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Sonda Lambda (3)
Luis Blázquez

Sonda lambda, un famoso desconocido dentro de cada coche

Robert Bosch GmbH introdujo la primera sonda lambda automotriz en 1976, y fue utilizada por primera vez por Volvo y Saab ese mismo año. Los sensores se introdujeron en Estados Unidos de forma generalizada desde 1979, y se requirieron en todos los modelos comercializados como nuevos en muchos países europeos a partir de 1993. Esta pequeña pieza, gran desconocida en su funcionamiento pero de renombre en los talleres, lleva presente en nuestros coches desde hace mucho tiempo.

Incluso puede que tengas varias a bordo. Si tu coche es relativamente nuevo, es posible que cuente con dos sensores lambda, estando el primero de ellos ubicado a la salida del colector de escape y el segundo justo tras el convertidor catalítico (catalizador). En motores de ciclo Otto modernos equipados con un turbocompresor, uno de los sensores se coloca tras la turbina. Si tu vehículo cuenta con los cilindros dispuestos en “V”, hay una sonda lambda por bancada de cilindros, o incluso una por cilindro para poder hacer una regulación selectiva.

¿Cómo funciona una sonda lambda?

Una sonda lambda funciona como un generador eléctrico en miniatura, dado que produce su propio voltaje cuando se calienta. Dentro del extremo del sensor que se atornilla en el colector de escape (a la salida del bloque motor) hay una especie de “bombilla” de cerámica de circonio. El bulbo está recubierto por fuera con una capa porosa de platino. Dentro de ese símil a bombilla hay dos tiras de platino adicionales que sirven como electrodos o puntos de contactos. Asimismo, todo el conjunto está protegido por una gasa metálica.

Cuando la centralita del coche (ECU) recibe la señal de que la proporción de aire y combustible es rica (alto voltaje), reduce la entrada del segundo para reducir la lectura del sensor. Cuando deriva en una mezcla pobre (bajo voltaje), el cerebro informático del coche retrocede de nuevo haciendo que la mezcla de combustible se vuelva rica. Esta constante oscilación se manifiesta a diferentes velocidades dependiendo del propulsor: en los más antiguos (carburados), en torno a una vez por segundo a 2.500 rpm; en uno actual de cinco a siete veces por segundo al mismo régimen.

Una sonda lambda generará normalmente unos 0,9 voltios cuando la mezcla de combustible sea rica y haya poco oxígeno sin quemar en el escape. Cuando la mezcla es pobre, el voltaje de salida del sensor caerá a, aproximadamente, 0,1 V. En el momento en que tanto la mezcla de aire como la de combustible está equilibrada, el sensor debe de leer alrededor de 0,45 V. La diferencia en los niveles de oxígeno del escape y del aire exterior dentro del sensor hace que el voltaje fluya a través del bulbo de cerámica. Cuanto mayor sea la diferencia, mayor será la lectura del sistema.

El sensor de oxígeno debe estar caliente (a unos 300 °C, o más) antes de que comience a generar una señal de voltaje, por lo que muchas sondas lambda tienen un pequeño elemento calefactor en el interior para ayudarlos a alcanzar la temperatura de funcionamiento más rápidamente. El susodicho calentador también puede evitar que el sensor se enfríe mucho tras un largo periodo de inactividad. La sonda, generalmente, tiene cuatro cables: dos en los extremos de salida y dos más para dar energía al calentador, aunque algunos fabricantes usan una carcasa de metal como toma de tierra.

El sensor en realidad no mide la concentración de oxígeno, sino la diferencia entre la cantidad de este gas en el escape y en el aire. Una relación rica provoca una demanda de oxígeno. Esta petición hace que se acumule un voltaje debido al transporte de iones de oxígeno a través de la capa del sensor. La mezcla provoca un bajo voltaje, ya que hay un exceso de oxígeno. Ajustando continuamente las forma se consigue que el motor reciba siempre una mezcla muy próxima a la idílica (cercana a la proporción estequiométrica de 14,7: 1) y que el catalizador trabaje de forma óptima.

¿Para que sirve una sonda lambda?

Como hemos visto, las sondas lambda hacen posible la inyección electrónica de combustible a la vez que se gestiona el control de emisiones. Ayudan a determinar, en tiempo real, si la relación de aire y combustible de un motor de combustión es rica o pobre. Dado que están ubicados a la salida del motor, no miden directamente el aire o el combustible que ingresa al bloque, pero cuando la información de los sensores se combina con la de otras fuentes, se puede usar para determinar indirectamente la relación aire-combustible.

Además de permitir que la inyección electrónica funcione de manera eficiente, esta técnica de control de emisiones puede reducir las cantidades de combustible no quemado y los óxidos de nitrógeno (NOX) que ingresan a la atmósfera. Cuando la combustión no es óptima, los resultantes gases que salen por el tubo de escape se traducen en contaminación en forma de hidrocarburos transportados por el aire, mientras que los óxidos de nitrógeno son el resultado de temperaturas en la cámara de combustión que superar los 1.000 °C.

Por tanto, la sonda lambda no solo se encarga de reducir el consumo de combustible (cerca de un 15 % en comparación a no llevarla instalada) y de emisiones, sino que también asegura que el coche cumpla con la normativa europea sobre la contaminación y las emisiones de dióxido de carbono (CO2). No tenerla operativa o modificarla (como veremos ahora) puede causar una avería más costosa o tenerproblemas con la ITV, o recibir una multa por exceso de emisiones contaminantes como el que decide tener un escape sin catalizar.

¿Conviene modificar la señal de una sonda lambda?

Manipular o modificar la señal que envía la sonda lambda a la ECU puede ser perjudicial para el control de emisiones e incluso puede dañar el vehículo. Cuando el motor está en condiciones de baja carga (al acelerar suavemente o manteniendo una velocidad constante, por ejemplo), está funcionando en un modo de “circuito cerrado”, es decir, una línea de retroalimentación entre la ECU y los sensores en el cual la centralita ajusta la cantidad de combustible y espera ver un cambio en la respuesta de la sonda lambda.

Si las modificaciones hacen que el propulsor funcione con una relación pobre, habrá una ligera disminución en el consumo de combustible y en las expulsión de emisiones, y unas temperaturas de los gases de escape más altas que, a veces, puede derivar rápidamente en fallos de encendido y una apreciable pérdida de potencia, así como posibles daños en el bloque y en el catalizador.

Si el motor funciona con una mezcla rica, habrá un ligero aumento en las prestaciones –hasta un punto– a costa de perder eficiencia y aumentar la cantidad de hidrocarburos sin quemar, lo que provoca el sobrecalentamiento del catalizador.

Cuando un motor de combustión interna está bajo carga alta (al hundir el acelerador, p. ej.), la lectura de salida de la sonda lambda se ignora y la ECU enriquece automáticamente la mezcla para proteger el motor, ya que es mucho más probable que los fallos de encendido bajo altas cargas causen daños internos. Esto se conoce como el modo “circuito abierto”, donde cualquier cambio en la lectura de la salida del sensor se ignora.  La ECU también controla la sincronización de encendido en base al tipo de inyector, por lo que las modificaciones sobre la sonda lambda pueden dar como devolver un consumo irregular.

¿Cómo detectar que la sonda lambda da problemas?

Si la sonda lambda está empezando a dar problemas, no se enviarán datos a la ECU del coche, por lo que utilizará información defectuosa. Lo más probable es que esto aumente el consumo de combustible y, posteriormente, las emisiones contaminantes. D

De forma puntual, esto puede provocar la obstrucción del catalizador, algo que es obligatorio reemplazar y que cuesta un ojo de la cara. Y si bien no es un fallo que se detecte a la primera de cambio, sí que existen algunas señales que nos indican si una sonda lambda ya ha cumplido con su vida útil:

  • La luz de “avería motor” se iluminará en el cuadro de instrumentos.
  • El coche vibra más de lo normal al arrancar.
  • El consumo de combustible es inusualmente alto.
  • El motor no responde bien a acelerar fuertemente.
  • Aumento en las emisiones de gases tóxicos.

Una sonda lambda suele durar unos 150.000 kilómetros. Sin embargo, esto podría ser menos en función de numerosos factores que pueden dañarla, principalmente por anomalías provenientes del motor, o las fugas del escape, que también pueden acortar la vida del sensor. Si notas alguno de los síntomas mencionados anteriormente, es recomendable que visites a un taller mecánico que pueda probar si el fallo proviene de la sonda u de otro componente. Esto se hace con una herramienta de diagnóstico, y realmente merece la pena si no quieres ir dando palos de ciego.

En cuanto a lo que cuesta reemplazar una sonda lambda, cada unidad oscila en un precio de en torno a los 25 euros, pudiendo incluso optar la alternativa de cambiarla por nosotros mismos si el acceso lo permite. En el caso de que no queramos complicarnos la vida ni perder el tiempo, acudir a un taller de confianza para realizar su sustitución tampoco resulta excesivamente caro, con unas tarifas que se sitúan rondando los 250 euros, en función de las horas de mano de obra necesarias.

Fuente: Motor.es, 2CarPros, Howstuffworks

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