Las normativas europeas en materia de emisiones contaminantes restringen el nivel de gases y partículas expulsadas por los motores a la atmósfera y los aditivos en el filtro de partículas juegan su papel, en ciertos casos, para que los vehículos cumplan con estas leyes.
Para empezar, hay que saber que fue la entrada en vigor de la normativa Euro 5 la que, por primera vez, obligó a los fabricantes a tomar medidas para limitar dichas emisiones. Una de ellas fue la obligatoriedad de equipar todos los vehículos diésel con un sistema de filtro de partículas.
La evolución en la normativa, desde la Euro 5 hasta la vigente revisión Euro 6d, ha implicado el endurecimiento de las exigencias en materia de emisiones, cosa que ha obligado a una optimización de estos sistemas. Además, ahora los motores gasolina también se ven perjudicados por la reglamentación y, por ello, ya son muchos los fabricantes que optan por la instalación de filtros de partículas en sus modelos propulsados por gasolina.
Las partículas de hollín en los motores diésel
En un motor diésel, las emisiones de partículas de hollín dependen del proceso de combustión, el cual está influenciado por factores como las propiedades del combustible o las condiciones atmosféricas.
En este ciclo de combustión participan sustancias inofensivas, como oxígeno, nitrógeno o vapor de agua, pero también otras nocivas para la atmósfera, como dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrocarburos, dióxido de azufre, óxidos nítricos y partículas de hollín. Algunas de estas combinaciones tienen efectos negativos y por ello es necesario contar con elementos para eliminarlas. Aquí es donde entran en acción los filtros de partículas.
¿Qué es un filtro de partículas?
El filtro de partículas (conocido como DPF en las versiones diésel y GPF en las gasolina) es un dispositivo que se ubica en el sistema de escape y que permite retener las partículas de hollín e incinerarlas mediante una regeneración que se ejecuta a modo de auto-limpieza cuando el filtro está lleno. Esta regeneración convierte esas partículas contaminantes en gases inocuos, pero algunos filtros requieren de aditivos para realizarla. En este post se explica cuándo se utilizan estos aditivos en el filtro de partículas y cómo influyen en la regeneración.
El filtro de partículas es un filtro poroso de carburo de silicio (material cerámico) formado por una estructura de celdas donde quedan atrapadas las partículas de hollín resultantes de la combustión, mientras que los gases, ya catalizados, se filtran a través de sus paredes porosas y salen al exterior. Cuando el dispositivo llega a su máxima capacidad programada (aproximadamente, cada 400 – 800 km, dependiendo del modo de conducción), el sensor de presión diferencial lanza una orden a la ECU para que lleve a cabo el proceso de regeneración.
Para iniciar la regeneración, el motor debe pasar a un régimen superior a las 2.000 rpm, para que los gases de escape alcancen la temperatura adecuada para la incineración de las partículas absorbidas (aproximadamente entre 600 y 650 °C). Así, estas partículas se transforman en dióxido de carbono y se evacúan por el escape, pudiéndose eliminar entre un 85 y un 100 % del hollín. Es para este proceso para el que algunos sistemas necesitan de aditivos en el filtro de partículas.
En el caso de los motores gasolina, los filtros de partículas funcionan de forma similar a los diésel, pero en ningún caso requieren aditivos. Estos emplean ciclos de regeneración distintos, puesto que la temperatura de sus gases de escape es superior y una pequeña reducción de aire en la mezcla de combustión ya es suficiente para iniciar el proceso de auto-limpieza.
Problemas con el filtro de partículas
Uno de los principales inconvenientes del filtro de partículas es que se trata de un elemento cuyos problemas o averías se deben a los propios hábitos o circunstancias de los conductores.
Para que el filtro pueda quemar el hollín el motor debe estar en funcionamiento durante unos 20 minutos a una velocidad de al menos 80 km/h, lo suficiente para que el filtro alcance la temperatura necesaria para realizar la regeneración.
Sin embargo, algunos usuarios realizan casi siempre trayectos cortos o urbanos, con lo que al filtro no le da tiempo a alcanzar la temperatura necesaria y no se puede realizar (o se interrumpe) la limpieza.
Si estas interrupciones se producen durante varias veces, es posible que la CPU o unidad de control detecte que existe alguna anomalía en el filtro de partículas y muestre un aviso en el panel de mandos.
En algunos casos, la acumulación de hollín puede llegar a ser tan grande que ya no se puede regenerar el filtro. Esto supone un gran riesgo, ya que es un elemento que trabaja a altas temperaturas y podría llegar a provocar un incendio.
Lo más habitual en el taller ante averías de este tipo es realizar una limpieza manual del filtro. Pero también es importante informar al cliente sobre cómo evitar que el filtro de partículas le vuelva a dar problemas.
Filtro de partículas sin aditivos
Este tipo de filtro de partículas se instala cerca del motor, habitualmente detrás del turbocompresor. El recorrido que realizan los gases de escape entre el motor y el filtro de partículas es muy corto, lo cual permite una regeneración más eficiente porque la temperatura de los gases se mantiene suficientemente alta para que se produzca la combustión.
Los filtros de partículas sin aditivos pueden disponer de dos modos de regeneración distintos: activo y pasivo. El modo pasivo se desarrolla al realizar trayectos largos en los que los gases del escape se encuentran a una temperatura suficiente para la regeneración y, por lo tanto, no se necesita de la gestión del motor. Por su parte, en el modo activo entra en juego la gestión del motor, que permite incrementar la temperatura de los gases mediante una post-inyección forzada enviando una gran cantidad de combustible sin quemar al escape.
Filtro de partículas con aditivos
En otros vehículos, el filtro de partículas se sitúa más alejado del motor y la distancia que recorren los gases de escape es mayor. por lo que llegan a una temperatura demasiado baja para que la regeneración sea posible. En este momento entran en juego los aditivos del filtro de partículas.
Los aditivos son activadores ferrosos (o de cerina, según el motor y la versión del vehículo) que permiten disminuir el punto de ignición de las partículas de hollín en unos 150 °C, lo que posibilita la regeneración aunque la temperatura alcanzada por los gases en el filtro sea menor (aproximadamente, unos 500 °C).
El aditivo del filtro de partículas se almacena en un pequeño depósito, situado cerca del depósito de combustible, al que se accede por los bajos del vehículo. El sensor de nivel del tanque de combustible manda información de la cantidad contenida a la ECU que, a su vez, solicita la dosificación del aditivo hacia el interior del tanque de combustible en una proporción de 1 litro de aditivo cada 2.800 litros de combustible. La capacidad del depósito suele ser de unos 3 litros y, gracias al desarrollo de nuevos aditivos, tiene una vida útil similar a la del filtro de partículas, unos 120.000 km. No obstante, su durabilidad puede variar dependiendo del uso habitual del vehículo. Si el rodaje común es por autopistas, el filtro se regenera de forma pasiva y esto contribuye a que dure más kilómetros. Mientras que, si el uso habitual son los trayectos cortos, el vehículo avisa de la necesidad de aditivo antes de tiempo.
El hecho de que estos filtros empleen aditivos para regenerar el filtro de partículas no quiere decir que, en ocasiones, no sea necesaria también la post-inyección de combustible por parte del motor. Sin embargo, la gran ventaja de esta tecnología es que las regeneraciones duran menos tiempo y, gracias a ello, se reducen las emisiones.
Estos aditivos no deben confundirse con el AdBlue, líquido requerido por los sistemas SCR (por sus siglas en inglés Selective Catalytic Reduction). Esta tecnología permite eliminar, de forma efectiva a través de una reacción catalítica, las emisiones de óxido de nitrógeno. Actualmente, es una de las soluciones más empleadas por los fabricantes para cumplir con las restricciones anticontaminantes impuestas por la regulación vigente, la Euro 6, en los vehículos diésel matriculados a partir del 1 de septiembre de 2015.
Recomendaciones de mantenimiento de un sistema con aditivos en el filtro de partículas
Cumplir con el plan de mantenimiento del filtro de partículas estipulado por el fabricante es fundamental, especialmente en lo que al aceite de motor se refiere. Deben emplearse aceites recomendados por la marca, bajos en cenizas, fósforo y azufre, preparados para asumir la suciedad restante de las post-inyecciones.
Del mismo modo, se debe atender a la solicitud del vehículo cuando avise de la necesidad de recargar el aditivo del filtro de partículas, siempre utilizando productos recomendados por el fabricante. Salvo desajustes por los motivos anteriormente citados, en este mismo mantenimiento debe sustituirse el filtro de partículas, que en cada regeneración va acumulando residuos del aditivo hasta que se satura y la regeneración ya no es efectiva.
Bajo ningún concepto, salvo que el fabricante así lo estipule en el plan de mantenimiento, deben añadirse al combustible otro tipo de aditivos, ya que podrían ser incompatibles con el aditivo del filtro de partículas y podrían provocar averías en el motor o la ineficacia del sistema.
Conclusión
Seguir estas recomendaciones ayuda a mantener la vida útil del filtro de partículas, un componente fundamental en la constante lucha del mundo automotriz para cumplir con las cada día más exigentes restricciones de contaminación.
En particular, los sistemas de filtros con aditivos, pese a tener una vida útil limitada, ofrecen una buena respuesta medioambiental. Además, el constante desarrollo tanto de la propia tecnología como de nuevos aditivos está permitiendo optimizar las operaciones de mantenimiento y abriendo camino a futuras soluciones, que ya tienen en cuenta la inminente normativa Euro 7.
Fecha de actualización: 6 de noviembre de 2023
