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Relaci�n de calidad entre buj�as y la emisi�n de gases contaminantes en un veh�culo

 

Quality relationship between spark plugs and the emission of polluting gases in a vehicle

 

Rela��o de qualidade entre as velas de igni��o e a emiss�o de gases poluentes em um ve�culo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: bryan.camuendo388@ist17dejulio.edu.ec

 

 

Ciencias T�cnicas y Aplicadas

Art�culo de Investigaci�n

 

* Recibido: 23 de agosto de 2022 *Aceptado: 28 de septiembre de 2022 * Publicado: 31 de octubre de 2022

 

 

        I.            Instituto Superior Tecnol�gico 17 de Julio, Urcuqu�, Ecuador.

     II.            Instituto Superior Tecnol�gico 17 de Julio, Urcuqu�, Ecuador.

   III.            Instituto Superior Tecnol�gico 17 de Julio, Urcuqu�, Ecuador.

 

 

 

 

Resumen

El objetivo de este art�culo es estudiar la relaci�n de la calidad entre buj�as y la emisi�n de gases contaminantes en un veh�culo automotor y as� evaluar las ventajas y desventajas existentes, as� como sus diferentes caracter�sticas a trav�s de una revisi�n bibliogr�fica apoyada en un dise�o documental. En un contexto de proliferaci�n de pol�ticas para reducir el porcentaje de emisiones de CO2 y alcanzar la neutralidad clim�tica, el transporte, responsable en 2019 del 29% de estas a nivel mundial en t�rminos de CO2 equivalente, necesita de todas las soluciones posibles que contribuyan a su descarbonizaci�n, por lo tanto, se concluye que, a pesar de poseer elementos y componentes de gran calidad en el motor del veh�culo para su correcto funcionamiento, es necesario seguir en la b�squeda de alternativas eficientes para lograr erradicar la emisi�n de gases contaminantes que poco a poco han estado acabado con la calidad del aire y haciendo cambios en el ambiente. Sin embargo, es importante que en medio de esta b�squeda se tenga presente que parte de dichos componentes del motor como es el caso de las buj�as, posean una estrecha relaci�n con la emisi�n de gases contaminantes de los veh�culos, por lo que es imprescindible el uso de buj�as de calidad, con las especificaciones adecuadas para cada veh�culo, y as� disminuir en gran porcentaje la emisi�n de estos gases.

Palabras claves: Veh�culos; Gases contaminantes; Buj�as; Ambiente.

 

Abstract

The objective of this article is to study the quality relationship between spark plugs and the emission of polluting gases in a motor vehicle and thus evaluate the existing advantages and disadvantages, as well as their different characteristics through a bibliographic review supported by a documentary design. In a context of proliferation of policies to reduce the percentage of CO2 emissions and achieve climate neutrality, transport, responsible in 2019 for 29% of these worldwide in terms of CO2 equivalent, needs all possible solutions that contribute to its decarbonization, therefore, it is concluded that, despite having high quality elements and components in the vehicle engine for its correct operation, it is necessary to continue searching for efficient alternatives to eradicate the emission of polluting gases that little little by little they have been finishing with the quality of the air and making changes in the environment. However, it is important that in the midst of this search it is kept in mind that part of said engine components, such as spark plugs, have a close relationship with the emission of polluting gases from vehicles, so it is essential to use of quality spark plugs, with the appropriate specifications for each vehicle, and thus reduce the emission of these gases by a large percentage.

Keywords: Vehicles; Polluting gases; Plugs; Ambient.

 

Resumo

O objetivo deste artigo � estudar a rela��o de qualidade entre as velas de igni��o e a emiss�o de gases poluentes em um ve�culo automotor e assim avaliar as vantagens e desvantagens existentes, bem como suas diferentes caracter�sticas atrav�s de uma revis�o bibliogr�fica apoiada em um projeto documental. Num contexto de prolifera��o de pol�ticas para reduzir a percentagem de emiss�es de CO2 e alcan�ar a neutralidade clim�tica, os transportes, respons�veis ​​em 2019 por 29% destes a n�vel mundial em termos de CO2 equivalente, necessitam de todas as solu��es poss�veis que contribuam para a sua descarboniza��o, pelo que � concluiu que, apesar de possuir elementos e componentes de alta qualidade no motor do ve�culo para seu correto funcionamento, � necess�rio continuar buscando alternativas eficientes para erradicar a emiss�o de gases poluentes que aos poucos vem acabando com a qualidade do ar e fazer mudan�as no ambiente. No entanto, � importante que em meio a esta pesquisa tenha-se em mente que parte dos referidos componentes do motor, como as velas de igni��o, possuem uma estreita rela��o com a emiss�o de gases poluentes dos ve�culos, por isso � imprescind�vel a utiliza��o de velas de igni��o, com as especifica��es adequadas para cada ve�culo, e assim reduzir em grande porcentagem a emiss�o desses gases.

Palavras-chave: Ve�culos; Gases contaminantes; Plugues; Ambiente.

 

Introducci�n

La tecnolog�a para la movilidad urbana a nivel global est� empezando a emplear energ�as de origen renovables como estrategia para responder a la creciente exigencia por parte de los gobiernos para que los motores de combusti�n interna (MCI) -que funcionan empleando la energ�a qu�mica que proporciona la gasolina y di�sel- reduzcan su consumo y generen menos contaminantes, tales como hidrocarburos, NO3, CO2, CO y part�culas de materiales que forman la capa de niebla azul-gris�cea que cubre a las grandes ciudades y cambian el medio ambiente (Fernando, 2017).

Los motores a gasolina y di�sel pueden usarse para realizar las mismas tareas. Sin embargo, el humo de estos motores contiene cientos de compuestos qu�micos emitidos en forma de gas o part�culas, algunas de ellas poco contaminantes y otras bastante m�s nocivas como el di�xido de carbono (CO2), el mon�xido de carbono (CO), el di�xido de azufre, los �xidos de nitr�geno (NOx), los hidrocarburos y sus derivados, siendo estos da�inos para la salud por su capacidad para penetrar profundamente en los pulmones (Vel�z, 2022)

Asimismo, al considerar los veh�culos como un factor del cual emiten gases contaminantes para el medio ambiente, con las consecuencias que esto trae, para la salud a los seres humanos, gobiernos de todo el mundo ha estado recomendando estrictas normas sobre las emisiones de los veh�culos, por lo que cobra importancia el empleo de combustibles alternativos y de elementos o piezas en los motores de los veh�culos que sean adecuadas para minimizar dichas emisiones (Gawale y Srinivasulu, 2020).

En el caso de Ecuador se implement� la gasolina Ecopa�s, y como parte de los objetivos de un proyecto emprendido por el Gobierno, se tiene la reducci�n de las importaciones de nafta de alto octano, para disminuir el d�ficit en la balanza de pagos, generaci�n de empleos y reducir la contaminaci�n ambiental�(Rugel, 2018). De igual manera es necesario considerar que no solo el combustible forma parte de la disminuci�n de gases contaminantes en los veh�culos sino tambi�n de los elementos adecuados dentro del motor que permitan una mejor combusti�n.

Con base en esto se mencionan que es necesario estudiar la relaci�n de la calidad entre buj�as y la emisi�n de gases contaminantes en un veh�culo automotor y as� evaluar las ventajas y desventajas existentes, as� como sus diferentes caracter�sticas a trav�s de una revisi�n bibliogr�fica apoyada en un dise�o documental.

 

Metodolog�a

Considerando que este trabajo de investigaci�n pretende plasmar el estado actual del conocimiento acerca de la relaci�n de calidad entre buj�as y la emisi�n de gases contaminantes en un veh�culo se trata en este trabajo como una investigaci�n de tipo documental, en base a un an�lisis met�dico de las referencias cient�ficas consideradas para el estudio (Bernal C. , Metodolog�a de la Investigaci�n, 2010).

Se consideraron fuente secundaria tales como, art�culos de revistas especializadas. La investigaci�n realizada fue una revisi�n bibliogr�fica, documental y cr�tica del material seleccionado. Se establece un marco te�rico conceptual en base a los tipos de buj�as existentes, al uso de las mismas, su calidad y la relaci�n existente entre estas y la emisi�n de gases contaminantes en el veh�culo.

 

Resultados y discusi�n

Gases contaminantes

A escala mundial es la contaminaci�n ambiental y el calentamiento global que debido a las emisiones de gases efecto invernaderos (GEI) provocados en gran parte por la utilizaci�n de combustibles f�siles como fuentes energ�ticas y otros gases presentes en la radiaci�n solar, ha llevado a que las organizaciones mundiales soliciten a los representantes de todos los pa�ses a comprometerse al cuidado ambiental y a crear fuentes energ�ticas que disminuyan las emisiones de gases con compuestos qu�micos que afectan directamente al medio ambiente, tal es el caso del CO2, quien es el principal gas t�xico contribuyente del calentamiento global. Ante estas perspectivas clim�ticas, el Banco Mundial (BM) conjunto con 73 pa�ses miembros de la Organizaci�n de las Naciones Unidas (ONU) respaldan una imposici�n al carbono. Y en el Ecuador el m�ximo organismo Ministerio del Ambiente (MAE) gestiona proyectos para reducir el impacto ambiental ocasionado por los habitantes�(Martinez H. , 2018).

El art�culo realizado por Antamba et al. (2016) menciona que actualmente la contaminaci�n del aire es un gran problema ambiental con severos efectos adversos, que se encuentra presente en todo el mundo sin diferencia de los niveles econ�micos de las sociedades, que proviene esencialmente de contaminantes relacionados a los hidrocarburos y producto �del consumo de las manufactureras de los veh�culos de mayor circulaci�n�

Mejorar la condici�n del ambiente en especial del aire, es tarea fundamental de todos los pa�ses y seg�n el Banco Mundial Am�rica Latina y �frica son los continentes con m�s afectaciones producto de la contaminaci�n y seg�n mencionan Antamba et al, (2016) en la ciudad de Quito se han considerado diversas medidas para lograr reducir la emisi�n de gases contaminantes a trav�s de la revisi�n de los veh�culos a nivel t�cnico as� como de las empresas para que est�n cumpliendo con las normas establecidas por el Estado.

Por lo tanto, la necesidad de reducir la emisi�n de gases contaminantes permite que existan razones suficientes para que las empresas automotrices siempre est�n en la b�squeda del uso de las mejores tecnolog�as, de componentes vehiculares de alta calidad, as� como de combustible que sea amigable con el ambiente, siempre y cuando estos aspectos est�n sujetos a las normativas correspondientes.

La ISO 50001 es una normativa de gesti�n energ�tica para sistematizar los procesos en una organizaci�n o empresa con el fin de promover criterios de gesti�n de ahorro y eficiencia energ�tica. Los programas de eficiencia energ�tica son una pieza fundamental para lucha contra el cambio clim�tico, con el objetivo de reducir las emisiones de di�xido de carbono a escala global. Esta norma proporciona una herramienta para lograr la reducci�n de: Consumo de energ�as, Costos de operaci�n y Emisiones y contaminantes (Pesantez et al., 2021).

El Plan Nacional de Eficiencia Energ�tica del Ecuador en el horizonte 2016 - 2035, fomenta la instalaci�n de sistemas renovables de generaci�n el�ctrica, la integraci�n de programas de eficiencia energ�tica, as� como la implementaci�n de la certificaci�n de la norma de eficiencia energ�tica, ISO 50001 (Gaudri et al., 2019).

El parque automotor genera contaminaci�n pues a trav�s de los tubos de escape contaminan el ambiente producto de la combusti�n de la gasolina, y entre los gases m�s contaminantes que se pueden determinar est�n el mon�xido de carbono (CO), �xidos de nitr�geno (NOx), hidrocarburos (HC), part�culas de suspensi�n y otros gases como el di�xido de carbono (CO₂) �(Ver Figura 1)que no repercute directamente en la salud humana, afecta en gran medida en el cambio clim�tico (Velepucha-S�nchez et al., 2021).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fuente: (Loza-Lalangui et al., 2022)

Figura 1: Gases emitidos por los motores a gasolina

 

Asimismo, menciona P�rez (2018) en su estudio sobre las emisiones contaminantes producto de los combustibles locales en Ecuador, que los veh�culos en las �reas urbanas conforman el 90% de la producci�n de mon�xido de carbono del aire, igualmente son los responsables de que este CO₂ sea atrapado por la radiaci�n solar provocando el calentamiento solar. Los veh�culos generan mayor cantidad de gases contaminantes durante los minutos que el veh�culo tarda en calentarse posterior al encendido.

Por ello es importante buscar alternativas para reducir estas emisiones, y una de ellas es el uso adecuado de elementos o componentes correctos en el motor del veh�culo, espec�ficamente las buj�as, pues estas tienen gran influencia en el comportamiento y en las emisiones de gases contaminantes en los motores de los veh�culos

 

Las buj�as y su funci�n dentro del funcionamiento de los veh�culos

En la investigaci�n de Serpa et al. (2019), mencionan que dentro de la c�mara del motor de un veh�culo la inyecci�n no es el �nico proceso que afecta de forma directa la combusti�n, sino tambi�n la buj�a que sea utilizada, de manera que permita un �ptimo desempe�o del motor, y en esto influyen las caracter�sticas que la buj�a posea como el espacio de la brecha, tama�o y numero del electrodo, tambi�n la configuraci�n de la punta de la buj�a influye en la cantidad de gases que puede emanar el motor y su rendimiento.

Seg�n Cajas y Velasco (2021) la buj�a forma parte de la cadena del sistema de encendido, y es el �ltimo componente que lo conforma, y es aquel que emite la chispa para aportar el calor necesario que hace que reaccione el combustible conjuntamente con el aire dentro de la c�mara de combusti�n, en este sentido, esa corriente surge entre el electrodo focal y la terminal de tierra, haciendo que este chispazo genera un frente de fuego que se mueve hacia el pist�n y as� se genera la onda expansiva vaya progresando durante todo el proceso de combusti�n (Ravi et al., 2017)

De la misma manera, Cajas y Velasco (2021) mencionan que, los electrodos de las buj�as est�n fabricados de una amalgama de n�quel, de cromo, silicio y manganeso (ambos en peque�as cantidades), originalmente se fabricaban de cobre con n�quel sin embargo con los cambios y exigencias de los veh�culos se han fabricado con iridio en el electrodo medio por su duraci�n y resistencia.

Asimismo indican Cajas y Velasco (2021) que:

El electrodo focal tiene una cubierta cer�mica que act�a como protector, sin embargo, da inflexibilidad al ensamble. �sta cubierta se lleva adicionalmente a la c�mara de combusti�n, dejando solo los �ltimos 2-3 mm del electrodo focal sin aislar, ya que en cualquier otro caso la formaci�n de la chispa estar�a restringida. En el aumento del electrodo focal, conocido como cierre de asociaci�n, en su parte superior hay una cuerda a la que la tuerca de asociaci�n con la l�nea se conecta. Por lo tanto, hacia el exterior, la cubierta cer�mica tiene ondulaciones, para evitar fugas de corriente entre la asociaci�n de hilos de asociaci�n superior y la pieza met�lica del cuerpo de la buj�a. Dichas ondulaciones expanden la superficie cer�mica, mejorando la protecci�n (p.16)

En la figura 2 se muestra como est� conformada la buj�a.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fuente: (Cajas y Velasco, 2021)

Figura 2: Componentes internos de la Buj�a

 

De igual manera, la buj�a posee una zona met�lica, que sirve para ubicarla en el cabezote de la c�mara siendo la conexi�n de tierra, ya en la parte final posee una junta que no puede ser removida de manera que el ajuste de la buj�a sea adecuado y garantizado, evitando posibles fugas en la c�mara de encendido (ver figura 3), de igual manera Cajas y Velasco (2021) mencionan que existen diferentes anchos en las roscas y las m�s comunes son 14, 12 y 10mm.

 

Fuente: (Cajas y Velasco, 2021)

Figura 3: Tipos de bases o roscas de buj�as

 

Existen diversas caracter�sticas en este componente que permite un mejor funcionamiento del veh�culo al momento del encendido, y que disminuyen las emisiones de gases contaminantes, sin embargo, cuando estas buj�as se encuentran en mal estado puede provocar un mal proceso de combusti�n como indica Ortega y Puedmag (2015). si las buj�as presentan un mal estado y la presencia de gases t�xicos como los hidrocarburos que pueden estar presente cuando la buj�a por encontrarse defectuosa genera una mezcla rica o exageradamente pobre, asimismo, cuando la buj�a sube considerablemente de temperatura, ocurre que el ox�geno y el nitr�geno se formen en el electrodo, provocando que al hacer el proceso de encendido estos compuestos se fusionen y se conviertan en �xido de nitr�geno.

En el mismo orden de ideas, Ortega y Puedmag (2015) mencionan que al tener un control adecuado en la combusti�n y unas buj�as de buena calidad en los veh�culos acordes con las necesidades del mismo, estos gases contaminantes ser�n emanados en cantidades �normales�, evitando en gran medida que se propaguen de manera desmesurada en el ambiente.

 

Conclusi�n

Es evidente que, a pesar de poseer elementos y componentes de gran calidad en el motor del veh�culo para su correcto funcionamiento, es necesario seguir en la b�squeda de alternativas eficientes para lograr erradicar la emisi�n de gases contaminantes que poco a poco han estado acabado con la calidad del aire y haciendo cambios en el ambiente.

Sin embargo, es importante que en medio de esta b�squeda se tenga presente que parte de dichos componentes del motor como es el caso de las buj�as, posean una estrecha relaci�n con la emisi�n de gases contaminantes de los veh�culos, por lo que es imprescindible el uso de buj�as de calidad, con las especificaciones adecuadas para cada veh�culo, y as� disminuir en gran porcentaje la emisi�n de estos gases.

 

Referencias

1.      Antamba, J., Reyes, G., & Granja, M. (2016). Estudio comparativo de gases contaminantes en un vehiculo M1, utilizando gasolina de la Comunidad Andina. Enfoque UTE, 7(3), 110-119. doi: https://doi.org/10.29019/enfoqueute.v7n3.109

2.      Bernal, C. (2010). Metodolog�a de la Investigaci�n (tercera ed.). Colombia: Prentice Hall.

3.      Cajas, J., & Velasco, J. (2021). Dise�o y construcci�n de un modelo de encendido electr�nico para la disminuci�n de las emisiones contaminantes en un motor mono cil�ndrico OHV 200CC de doble Buj�a de origen chino. Trabajo de Titulaci�n, Escuela Superior Politecnica de Chimborazo, Riobamba. Obtenido de http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/15999

4.      Fernando, A. (2017). An�lisis de los gases de escape de los motores de combusti�n interna. Obtenido de CESI: http://www.cise.com/portal/notas-tecnicas/item/302-an%C3%A1lisis-de-los-gases-de-escape-de-los-motores-de-combusti%C3%B3n-interna.html

5.      Gaudri, K., Godoy, L., Espinoza, S., Fern�ndez, G., & Lobato, A. (2019). Normativas de energ�a en edificaciones ante el cambio clim�tico. ACI Avances en Ciencias e Ingenier�as, 11(2). doi:https://doi.org/10.18272/aci.v11i2.1285

6.      Gawale, G., & Srinivasulu, G. (2020). Experimental investigation of ethanol/diesel and ethanol/biodiesel on dual fuel mode HCCI engine for different engine load conditions. Fuel(263). doi:10.1016/j.fuel.2019.116725

7.      Loza-Lalangui, C., Quishpe, H., & Rubio-Ter�n, J. (2022). An�lisis de las Normativas INEN de Ecuador y Euro de la Comunidad Europea, en cuanto a las consideraciones T�cnicas y Procedimientos para la medici�n de las emisiones de gases contaminantes de los veh�culo. Polo del Conocimiento, 7(6), 468-494. doi:10.23857/pc.v7i6.4084

8.      Martinez, H. (15 de marzo de 2018). An�lisis Del Uso De Biocombustibles En Ecuador Periodo 2010-2017. Obtenido de Universidad Cat�lica de Santiago de Guayaquil: file:///C:/Users/Usuario/Downloads/T-UCSG-PRE-ECO-CECO-244-2.pdf

9.      Ortega, L., & Puedmag, A. (2015). An�lisis de los gases contaminantes y puesta a punto de los motores a diesel y gasolina que exiten en los talleres de la carrera de ingenier�a en mantenimiento automotric. Plan de trabajo, Universidad T�cnica del Norte, Ibarra. Obtenido de http://repositorio.utn.edu.ec/bitstream/123456789/4822/1/05%20FECYT%202373%20TRABAJO%20DE%20GRADO.pdf

10.  P�rez, D. (2018). Estudio de emisiones contaminantes utilizando combustibles locales. INNOVA Research Journal, 3(3), 23-34. doi:https://doi.org/10.33890/innova.v3.n3.2018.635

11.  Pesantez, J., Rios, A., & Gonz�lez, J. (2021). Integraci�n de Sistemas Solares Fotovoltaicos en el Sector Camaronero Intensivo y Extensivo del Ecuador: Caso de Estudio en la Provincia de El Oro. Revista Polit�cnica. Quito, 47(2), 7- 16. doi:http://scielo.senescyt.gob.ec/scielo.php?pid=S1390-01292021000200007&script=sci_arttext

12.  Ravi, K., Manazir, A. K., Pradeep, B., & Porpatham, E. (2017). Effects of spark plug configuration on combustion and emission characteristics of a LPG fuelled lean burn SI engine. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 263(6). Obtenido de https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/263/6/062070/pdf

13.  Rugel, N. (15 de marzo de 2018). An�lisis del uso de biocombustibles en Ecuador periodo 2010-2017. Obtenido de Universidad Cat�lica de Santiago de Guayaquil: http://repositorio.ucsg.edu.ec/handle/3317/10407

14.  Serpa, G., Zumba, X., Montalvo, F., Ba�o, D., Mart�nez, J., & Zambrano, I. (2019). Influencia del tipo de buj�a en la evaluaci�n del comportamiento y emisiones en un motor de encendido provocado. Enfoque UTE, 10(2), 115-125. Obtenido de http://ingenieria.ute.edu.ec/enfoqueute/

15.  Velepucha-S�nchez, J., & Sabando-Piguabe, L. (2021). Emisiones de gases contaminantes en veh�culos livianos a gasolina. Revista Cient�fica "INGENIAR": Ingenier�a, Tecnolog�a e Investigaci�n, 4(8), 78-95. doi:https://doi.org/10.46296/ig.v4i8.0024

16.  Vel�z, J. (2022). La evoluci�n de los motores diesel. Obtenido de Flexfuel: https://www.flexfuel-company.es/la-evolucion-de-los-motores-diesel/

 

 

 

 

 

� 2022 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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