Desde 2008, todos los diesel están obligados a emplear un filtro de partículas 

Cómo funciona el filtro de partículas de un coche

20.05.2015 | 14:35
Cómo funciona el filtro de partículas de un coche
Cómo funciona el filtro de partículas de un coche

Hace una década parecía que los únicos inconvenientes de un motor diesel eran el ruido y las vibraciones. Pero los sucesivos endurecimientos de la normativa medioambiental europea han sacado a relucir un tercero: las emisiones contaminantes. Y, en concreto, las de partículas de hollín que han granjeado a estos motores el apelativo jocoso de ´calamares´. El filtro de partículas es la solución a las nubes de humo negro y el motivo por el que cada vez se ven menos escapes en modelos de gasóleo apuntando hacia el suelo ´avergonzados´.

Hace una década la imagen era habitual: coches diesel que traducen cada movimiento sobre el acelerador en una enorme nube de humo negro. Llegaban a emitir tanto que los fabricantes orientaban las colas de los escapes hacia el suelo para que, al menos, cuando el coche estuviera detenido o circulara a baja velocidad, toda esa carbonilla –que, entre otros problemas, provoca enfermedades respiratorias– quedase adherida al suelo y no flotando en el aire. Pero a raíz de la entrada en vigor de la norma Euro IV –que limitaba las emisiones de partículas a 25 mg/km–, y de su sucera Euro V –que, en 2009, rebajó ese límite a 5 mg/km–, quedó claro que no iba a ser suficiente con que los escapes miren 'para otro lado'. Y ya que la formación de partículas durante la combustión es inherente al funcionamiento de un motor diésel, debido a que el combustible se inyecta en forma de líquido en la cámara, a que el gasóleo se evapora mucho menos que la gasolina, y a que las temperatura de los gases de escape es relativamente baja –de unos 400ºC–... la solución pasaba por filtrar dichos gases. El primer coche que apostó por esta tecnología fue, en 1999, el Peugeot 607 2.2 HDI. Y aunque desde entonces, el filtrado se realizaba mediante delicados filtros cerámicos, cada vez son más comunes los fabricados en metal sinterizado, más baratos. En lo que sí se ha producido una mejora ha sido en el proceso de limpieza automática del filtro: gracias a los modernos sistemas de inyección common rail ya no es necesario emplear un aditivo –Peugeot lo denominaba Eolys, y sustituirlo costaba unos 450 euros–. Aunque, al principio, algunos fabricantes reservaban el filtro de partículas para aquellos mercados en los que representaba una ventaja fiscal –como el alemán–, desde 2008 todos los diesel están obligados a ofrecerlo como equipo de serie.

A. Estructura interna del filtro

Normalmente, los filtros de partículas se fabrican en cerámica –en concreto se emplea carburo de silicio–, aunque fabricantes como Bosch están comenzando a emplear metal sinterizado –una mezcla de polvo de metales que se comprime y calienta hasta que unen las partículas–, ya que es más barato y, en ocasiones, si se obstruye el filtro, se puede intentar limpiar en vez de sustituirlo –cambiarlo suele costar unos 600 euros–. Por su parte, la cerámica permite obtener de forma mucho más fácil estructuras muy porosas –para no entorpecer el paso de los gases; en la fotografía se aprecia una de las celdas del filtro aumentada 40 (1) y 300 (2) veces–, con una morfología muy precisa –las paredes de estos ´canales´ logran atrapar partículas de entre 10 y 500 nanómetros (nm)– y resiste temperaturas elevadas –tiene que soportar permanentemente unos 300ºC y picos de hasta 1.400º C durante la regeneración–.
micrografia DPFmicrografia DPF2

B. ¿Qué pueden filtrar... y qué no?

Estos filtros atrapan el 99% de las partículas que genera un motor diesel, y que, de media, tienen un diámetro de unos 100 nm –de hecho, las visibles, responsables de humo negro, son las menos abundantes y nocivas, tienen un diámetro de más de 400 nm–. El principal enemigo de los filtros son la cenizas: partículas inorgánicas que no se queman ni siquiera durante la regeneración. Proceden, sobre todo, del azufre presente en el gasóleo y en algunos lubricantes, aunque también se generan durante el calentamiento del filtro. Su acumulación no sólo provoca regeneraciones más frecuentes que aumentan el consumo sino que, al entorpecer la salida de los gases de escape, empeoran la respuesta del motor, y a la larga –más de 100.000 km–, pueden llegar a obstruir el filtro.
Filtros de partículas1

Así se produce el filtrado

El interior de un filtro de partículas está compuesto por innumerables canales. Cada uno de estos canales tiene un extremo sellado, de manera que el único camino que tienen los gases para salir del filtro es atravesar la pared del canal en el que se encuentran –y que recorren a una velocidad de unos dos centímetros por minuto– para acceder a uno que no sea un ´callejón sin salida´–. Durante este proceso, las partículas que no pueden atravesar la pared quedan retenidas en los canales de ´almacenamiento´ del filtro, que se van llenando progresivamente. A medida que ocurre esto, la diferencia de presión entre la entrada y la salida del filtro aumenta. Esta diferencia de presión se detecta mediante dos sensores conectados a los conductos (3 y 4). Cuando alcanza cierto valor, se activa el ciclo de regeneración del filtro para su limpieza.

Filtro_particulas

Regeneración

Consiste en limpiar el filtro quemando las partículas almacenadas –que, si el motor funciona correctamente, deberían consumirse por completo ya que no debería haber cenizas de ningún tipo; ver el punto B–. Para que se produzca la regeneración es necesario que los gases de escape contengan más de un 7% en volumen de oxígeno, y que estén a más de 600ºC. Estas condiciones pueden darse de forma natural, en cuyo caso se habla de regeneración ´pasiva´ del filtro, o puede ser necesario que la centralita las provoque –regeneración activa– inyectando durante unos diez minutos un exceso de combustible –30 de cada mil kilómetros suelen corresponder a este ciclo–.

regeneración del DPF

Si circulamos mucho por ciudad será necesario regenerar activamente el filtro cada 1.000 km aprox... Eso sí, durante dicho proceso –automático– no notaremos nada.


FILTROS ACTIVOS

filtro activoEn el pasado, el empleo de un catalizador antes del filtro de partículas era suficiente para cumplir holgadamente con la norma Euro IV. Para las nuevas normas anticontaminación exigen apostar por los filtros electroestáticos y los catalizadores de plasma. Los primeros se basan en la electricidad estática para limpiar de partículas los gases de escape gracias a potentes campos eléctricos –funcionan de forma parecida a las pantallas de los televisores cuando atraen el polvo...–. Los segundos emplean plasma -gas ionizado a alta temperatura, como el de la fotografía- generado mediante descargas eléctricas dentro del propio filtro para quemar las partículas de carbonilla acumuladas en los canales. De esta forma no es necesario quemar combustible adicional para calentar los gases y se obtienen reducciones en las emisiones y el consumo medio... aunque casi imperceptibles: del orden de centilitros cada 100 kilómetros.

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