La sonda lambda (Sonda λ) o "sensor de oxígeno" es un dispositivo electrónico sensor que analiza la proporción de oxígeno (O2) en un gas que se está analizando. Sus aplicaciones más comunes son la medida de la concentración de oxígeno en los gases de escape de los motores de combustión interna de automóviles (motores de "ciclo Otto" principalmente, esto es, de gasolina) y de otros vehículos, y también en motores diésel y en calderas de calefacción que funcionan con combustibles líquidos o gaseosos. En efecto, dependiendo de la proporción de oxígeno medida en los gases de escape se puede determinar si la combustión es correcta o no, e incluso regularla (a través de una unidad de control que controle la cantidad de combustible inyectado en la cámara de combustión del motor o caldera).
Este control y regulación de la combustión es importante tanto por motivos de eficacia de la combustión (una combustión eficaz emplea la cantidad justa de combustible que necesita, aportando el mejor rendimiento al motor o caldera, y economizando con ello el gasto de combustible), como por motivos ambientales, ya que las malas combustiones dan lugar a la emisión de un mayor nivel de gases contaminantes en los gases de escape.
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| Volvo 240, primer automóvil equipado con una sonda lambda. |
La sonda lambda fue desarrollada por la empresa alemana Robert Bosch GmbH a finales de la década de 1960 bajo la supervisión del Dr. Günter Bauman. El diseño original del elemento sensor era un elemento cerámico de dióxido de circonio (ZrO2) con forma de dedal, siendo recubiertos dos de sus lados con una fina capa de platino poroso, a modo de electrodos, estando expuesto uno de los lados a los gases de escape que se desean analizar y el otro lado al aire, que sirve como referencia para las medidas. La sonda debe ser calentada suficientemente para que funcione, por lo que se han desarrollado sondas con y sin elemento calefactor incorporado.
La primera versión de la sonda lambda para automoción fue desarrollada en 1976 por la empresa alemana Bosch y aplicada al automóvil Volvo 240. Las sondas lambda se introdujeron en Estados Unidos hacia 1980, y en muchos países de Europa se hizo obligatorio su implementación en todos los modelos de automóvil en 1993. En 1998 apareció en el mercado la primera sonda lambda de forma plana (frente a las anteriores, con un elemento sensor con forma de dedal), también desarrollada por Bosch, la cual reducía significativamente la masa del elemento cerámico sensor e incorporaba el calefactor dentro de la estructura cerámica. Con ello se consigue una sonda lambda que comienza a funcionar pronto y de rápida respuesta.
La sonda lambda es un sensor que es colocada en el conducto de los gases de escape del vehículo, inmediatamente antes del catalizador, de forma que puede medir la concentración de oxígeno en los gases de escape antes de que éstos sufran alguna alteración. La medida del oxígeno en los gases de escape es representativa del grado de riqueza de la mezcla combustible (aire + combustible), magnitud que la sonda transforma en un valor de tensión y que comunica a la unidad de control del motor.
En el caso de los motores de combustión interna de ciclo Otto (motor de gasolina de cuatro tiempos) los gases de escape están compuestos en un 80% por nitrógeno, que no participa prácticamente en la reacción química de combustión, un 14-16% de dióxido de carbono (CO2), y el resto vapor de agua, además de una pequeña proporción de contaminantes, siendo los principales el propio combustible (no quemado en la combustión) y el monóxido de carbono (CO). El oxígeno residual debería estar en una proporción de un 0,3% aproximadamente, pero en realidad su proporción dependerá de la riqueza de la mezcla combustible inyectada en el motor, riqueza que viene expresada mediante el "factor lambda".
La concentración de oxígeno en los gases de escape o de combustión da una idea de la calidad de la combustión, que puede ser completa o no. El factor lambda indica si la combustión se está haciendo con un exceso de carburante o con un exceso de aire (de oxígeno). Para λ=1 la proporción de aire (de oxígeno) es exactamente la que se necesita en la combustión, y en estos casos se dice que la mezcla gasolina-aire es "estequiométrica". Si λ>1, entonces hay un exceso de aire, por lo que la combustión está empleando una "mezcla pobre" ("lean mixture"), mientras que para λ<1 , significaría que hay un déficit de aire y la mezcla es una "mezcla rica" ("Rich mixture"), en la cual hay un exceso de combustible, no habiendo suficiente aire para una combustión completa.
En una mezcla pobre el exceso de aire proporciona más oxígeno a la combustión que el que realmente se necesita, por lo que habrá un exceso de oxígeno molecular en los gases de escape. Esta zona pobre es de interés sobre todo en los motores diésel y en las calderas de gas o gasóleo, que no funcionan bien en la zona rica.
Las mezclas ricas dan lugar a que no se emplee todo el combustible en la combustión, y en los gases de escape habrá un exceso de hidrocarburos, el combustible no consumido.
En un motor de combustión interna de ciclo Otto el rendimiento es máximo cuando la mezcla es pobre (en el margen 1,1<λ<1,25 ), pero sin embargo la potencia desarrollada por el motor es máxima cuando dicha mezcla está ligeramente enriquecida ( 0,9<λ<0,95 ). Una mezcla enriquecida también es interesante para el enfriamiento interno del motor, ya que el carburante no quemado contribuye a enfriar la cámara de combustión, las válvulas y otros componentes del motor.
La medida proprocionada por la sonda lambda del oxígeno en los gases de escape del motor se transmite a la Unidad central electrónica (ECU) del automóvil, y ésta puede entonces gobernar los inyectores de combustible para regular la cantidad de combustible que inyecta en los cilindros del motor para mantener la relación de la mezcla lo más próxima a la relación estequiométrica. Con ello se consigue una mayor eficiencia y limpieza en la quema de la mezcla combustible, y protege al motor de daños que pueda causar el empleo continuado de mezclas que se alejen de la relación estequiométrica.
Para ello la ECU tiene en cuenta la proporción de oxígeno en los gases de escape, proporcionada por la sonda lambda, el volumen y temperatura de aire que entra en los cilindros del motor, y otros factores, con los que la ECU mira en unas tablas para determinar la cantidad de combustible requerido para que la mezcla sea estequiométrica y asegure una combustión completa de la mezcla. Para el caso de los motores de gasolina, la relación estequiométrica corresponde a una relación de aire-combustible de 14,7:1 (relación de masas).
La sonda lambda es uno de los sensores de corrección principales en la electrónica de control del automóvil, conocido como regulación de lambda para la limpieza catalítica del gas emitido (popularmente denominado "catalizador regulado"). Esto es importante también para reducir la contaminación del aire que producen los gases de escape de los motores de explosión interna. Una mezcla rica en combustible conduce a la emisión en los gases de escape de hidrocarburos sin quemar, mientras que una mezcla pobre (rica en aire) contribuye a la emisión de óxidos de nitrógeno, que se producen cuando en la cámara de combustión se sobrepasan temperaturas de 1300º kelvin, debidas al exceso de aire sobre el carburante. Estos óxidos de nitrogeno son perjudiciales, contribuyen al smog y a las lluvias ácidas.
Para realizar esta función es necesario que la sonda lambda sea una "sonda de banda ancha". Las sondas lambdas más sencillas son las denominadas "sondas de umbral", ya que sólo presentan una pequeña zona de medida alrededor del valor λ=1, por lo que sólo detectará si λ>1 o si λ<1. En cambio, una "sonda de banda ancha" da acceso a valores de λ desde 0,65 hasta infinito (= aire sin combustible).
Las sondas de banda ancha están compuestsa por dos células cerámicas, una "célula de bombeo", y la célula de medida. Ambas están realizadas con el mismo material (cerámica de circonio dopado con litio).
El funcionamiento del sensor lamda se puede basar en dos principios diferentes para las mediciones: la tensión generada en un electrolito, o la variación de la resistencia eléctrica de una resistencia de cerámica.
La célula Nernst es el componente base para medir la concentración de oxígeno en los gases de escape en cualquier sonda lambda, tanto si ésta es de umbral como si es de banda ancha. Se trata de un elemento captor con base de cerámica de óxido de circonio (ZrO2) y de itrio, cerámica que se caracteriza porque a partir de temperaturas del orden de 300ºC puede conducir a su través iones de oxígeno cargados negativamente (O-2), pero no electrones, átomos o iones de otros gases. A este respecto, la cerámica se comporta como un electrolito o membrana permeable para los iones de oxígeno.
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| Sensor de circonio básico (de estructura plana) |
Un lado de la célula cerámica está expuesto al flujo de los gases de escape, mientras que el otro está expuesto a una referencia para el nivel de oxígeno. En la mayoría de ocasiones se usa como referencia el propio aire del entorno, por medio de una apertura en la sonda o mediante una guía por la que circula el aire ambiental. Con ello se impide que el valor de referencia se vea influenciado por una posible contaminación por vapores de agua, aceite o combustible procedentes de los mismos gases de escape. Si la sonda se contaminara se reduciría la cantidad de oxígeno en la referencia, y por ello se reduciría la tensión entregada por la sonda. En el caso de una referencia bombeada, como es el caso de las sondas lambda de banda ancha, el aire del entorno no es necesario como referencia, sino que la referencia de oxígeno se basa en una corriente de iones obtenida a partir de los propios gases de escape.
Para temperaturas superiores a unos 316 °C la cerámica de la célula Nernst, compuesta de dióxido de circonio y de itrio, se vuelve conductora de iones negativos de oxígeno. Sobre la superfice de la cerámica se forman iones de oxígeno al contacto de ésta con el aire o los gases de escape. Los electrones necesarios para la ionización de los átomos de oxígeno son suministrados por los propios electrodos de la célula, que son conductores electrónicos, formados por una fina capa de platino poroso. Dado que un lado de la célula está expuesta a los gases de escape, con una concentración de gas oxígeno pobre, y el otro lado está expuesto al aire, con una concentración rica en oxígeno, el número de iones de oxígeno que se generan en ambos lados de la célula será distinto, y ello provoca una diferencia de potencial entre los dos electrodos de la célula. Esta diferencia de potencial dependerá, pues, de la diferencia de las presiones parciales del oxígeno de los dos gases comparados (aire y gases de escape).
Esta diferencia de tensión generada entre electrodos se puede llevar por medio del cableado a la centralita de control del motor, para medirla y determinar con ello cuál es el valor del factor lambda de los gases de escape.
Una sonda lambda basada en una única célula Nernst así descrita no presenta mucho interés, ya que se comporta como una sonda de umbral. La célula de Nernst presenta grandes variaciones de la tensión generada entre electrodos para pequeñas variaciones de λ alrededor del valor λ=1, por lo que sólo sirve prácticamente para detectar si λ>1 o si λ<1.
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| Comportamiento de una sonda Nernst: Tensión generada en funcion de la relación aire/combustible de la mezcla (rich mixture = mezcla rica ; Lean mixture = mezcla pobre). Alrededor de los 450 mV corresponden a una mezcla estequiométrica (lambda = 1) |
Como referencias, una célula Nernst proporciona una tensión generada entre electrodos del orden de 450 mV cuando los gases de escape corresponden a una combustión estequiométrica (λ=1). Para el caso de mezclas pobres ( λ>1 , falta de combustible o exceso de aire), la tensión generada está en el margen entre 0 y 200 mV, mientras que para mezclas ricas ( λ<1 , exceso de combustible o falta de aire) es entre 800 y 1000 mV.
La tensión medida se describe en la ecuación de Nernst. En un rango muy estrecho en torno a λ=1, denominada "ventana λ", la curva característica es extremadamente empinada (se producen variaciones de tensión entre 250 y 800 mV para pequeñas variaciones de λ). La tensión generada se altera en la ventana λ en relación con la mezcla combustible-aire de una manera muy repentina. Esta ventana, en la que se pueden producir estas bruscas variaciones de la tensión generada por la célula, corresponde con mezclas estequiométricas o prácticamente estequiométricas. En esta zona los valores de CO y de hidrocarburos emitidos en los gases de escape son relativamente bajos, así como los de óxidos de nitrógeno (NOx), permitiendo así que el catalizador trabaje en las condiciones más favorables.
Los motores diésel y los denominados motores otto de mezcla ligera no operan (o de hacerlo, lo es de forma excepcional) en la ventana λ. Especialmente el motor diésel es un concepto clásico de mezcla ligera que siempre opera con un exceso de aire (por lo que λ>1). Los motores diésel que despiden por el tubo de escape una mezcla excesivamente oscura suelen precisar de mantenimiento, tiene algún problema. Para la regulación de los motores diésel y de los motores Otto de mezcla ligera no puede usarse una sonda lambda de valor λ=1, ya que no se puede evaluar el comportamiento de las señales con mezcla ligera o cargada.
Para precisar las medidas de λ, así como para poder usar las sondas lambda en motores diésel y motores Otto de mezcla ligera, se creó la sonda lambda de banda ancha. Fue introducida por Robert Bosch en 1994. Como se ha indicado anteriormente es una sonda más compleja, ya que está constituida por dos células cerámicas similares, la "célula de bombeo", y la célula de medida. Además, incluye calefactores integrados para calentar la sonda a la temperatura adecuada de funcionamiento.
La sonda se coloca de manera que por un lado esté expuesta a los gases de escape y por otro lado esté expuesta al aire. Pero además incluye una ranura o cámara interna, la "ranura de medida" o "cámara de monitorización", la cual está conectada a través de un pequeño canal a los gases de escape.
La célula de bombeo está colocada entre los gases de escape y la ranura de medida, mientras que la célula de medida está colocada entre la ranura de medida y el gas de referencia, esto es, el aire ambiente. La ranura de medida, pues, separa ambas células, y está conectada a los gases de escape mediante un pequeño canal que atraviesa la célula de bombeo.
La célula de medida es una simple célula de Nernst, y por tanto tiene el comportamiento comentado anteriormente, y sólo presenta interés para la detección en las proximidades de λ=1, valor al cual genera una tensión en torno a los 450 mV. En las sondas lambdas de banda ancha se ajusta este valor al lambda de la ranura de medida por medio de una corriente que pasa por la célula de bombeo.
La célula de bombeo está hecha del mismo material que la célula de medida y actúa como una membrana electrolítica cuya permeabilidad para la circulación de los iones de oxígeno puede ser controlada por la aplicación de una corriente externa a sus electrodos, la "corriente de bombeo". A través de la célula de bombeo, puede circular el oxígeno en forma de iones de oxígeno, y ello se emplea para proporcionar o extraer átomos de oxígeno (según el sentido de la corriente de bombeo aplicada a la célula) a/de la ranura de medida, la cual, como se ha dicho, está conectada a través de un pequeño canal con los gases de escape. La función de esto es corregir la concentración de oxígeno en los gases de escape que están dentro de la ranura de medida para que su lambda se mantenga en 1 en todo momento, lo que da lugar a que la sonda de medida proporcione la tensión de 450 mV.
La sonda lambda estará conectada al correspondiente circuito electrónico mediante al menos cuatro hilos conductores, dos para la célula de bombeo y dos para la célula de medida. El circuito debe comprobar que la célula de medida entrega una tensión de 450 mV, correspondiente al valor λ=1 (correspondiente a los gases que están en la ranura de medida). Si éste varía, debe compensarse la cantidad de oxígeno existente en el gas que hay en la ranura de medida para mantener el valor λ=1, y para ello ha de modificar el valor de la corriente de bombeo que aplica a la célula de bombeo, para que ésta transmita o extraiga (según el caso) más o menos iones de oxígeno a través de ella hacia/desde la ranura de medida. Dado que la corriente de bombeo varía de forma bastante lineal en relación directa al factor lambda de los gases de escape, la medida del valor de la corriente de bombeo representa el valor de lambda, y es lo que mide realmente el circuito electrónico que controla la sonda lambda.
Si la lambda de los gases de escape es exactamente 1, la corriente de bombeo será de 0 mA, y por tanto la célula de bombeo no conducirá iones de oxígeno entre los gases de escape y la ranura de medida. Para valores distintos de λ=1, la corriente de bombeo tendrá un sentido u otro de circulación, dependiendo si la lambda es mayor o menor a 1.
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| Estructura de una sonda lambda de banda ancha, de estructura plana. |
La corriente que atraviesa la célula de bombeo está influenciada por la concentración de oxígeno en los gases de escape, pero también por la temperatura de la cerámica que constituye la célula de bombeo, y de hecho ésta no empieza a conducir hasta que la temperatura de la cerámica alcanza unos 300 ºC. Sin embargo, la resistencia de la cerámica no es lo suficientemente baja hasta que no se alcanzan los 750 ºC, que suele ser la temperatura de uso de la sonda lambda.
Dado que la temperatura de un motor frío (cuando éste arranca) está muy por debajo de los 300 °C, la sonda lambda (y por ello el sistema de regulación de la mezcla combustible) no funciona, o lo hace de forma muy limitada. Las primeras sondas lambda debían esperar a ser calentadas por los propios gases de escape, lo cual conlleva un cierto tiempo. Pero hoy en día todas las sondas lambda tienen implementada en su estructura un elemento calefactor (una resistencia eléctrica de bajo valor) para que la sonda alcance rápidamente la temperatura de funcionamiento. Gracias a ello, se garantiza un funcionamiento correcto de la sonda incluso en la fase de calentamiento del motor. La temperatura óptima de operación es, para sondas λ=1 (de umbral), de entre 550 y 700 °C, mientras que las sondas de banda ancha operan a temperaturas de entre 100 y 200 °C más altas.
Para evitar interferencias y funciones erróneas del sensible elemento de control motivadas por variaciones de tensión de la batería del automóvil, ya no se usa la masa común del vehículo para la calefacción y la medida de tensiones de la sonda lambda, sino que se emplea un cable separado de hilos para masa y señales que está conectado directamente a la ECU (centralita electrónica del automóvil). Con ello, la ECU mantiene el control de la sonda lambda de banda ancha independientemente de la tensión de la batería del automóvil.
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| (Notas: El extremo del elemento calefactor entra dentro del interior del dedal cerámico de dióxido de circonio. La cubierta protectora de acero inoxidable está sellada mediante láser para mentener el interior protegido de contaminantes externos.) |
En los motores Otto, la sonda se atornilla normalmente en el escape del motor, tras el punto donde se juntan los escapes de todos los cilindros del motor, y antes del catalizador. En vehículos con altos requisitos legales en lo referente a la limpieza de los gases de escape y al autodiagnóstico se utilizan varias sondas. En motores con cilindros en V, se utiliza una sonda por banco de cilindros, o incluso una por cilindro para una regulación selectiva de la mezcla para cada uno de los cilindros.
La gestión motor (a través de la ECU) es capaz de modular en cada momento la cantidad de inyección de combustible en los cilindros para que la composición de los gases de escape tenga un factor lambda en torno a 1. De esta forma se consiguen simultáneamente dos exigencias: el motor recibe una mezcla muy próxima a la ideal en todo momento, y se aseguran las condiciones de trabajo del catalizador.
En motores Otto modernos con turbo, la sonda se coloca tras el turbocompresor.
Las primeras sondas lambda se montaron como sondas con forma de dedal ("sondas dedo"). El sensor en sí tiene forma de gorrita con el gas evacuado circulando por el exterior de la sonda y el aire de referencia circulando por el interior. Actualmente cada vez son más frecuentes las sondas lambda planas con varias capas en los que la función calefactora ya está integrada.
En las actuales sondas lambda el elemento de cerámica es cilíndrico, recubierto de finos electrodos de platino poroso, y está rodeado por un tubo protector. La función de este tubo es que el sensor mantenga la temperatura deseada y a la vez proteger a la cerámica de daños mecánicos. Para que el gas pueda penetrar en el tubo, éste dispone de pequeños agujeros.
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| Sonda lambda cilíndrica, un poco antigua, con tres hilos de conexión. Por ello debe ser una sonda de tipo umbral. Las sondas de banda ancha disponen actualmente generalmente de 6 hilos de conexión: Dos para la célula de bombeo, dos para la célula de medida, y dos para la resistencia calefactora interna.
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En los motores Otto de última generación se usa una segunda sonda denominada "Sonda de monitoreo", para monitorear la función del catalizador, y está situada detrás de éste. La centralita electrónica del motor puede comparar los valores de la sonda previos al catalizador con los valores de la sonda de monitoreo. Si el catalizador está en perfecto estado se producirá una diferencia dada entre los valores proporcionados por ambas sondas. Si el catalizador ya no estuviera en perfecto estado, puede perder su capacidad de almacenamiento de oxígeno, con lo que se reduce la distancia entre los valores proporcionados por la sonda del catalizador y la sonda de monitoreo. La centralita electrónica lo detectará y comunicará este problema en forma de una señal de error que se almacena en la memoria, y se activará en el panel de instrumentos un icono luminoso indicativo de malfuncionamiento.
La sonda de monitoreo, además de realizar una labor de diagnostico del catalizador, puede mejorar la exactitud de la primera regulación lambda y de la plausibilización de la primera sonda en el marco del autodiagnóstico.
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| Implantación de las sondas lambda en un automóvil y funcionamiento de la regulación en ciclo cerrado: 1 medidor de caudal de aire ; 2 y 3 catalizador ; 4 inyectores; 5 sonda lambda delantera ; 6 sonda lambda trasera ; 7 llegada de gasolina ; 8 entrada de aire desde el filtro ; 9 escape |
Normalmente la vida media de una sonda lambda sin calefactor está en el margen de 50.000 a 80.000 km, y del orden de 160.000 km para las sondas con calefactor incorporado.
Los fallos que pueden producirse en una sonda sin calefactor incorporado suelen deberse a la prolongada acumulación de hollín (de los gases de escape) sobre el elemento cerámico, que reduce su capacidad de detectar el oxígeno. En el caso de las sondas con calefactor incorporado, los depósitos de hollín se suelen quemar a causa de las temperaturas de funcionamiento de la sonda, y cuando éstas fallan, suele ser por pérdida de capacidad catalítica de la sonda. Entonces la sonda tiende a reportar a la ECU valores de lambda pobres y la ECU ordena para compensarlo enriquecer la mezcla combustible, lo que provoca a su vez que en los gases de escape aumente la concentración de monóxido de carbono (CO) y de hidrocarburos sin quemar, y que se resienta el consumo de combustible.
Otros factores que dañan las sondas lambda es el uso de gasolina con plomo (el plomo daña los sensores de oxígeno y el catalizador del automóvil) y el uso de combustibles contaminados con siliconas (debido al uso de algunas grasas sellantes o al uso de ciertos anticongelantes dotados de sustancias anticorrosivas). Estos materiales generan depósitos en la superficie de la sonda que disminuyen su eficacia. Estos depósitos son de color claro parecido a tiznes por herrumbre (óxido) para el caso de la contaminación por plomo, y de colores que van del blanco brillante al gris granulado para la contaminación por siliconas y silicatos.
En el caso de la gasolina con plomo, hay sondas lambda preparadas para funcionar con este tipo de combustible, pero su vida media es del orden de hasta unos 25.000 km, dependiendo de la concentración de plomo en la gasolina (actualmente las gasolinas con plomo están prohibidas en la Unión Europea, debido a la contaminación ambiental producida por el plomo).
Las mezclas muy ricas en combustible también producen depósitos sobre la superficie de la sonda que van disminuyendo su eficacia con el tiempo, pero esto ocurrirá en casos de fallo en el control por la ECU de la inyección de carburante a los cilindros del motor. El agua y restos de combustibles que contaminen el aire de referencia que circula por la sonda también pueden provocar problemas.
También la aplicación de tensiones externas al sensor de circonio, por ejemplo al comprobarlo con determinados tipos de ohmímetros, puede dañar la célula.
La denominadas "sondas de resistencia" no se usan de forma tan frecuente. Son sensores constituidos por una cerámica semiconductora de dióxido de titanio. A diferencia de las células de cerámica de dióxido de circonio, no generan una diferencia de tensión entre sus electrodos al comparar dos gases con distinta concentración de oxígeno, sino que presentan una conductividad eléctrica que varía con la concentración de oxígeno.
La resistencia de la célula es función de la presión parcial del oxígeno y de la temperatura. Algunos sensores son usados conjuntamente con un sensor de la temperatura del gas para compensar los cambios de resistencia debidos a la temperatura. Tomando como referencia λ=1, el cambio de resistencia es del orden de 1000 veces entre una mezcla rica y una mezcla pobre, dependiendo de la temperatura.
La cerámica de óxido de titanio es un semiconductor de tipo N de fórmula TiO2, en el cual hay huecos en la estructura del material por la existencia de posiciones sin átomos de oxígeno, que crean portadores de carga de tipo "hueco". En presencia de oxígeno, las posiciones vacías se ocupan por los átomos de oxígeno, reduciendo así la cantidad de portadores de carga libres. No son los iones de oxígeno los que proporcionan la conductividad de la célula (como ocurre en las celdas de circonio), sino que por el contrario, la presencia de oxígeno reduce la cantidad de portadores libres en la cerámica, aumentando su resistencia eléctrica.
Por ello, cuando la concentración de oxígeno es alta, caso de las mezclas pobres, la cerámica de titanio adquiere alta resistencia. Sin embargo, en presencia de poco oxígeno, caso de las mezclas ricas, la resistencia de la cerámica se hace baja. La unidad de control proporciona al sensor una pequeña corriente eléctrica a través de un divisor de tensión, y mide la caída de tensión que se origina en el sensor. Normalmente las tensiones medidas se mantienen en el rango de casi cero voltios a 5 voltios. La respuesta del sensor de titanio, como los de circonio, no es lineal, por lo que igual que una célula de circonio simple, sólo sirve para indicar si la mezcla es rica o pobre.
Los sensores de titanio son más caros que los de circonio, pero su respuesta es mucho más rápida.
En aplicaciones de automoción, los sensores de dióxido de titanio, a diferencia de los de dióxido de circonio, no requieren de una muestra de aire como referencia para funcionar adecuadamente. Ello hace que la instalación de un sensor de titanio sea más fácil de diseñar contra la contaminación por agua. Mientras que la mayoría de los sensores de un automóvil son sumergibles, los sensores basados en circonio requieren la circulación de una pequeña cantidad de aire de referencia tomado de la atmósfera. En teoría, el sensor de circonio puede ir sellado y el aire se le puede proporcionar a través de arneses tubulares que lo sujetan.
Fernando Fernández de Villegas (EB3EMD)
09/05/2012