Un poquito de historia…

En 1888, un ingeniero francés llamado Maximilian Ringelmann, teniendo la necesidad de regular la mezcla de combustible/aire en las calderas industriales, creó una escala (que lleva su nombre) y que permitía el ajuste, a partir de la observación del humo que sale de la chimenea. Esa escala consiste en una lámina de cartón con una perforación central con cinco lados, alrededor
de los cuales son impresas tonalidades de gris progresivamente más oscuras, desde el blanco hasta el negro, numeradas de 1 hasta 5, correspondientes a las tonalidades grises. Mirando el humo por la perforación del cartón, contra el cielo, era escogido el color más similar en el cartón como representativo del humo y el número de esta daba el grado de combustión, permitiendo corregir la quema de la caldera, mediante el aumento o disminución del suministro de combustible. El éxito de este invento fue sobresaliente y excedió las calderas. Así en 1920 surgieron los primeros camiones movidos a diesel, la escala de Ringelmann pasó a ser empleada para la medición del humo proveniente de esos motores.  Sin embargo, la escala era y es inadecuada para medición de humo de motores diesel, debido a su propia concepción. Esto es debido a que es una medición subjetiva, dependiente del operador – es imposible asegurarse que todos los operadores sean capaces de ver el mismo grado de gris;
también es imposible que el color del cielo sea siempre el mismo o que la emisión de humo proveniente de una aceleración rápida del motor diesel tenga la misma estabilidad del humo que sale continuadamente de una chimenea. En fin quedo claro que el uso de la escala de Ringelmann en los motores diesel es incorrecto.

Para resolver las limitaciones de esa escala fue creado el OPACÍMETRO.

¿Qué es el OPACÍMETRO?

Es un aparato para analizar el funcionamiento de los motores diesel. El uso del opacímetro permite una evaluación objetiva y precisa de la situación del motor basándose en sus lecturas.

¿Cómo Funciona?

El opacímetro hace una medición del nivel de opacidad del humo emitido por el motor diesel en una Sonda ubicada en la salida de la tubería de escape. Las señales del humo recolectadas allí son enviadas al Monitor, donde son procesadas y mostradas en dos escalas – Factor k (Coeficiente de Absorción de Luz), medido en m-1, y Porcentaje (%). El humo es generado por el motor diesel cuando es acelerado desde marcha lenta hasta la máxima rotación, varias veces, cuando es obtenida la media de las lecturas de opacidad registradas por el aparato.

¿Qué tipos de Opacímetros existen?

Hay dos tipos principales de opacímetro: los de flujo total y los de flujo parcial, donde se encuentra el Smoke Check 2000.

Los opacímetros de flujo parcial, como su nombre lo indica, usan una porción de gas del escape del motor diesel, de una aceleración rápida y de esta muestra obtienen una lectura de opacidad correspondiente. Los opacímetros de flujo parcial son actualmente los más utilizados, gracias a sus cualidades de fácil uso y simplicidad de interpretación de resultados.

Los opacímetros de flujo total usan todo flujo de humo que sale del escape, en el diámetro integral del mismo. Su instalación es más trabajosa y las lecturas pueden ser afectadas por la luz del ambiente y los vientos. Sin embargo, es muy empleado en los EUA donde son populares.

Además de los anteriormente mencionados, los opacímetros pueden ser portables o desplazables sobre ruedas. Los primeros son fácilmente transportables en maletas de mano y los otros necesitan normalmente de vehículos para su transporte, debido a sus dimensiones y peso.

La ventaja de los portátiles es que pueden ser rápidamente llevados al local de trabajo, y en el caso del Smoke Check 2000, son también autónomos, no necesitando de energía de la red para funcionar, como es el caso de los desplazables sobre ruedas, que necesitan de energía 110V – 220V AC o del vehículo en test en 12VDC.

¿Por qué se acelera el motor del vehículo en el ensayo de opacidad?

Es la manera más simple de someter el motor a una carga (esfuerzo). Lo ideal sería acelerar el motor contra la resistencia de un dinamómetro, pero no es practicable en condiciones habituales, cuando el motor está colocado en el vehículo. En consecuencia, el uso de la aceleración rápida impone al motor la necesidad de vencer su propia inercia, (así como el esfuerzo creado por bombas hidráulicas, compresor de aire, ventilador, etc., que ello acciona), crea una carga suficiente para la ejecución del ensayo.

¿Por qué se acelera tantas veces el motor en la medición con el opacímetro?

Cuando se hace el ensayo de opacidad de humo es necesario, primeramente, certificarse de que la tubería de escape esté sin hollín acumulado, o que es conseguido a través de algunas aceleraciones del motor diesel, hasta que visualmente no se note exceso de humo. Después de esta fase, son hechas las secuencias de aceleraciones establecidas en el procedimiento (CONAMA Nº 418/2009 en Brasil). Según esa norma, son hechas 4 lecturas consecutivas y desechada la primera, las tres siguientes son usadas para calcular la media aritmética simple, desde que la variación entre ellas sea menor que 0,5m-¹. Con la media es posible eliminar los efectos de variaciones en el funcionamiento del motor.

¿Cuál es la utilidad del opacímetro?

Al propietario de la flota le permite seguir de cerca el estado de sus motores diesel, permitiendo programar mantenimientos solamente cuando la deterioración indicada por el equipo se evidencia. De esta manera, puede evitar gastos innecesarios y también multas, debido al exceso de humo.

Adicionalmente, permite el seguimiento de vehículos que entran y salen de la empresa, garantizando que están en acuerdo con las normas ambientales aplicables.

Finalmente, para los órganos de fiscalización, permite la inspección de los vehículos diesel con seguridad de ser una fiscalización objetiva y precisa, usando mediciones electrónicas, e independientes de operadores, condiciones del tiempo, etc.

¿Qué es la escala de medición en Porcentaje (%)?

Es una escala básica para medición de la opacidad del humo. Originalmente creada para los opacímetros de flujo total, actualmente también es empleada en los de Flujo parcial, como el Smoke Check 2000. La principal ventaja de la escala en porcentaje es que constituye un sistema de medición intuitivo – al asociar el 0% (cero) con el aire puro (sin humo), y el 100% con el oscurecimiento total, facilita la comprensión del operador. Entretanto tiene limitaciones por hacer una medición absoluta, lo que es solucionado en la escala del Factor k.

¿Qué es la escala de medición del Factor k?

Esa unidad es basada en la densidad de humo, medida al metro linear (m-¹). Por tanto, es necesario un tratamiento matemático de la opacidad del humo (%), para convertirla en Factor k. La conversión toma en cuenta básicamente la longitud óptica efectiva del opacímetro (lo recorrido del haz luminoso en la cámara de medición). La escala Factor k es la empleada por el CONAMA, en las normas que tratan la inspección vehicular en Brasil.

¿El opacímetro mide la composición de los gases?

No. El opacímetro es un aparato que mide una característica física de los gases de escape de los motores diesel, basándose en la opacidad del humo. La composición de los gases de escape, donde los mismos son diferenciados en CO (Monóxido de Carbono), CO2 (Dióxido de Carbono), O(Oxígeno), HC (Hidrocarburos no quemados) y eventualmente NO(Óxidos Nitrosos), solamente es verificada en analizadores de gases, aparatos específicos para hacer un examen químico de los gases, mientras los opacímetros hacen un examen físico.

¿Por qué los límites permitidos del humo son decrecientes para los motores modernos?

Esto es consecuencia del desarrollo continuado de la tecnología de los motores diesel, que permite la disminución gradual de la emisión de humo, con mejorías también en el consumo de combustible.

Algunos años atrás eran aceptables motores con un 70% de humo en aceleraciones, cuando hoy con motores con sistemas electrónicos de inyección de combustible, es común índices máximos alrededor del 10%.

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