El sistema EGR de recirculación: el camino de regreso de los gases de escape

La cada vez más exigente normativa anticontaminación impone la necesidad de utilizar un sistema de recirculación de gases de escape EGR.

La reducción de los niveles de óxidos de nitrógeno obtenida con el sistema EGR tiene una contrapartida: en el funcionamiento del motor a baja carga, el más habitual en las condiciones actuales de circulación, se produce una acumulación de carbonilla que, a la larga, puede afectar a la fiabilidad del motor.

La preocupación por las emisiones contaminantes de los gases de escape de los vehículos a motor comenzó en los años 60, en EE. UU., donde se empezaron a utilizar los catalizadores en el escape de los motores de gasolina para reducir la emisión de gases nocivos como el monóxido de carbono, los hidrocarburos y los óxidos de nitrógeno.

En los años posteriores, la aparición de las primeras normativas anticontaminación hizo necesario crear un dispositivo que permitiera reducir todavía más los niveles de óxidos de nitrógeno. Así nació el sistema EGR, que posibilita la disminución de las emisiones de óxido de nitrógeno mediante la redirección de una parte de los gases de escape hacia la entrada de aire del motor, provocando la reducción de la temperatura de combustión. La función de recirculación resulta especialmente eficiente en los motores diésel, debido a la elevada temperatura que se produce en la combustión con exceso de oxígeno.

La recirculación esta regulada por una válvula o mariposa, la cual, en función de su posición, permitía la entrada de aire a los cilindros procedente del exterior, o del conducto de escape. El accionamiento de la EGR, comandado por la unidad de control motor, puede ser neumático mediante la modulación de una electroválvula de vacío, un sistema que todavía hoy utilizan algunos vehículos, o el más evolucionado accionamiento mediante motor eléctrico que puede incorporar sensor de reconocimiento de posición.

Para contrarrestar la falta de depresión existente en el colector de los motores diésel, que dificultaba la entrada de gases en la fase de recirculación, se comenzaron a utilizar mariposas de estrangulación en la admisión, un componente que en algunos modelos llegó a compartir esta función de restricción de entrada de aire para crear vacío con la de parada suave. En los últimos años, se han incorporado dispositivos de refrigeración al circuito de EGR con el objetivo de reducir todavía más la temperatura de combustión y posibilitar la recirculación de una mayor cantidad de gases de escape.

El funcionamiento de un motor en la fase de recirculación de gases de escape comporta una escasa presencia de oxígeno en la combustión y, en consecuencia, el rendimiento se reduce ostensiblemente. Por este motivo, el sistema está diseñado para que la recirculación tan solo se produzca en condiciones de baja carga del motor y en el rango de revoluciones que va desde el ralentí hasta aproximadamente las 2500-3000 rpm.

La necesidad de la recirculación para reducir los niveles de contaminación tiene como consecuencia la tendencia a la acumulación de carbonilla en algunos componentes del motor, como en los conductos de admisión, en los asientos de válvula, en la descarga o en la geometría variable del turbocompresor, en la mariposa de admisión, en las chapaletas de arremolinamiento, en el filtro de partículas o en el catalizador de escape, etc.

El problema está causado indirectamente por las circunstancias de circulación más habituales a las que se enfrentan la mayoría de los conductores: ciclos cortos de conducción, generalmente por ciudad o extrarradio, o circulación a baja carga por autovía. Por el contrario, las condiciones de funcionamiento a media-alta carga, estirando las marchas por encima de las 3000 rpm, en las cuales se impide el funcionamiento del motor propicio a la acumulación, son cada vez menos habituales.

Las anomalías más habituales del sistema EGR son las siguientes:

• Defectos en la válvula mecánica o eléctrica del sistema EGR a consecuencia del atascamiento que se produce debido a la acumulación de carbonilla. Las anomalías son más fácilmente detectadas por el sistema de autodiagnosis en aquellos motores que incorporan EGR con sensor de posición.
• Dado que la cartografía de la unidad de control motor tiene en cuenta la disminución de la cantidad de entrada de aire en el motor durante las fases de recirculación, el funcionamiento defectuoso de la válvula EGR provoca una divergencia entre los parámetros de masa de aire obtenidos y los especificados con el consiguiente registro de códigos de avería “dtc” que hacen referencia a un defecto funcional en el medidor de masa de aire.
• Pérdidas de estanqueidad en el circuito neumático de los sistemas EGR activados por vacío mediante electroválvula o defectos en la bomba de vacío de los mismos.
• Los problemas derivados de una excesiva contrapresión de escape, causados por un atascamiento del catalizador o del filtro de partículas, pueden provocar un caudal de gases recirculados excesivo, lo que es detectado por el medidor de masa de aire.
• En los sistemas de accionamiento eléctrico de la EGR se han registrado anomalías en la instalación eléctrica, en unos casos debido a defectos de continuidad y aislamiento del cableado, y en otros debido a las caídas de tensión provocadas por una resistencia de contacto el conexionado.
• Es frecuente encontrarse con códigos de avería "dtc" registrados como consecuencia de la no realización de los procedimientos de ajuste básico con el terminal de diagnóstico, imprescindibles en algunos sistemas de activación eléctrica y con control de posición mediante sensor. La causa suele estar en las limitaciones de la herramienta de diagnosis para ejecutar el aprendizaje.

En los siguientes enlaces se facilitan algunos ejemplos representativos, obtenidos en la actividad diaria de asistencia y documentación de la plataforma https://www.averiasresueltas.com:

• https://www.averiasresueltas.com/humo-blanco-y-liquido-refrigerante-en-el-escape-con-la-temperatura-de-servicio/
• https://www.averiasresueltas.com/la-presion-atmosferica-y-de-turbo-registra-valores-incoherentes/
• https://www.averiasresueltas.com/a-bajas-revoluciones-el-funcionamiento-del-motor-padece-tirones/

El endurecimiento de las normas de emisión conllevó la necesidad de usar la EGR para superar la normativa Euro 2. En los próximos años, la exigencias técnicas necesarias para la superación de la normativa Euro 7 van a hacer poco menos que imprescindible la utilización de catalizadores adicionales de NOx en el caso de la gasolina, así como el uso de un segundo circuito EGR de baja presión posterior al filtro de partículas, que incluye una mariposa de retención en el tramo final de escape, en el caso de los motores diésel.

Estas innovaciones se perfilan como las últimas evoluciones del sistema EGR hasta que la normativa impida la utilización del combustible diésel, que llegará primero como una limitación del uso de este tipo de combustibles en la circulación por grandes ciudades y posteriormente debido a las limitaciones estrictamente técnicas para el cumplimiento de la normativa.

Poco a poco, el arsenal tecnológico necesario para superar la cada vez más estricta normativa en los motores diésel dejará de tener sentido frente a los sistemas alternativos que actualmente ofrece el mercado y, si la actual tendencia continúa, el combustible diésel irá reduciendo su cuota de mercado en favor de los motores de inyección directa de gasolina hasta desaparecer, siendo sustituido por los sistemas de propulsión híbrida primero, y finalmente por la propulsión 100% eléctrica.