Sonda Lambda, Sensor Lambda ó Sensor de Oxígeno

La Sonda Lambda, Sensor Lambda ó Sensor de Oxígeno es una sonda electrónica que monitorea la cantidad de oxígeno en los gases de escape producto de la combustión en el motor.

El monitoreo del oxígeno en los gases de escape se realiza con el objetivo de optimizar la quema del combustible y reducir la emisión de gases contaminates a la atmósfera.

Existe una relación muy precisa entre cantidad de aire/gasolina para que se produzca la COMBUSTIÓN PERFECTA de los gases que ingresan en las cámaras de combustión del motor: 14.7 a 1.

Esta relación perfecta de combustión de 14.7 a 1 significa que cuando se queman 14.7 partes de aire con 1 parte de gasolina los productos de la combustión son los más inocuos para el medio ambiente, pues se emana del tubo de escape: vapor de agua, nitrógeno, oxígeno residual. A la vez se produce la máxima cantidad de energía que se entrega en forma de movimiento.

Sonda Lambda de 1 cableLa relación 14.7 a 1 significa en palabras comunes que deben quemarse 14.7 gramos de aire por 1 gramo de gasolina para combsutión perfecta, a esta relación se la denomina RELACIÓN ESTEQUIOMÉTRICA.

 

Cuando la proporción de aire es mayor que 14.7- digamos 15 a 1, entonces la mezcla de combustible se denomina MEZCLA POBRE.

Mientras que cuando la proporción es menor- digamos 14 a 1, entonces la mezcla se denomina MEZCLA RICA.

Función de la Sonda Lambda

Curva de transferencia Voltaje de Sonda LambdaLa Sonda Lambda compara la cantidad de oxígeno ambiental con la cantidad de oxígeno presente en los gases de escape, generando un voltaje, que se envía hacia la computadora ECM/ECU/PCM del vehículo.

Dependiendo de la cantidad de oxígeno residual de los gases de combustión, la Sonda Lambda genera un voltaje entre 0 y 1 Voltio, cuando la MEZCLA ES POBRE entonces la Sonda Lambda genera un voltaje alrededor de 0.1V mientras que cuando la MEZCLA ES RICA el voltaje generado es alrededor de 0.9V.

De esta manera la computadora (ECU/ECM/PCM) del vehículo hace ajustes constantemente para ENRIQUECER Ó EMPROBRECER la mezcla, alrededor de la relación 14.7 a 1 de la que se habló anteriormente, y es así que una Sonda Lambda en funcionamiento cambia su voltaje de 0.1 Voltio a 0.9 Voltio.

La Sonda Lambda debe su nombre a su curva de Transferencia, tal como se nota de la imagen a la izquierda, la curva de transferencia dibuja una prácticamente la letra griega LAMBDA- letra en rojo, al pasar de la zona de mezcla rica a la zona de mezcla pobre.

El valor de LAMBDA IGUAL A 1 se da cuando se mantiene la proproción aire/gasolina en 14.7 a 1 tal como se muestra en la curva de transferencia LAMBDA.

La Sonda Lambda está hecha de cerámica de Dióxido de Circonio, material que a partir de 250 grados Celsius empieza a generar un voltaje entre sus electrodos de platino, los electrodos de la Sonda Lambda, proporcionalmente a la diferencia de oxígeno ambiente y oxígeno residual.

Existen Sondas Lambda de Dióxido de Titanio, cuyo funcionamiento es algo parecido a las de Dióxido de Circonio, en las Sonda de Titanio se presenta una variación de resistencia en lugar de generación de voltaje.

Las Sondas Lambda de Circonio son las que se usan en todos los automóviles modernos, algunos vehículos antiguos usan la Sonda Lambda de Titanio, pues se requiere de uan fuente externa de voltaje para realizar el monitoreo del oxígeno residual.

 

Ubicación de la Sonda Lambda

Sonda Lambda en Múltiple de EscapeComo era de suponerse la Sonda Lambda debe ir en alguna parte expuesta a los gases de combustión, por lo que siempre la Sonda Lambda se ubica a la salida del múltiple de escape, en donde queda expuesta a los gases de combustión cuya temperatura es muy alta y necesaria para su funcionamiento.

La fotografía muestra una Sonda Lambda ubicada en el múltiple de escape , automóviles con doble Sonda Lambda tienen además de la msotrada en la fotografía una segunda Sonda Lambda en la salida del Catalizador o Convertidor Catalítico como se ilustra en el sigueinte dibujo.

Para desmontar las Sonda Lambda del múltiple de escape y catalizador debe tenerse cuidado de no dañar o romper las sondas ya que por efectos de la oxidación pueden trabarse, se puede aplicar un aceite como el WD40 para destrabar la rosca- hacerlo con el tubo de escape frío.

Dejar actuar unos minutos el WD40 para que penetre en la rosca del múltiple de escape.

Ubicación o localización de Sondas Lambda en el catalizadorEs claro que mientras la Sonda Lambda no supere los 250 grados Celsius no generará voltaje NI TAMPOCO MONITOREARÁ el oxígeno residual del escape, toma unos 4 a 5 minutos lograr la temperatura de operación en las Sondas Lambda simples sin calentamiento o unos pocos segundos en las que tienen calentamiento incorporado.

Muchos vehículos modernos incoporán una segunda Sonda Lambda después del catalizador a modo de OBSERVACIÓN DE LOS GASES DE COMBUSTIÓN, y para verificar continuamente la integridad del sistema: Sonda Lambda y Convertidor Catalítico o Catalizador.

CUIDADO ! : Es necesario tener mucho cuidado al manipular los Sondas Lambda ya que la temperatura del múltiple de escape es muy alta y podría producir graves quemaduras en brazos y manos si no se ha dejado enfriar adecuadamente el motor.

A la Sonda Lambda 1 se la suele llamar Sonda Pre-Catalizador mientras que a la Sonda lambda 2 se la llama también Sonda Post-Catalizador.

 

Tipos de Sonda Lambda: Número de cables

Tomando en cuenta el funcionamiento básico de la Sonda Lambda es que existen sondas lambda de 1 y 2 terminales, los 2 terminales de la Sonda Lambda se usan uno para masa y el otro para entregar la señal, es por esto que algunos fabricantes se ahorran un terminal y construyen la Sonda Lambda de 1 terminal haciendo de la carcasa el terminal de masa.

La Sonda Lambda de 1 terminal presenta en algunas ocasiones falla debido al terminal de masa por oxidación y es por eso que la Sonda Lambda de 2 terminales es más confiable.

Una Sonda Lambda de 2 terminales puede reemplazar sin problema alguno a la Sonda Lamda de 1 terminal, se conecta un terminal al block del motor con un terminal y el otro al terminal de señal y queda garantizado el funcionamiento de la Sonda Lambda.

Sonda Lambda de 1 cableSonda Lambda de 2 cables

Como ya mencioné antes, la Sonda Lambda necesita de alta temperatura ( mayor a 250 grados Celsius) para generar su voltaje, y en las Sondas Lambda de 1 y 2 terminales es necesario esperar unos cuantos minutos a que los gases calientes de la combustión la calienten, pero en las Sondas Lambda de 3 y 4 cables se ha incorporado internamente una resistencia de calentamiento para reducir el tiempo de espera a unos pocos segundos.

Existe un relé que alimenta la resistencia de calentamiento con 12V y así se logra la temperatura de operación muy rápido, luego que los gases de combustión ya han calentado los alrededores de la Sonda Lambda a más de 250 grados Celsius, entonces el voltaje de calentamiento se suprime.

En las Sondas Lambda de 3 terminales, la carcasa se usa como masa para el voltaje de calentamiento- que al fin y al cabo si falla, es menos perjudicial que falle la conexión de señal de la sonda.

La Sonda Lambda con voltaje de calentamiento se llama Sonda Precalentada.

Sonda Lambda de 3 cables Sonda Lambda de 4 cables

La Sonda Lamda de 4 terminales usa dos para señal de voltaje de la Sonda y los otros dos para calentamiento para reducir al mínimo la falla de conexiones por oxidación y falla de contacto del múltiple de escape.

Todas las Sondas Lambda tienen una rosca milimétrica de 18 milimétros ó M18.

 

Sonda Lambda Universal

Sonda Lambda Universal 4 cables ó 3 cablesSe denomina Sonda Lambda Universal a una sonda lambda de Dióxido de Circonio (DiO2) de 4 terminales que puede usarse en casi cualquier vehículo, dos terminales son para señal y los otros dos para el volatje de calentamiento.

La SONDA UNIVERSAL PUEDE USARSE CONECTANDO LOS DOS TERMINALES DE SEÑAL Y NADA MÁS para reemplazar las Sondas de 1 y 2 terminales sin tener ningún efecto adverso o perjudicial para el motor, el funcionamiento es el mismo.

La única diferencia será unos pocos minutos sin monitoreo del oxígeno residual comparada con la sonda precalentada.

La manera de identificar cuáles terminales corresponden a la resistencia de calentamiento es reciurrir al manual de instrucciones de la Sonda.

Generalmente se usan dos cables del mismo color para la resistencia de calentamiento y los otros dos para la señal, aunque no todos los fabricantes respetan este uso.

Pero si no se tiene ningún manual puede usarse un multímetro, se mide la resistencia de los terminales, los dos cables que midan entre 4 y 6 ohmios, corresponderán a la resitencia de calentamiento, los otros dos serán de señal.

Otro dato muy imprtante de la Sonda Lambda Universal es que la rosca es igual que en todas las demás sondas lambda: milimétrica de 18 mm ó M18.

 

Sonda Lambda Banda Ancha

Las Sondas Lambda han ido evolucionando para brindar mejor rendimiento de combustible, mejor desempeño en cuanto potencia y una disminución de las emanaciones de gases contaminantes.

Es por eso que en un inicio se aceleró el proceso en que entra a operar las sonda lambda, y se agregó un elemento de calentamiento para reducir a unos pocos segundos su entrada en operación.

Las tradicionales Sondas Lambda de Dióxido de Circonio son sondas de banda angosta, y esto se nota de la Curva de Transferencia de la Sonda Lambda de Circonio, en donde el cambio del voltaje correspondiente a Mezcla Rica a Mezcla Pobre se da un pocos milivoltios con un gran salto, de ahí que el voltaje de la Sonda Lambda tradicional varíe entre 0.1V a 0.9V.

Empresas como NGK y Bosch han producido la Sonda Lambda de Banda Ancha, en la cuál la variación de la CORRIENTE DE LA SONDA DE BANDA ANCHA y no voltaje, es muy aproximada a una variación lineal en función de la cantidad de oxígeno residual de los gases del escape del motor.

Tal Sonda de Banda Ancha se la muestra en el siguiente gráfico:

La Sonda Lambda Banda Ancha ya no trabaja con la proporción 14.7 a 1, sino con proporciones muy pobres de aire/gasolina.

Las Sondas Lambda Banda ancha se usan en muchos países donde la regulación de emisión de gases es muy exigente en motores de gasolina y diésel.

Sonda Lambda Banda Ancha, marca NGK de 5 terminales ó cables

La Sonda Lambda Banda Ancha tiene un elemento calefactor integrado para una operación muy rápida- Azul y amarillo, una celda de medición que siempre debe proporcionar 450mV y una Bomba de flujo de corriente Ip.

El cable negro es el punto común de la celda de medición y de la bomba de flujo.

 

Diagrama eléctrico de la Sonda Lambda

En cuanto a la parte eléctrica la Sonda Lambda tiene un circuito muy simple: una resistencia de 4 a 6 ohmios para calentamiento si es que la tiene, y dos terminales- uno de ellos puede ser la carcasa de la sonda para el terminal de masa y el otro para la señal que informa a la ECU.

Diagrama eléctrico Sonda Lambda 4 terminales

El diagrama eléctrico de la Sonda Lambda típica muestra como los terminales A y C del elemento de calentamiento son energizados por un lado a +12V desde el relé principal mientras que la computadota del automóvil (ECU/ECM ó PCM) controla el terminal de tierra o masa por el tiempo necesario hasta que los gases del escape mantengan la temperatura de la Sonda sobre los 250 grados Celsius.

Los terminales B y D son los correspondientes a la generación de voltaje de la Sonda Lambda en función del oxígeno residual de los gases de combustión, es por eso que se lo representa con el símbolo de una batería variable- símbolo de batería con flecha hacia abajo.

Este diagrama eléctrico puede variar ligeramente pero siempre la idea será la misma, puede existir o no el elemento calefactor con uno o dos terminales al igual que el elemento generador de voltaje, emplearse o no la carcasa de la sonda para masa.

 

Fallas de la Sonda Lambda

Si la Sonda Lambda falla se produce una emisión excesiva de gases de combustión que terminan contaminado la atmósfera.

Antes de pensar que la Sonda Lambda está dañada es necesario verificar que su cableado y conectores se encuentren en buenas condiciones y conectados firmemente, pues la vibración, agua y suciedad pueden comprometer una buena conexión.

Una Sonda Lambda dañada o con malas conexiones puede ocasionar:

  • Aumento del consumo de combustible
  • Daños en el catalizador
  • Incumplimiento de la normativa de emisiones de gases
  • No superar la inspección técnica vehicular
  • Irregularidades en el rendimiento del motor
  • Contaminación del medio ambiente

La Sonda Lambda puede presentar fallas o daños en su resistencia de calentamiento, esto es fácil de detectar, al medir la resisitencia debo obtener un valor de 4 a 6 ohmios, en muchas ocasiones esta resistencia se abre lo que produce un retardo de algunos minutos en la operación de la Sonda Lambda, y quedaría como si la Sonda Lambda fuese de 2 cables, es decir solamente con el sensor de oxígeno que entra en operación en el instante que los gases de combustión calientan la sonda más allá de los 250 a 300 grados Celsius.

El envejicimiento y desgaste de la Sonda Lambda disminuye el voltaje y la velocidad de respuesta de la sonda, puede ser que disminuya tanto el voltaje, que a pesar que la mezcla varíe de rica a pobre, no haya una variación suficiente de voltaje, de manera que la "sonda indica a la computadora" (ECU/ECM ó PCM) que no hay cambio de tipo de mezcla y no se regula adecuadamente la mezcla, ocasionando exceso de gasto de combustible y emanaciones excesivas de gases contaminantes.

 

Pruebas de la Sonda Lambda: Funcionamiento

Para verificar que la Sonda Lambda está en funcionamiento debemos medir su voltaje, empezando con un motor en frío.

La computadora entrega unos 450mV antes que entre en operación la Sonda Lambda, una vez que la sonda ha alcanzado su temperatura de operación y genera suficiente VOLTAJE VARIBALE, entonces todo el sistema entra en loq ue se denomina CICLO CERRADO: en este caso se hace control de los parámetros para una operación lo más eficiente y menos contaminante posible.

Aunque los extremos de voltaje de la Sonda Lambda en teoría van desde 0.1V hasta 0.9V, lo que sucede en la práctica es que puede haber una menor variación, digamos desde 0.2V hasta 0.6V, que es suficiente para cambiar de mezcla pobre a rica y viceversa.

Pero si el voltaje se reduce aún más simplemente no se hace ninguna corrección desde la computadora, en estos casos se puede limpiar la Sonda Lambda con adelgazante para pintura o Thinner, si no responde adecuadamente entonces deberá cambiarse la sonda por una nueva.

Los fabricantes recomiendan cambiar la Sonda Lambda para 50.000 km mantener en óptimo funcionamiento el motor, aunque hasy sondas que pueden llegar a operar hasta los 100.000 km.

 

Precio de Sonda Lambda

La Sonda Lambda tiene un precio medianamente bajo, aunque en algunas marcas de vehículos puedan cobrar valores mucho más altos y hasta a veces exagerado por tema "marca":

Precio Sonda Lambda 2 cables: $ 34.00 (34 dólares americanos)

Precio Sonda Lambda 4 cables: $ 40.00 (40 dólares americanos)

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