Oficina Brasil


Sistema de pós-tratamento SCR para motores ciclo Diesel – O que você precisa saber? - Parte 2

A necessidade de diminuir as emissões de NOx e material particulado diesel trouxe sistemas modernos de pós-tratamento dos gases de escape. Um desses sistemas é o SCR, que usa o tão comentado “ARLA”

Compartilhe
Por André Miura


Avaliação da Matéria

Para diminuir as emissões de Nox (Óxido de Nitrogênio) e Material Particulado diesel na atmosfera, surgiram sistemas modernos de pós-tratamento dos gases de escape. Um desses sistemas é o SCR, que usa o tão comentado “ARLA”. Na primeira parte dessa matéria você conferiu o princípio de funcionamento do sistema e suas reações químicas. Agora, confira quais são os principais sensores e atuadores do SCR e quais testes podem ser feitos neles e no reagente ARLA 32. 

O sistema SCR de pós-tratamento (Selective Catalytic Reduction) usa um catalisador cerâmico, que unido ao trabalho de metais nobres em suas “colmeias” favorece uma reação química. Catalisadores em geral podem ser definidos como substâncias que influenciam a velocidade de uma reação química, mas não são um dos reagentes ou produtos da reação principal que vai acontecer. A reação química principal ocorrerá entre os gases de escape e a pulverização ou injeção de um reagente conhecido como ARLA 32, que acontece dentro do catalisador. Na primeira parte desta matéria, publicada no mês de novembro, consideramos as reações químicas que ocorrerão devido a essa injeção. Agora, vamos realizaros testes no reagente ARLA 32 e nas funções principais do sistema SCR. 

Será que o ARLA é de qualidade? 

O primeiro teste é também um dos mais rápidos que podem ser feitos pelo reparador, em caso de falha acusada no sistema SCR. Trata-se de verificar a qualidade do reagente químico ARLA 32. Ele é injetado de maneira controlada no fluxo dos gases de escape, dentro do catalisador do veículo. A sigla “ARLA” significa Agente Redutor Líquido de NOx Automotivo. A composição do reagente é de 32,5% de ureia numa solução de água desmineralizada, dando a origem do nome “ARLA 32”, devido à porcentagem de ureia. O reagente não é tóxico, é inodoro e não é inflamável. 

Existem dois testes que podem ser feitos no reagente. O primeiro deles, é verificar se existe excesso de minerais no reagente, o que seria prejudicial às reações químicas que ele deve fazer. Esse excesso de minerais geraria falhas, pois o sensor de Nox informaria que os gases não estão sendo devidamente tratados. Esse teste pode ser feito coletando uma amostra de ARLA do reservatório do reagente e usando um copo descartável para armazenar a amostra. Na sequência, usamos uma química disponível no mercado e desenvolvida para a fiscalização na qualidade do ARLA que tem sido feita em todo país. Essa química reage com os minerais do ARLA e indica sua qualidade. Efetuaremos a análise através da coloração que o ARLA assumirá depois do contato com a química. 

 

Para que seja comprovado que o ARLA do reservatório é puro e de qualidade, a coloração deve ser azul-claro ou escuro. Colorações roxas ou rosadas indicariam contaminação por excesso de minerais. A origem pode ser ARLA de baixa qualidade, adulteração do ARLA com outras químicas ou até mesmo água normal, em vez de desmineralizada ser usada no reservatório pelo condutor ou proprietário do caminhão. 

O segundo teste importante é verificar a quantidade de ureia presente no ARLA. Como considerado, a taxa de ureia no ARLA deve representar por volta de 32% da mistura total. Para efetuar esse teste devemos utilizar um refratômetro. Esse equipamento possibilita visualizar as taxas de água desmineralizada e ureia no ARLA. Inicialmente conferimos a calibração do refratômetro colocando algumas gotas de água pura no visor e verificando se a linha de teste permanece em zero. Em seguida colocamos algumas gotas de ARLA no visor e verificamos a taxa de ureia, que deve estar entre 30% e 35%, sendo que 32,5% é o ideal. 

É importante realizar os dois testes no reagente, pois podemos encontrar anomalias em um e no outro não. Cada teste avalia uma função diferente do ARLA, sendo um a quantidade de minerais e o outro a quantidade de ureia. Por isso é importante realizar os dois testes. 

O sistema de dosagem do ARLA 32 no SCR 

 O sistema de dosagem é constantemente monitorado e comandado por uma unidade eletrônica exclusiva para as funções relacionadas ao ARLA. Portanto, pode-se resumir os componentes presentes no sistema de dosagem do ARLA como: 

  1.  Uma ECU específica para o sistema de pós-tratamento, responsável por analisar os dados dos sensores e comandar os atuadores; 

  1.  Unidade de bombeamento do ARLA 32 (usando uma bomba elétrica para sucção do ARLA do reservatório e pressurização do sistema); 

  1.  Unidade dosadora para o ARLA 32 (pode usar ar comprimido para pulverização do ARLA em alguns sistemas, controlado por eletroválvula, módulo eletrônico e usando o ar comprimido do próprio sistema do caminhão); 

  1.  Um reservatório para o ARLA 32. 

O sistema de dosagem do reagente ARLA 32 trabalha com 4 rotinas básicas: 

  1. Rotina de enchimento e pressurização; 

  1. Rotina de manutenção de pressão; 

  1. Rotina de dosagem do ARLA; 

  1. Rotina de esvaziamento e retorno do ARLA para o reservatório. 

A rotina de enchimento se inicia depois que o sistema SCR atinge uma temperatura determinada pelo módulo eletrônico do sistema após a partida. Esse módulo eletrônico comanda a unidade de bombeamento que faz a sucção do ARLA do reservatório e pressuriza a linha com o reagente. O ARLA passa por um filtro até chegar sob pressão na unidade dosadora. 

Na rotina de manutenção de pressão, o módulo eletrônico monitora o momento em que o sistema atinge a pressão de trabalho ideal, e reduz o trabalho da unidade de bombeamento apenas para manter a pressão atingida, algo em torno de 4 a 6 Bar. 

Para início da rotina de dosagem e para que ocorra a injeção das quantidades suficientes de reagente ARLA 32, alguns parâmetros pré-estabelecidos pelo módulo de controle devem ser seguidos: 

  • Pressão do ARLA no sistema; 

  • Temperatura do ARLA; 

  • Temperatura do SCR (monitorada pelos sensores pré e pós-catalisador); 

  • Pressão do ar comprimido usado pela unidade dosadora para pulverização do ARLA (usado em alguns sistemas, como na Mercedes Benz, por exemplo); 

  • Nível do reservatório de ARLA deve estar acima de 5% (existe um sensor de nível no reservatório); 

  • Nível de Nox captado pelo sensor ao final do escape, pós-SCR. 

O módulo eletrônico monitora a temperatura do SCR através de dois sensores de temperatura antes e depois do catalisador oxidante. A dosagem de ARLA dentro do SCR só começa a acontecer após os sensores registrarem temperatura na faixa de 200 a 240°C. 

A rotina de esvaziamento começa logo após o desligamento da ignição do veículo. Nesse momento o módulo eletrônico aciona uma eletroválvula direcionadora na unidade dosadora e aciona novamente a unidade de bombeamento em alta rotação. Essa estratégia permite que bomba faça a sucção do reagente da unidade dosadora, para que o reagente não cristalize dentro do sistema causando defeito de entupimento. O ARLA do sistema retorna então ao reservatório. 

Testes do sistema SCR em bancada 

Com o auxílio de um simulador, uma bancada de teste SCR e um scanner é possível realizar uma séria de testes vitais para o bom funcionamento do sistema mesmo sem o veículo. Analisemos alguns testes possíveis na unidade de bombeamento, na unidade dosadora e nos códigos de falhas do módulo eletrônico de controle do sistema. Usaremos como exemplo o sistema Bluetec da Mercedes Benz.

 

 

 

 

Um dos primeiros testes a serem efetuados é o de acionamento da unidade bombeadora e verificar a pressão gerada na linha por conta do seu trabalho. 

Em seguida, deve-se analisar uma das maiores causas de falhas no sistema de dosagem de ARLA, a baixa vazão de injeção. Para efetuar esse teste, deve-se seguir as orientações do scanner para as condições adequadas para que o sistema inicie a injeção de ARLA. Também é necessário posicionar um recipiente medidor na saída da unidade dosadora, assim como na imagem 5, para verificar se os valores obtidos estão de acordo com as exigências do sistema analisado. Esse teste verificará a pressão e o volume de dosagem de ARLA na saída da unidade dosadora.  

Ao final dos testes executados, verifique com o scanner se existem códigos de falhas armazenados na memória interna do módulo eletrônico de comando do sistema. 

Concluímos, portanto, as rotinas de trabalho básicas do sistema e alguns dos testes principais que podem ser realizados em bancada com equipamentos especiais desenvolvidos para o sistema SCR. Visto que os gases resultantes da combustão de todos os motores automotivos são altamente nocivos, precisamos fazer o que pudermos para que os Sistemas de tratamento de gases resultantes da combustão de motores estejam funcionando com eficiência total, pois isso ajuda no futuro da nossa própria família! Portanto, é responsabilidade de todos: MONTADORAS, REPARADORES, PROPRIETÁRIOS DE VEÍCULOS CUIDAR JUNTOS DESTA CAUSA, pois cuidar desta causa é cuidarmos de nossa própria existência!

Comentários