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ANALIZADOR DE LOS GASES DE ESCAPE - Definición - Significado

Aparato capaz de medir, generalmente en porcentaje, determinados compuestos químicos contenidos en la masa de los productos, gaseosos o no, emitidos por el escape de un motor de combustión interna. El analizador puede ser de lectura directa o estar acoplado a un registrador, magnético o de otro tipo. La necesidad de analizar los gases de escape de los motores de combustión interna deriva del hecho que, sobre todo en los motores alternativos, la combustión de los hidrocarburos nunca es perfecta, razón por la cual los gases de escape no son solamente anhídrico carbónico (CO2), agua (H2O), oxígeno (O2) y nitrógeno (N). 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 combustible, mediante el análisis de los gases es posible determinar el tipo de combustible y la influencia que sobre aquélla tienen los factores indicados.

Otro fin del análisis de los gases de escape es el localizar la presencia de algunos componentes considerados como la causa de la contaminación del aire. Debe tenerse en cuenta que, en los motores Diesel, en el campo de la lucha contra la contaminación, de momento no se le da mucha importancia a la composición química de los gases de escape, sino a la cantidad de partículas sólidas presentes en los mismos (principalmente carbonilla). En otras palabras, se controla simplemente la opacidad de los gases de escape mediante aparatos llamados opacímetros. Al contrario,

en los motores de combustión interna con encendido por chispa es muy importante la composición química de los gases de escape. En varios países existe una legislación especial que pone límites a la presencia de los compuestos nocivos en los gases de escape. D momento, los gases considerados nocivos son monóxido de carbono (CO), hidrocarburos sin quemar (convencionalmente indicados por HC) y óxidos de nitrógeno (convencionalmente indicados por NOX). Según la precisión de la investigación que se desea realizar, el análisis puede limitarse a la localización de uno o de varios productos perjudiciales citados, o bien ampliarse hasta la determinación de otros componentes, como, por ejemplo, anhídrido carbónico (CO2) y oxigeno (O2). Existe una extensa gama de analizadores de los gases de escape, desde los más simples hasta los más complicados, desde los portátiles a los fijos.

Funcionan generalmente según uno de los siguientes principios:

Cambio de color - Con este principio funcionan generalmente los analizadores portátiles, simples, de bajo coste y de empleo rápido. Una cantidad determinada de gases se hace pasar a través de una substancia que, al reaccionar con el compuesto cuya presencia quiere determinarse, cambia de color. Al incrementarse la concentración del compuesto, aumentan la duración de la reacción y la cantidad de substancia que cambia de color.

Variación de la conductibilidad - Este tipo de examen se lleva a cabo generalmente mediante resistencias eléctricas colocadas según el puente de Wheatstone. Dos resistencias se hallan encerradas en celdas de referencia que contienen aire ambiente o un gas de muestra, y las otras dos se encuentran en celdas a través de las cuales se hace pasar una corriente del gas en examen. La distinta conductibilidad térmica del gas que se analiza, respecto del aire o del gas de muestra, enfria las resistencias de manera diferente. Esto produce la variación de la temperatura de los conductores, a lo que sigue una variación de la resistencia eléctrica, cuya medida indica la cantidad de gases en examen.

Rayos infrarrojos - Los analizadores de este tipo funcionan según el principio de la absorción selectiva, por parte de los diferentes gases, de bandas de frecuencia especiales en el infrarrojo.

Dado que una parte de la energía de este haz es absorbida por los gases en examen en cantidad proporcional al contenido del compuesto que debe determinarse, el consiguiente calentamiento del gas y su aumento de presión permiten obtener el porcentaje del compuesto en examen.

Rayos ultravioletas - Contrariamente a los métodos citados hasta ahora, estos analizadores aprovechan la propiedad de ciertas substancias para emitir rayos ultravioletas durante su combustión. En estos instrumentos se produce la combustión, sobre un alambre incandescente, de los componentes de los gases de escape que pueden quemarse aún, es decir monóxido de carbono e hidrocarburos. Dichas substancias al quemarse emiten rayos ultravioletas de una longitud de onda especial que son recogidos por un elemento sensible.

Luminiscencia química - Los analizadores de luminiscencia química son muy útiles para la determinación de los óxidos de nitrógeno contenidos en los gases de escape. La luminiscencia química o quimiluminiscencia es la propiedad que poseen ciertas substancias de emitir luz (llama fría), al reaccionar químicamente. En este caso especial se provoca la reacción química entre el NO contenido en el gas que se analiza y el ozono (O3). La luminosidad que se produce se mide con el aparato, y de este modo se determina la cantidad de NO presente. Debe tenerse en cuenta que en los gasqs de escape de un motor de combustión hay también NQ y, por tanto, es necesario transformar el NO2 en NO, en un convertidor adecuado, si se desea que la medida sea correcta.

Ionización de la llama - En los aparatos basados en esta técnica se efectúa, en primer lugar, una cromatografía de fase gaseosa con el fin de separar los gases de escape en sus componentes y conseguir que lleguen al analizador separados y por orden. Los diferentes componentes son pasados por una llama con un nivel de ionización prefijado; al quemarse producen iones y alteran, cada uno de los gases de una manera característica, el estado de ionización de la llama. Como la conductividad eléctrica de una llama es función de su grado de ionización, se puede determinar la cantidad de compuesto presente en el gas de escape midiendo aquellas variaciones.

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