Control de emisiones y normalización

2,680 views

Published on

Control ambiental uide

Published in: Automotive
1 Comment
10 Likes
Statistics
Notes
  • Buenas, usted podría enviarme a mi correo su presentación?, me gustó mucho y me gustaría tenerlo para estudiar, es muy didáctico para aprender. Mi correo es lourdes.gisella@gmail.com
       Reply 
    Are you sure you want to  Yes  No
    Your message goes here
No Downloads
Views
Total views
2,680
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
655
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
1
Likes
10
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Control de emisiones y normalización

  1. 1. UNIVERSIDAD INTERNACIONAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERIA AUTOMOTRIZ Control Ambiental I Profesor: Ing. Edwin Puente
  2. 2. COMBUSTIBLES Valores Característicos
  3. 3. COMBUSTIBLES Valores Característicos
  4. 4. COMBUSTIBLES Potencia Calorífica – Poder de Combustión POTENCIA ENERGÉTICA DE LOS COMBUSTIBLES magnitudes Potencia calorífica específica Hu (potencia calorífica inferior) Intervención de agua de combustión en forma vaporosa Tienen una potencia calorífica inferior que los hidrocarburos puros porque el oxígeno combinado con ellos no participa en la combustión Poder de combustión específico Ha (potencia calorífica superior) WORLDWIDE FUEL CHARTER Contienen oxígeno (oxigenados) alcoholes, éter, metiléster de ácidos grasas Aumenta el consumo de combustible.
  5. 5. COMBUSTIBLES Potencia Calorífica – Mezcla POTENCIA CALORÍFICA DE LA MEZCLA A/C Determina la potencia del motor Es casi igual de grande con la misma relación estequiométrica para todos los combustibles líquidos y gases licuados Contienen oxígeno (oxigenados) aprox. 3,5 a 3,7 MJ/m3
  6. 6. COMBUSTIBLES Gasolinas Norma Europea Norma Estadounidense EN 228 - Gasolina sin plomo ASTM 04814 (American Society for Testing and Materials, Sociedad Americana de Ensayos y Materiales)
  7. 7. COMBUSTIBLES Gasolinas GASOLINA hidrocarburos + componentes orgánicos oxigenados + aditivos = mejorar a de sus propiedades Distintas situaciones NORMAL SUPER SUPER - PLUS VERANO - RESISTENCIA A LA DETONACIÓN INVIERNO + - VOLATILIDAD Denominaciones comerciales que pueden variar según países Componentes deben variar según regiones +
  8. 8. COMBUSTIBLES Gasolinas MOTOR INYECCIÓN ELECTRÓNICA GASOLINA CATALIZADOR Gasolina sin Plomo Gasolina con Plomo (combustible o aditivo) El plomo daña el recubrimiento de metales nobles (p.ej., platino) y sonda lambda
  9. 9. COMBUSTIBLES Gasolinas PROPIEDADES DE LAS GASOLINAS DENSIDAD OCTANAJE EN 228 720 a 775 kg/m3 Precalentamiento de la mezcla Número de revoluciones más alto Ajuste variable del punto de encendido Carga térmica más elevada del combustible Procedimiento MON Índice de Octanos del Motor Procedimiento RON Índice de Octanos Investigado VOLATILIDAD Golpeteo a gran velocidad EN 228 10 clases de volatilidad diferentes (A-F, C1-F1) presión de vapor el transcurso de la ebullición VLI (Vapour Lock Index, índice de bolsa de vapor) Golpeteo en aceleración Volátiles para asegurar un arranque en frío seguro No volátiles en caso de temperaturas más altas
  10. 10. COMBUSTIBLES Gasolinas En Europa, están autorizados, p.ej., E5 (máx. 5% de etanol); en los EE.UU., E10 Y en Brasil, E20-E26 INCREMENTO DE OCTANAJE USO DE PLOMO USO DE ADITIVOS NO METÁLICOS Dismunición de desgaste en el motor Daño de catalizador y sensor de oxígeno Daño ambiental Efecto éter (p.ej., MTBE: Methyl Tertiary Butyl Ether, éter bulílico terciario metílico, 3 a 15%). Alcoholes (metanol, etanol) Remapeo EEPROM
  11. 11. COMBUSTIBLES Gasolinas Otras Propiedades de la Gasolina • • Transcurso de la ebullición Presión de vapor Indíce de bolsa de vapor (VLI) Azufre La proporción de evaporación es dada a 70ºC, 100ºC y 150ºC A 37,8ºC (100ºF) en verano es de 60 kPa como máximo, mientras que en invierno es de 90 kPa como máximo • Hasta los 70ºC debe ascender a una cantidad mínima para garantizar un arranque fácil del motor frío. La proporción a los 100ºC evaporada tampoco puede ser demasiado grande, ya que, de lo contrario, pueden formarse burbujas de vapor. El volumen evaporado hasta los 150ºC no debe ser demasiado bajo a fin de impedir que el aceite lubricante se diluya. Un aumento de la presión de vapor porque se ha añadido una mezcla de alcohol sólo se hace evidente, cuando las temperaturas son más altas. Proporción vapor-líquido (relación VLI). Es la suma calculada de la presión de vapor multiplicada por diez (en kPa a 37,8ºC) y la cantidad multiplicada por siete de la proporción de combustible evaporado hasta 70ºC. El contenido de azufre de las gasolinas se limitará a 10 mg/kg en toda Europa a partir de 2009. Este producto sin azufre ya está introducido en Alemania después de que en 2003 se impusiera una tasa de castigo sobre los combustibles con azufre.
  12. 12. COMBUSTIBLES Gasolinas ADITIVOS Protección Contra el Envejecimiento Limpieza del Sistema de Admisión Protección Contra la Corroción Antioxidantes.- aumentan su estabilidad de almacenamiento Detergentes.- condición para mantener el ajuste y la preparación de mezcla óptimizados Añadiendo inhibidores de la corrosión que se fijan como una película fina sobre la superficie metálica Los desactivadores metálicos impiden que los iones de metal tengan un efecto catalítico sobre el envejecimiento del combustible. Funcionamiento de marcha sin averías y una minimización de las substancias nocivas de los gases de escape La entrada de agua puede provocar corrosión en el sistema de inyección
  13. 13. COMBUSTIBLES Gasolinas
  14. 14. COMBUSTIBLES Gasóleos Norma Europea EN 590 Los gasóleos se componen de una variedad de hidrocarburos que entran en ebullición entre los 180ºC y los 370ºC. Destilación progresiva del petróleo Aceites más pesados al disociar las moléculas
  15. 15. COMBUSTIBLES Gasóleos Valores Característicos Propiedad de un combustible de iniciar el autoencendido en un motor Diesel Facilidad de encendido Expresa la facilidad de encendido. Es más alto cuanto mayor es la facilidad con la que se inflama el combustible. Número de cetanos CN Al n-hexadecano (cetano), que tiene una gran facilidad de encendido, se le asigna el número de cetanos 100, mientras que al metilnaftaleno, que se enciende con más lentitud, se le asigna el número de cetanos O. Índice de cetanos Se calcula a partir de la densidad Como es natural, esta magnitud es puramente calculada Norma EN 590
  16. 16. COMBUSTIBLES Gasóleos Otros Valores Característicos Comportamiento en frío Se puede obstruir el filtro de combustible debido a la segregación de cristales de parafina y, en consecuencia, se puede interrumpir la alimentación de combustible La parafina se puede empezar a segregar ya a 0ºC o más cuando las circunstancias son desfavorables CFPP: Cold Filter Plugging Point, Punto de Obturación del Filtro en Frío Diferentes clases que los distintos países pueden establecer en función de las condiciones climáticas y geográficas predominantes . Norma EN 590 Antes, al gasóleo se le añadía ocasionalmente un poco de gasolina en el depósito del vehículo para mejorar su resistencia al frío. Con los combustibles adecuados a la normativa, esto ya no es necesario y, además, podría producir la pérdida de todos los derechos de garantía en caso de que se produjeran daños.
  17. 17. COMBUSTIBLES Gasóleos Otros Valores Característicos Temperatura a la que un líquido inflamable desprende tanto vapor al aire que lo rodea. Punto de Inflamación Por motivos de seguridad (transporte, almacenamiento), el gasóleo pertenece a la categoría de peligro A III (punto de inflamación> 55ºC). Intervalo de Ebullición Densidad Si se amplia este intervalo hacia temperaturas más bajas, se obtiene un combustible adecuado para el frío, aunque su número de cetanos baja. Si la temperatura del punto final del proceso de ebullición sube, se obtendría mejor aprovechamiento del combustible, pero hay mayor formación de hollín y una mayor coquización de los inyectores (acumulación de residuos de combustión). La potencia calorífica del gasóleo depende de su densidad; es mayor al aumentar la densidad Densidades altas → mayor emisión de hollín Densidades reducidas → disminuye la potencia
  18. 18. COMBUSTIBLES Gasóleos Otros Valores Característicos Viscosidad Demasiado baja provoca unas mayores pérdidas de fuga en la bomba de inyección por ende una falta de potencia. Si es mucho mayor, en los sistemas sin regulación de presión (p.ej., unidad bomba-inyector), provoca un aumento de la presión máxima cuando las temperaturas son altas. La capacidad lubricante se mide en un test de desgaste por vibraciones (HFRR, dispositivo de oscilación de alta frecuencia) Capacidad Lubricante Azufre La capacidad lubricante hidrodinámica de los gasóleos tiene una importancia secundaria frente a la capacidad lubricante en el intervalo de rozamiento mixto. En función de la calidad del petróleo crudo y de los componentes utilizados para su mezcla, los gasóleos contienen azufre combinado químicamente. Los componentes de craqueo suelen tener unos altos contenidos de azufre que se pueden reducir, no obstante, en la refinería mediante un tratamiento con hidrógeno (hidrogenación).
  19. 19. COMBUSTIBLES Gasóleos Otros Valores Característicos Tendencia a la coquización Coquizar los inyectores.- En la coquización influyen sobre todo aquellos componentes que el gasóleo contiene al final de la ebullición (especialmente de las proporciones de craqueo).
  20. 20. COMBUSTIBLES Gasóleos ADITIVOS Agentes para mejorar la capacidad lubricante Correctores del encendido (corrector de cetanos) Correctores de fluencia Concentración total de los aditivos es <O,1% → muchos valores característicos físicos no se modifican. Biodiésel EN 590.- ácidos grasas, ésteres de ácidos grasos o glicerinas. Ésteres de ácido nítrico .- acortan el retraso del encendido con unas repercusiones positivas sobre la generación de ruidos y las emisiones de partículas. Poliméricos .- sólo se añaden en invierno. Detergentes Sistema de Admisión.- impide la formación de depósitos y reduce la coquización en los inyectores.
  21. 21. COMBUSTIBLES Gasóleos ADITIVOS Concentración total de los aditivos es <O,1% → muchos valores característicos físicos no se modifican. Inhibidores de la corrosión Impiden que se corroan las piezas metálicas al entrar agua en el sistema de inyección. Inhibidores de espuma (antiespumantes) Las espuma excesiva que se forma al llenar rápidamente el depósito de combustible se puede prevenir añadiendo antiespumantes.
  22. 22. COMBUSTIBLES Gasóleos
  23. 23. COMBUSTIBLES Combustibles Alternativos ALCOHOLES Motores Gasolina La mayoría de las ocasiones, estos alcoholes se utilizan como componentes del combustible para aumentar el octanaje - ADAPTACIONES ESPECIALES - • Éter butílico terciario metílico (MTBE) o el éter butílico terciario etílico (Ethyl Tertiary Butyl Ether, ETBE), que se pueden producir a partir de los alcoholes con isobuteno como por ejemplo la Úrea. • (M100) Metanol que se puede fabricar a partir de materias primas que contienen carbono y que son muy abundantes como los carbones, el gas natural, el aceite pesado, etc. • (E100) Etanol que tiene una gran importancia por su origen biogénico (fermentación de la caña de azúcar en Brasil y de cereales en los EE.UU.). Los alcoholes poseen otras propiedades materiales (potencia calorífica, presión de vapor, resistencia de material, corrosividad, etc.) que deben tenerse en cuenta desde el punto de vista de la construcción.
  24. 24. COMBUSTIBLES Combustibles Alternativos GAS – Motores Gasolina Gas Natural GNC Gas Liquado GLP Autogás.- Mezcla de propano y butano, • Metano comprimido se emplea en menores cantidades para • Muy pocas emisiones de substancias el funcionamiento de vehículos. nocivas, menos CO2. Se licua bajo presión. • Mayor relación H/C de 4:1 frente al prEN 589. 2:1 de la gasolina. El octanaje es > 89MON. • El GNC necesita 4 veces más de espacio volumétrico de almacenamiento para el mismo contenido de energía, respecto a la gasolina. •El GNC se emplea sobre todo en motores Otto (octanaje≈130). •Experimentalmente en motores Diesel. •En la combustión del motor Diesel, se impide casi por completo que se forme hollín. •Los vehículos deben adecuarse muy bien para el funcionamiento con GNC. •Hasta el momento no existen normas europeas para el GNC.
  25. 25. COMBUSTIBLES Combustibles Alternativos GAS – Motores Gasolina Gas Natural GNC GNL (Gas Natural Licuado) = Gas licuado a -162ºC. Capacidad de almacenamiento tres veces mayor del GNL en comparación con el GNC pero coste energético elevado. Gas Liquado GLP Autogás.- Mezcla de propano y butano, se emplea en menores cantidades para el funcionamiento de vehículos. Se licua bajo presión. prEN 589. El octanaje es > 89MON.
  26. 26. COMBUSTIBLES Combustibles Alternativos GAS – Motores Gasolina Gas Liquado GLP
  27. 27. COMBUSTIBLES Combustibles Alternativos Metiléster de ácidos grasos (FAME) Biodiesel prEN 14214 Cumplen prEN 590 Grasas o los aceites vegetales o animales que se transesterifican con metanol. Metilésteres frecuentes: • • • • • • aceite de semillas de colza (RME, Europa) aceite de saja (SME, EE.UU.) aceite de girasol aceite de palma aceite de cocina usado (UFOME: Used Frying Oil Methyl Ester) sebo vacuno (TME: Tallow Methyl Ester) En lugar del metanol se puede utilizar etanol. Brasil se produce el etiléster de aceite de saja (SEE). Normalmente se emplean junto con otros FAME. • • Se producen considerables problemas, por la elevada viscosidad y a una fuerte coquización de los inyectores. Los FAME pueden utilizarse en estado puro (B100) o añadidos al gasóleo (B5) con una proporción de hasta el 5% como máximo. El empleo de los FAME puede estar relacionado también con fallos de funcionamiento.
  28. 28. COMBUSTIBLES Combustibles Alternativos Metiléster de ácidos grasos (FAME)
  29. 29. COMBUSTIBLES Combustibles Alternativos Emulsiones (Gasóleos) Emulsiones de agua o etanol en gasóleos. El agua y los alcoholes presentan una mala solubilidad en el gasóleo Reducen las emisiones de hollín y de óxidos de nitrógeno Bombas de Inyección en Línea Emulgentes eficaces impiden permanentemente una desmulsificación. Protección contra el desgaste y corroción
  30. 30. COMBUSTIBLES Combustibles Alternativos Dimetil éter (DME) Semisintético con un número de cetanos CN≈55 Baja densidad y a la elevada proporción de oxígeno Estado Gaseoso Reducen las emisiones de hollín y de óxidos de nitrógeno Adaptación en Sistemas de Inyección Potencia calorífica reducida.
  31. 31. COMBUSTIBLES Combustibles Alternativos COMBUSTIBLES SINTÉTICOS Synfuels® Sunfuels® Gas sintético (H2 y CO) en el procedimiento Fischer-Tropsch Se obtiene Gasóleos y Gasolinas de alta calidad COSTES ELEVADOS DE PRODUCCIÓN Carbones, coque o gas natural para obtener gas sintético Biomasa - cosechas agrícolas o residuos animales Productos derivados: gas licuado y parafinas Procedimiento Fischer-Tropsch, el gas sintético se convierte en hidrocarburos mediante un proceso catalítico . SIN AZUFRE Y SIN SUBSTANCIAS AROMÁTICAS
  32. 32. COMBUSTIBLES Combustibles Alternativos
  33. 33. COMBUSTIBLES Combustibles Alternativos
  34. 34. MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA
  35. 35. MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA Motor Otto Motor Otto → Motor de pistones con formación de la mezcla interior o exterior y encendido por chispa. MEZCLA ESTEQUIMÉTRICA MEZCLA HOMOGÉNEA MEZCLA HETEROGÉNEA Formación exterior λ = 0,6 a 1,6 Presión de compresión: 20 a 30 bar ξ= 8 a 12 Temperatura final de compresión: 400 a 500°C Motores con catalizador de tres vías → λ = 0,98 y 1,02, Grado de homogeneización: • momento de la formación de mezcla • distribución del combustible en la cámara de combustión Formación interior BDE - GDI λ = 0,8 a 1,4
  36. 36. MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA Motor Diesel Motor Diesel → Motor de pistones con formación de la mezcla interior y autoencendido. MEZCLA ESTEQUIMÉTRICA MEZCLA HETEROGÉNEA Presión de compresión: 30 a 55 bar Sobrealimentados: 80 a 110 bar ξ= 16 a 21 Temperatura final de compresión: 700 a 900°C Formación interior Inyección Directe o Indirecta λ cubre la gama que va del aire puro en la zona exterior del chorro (λ=∞) 0,3<λ<1,5 Energía Cinética del chorro del combustible: • Depende de la caída de presión en el orificio de inyección del inyector. • Determina con el cono del chorro definido por la geometría del inyector y la velocidad de salida del combustible resultante
  37. 37. MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA Motores para Varios Combustibles Motor para varios combustibles → Motor exclusivamente con formación interior de la mezcla e inicio de encendido tardío (similar al Diesel) Utilización de Varios Combustibles Detonancia distintas calidades Mezcla interior de mezcla Con formación de mezcla externa Trabajar con combustibles de distinta calidad sin que sufra daños el motor. ξ = 25:1 Los motores para varios combustibles apenas tienen relevancia, ya que no permiten cumplir los exigentes valores límite de los gases de escape ξ = 14 a 15 Fuentes de encendido externas, como bujías de encendido
  38. 38. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Gasolina
  39. 39. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Gasolina
  40. 40. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Gasolina
  41. 41. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Gasolina
  42. 42. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Gasolina
  43. 43. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Gasolina
  44. 44. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Gasolina
  45. 45. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Gasolina
  46. 46. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Gasolina
  47. 47. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Gasolina
  48. 48. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Gasolina
  49. 49. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Gasolina
  50. 50. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Gasolina
  51. 51. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Diesel
  52. 52. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Diesel
  53. 53. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Diesel
  54. 54. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Diesel
  55. 55. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Diesel
  56. 56. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Diesel
  57. 57. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Diesel
  58. 58. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Diesel
  59. 59. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Diesel
  60. 60. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Diesel
  61. 61. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Diesel
  62. 62. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Diesel
  63. 63. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Diesel
  64. 64. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Diesel
  65. 65. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motocicletas
  66. 66. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motocicletas
  67. 67. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motocicletas
  68. 68. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motocicletas
  69. 69. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motocicletas
  70. 70. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motocicletas
  71. 71. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motocicletas
  72. 72. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motocicletas
  73. 73. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES Motor Gasolina INVESTIGACIÓN: SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE EMISIONES
  74. 74. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales Las principales normativas sobre gases de escape son las siguientes: • • • • Normativa Normativa Normativa Normativa CARB (California Air Resources Board). EPA (Environmental Protection Agency). en la UE (Unión Europea). japonesa.
  75. 75. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales
  76. 76. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales Historia de las Regulaciones en USA
  77. 77. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales Historia de las Regulaciones en EU
  78. 78. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales Historia de las Regulaciones en Japón
  79. 79. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales Valores de regulaciones en USA, EU, Japón
  80. 80. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales Valores de regulaciones en Japón (Camiones Diesel)
  81. 81. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales Valores de regulaciones en USA
  82. 82. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales Valores de regulaciones en EU
  83. 83. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales Óxidos Nitrosos vs. Material Particulado HD (diesel)
  84. 84. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales Óxidos Nitrosos vs. Material Particulado HD (diesel)
  85. 85. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales Regulación de distintos paises
  86. 86. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales
  87. 87. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales Óxidos Nitrosos PC
  88. 88. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales Óxidos Nitrosos vs. Material Particulado PC (diesel)
  89. 89. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales Normativas Ecuatorianas Trabajo: Revisión NTE
  90. 90. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE ESCAPE Normativas Internacionales Concentración de Óxidos Nitrosos y Ozono
  91. 91. CONTROL AMBIENTAL I

×