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Instituto Superior Tecnológico Universitario Rumiñahui
Análisis de los niveles de opacidad en motores diesel con sistemas de inyección
mecánica y electrónica (CRDI)
Analysis of opacity levels in diesel engines with mechanical and electronic
fuel injection (CRDI) systems
Edison Morales , Paúl Cabrera , Angelo Malquín
Autor para correspondencia: emorales@itsoriente.edu.ec
RESUMEN
La investigación aborda la comparación entre
dos motores diesel con diferente sistema
de inyección para determinar su impacto
ambiental. Se recopiló información de
diversas fuentes, incluida la NTE INEN, para
evaluar el control de emisiones. Se analizaron
y se realizaron pruebas de opacidad de gases
de escape en un Hino FG y un Mazda BT-50
CRDI, adicional se incorporó otro vehículo
una amplia discusión en base a que factores
puede variar la opacidad, dichos vehículos
máximo de opacidad en 50%.
Los resultados muestran que el vehículo
menos contaminantes, con una opacidad del
8.4%, en comparación con el otro automotor,
que registró una opacidad del 45.3%, y el
vehículo adicional con una opacidad del
6.1%. Esto demostró que el sistema CRDI es
más amigable con el medio ambiente según la
normativa vigente. En conclusión, mediante
la investigación se evidenció la importancia
de la tecnología de inyección Diesel en la
reducción de emisiones y en la protección del
medio ambiente.
Palabras clave: Motores Diesel; Sistema
de inyección; Impacto medioambiental;
Cumplimiento normativo; sistema CRDI;
Contaminantes.
ABSTRACT
The research compares two Diesel engines
their environmental impact. Information was
gathered from various sources, including
NTE INEN, to assess emission control. The
analyzed, and opacity tests were conducted
on a Hino FG and a Mazda BT-50 CRDI.
Additionally, a Chevrolet D-max 3.0 vehicle
was included to broaden the discussion on
the maximum opacity limit at 50%.
Results show that the CRDI system vehicle
opacity of 8.4%, compared to the other engine,
which recorded an opacity of 45.3%, and the
additional vehicle with an opacity of 6.1%.
This demonstrates that the CRDI system is
more environmentally friendly according
to current regulations. In conclusion, the
research highlights the importance of Diesel
and protecting the environment.
Keywords:
system; Environmental impact; Regulation
compliance; CRDI system; Pollutants
Copyright
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Citas
niveles de opacidad en motores diesel con sistemas de inyección
Artículo Cientíco
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1. INTRODUCCIÓN
Hasta la presente fecha, se ha evidenciado globalmente una notable transición en lo concerniente
a la contaminación ambiental atribuible a las emisiones gaseosas vehiculares. Dichas emisiones,
La dominancia del PA, alimentado preponderantemente por hidrocarburos y, de manera
X
así como gases contribuyentes al efecto invernadero. La emisión de estos contaminantes al
medio ambiente afecta de manera adversa la calidad del aire y constituye un factor contribuyente
En Europa, desde 1993, la implementación de las “Normas euro” ha constituido un marco
regulador fundamental para las emisiones vehiculares. La “Euro 6”, instaurada como la última
En conformidad con las directrices ambientales, la mayoría de naciones ha implementado
de vehículos de carga pesada, si bien en determinadas geografías se investigan y desarrollan
sostenibilidad operativa de dichos sistemas. Esto se logra mediante la implementación de
al establecer normativas que salvaguardan la integridad ambiental y la salud humana. En
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El presente estudio se enfoca en la realización de un análisis comparativo meticuloso entre dos
las divergencias en los niveles de opacidad de los gases de escape generados por cada uno.
hollín. Mediante un enfoque analítico riguroso, se pretende discernir cuál de los dos sistemas
de inyección demuestra una mayor capacidad para mitigar la liberación de contaminantes
intervención destinadas a la conservación ambiental. Este análisis se fundamenta en la aplicación
de metodologías de medición estandarizadas y el empleo de tecnologías de diagnóstico
La precisión en la medición de la opacidad en ambos vehículos es crucial para obtener resultados
exactitud de los valores registrados, asegurando así la validez de los datos obtenidos en la
En Ecuador el Instituto Ecuatoriano de Normalización, en
de medición conocido como opacidad, un enfoque cuantitativo ampliamente reconocido en
la industria. Este procedimiento permite la determinación precisa de la densidad y opacidad
opacidad, lo que facilita una comparativa rigurosa entre los distintos sistemas de inyección de
la toma de decisiones orientadas a la sostenibilidad y la reducción de emisiones contaminantes
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1. MATERIALES Y MÉTODOS
2.1 Método
En el presente documento se describe una comparación de los sistemas de inyección diesel,
y el otro es el vehículo Hino FG J08. En ambos automotores se determinan los niveles de
El propósito de esta comparación es determinar cuál de los dos sistemas de inyección es más
amigable con el medio ambiente, menos contaminante, y si hay variaciones en función del
2.2 Materiales
2.2.1 Vehículo de prueba 1
En la tabla 1 se detallan algunas características del primer vehículo destinado a la prueba de
opacidad. Este vehículo posee un sistema de inyección directa CRDI. Previo a la realización de
la prueba, el automóvil ha sido sometido a su respectivo mantenimiento, que incluye el cambio
de combustible, en este caso, Diesel Premium.
Tabla 1.
Tipo
inyección directa
Aspiración Turboalimentado con intercooler
Cilindrada
Relación de compresión 18:1
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Rpm máx. con carga total
Rpm de ralentí
Combustible Diesel
Tipo de inyección
Normativa Euro 4
Vehículo de prueba 2
opacidad, el mismo que posee un sistema de inyección mecanica con bomba de inyeccion lineal,
así mismo como factor principal antes de realizar dicha prueba el automotor fue sometido a su
como suministrar la misma cantidad y calidad de combustible en este caso el diesel premium.
Tabla 2.
Modelo J08C
Tipo 4 ciclos, vertical, 6 cilindros,
Aspiración Turboalimentado con intercooler
Cilindrada
Relación de compresión 18:1
Rpm máx. con carga total
Rpm de ralentí
Combustible Diesel
Tipo de inyección Mecánica Bomba Lineal
Normativa Euro 3
2.2.2 Equipos de apoyo para la medición
Uno de los equipos que se consideraron en el estudio son los referentes a la comprobación y
medición de gases contaminantes como el opacímetro, este equipo facilita conocer la opacidad
absorción luminosa en los gases que emiten los vehículos diesel. Este da información en torno
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a la proporción de combustible que no es quemado. Es de destacar que, la opacidad es una
propiedad óptica, de tal manera que este equipo está dotado de una fuente de emisión de luz
columna de humo, dando de este modo una respuesta espectral que se transforma en una lectura
de opacidad.
Figura. 1.
El opacímetro móvil es utilizado para realizar las pruebas de humo a los automotores diesel
funcionamiento es mediante un software instalado en una portátil. La transferencia de datos lo
hace por conexión bluetooth.
Tabla 3.
Especicaciones del opacímetro
Modelo
Dimensiones
Alimentación eléctrica
Peso
Temperatura de funcionamiento
Temperatura máxima sonda de gases
Temperatura máxima punto de medición
10 kg
5ºC a 45ºC
Las pruebas que se están llevando a cabo son estáticas para ambos vehículos. Al emplear el
exhaustiva y detallada entre los dos sistemas de inyección.
Según esta normativa, ningún vehículo con motor diesel, en condiciones de prueba estática,
puede tener una opacidad superior a la que se muestra en la tabla 4. Además, en vehículos que
cuenten con dos salidas de escape, se debe realizar la prueba en cada una de ellas y se tomará el
valor máximo de opacidad como referencia.
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Tabla 4. Límites de opacidad máximos permitidos.
Año modelo% Opacidad
50
2000 anteriores 60
2. RESULTADOS
Con el propósito de establecer los factores que determinan los niveles de opacidad de los
motores MEC, se llevan a cabo mediciones de opacidad en dos motores distintos. Uno de ellos
está equipado con un sistema de inyección mecánica, mientras que el otro cuenta con inyección
directa controlada electrónicamente, conocido como CRDI.
A continuación, se detalla el procedimiento que se sigue para realizar las medidas de opacidad:
3.1 Procedimiento para la medición de opacidad
En la tabla 8 se pueden apreciar los valores del nivel de opacidad obtenido al realizar las pruebas
de opacidad de un motor Hino FG con un sistema de inyección mecánica, en el que se obtiene
una opacidad máxima de 45.3%.
Posteriormente, en la tabla 6 se observa el nivel de opacidad obtenido de un motor de Mazda
CRDI, en el que se alcanza un nivel máximo de opacidad de 8.4%.
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3.2. Pruebas
Inicialmente, se llevaron a cabo pruebas de opacidad en el motor Common Rail de una Mazda
opacidad, tal como se detalló previamente.
A continuación, se detallará en una tabla los niveles de opacidad que se obtuvieron al realizar
pruebas, cumpliendo con requerimientos que debe cumplir el vehículo antes de realizar la
respectiva medición como se muestra en la siguiente tabla.
Tabla 5. Rangos mínimos y máximos del motor.
Acondicionamiento Unidad Mínimo Máximo
Temperatura °C 80 95
N° rev. ralentí 500 1000
N° rev. limit. 3000
Tabla 6. Niveles de opacidad.
Sonda
N° golpes acel. N° rev. ralentí N°rev. Limit. Tiempo acel.
% s
K1
8.4
K3
K4 6.6
En la interpretación de los datos presentados en la tabla 6, se observa el recuento de pulsaciones
del acelerador, el cual corresponde al número de ensayos llevados a cabo, totalizando cuatro
niveles de revoluciones tanto en ralentí como a plena carga. Todo este análisis se lleva a cabo
Posteriormente se llevó a cabo la evaluación de un motor Diesel equipado con un sistema de
inyección mecánica. En la tabla subsiguiente se destacan los criterios mínimos que el vehículo
debe satisfacer antes de proceder con la realización de la medición.
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Tabla 7. Rangos mínimos y máximos del motor.
Acondicionamiento Unidad Mínimo Máximo
Temperatura °C 80 95
N° rev. ralentí 500 1000
N° rev. limit.
Tabla 8. Niveles de opacidad.
Sonda
N° golpes acel. N° rev. ralentí N°rev. Limit. Tiempo acel.
% s
K1 45.3 654 0.41
45.3 654 0.49
K3 45.0 651 3.04
K4 651 0.59
En la demostración anterior, se observa detalladamente el número de pruebas realizadas,
motor, tal como se indica en la tabla con los valores de revoluciones en ralentí y en carga plena,
A partir de los datos recopilados, es factible determinar si los motores en cuestión satisfacen
los estándares máximos de opacidad estipulados por la normativa ecuatoriana INEN. Dichos
En la siguiente tabla se muestran los niveles de opacidad obtenidos por los dos motores en
Tabla 9. Comparación de opacidad.
Inyección de combus-
tible % opacidad máx.
permitida % opacidad obtenida Resultado
CRDI 50 8.4
Inyección mecánica 50 45.3
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contaminante que un motor con inyección directa controlada electrónicamente.
common rail genera, efectuamos la comparativa con el nivel de opacidad máximo permitido
opacidad registrado durante las pruebas realizadas en este motor es considerablemente elevado,
Figura. 2. Comparación de opacidad CRDI y sistema de inyección mecánica.
En el análisis comparativo subsiguiente se examinarán con mayor profundidad los índices de
opacidad emitidos por el conducto de escape de cada motor, contrastándolos con el umbral
ecuatoriana INEN.
Figura. 3.
Las pruebas de rendimiento de los motores se llevaron a cabo en la ciudad de San Miguel de
niveles de opacidad de las emisiones, en comparación con las pruebas realizadas a nivel del
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mar. Esto se debe a la reducción de la densidad del aire a altitudes elevadas, lo que provoca una
menor cantidad de oxígeno disponible para la combustión en la cámara del motor.
inyección mecánica y otro con inyección directa common rail. Estos datos están establecidos
adquirida en la medición de estos motores que llevan distinta inyección de combustible.
Se ha logrado determinar cuál de los motores de combustión interna Diesel es más favorable
se debe a que su sistema de inyección se divide en tres etapas: preinyección, inyección principal
reducción del consumo de combustible y, por ende, en una considerable disminución de la
emisión de gases contaminantes.
3. DISCUSIÓN
en el deber de dar a conocer a continuación valores de opacidad obtenidos de distintos motores
combustible que produce menos emisiones contaminantes.
Tabla 10. Comparativa de niveles de opacidad de distintos motores diesel.
Inyección de
combustible
Metros so-
bre el nivel
del mar
% opacidad
máx. permitida
% opacidad
obtenida Resultado
Caso1 Inyección
mecánica 50 30.9
Inyección
mecánica 50
Caso 3 CRDI Nivel del
mar 50 6.1
A continuación, se presentan las tablas que muestran los niveles de opacidad obtenidos de cada
motor, los cuales están equipados con sistemas de inyección diferentes y pertenecen a distintos
se llevó a cabo la prueba de opacidad, como se detalla en la tabla 10.
En la tabla 11 se presentan los niveles de opacidad del caso 1 obtenidos durante las pruebas
con el opacímetro. Se observan los niveles registrados en los cuatro golpes de aceleración
regulaciones máximas permitidas.
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Tabla 11. Niveles de opacidad obtenidos en el caso 1.
Caso 1 Inyección mecánica
N° golpes acel. N° rev. ralentí N° rev. limit. Tiempo acel.
% s
K1 3355 1.35
K3 30.9 3368
K4 1.38
de un motor que continúa utilizando un sistema de inyección mecánica, con la distinción de que
Tabla 12.
Inyección mecánica
N° golpes acel. N° rev. ralentí N° rev. limit. Tiempo acel.
% s
K1 13.3 0.19
31.1
K3 14.6
K4 1.04
La Tabla 13 presenta los resultados correspondientes al Caso 3. En este contexto, las pruebas
de opacidad se llevaron a cabo a nivel del mar, como se ha mencionado previamente. Este
enfoque se adoptó con el propósito de garantizar la obtención de datos precisos y así evaluar de
manera efectiva las disparidades que puedan surgir al realizar pruebas a altitudes más elevadas,
se efectuó la evaluación del rendimiento del motor Mazda BT-50 CRDI. Cabe destacar que el
superior al utilizado como punto de comparación en el estudio.
Tabla 13. Niveles de opacidad obtenidos en el caso 3.
Caso 3 Inyección mecánica
N° golpes acel. Opacidad N° rev. ralentí N° rev. limit. Tiempo acel.
% s
K1 6.0 0.31
5.1
K3 5.8
K4 6.1 0.35
Tras llevar a cabo un análisis comparativo, se ha determinado que un sistema de inyección
controlada electrónicamente, comúnmente referido como CRDI, exhibe el menor índice de
opacidad, lo que lo posiciona como la alternativa más eco amigable entre los sistemas evaluados.
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realizadas en dos sistemas de inyección CRDI, destacando la disparidad en la altitud a la que se
llevaron a cabo dichas pruebas.Principio del formulario
INEN, establecido en un 50%. Posteriormente, ilustra el nivel de opacidad de un motor con
registrando un índice de opacidad del 8.4%. Finalmente, se presenta un sistema CRDI operando
a nivel del mar, evidenciando una producción de opacidad del 6.1%.
Figura. 4.
cabo pruebas a diferentes altitudes sobre el nivel del mar. Se ha determinado que un motor
gases contaminantes cuando opera a altitudes inferiores o a menor elevación sobre el nivel del
mar.
4. CONCLUSIONES
El análisis de los datos obtenidos revela una diferencia notable en el nivel de emisiones entre
los diferentes tipos de motores estudiados, lo que sugiere que el sistema de inyección CRDI
con sistema CRDI están alineados con los estándares medioambientales vigentes.
que múltiples factores inciden en la variabilidad de la opacidad de emisiones. Entre estos
de inyección mecánica un 45.3 % de opacidad y al vehículo equipado con inyección electrónica
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dichos factores.
REFERENCIAS
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Provincia de Cotopaxi. Ciencia Digital
ISSN.
Tecla. Entorno
ambiental producida por el tránsito vehicular y sus efectos en la salud humana: revisión
de literatura. INVENTUM
ambiental producida por el tránsito vehicular y sus efectos en la salud humana: revisión
de literatura. INVENTUM
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Información tecnológica
de gases vehiculares y su impacto en la calidad de aire. Advances in Science and
Innovation
ACI
Avances en Ciencias e Ingenierías
