Recirculación de gases de escape

La acreditada técnica de Pierburg para la reducción de contaminantes

Recirculación de gases de escape – un método imprescindible para contribuir a la reducción de contaminantes

La recirculación de gases de escape (EGR) es un método acreditado y eficaz para la reducción de contaminantes, y no solo en motores de gasolina. Prácticamente todos los motores diésel modernos deben estar equipados hoy en día con esta tecnología para poder cumplir con los cada vez más estrictos reglamentos para gases de escape. Solo con un método de recirculación refrigerada de los gases de escape será posible alcanzar valores límite aún más bajos.

Pierburg ha contribuido de manera decisiva al estado actual de la técnica y, como experimentado proveedor de sistemas, está en condiciones de ofrecer un sistema compacto y eficiente para las reducción de contaminantes de turismos y vehículos industriales.

Con razón, Pierburg está presente en numerosos vehículos modernos como fabricante de equipamiento original con las válvulas y radiadores EGR. Los materiales resistentes a la corrosión y a la temperatura de los productos Pierburg garantizan una larga durabilidad bajo las condiciones más adversas, como, por ejemplo, el condensado de gases de escape, una temperatura de hasta 700 °C y una presión de hasta 3 bar.

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Componentes del sistema de recirculación de gases de escape

Durante la recirculación de los gases de escape el aire aspirado se mezcla de nuevo con una cantidad determinada de gases de escape. De esta forma entra menos oxígeno en el cilindro. Esto provoca una temperatura de combustión más baja. De este modo se puede reducir hasta en un 50 % la cantidad de óxidos de nitrógeno en los gases de escape. Además, en los motores de gasolina se puede reducir la emisión de dióxido de carbono, así como el consumo.

Se diferencia la extracción de gases de escape en diferentes posiciones:

EGR INTERNA O «INTERIOR»

Por medio de la superposición de válvulas permanece un resto de gases de escape en la cámara de combustión o se reaspiran en el cilindro desde el canal de escape.
La modificación de los tiempos de control de las válvulas de admisión o de escape se efectúa por medio de levas ajustables.

EGR EXTERNA O «EXTERIOR»

Los gases de escape se extraen de la culata en el lado del sistema de los gases de escape y se conducen a través de tuberías o canales por medio de una válvula externa del lado del aire fresco.
Esto ofrece la posibilidad de una refrigeración adicional de los gases de escape por medio de un radiador opcional con/sin mariposa by-pass.

Con EGR externa se deferencia entre:

EGR DE ALTA PRESIÓN

Los gases de escape

se extraen inmediatamente detrás de los cilindros delante de la turbina del turbocargador y
se reconducen detrás de la válvula de mariposa del lado del aire fresco.

EGR DE BAJA PRESIÓN

Los gases de escape

se extraen después de la turbina del turbocargador o después del sistema de tratamiento posterior de gases de escape y
se reconducen antes del compresor del turbocargador.

Una mariposa de escape se encarga de proporcionar la contrapresión de gases de escape necesaria para ello cuando la diferencia de presión no es suficiente para el flujo de masa EGR. Los gases de escape se enfrían adicionalmente por medio de un radiador EGR de baja presión.

Recirculación de los gases de escape (esquemática)

01 Mariposa del escape
02 Válvula EGR de baja presión
03 Radiador EGR de baja presión
04 Turbocargador (compresor)
05 Turbocargador (turbina)
06 Filtro de partículas
07 Refrigerador de aire de admisión
08 Válvula de mariposa / mariposa de regulación
09 Válvula EGR de alta presión
10 Radiador EGR de alta presión
11 Mariposa by-pass

azul = Margen de presión alta
verde = Margen de presión baja

Radiador EGR

El radiador EGR es un componente pequeño, pero decisivo, de los vehículos. Un radiador EGR se utiliza para la refrigeración selectiva de los gases de escape recirculados y, junto con la válvula EGR, es uno de los elementos principales del sistema de recirculación de gases de escape. Está integrado en el circuito de agua de refrigeración del motor y utiliza el agua de refrigeración para reducir la temperatura de los gases de escape. Los radiadores EGR de Pierburg se fabrican conforme a los estándares de equipos originales y a los estándares de gestión de calidad del sector del automóvil. Todos los componentes principales cumplen con los requisitos de calidad de los productos de primer montaje.

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Válvulas EGR

El componente central del sistema de recirculación de los gases de escape es la válvula EGR. Esta dosifica la cantidad de gases de escape recirculados. Las válvulas EGR están disponibles en diversos modelos y diseños: con control eléctrico o neumático, para aplicaciones de gasolina o diésel o con conexión al circuito de líquido refrigerante. En la actualidad se utilizan principalmente válvulas EGR eléctricas; éstas no requieren vacío ni válvula electromagnética para su control. Las válvulas EGR para aplicaciones diésel tienen un diámetro de abertura mayor debido a las elevadas tasas de retorno. En aplicaciones de motores de gasolina, el diámetro de abertura es considerablemente menor.

Recirculación refrigerada de los gases de escape para emisiones de sustancias contaminantes aún más reducidas

Pierburg es un especialista con larga tradición en el campo de la reducción de contaminantes y un proveedor competente de recambios originales de sistemas de recirculación refrigerada de gases de escape. Motorservice lleva esta tecnología al mercado posventa.

Debido a los reglamentos para gases de escape cada vez más estrictos, es necesario mejorar continuamente los métodos para reducir las emisiones contaminantes. En motores diésel esto se aplica en particular a la reducción del óxido de nitrógeno (NOx). Por lo tanto, es aquí donde entra en juego la recirculación refrigerada de los gases de escape: esta reduce la temperatura de la cámara de combustión y, así, la formación de óxidos de nitrógeno.

En base a la experiencia de muchos años en el desarrollo y fabricación de sistemas EGR, la empresa Pierburg ha desarrollado una serie de módulos radiadores EGR que permiten una refrigeración precisa de los gases de escape. Se trata de una tecnología sofisticada que se integra en los espacios más reducidos.

¿Qué tienen de especial los radiadores EGR de Pierburg?

La geometría de láminas desarrollada por Pierburg disminuye el peligro de formación de hollín en el radiador.
Revestimiento especial de la superficie del radiador EGR contra la adherencia de hollín
Integración creciente: módulos de radiador EGR compactos de aluminio con válvula EGR integrada, mariposas by-pass y otras piezas como refrigeradores de aceite y filtros de aceite

MARIPOSAS BY-PASS EN EL RADIADOR EGR

Muchos radiadores EGR disponen hoy en día de una mariposa by-pass de conmutación eléctrica o neumática. Esta permite desviar los gases de escape del radiador EGR durante la fase de calentamiento para que el motor y el catalizador alcancen rápidamente la temperatura de servicio. De este modo también se reducen las emisiones de ruidos, el llamado «traqueteo diésel», y la emisión bruta de hidrocarburos durante la fase de calentamiento. También es posible un by-pass cuando se requieren elevadas temperaturas de gases de escape, p. ej., para la regeneración de filtros de partículas diésel.

¿Por qué es necesaria la recirculación refrigerada de los gases de escape?

Los gases de escape refrigerados reducen la temperatura máxima de combustión. De este modo se reduce notablemente la producción de óxidos de nitrógeno. Además, los gases refrigerados son más densos que los más calientes. Esto significa: con igual presión de carga se ajusta más masa en un llenado del cilindro. La combustión «más pobre» que esto ocasiona se nota positivamente en el consumo y en las emisiones de partículas. Los radiadores EGR se utilizan para la refrigeración selectiva de los gases de escape recirculados.

Refrigeración de los gases de escape recirculados – las ventajas de un vistazo

Menor temperatura máxima de combustión

Hasta un 50 % menos óxidos de nitrógeno

Menor emisión de partículas

Menor consumo

Recirculación de los gases de escape de alta presión / baja presión

¿CUÁL ES LA DIFERENCIA?

Las emisiones brutas de los motores se podrían reducir de manera constante por medio de medidas técnicas. Sin embargo, cualquier endurecimiento de la legislación sobre emisiones provoca que también las tecnologías de las medidas fuera del motor deban mejorarse constantemente.

Un método acreditado para la reducción de contaminantes es la recirculación de los gases de escape. En el sistema EGR de alta presión clásico se extraen gases de escape inmediatamente detrás del cilindro y se vuelven a mezclar con el aire de aspiración. Para alcanzar los valores límite a partir de Euro 6 / Tier 2 se requiere adicionalmente un sistema EGR de baja presión. Aquí se extrae el gas de escape en el lado de baja presión detrás del filtro de partículas y se redirige hacia delante del compresor del turbocargador. Una mariposa de escape se encarga de proporcionar la contrapresión de gases de escape necesaria para ello.

Pero ¿cuál es la diferencia? La siguiente tabla ofrece una rápida visión de conjunto.

	EGR de alta presión	EGR de baja presión
Presión de entrada en el trayecto de recirculación de los gases de escape (EGR)	Alta (hasta aprox. 3,5 bar)	Baja (hasta aprox. 1,3 bar)
Temperatura de entrada en el trayecto de recirculación de los gases de escape (EGR)	Muy alta (hasta aprox. 950 °C)	Alta (hasta aprox. 800 °C)
Diferencia de presión Δp por medio del trayecto de recirculación de los gases de escape (EGR)	Alta (hasta aprox. 1,5 bar)	Baja (hasta aprox. 0,3 bar)
Oscilaciones de presión cíclicas	Grandes	Reducidas
Composición de los gases de escape	Extracción antes del tratamiento posterior de gases de escape	Extracción después del tratamiento posterior de gases de escape

EGR de baja presión

La EGR de baja presión presenta el estado actual de la técnica en el caso de los motores diésel.
La EGR de baja presión junto con la EGR de alta presión tiene las siguientes ventajas:

Mayor rendimiento o grado de eficacia en la turbina
Mayor mapa de la EGR
Mezcla homogénea de gases de escape con aire fresco por medio del compresor
De esta manera, se reducen las emisiones de partículas y de NOx
Refrigeración mejorada de la EGR (por medio de refrigerador de la EGR y refrigerador de aire de admisión)

Las desventajas en comparación con la EGR de alta presión son las siguientes:

Recorridos más largos y componentes adicionales
Posible peligro por causa de la suciedad o daños en el compresor del turbocargador, p. ej., por causa del impacto de las gotas

Las válvulas EGR de baja presión de Pierburg se componen la mayoría de las veces de una válvula («mariposa») posicionadaen el centro en un cárter de aluminio de fundición bajo presión. El actuador integrado suele estar compuesto por un motor de corriente continua y un engranaje de dos etapas. En el diseño de las válvulas de baja presión se han utilizado módulos de las líneas de productos de válvulas de mariposa y válvulas EGR existentes que llevan años en uso en serie de forma probada y acreditada.

La válvula combinada EGR·de·baja·presión se encarga al mismo tiempo de las funciones de la válvula EGR de baja presión y de un estrangulador del aire de admisión. Por medio del estrangulamiento se genera una caída de presión en el lado de aspiración. De esa forma los gases de escape fluyen de forma regulada en la zona anterior al compresor. Como componente combinado, la válvula combinada de baja presión no solo tiene un coste más bajo, sino que destaca también por su reducido peso.

NOTA

Daños habituales en la zona de la EGR de baja presión son:

Fugas en las tuberías de gases de escape o en el conducto de agente refrigerante
Fugas en el radiador EGR
Válvula EGR de baja presión no abre o no cierra
Accionamiento eléctrico del servomotor defectuoso