que hace es analizar el gas resultante de la combustión, antes de que pase por el catalizador, mediante la sonda λ. La sonda se encarga de mantener la centralita que controla la inyección de nuestro vehículo informada de la composición del gas.

Si hay demasiado combustible sin quemar, la centralita responde empobreciendo la mezcla. Si detecta que hay un exceso de aire, la enriquece. La sonda λ es muy sensible, es capaz de detectar desviaciones muy pequeñas de la composición ideal. De esta forma, nuestro motor es capaz de corregir muy rápidamente la composición de la mezcla, permitiendo que el catalizador funcione a las mil maravillas y reduzca nuestra pesada huella sobre el medio ambiente.

Como veis, todo este proceso depende del funcionamiento de la sonda lambda. En las próximas semanas, dedicaremos otro artículo a describir los fenómenos físicos que le permiten chivarse con tanta precisión al cerebro del motor si el contenido de oxigeno en los gases de nuestro escape no es exactamente el adecuado.

En Circula seguro | El catalizador
Fotos | Samu73, Rahego

  • Un amigo mio, tiene un Megane 1.9 diesel del 2000, y en la ITV, suspendió por los humos, obteniendo un 9´9, la peor nota posible. Lo llevo a un taller para ver que hacer con eso, y el mecánico le dio un bote con un líquido, que lo echó al depósito, y sorpresa. Pasó la ITV.
    ¿Qué es ese líquido?¿Por qué su coche contamina tanto?
    Tiene unos 160.000Km
    Un saludo y gracias, gran blog este, seguid así.

  • @WIRZON, siento no poder darte una respuesta segura, porque sinceramente no lo sé :p Una hipótesis es que entraba menos gasolina de la necesaria (lambda > 1 significa que “sobra aire”, o “falta gasolina”) debido a que “algo” estaba embozado; y ese líquido lo desembozó.

  • Ok, luego se lo diré a ver… si me entero que es lo pongo aquí, le preguntaré a su padre a ver si él lo sabe. Yo solo se que es un liquido verde que en el bote pone con rotulador I.T.V xD