En diversas partes del mundo a la hora de llevar el auto para pasar la prueba de emisiones diversos gases contaminantes se verifican para determinar si nuestro vehículo es factible de pasar dentro de los mínimos o rangos que se tengan establecidos. En la mayoría de los programas se verifican principalmente dos tipos de contaminantes: el monóxido de carbón e hidrocarburos. Sin embargo en áreas donde el sistema de emisiones es más exigente se examina también los óxidos de nitrógeno y la operación del sistema de control de Emisiones de Vapor (el cual captura y retiene los vapores del tanque de combustible).
Monóxido de Carbóno (CO)
De los tres principales contaminantes el monóxido de carbono es el más peligroso porque no se puede ver u olerlo. Una concentración de 0,5% de CO en el aire puede poner a una persona inconsciente y matarla en un lapso de 10 a 15 minutos. Incluso una menor concentración porcentual (0,04%) puede causar dolores de cabeza y amenazar la vida de una persona tras varias horas de exposición.
El monóxido de carbóno se forma cuando la mezcla de combustible es rica y hay poco oxígeno para quemar completamente todo el combustible. Entre más rica sea la mezcla de combustible, más grande será la cantidad de CO que se produce. Altas emisiones de CO indican una combustión incompleta típicamente causada por un mal ajuste en el carburador, un filtro de aire tapado, que la mariposa del carburador esté trabada, que el sistema de entrada de aire caliente esté defectuoso, falta de sensor de oxígeno, presión excesiva de combustible o un problema con la medida de inyección de nafta entre otros.
Cuando el motor se enciende por primera vez (el propulsor está frío) la mezcla de combustible está más rica de lo normal y el convertidor catalítico aún no alcanza su temperatura de operación por lo que en este periodo se produce más monóxido de carbóno que en cualquier otro. En el momento que el auto alcanza su temperatura normal o está caliente la mezcla rica es menor (por ende el CO baja) y el convertidor ya trabaja de manera óptima por lo que se encarga de transformar la mayoría del CO en dióxido de carbono (CO2).
Hidrocarburos (HC)
Las emisiones de hidrocarburos es nafta sin quemar y vapores de aceite. Aunque no son directamente dañinos, son los mayores contribuyentes para el smog y la contaminación del ozono. Los hidrocarburos en la atmósfera reaccionan con el sol y se rompen para formar otros componentes químicos que irritan los ojos, las fosas nasales, garganta y pulmones.
Las emisiones de HC, las cuáles son medidas en partes por millón (PPM), se generan por una mala ignición (una bujía o un cable de bujía en mal estado), un pobre encendido (un incorrecto ajuste al carburador o fugas en el vacío que crean una mezcla pobre al momento del encendido), pérdida de compresión (por fuga o una válvula de escape quemada) o por un motor desgastado lo que causa que queme aceite (guías de válvulas, anillos o cilindros usados).
Para controlar las emisiones de hidrocarburos es necesario mantener la mezcla de combustible, ésta no deber ser ni muy pobre ni muy rica a la hora del encendido, se debe conservar la cámara de combustión completamente sellada (buenos anillos y válvulas) y mantener el sistema de ignición (cambiando las bujías y los cables de manera periódica).
Los HC que se producen en el motor son calcinados en el convertidor catalítico y se transforman a vapor de agua y dióxido de carbono.
Óxidos de Nitrógeno (NOX)
El nitrógeno crea el 78% del aire que respiramos. Aunque normalmente es inerte y no se involucra directamente en el proceso de ignición, en temperaturas de combustión por arriba de los 1370°C el oxígeno y el nitrógeno se combinan formando varios componentes llamados “óxidos de nitrógeno”. Este evento ocurre normalmente cuando el motor tiene mucha carga y la válvula reguladora está completamente abierta.
Los NOX en concentraciones pequeñas en partes por millón, pueden causar irritaciones en los ojos, nariz y pulmones, así como dolores de cabeza. En altas concentraciones pueden provocar bronquitis y agravar otras enfermedades relacionadas con los pulmones. Una vez en la atmósfera, reaccionan con el oxígeno para formar ozono (el cuál es también tóxico para respirar) y smog.
Para reducir la formación de NOX, se utiliza un dispositivo llamado Escape de Recirculación de Gas (EGR por sus siglas en inglés). Éste al recircular una pequeña cantidad de gas de escape y ponerlo de vuelta en la entrada de aire para diluir la mezcla de aire-combustible, se genera un efecto de “enfriamiento” en la combustión, manteniendo así las temperaturas por debajo de la formación del NOX.
A partir de 1981 en EUA y en motores posteriores a ese año con control computarizado, un convertidor catalítico especial denominado “three-way” se empezó usar para reducir el NOX en el escape. La primera cámara del convertidor contiene una especial “reducción” que cambia al NOX en hidrógeno y oxígeno. La segunda cámara retiene la “oxidación” la cual calcifica el CO y el HC también.
Emisiones de Vapor
Los vapores de combustible que emanan del tanque pueden ser otra fuente de smog y contaminación del ozono. Es por ello que en los últimos 20 años los tanques de combustible han sido mejor sellados para prevenir la pérdida de estos vapores.
Un tanque de combustible debe tener cierta ventilación para que éste pueda “respirar” durante los cambios de temperatura y cuando el motor está trabajando. Para hacerlo varias mangueras están conectadas a una frasco lleno de carbón usualmente localizado en el compartimento del motor. Las partículas de carbón en el recipiente succionan y guardan los vapores cuando el motor no está trabajando. Después, cuando el motor es encendido, una “válvula de purga” se abre para direccionar los vapores al motor donde son quemados.
Si el frasco o algunas de las mangueras tiene alguna fuga (o la tapa de gasolina no está bien sellada) los vapores del combustible pueden escaparse a la atmósfera rápidamente. La cantidad de contaminación realmente se acumula, especialmente durante la temporada de calor. En algunos centros de emisiones se verifica la presión del tanque de combustible así como el flujo de la “válvula de purga”.