Reportaje técnico sobre: Sondas Lambda. PARTE II - El sensor y su fabricación.

03-04-2019 - Reportajes

 

PARTE II | Sonda lambda. El sensor y su fabricación.


En esta parte del reportaje hablaremos sobre el sensor de las sondas lambda, la tecnología de fabricación y las especificaciones de su producción.
 

1. El Elemento sensor
2. El sensor calefactable
3. Tecnología planar
4. Sala blanca y sala limpia


1. EL ELEMENTO SENSOR 
sonda_oe_02
El correcto funcionamiento del sensor de la sonda lambda está vinculado a la estabilidad de la sonda. En las sondas lambda de respuesta binaria o switching sensor, los tiempos y los valores de respuesta e incluso la precisión del valor Lambda 1, presentan variaciones importantes con la temperatura. Gracias a las estrategias de gestión del motor que se realiza con estas sondas, las variaciones son ajustadas antes de llegar a la ECU para el correcto funcionamiento del motor.
Sin embargo, en el caso de las sondas de respuesta proporcional AFR (Air Fuel Ratio), en las que el motor necesita conocer con precisión en qué valor de lambda se encuentra, las variaciones con la temperatura conducen a que la ECU (Engine Control Unit) reciba una información errónea y, por tanto, la eficiencia del motor y de los elementos de postcombustión se vean comprometidos.
Para que esto no suceda, la electrónica de control de la inyección incorpora una unidad específica para el control propio de la sonda lambda. Esta unidad de control filtra la señal, regula la temperatura y suministra la cantidad de energía necesaria para mantener la temperatura del sensor dentro de un rango estable y seguro, tanto para su óptima respuesta como para su durabilidad.
                                                                                                                                                                                                   Grupo sensor FAE completo

 
2. EL SENSOR CALEFACTABLE 

Los primeros calefactores de sensores que se incorporaron a las sondas, disminuyeron el tiempo de respuesta de la sonda con el motor frío. Hasta que la sonda no alcanzaba la temperatura mínima de 350ºC la ECU no recibe una respuesta válida de la sonda lambda. Los calefactores consiguieron acortar ese tiempo crítico al mínimo posible. En las sucesivas evoluciones de las sondas lambda, ya todas con elementos calefactores incorporados, y con la sofisticación de la electrónica de control incorporada en los vehículos, se ha conseguido no sólo calentar el sensor más rápido, sino controlar la temperatura de trabajo del éste, que es primordial para aumentar la durabilidad del sensor y para su preciso funcionamiento.
La razón de este aumento de la durabilidad del sensor es porqué, en condiciones de trabajo extremas del motor, en las que se alcanzan temperaturas muy altas de los gases de escape, el calor aportado por el calefactor ha de ser reducido o incluso apagado para evitar sobrecalentamientos que disminuyan su vida útil. Hablamos de regímenes en los que se pueden alcanzar temperaturas de más de 1000ºC. Por general las sondas lambda trabajan alrededor de los 700-800ºC, por encima de estas temperaturas el calefactor
permanece desconectado.
 
                                                                                                                                                                              Sensores cerámicas FAE acabados.
 
3. TECNOLOGIA PLANAR 


El desarrollo del elemento sensor de las sondas lambda está basado mayoritariamente en un material cerámico llamado Circona, que es muy sensible al oxígeno presente en los gases de escape cuando se encuentra a temperaturas superiores a los 350ºC. Esta sensibilidad al oxígeno permite conocer la relación
aire-combustible en la combustión, con lo que se puede optimizar el rendimiento del catalizador y por tanto reducir drásticamente las emisiones contaminantes de los motores.
El sensor está compuesto a partir de un material plástico cerámico. Dicho sensor está dividido en 10 niveles o capas, los cuales se encuentran interconectados mediante una serie de tintas conductoras. Cada una de las capas del sensor tiene su propia serigrafía con tintas especiales.
Y cada una de estas placas cerámicas tiene un código de traza que contiene todos los datos de elaboración del producto que se va a fabricar. Es gracias a estos códigos, que FAE puede tener un control riguroso sobre las piezas en producción y saber en qué etapa de esta se encuentra. 
Las sondas lambda de FAE poseen el elemento calefactor integrado en el componente sensor, entre una de sus capas reduciendo su tamaño y consiguiendo alcanzar las temperaturas de trabajo en menos de 10 segundos. Así se consigue reducir a la mitad las emisiones en la fase crítica de arranque en frío.
Debido a la delicadeza de los materiales utilizados y de la necesidad de que no haya ni una sola mota de polvo entre alguna de las capas del sensor, la fabricación de los sensores de tecnología planar de FAE se hacen en una Sala Blanca diseñada especialmente para ello.
Brazo robótico de FAE para el montaje del grupo sensor.
Proceso de fabricación de las sondas de FAE.
               
 4. SALA BLANCA Y SALA LIMPIA 

Una Sala Blanca es una instalación estanca donde se controlan distintos factores como:
 
  • Limpieza de aire
  • Presión diferencial
  • Temperatura
  • Humedad relativa
  • Niveles sonoros
  • Niveles luminosos



FAE inauguró su Sala Blanca a principios de 2018, su nueva Sala Blanca ISO-7 de 700m2 dedicada exclusivamente a la producción de sensores cerámicos para sondas lambda, con una capacidad para fabricar 3 millones/año de sensores, ampliable a 6 millones. En el mundo son pocos los fabricantes del sector del recambio o aftermaket que cuentan con una sala blanca como la de FAE. Con estas instalaciones, FAE ha dado un salto cualitativo y cuantitativo, y pretende convertirse en uno de los principales fabricantes a nivel mundial, al ser uno de los pocos productores en el mercado con este tipo de sala. Con ello, FAE ha conseguido tener actualmente 662 referencias consolidadas, que dan una cobertura a más de 20.000 vehículos y amplía su gama año tras año con un exigente ritmo.
La Sala Limpia de FAE, contigua a la Sala Blanca, tiene 200m2 y en ella se llevan a cabo los trabajos de ensamblaje de los sensores a los grupos de las diferentes sondas lambda y los controles de calidad y respuesta de los diferentes sensores ya acabados. Además, desde estas salas, FAE está llevando a cabo programas de I+D+i junto los principales centros tecnológicos, universidades, agencias gubernamentales y compañías líder. Los proyectos abarcan distintos ámbitos tecnológicos como el desarrollo de nuevos nanomateriales y tejidos inteligentes.

 

Sala Blancade FAE. Maquina apiladora de las capas del sensor.
Sala Blanca de FAE, máquina apiladores de las capas del sector.
Sala Blanca de FAE, máquina serigrafiadora de las capas del sensor


 

Es por esta gran capacidad de superación e innovación de FAE, la que ha sorprendido a los talleres de toda España y por la que nos ha sido otorgado el PREMIO A LA EMPRESA QUE MÁS SORPRENDE en los Premios Calidad y Servicio en la Posventa de Automoción 2018 en la categoría de sondas lambda. Estos premios reconocen la capacidad para sorprender, los valores de aquella marca que el taller no conocía o no utilizaba demasiado, y que recientemente ha comprobado que tiene una calidad y proporciona un servicio bastante mejor del que esperaba.
 
    
Francisco Marro CEO de FAE, en la entrega de Premios Calidad y Servicio en la Postventa de Automoción 2018.