Emisiones de vehículos automóviles y cómo reducirlas Manuel Vázquez Rodríguez

Índice Introducción Emisiones de un motor de gasolina Emisiones de un motor diesel Efectos de las emisiones Técnicas para reducir las emisiones contaminantes Normativa

Introducción Cerca del 20% de las emisiones provienen del combustible consumido en los vehículos. Causan dolencias y enfermedades. Son relativamente sencillas y baratas de reducir. Los vehículos eléctricos no parecen de momento una alternativa adecuada

Emisiones Óxidos de nitrógeno Monóxido de carbono Hidrocarburos sin quemar Partículas Otras emisiones Emisiones de efecto invernadero, dióxido de carbono

Óxidos de nitrógeno NOx NO NO₂ N₂O NO₃ N₂O₃ MÁS PRESENCIA MENOS PRESENCIA Se estudian No se estudian Responsables de la lluvia ácida y del smog fotoquímico

Óxido nítrico Responsable de la lluvia ácida En la baja atmósfera contribuye al calentamiento global En la alta atmósfera contribuye al oscurecimiento global Incrementa el agujero de la capa de ozono

Dióxido de nitrógeno Gas tóxico e irritante Precursor de la formación de nitratos Contribuye en mayor medida que el NO a la lluvia ácida y al smog fotoquímico Exposición a corto plazo en altos niveles causa daños en las células pulmonares Exposición a largo plazo incluso en niveles bajos de puede causar enfisema pulmonar

Óxido nitroso Poderoso gas de efecto invernadero Ligeramente tóxico Provoca alucinaciones y un estado de euforia Puede provocar pérdida de parte de la memoria humana

Monóxido de carbono Es un gas venenoso Se forma debido a la disociación del dióxido de carbono o bien directamente debido a una combustión incompleta. Puede causar mareos, vómitos, coma o incluso la muerte.

Monóxido de carbono

Hidrocarburos sin quemar Se emiten como consecuencia de la combustión incompleta Existen dos tipos principales:  Hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH)  Hidrocarburos carbonílicos La normativa vigente regula la cantidad total de HCs emitidos, sin embargo, la toxicidad de cada tipo es diferente Es de esperar que en un futuro se regule también el tipo de HC

Hidrocarburos aromáticos policíclicos Los HC están estudiados casi siempre como conjunto Los PAH son, sin embargo, mucho más peligrosos Están regulados de forma colectiva, pero no individualmente, lo que sería recomendable Gran importancia toxicológica Contaminantes comunes en agua, aire y sedimentos

Hidrocarburos carbonílicos No están presentes en los combustibles, se forman en las etapas intermedias de la combustión Los efectos sobre la salud no son muy importantes debido a su corta vida en la atmósfera Ocasionan problemas medioambientales, como : Potencial de formación de ozono Smog fotoquímico

Partículas Se considera partícula a cualquier materia presente en los gases de salida que se encuentre en estado sólido o líquido en condiciones ambientales No suelen dañar seriamente la atmósfera ya que acaban depositándose en el suelo Pueden ser peligrosas para la salud, el hollín por ejemplo, es cancerígeno y fácilmente respirable

Otras emisiones La más importante de todas es el azufre, presente en todos los combustibles Puede formar óxidos, hidruros o incluso COS Contribuye enormemente a la aparición de lluvia ácida En España, desde el 1 de enero de 2009 el contenido de azufre no puede superar las 10 ppm

Emisiones efecto invernadero Los motores emiten multitud de gases que contribuyen al efecto invernadero además del dióxido de carbono Solo se estudian las emisiones de dióxido de carbono porque en cantidad son considerablemente mayores. Se emite tan poco metano y óxido nitroso que no se consideran perjudiciales. GASEI CO2¿SE ESTUDIA? Dióxido de carbono1SI Metano23NO Óxido nitroso296NO

Dióxido de carbono

Métodos de reducción Diseño del motor MEP Diseño cámara EGR Sobrealimentación MEC Diseño cámara Sist inyección EGR Postratamiento de gases Clasificación Reactores térmicos Reactores catalíticos Reactores químicos Filtros químicos Filtros físicos Reactores catalíticos De oxidación De reducción De dos/tres vías

EGR EGR (Exhaust gas recirculation) consiste en la recirculación de gases de escape. Es una estrategia empleada para reducir la formación de NO por vía térmica. Se utiliza en MEP y MEC, y aunque el sistema es diferente, los principios son los mismos. Produce un aumento de las emisiones de PM y HC, sobre todo a elevados grados de carga. Se utiliza a grados medios y bajos.

EGR

Catalizador de dos vías En un catalizador de doble vía, usado mayormente en el motor diésel, ocurren dos reacciones simultáneas: Oxidación de monoxido de carbono a dióxido de carbono: 2CO + O 2 → 2CO 2 Oxidación de hidrocarburos no quemados o parcialmente quemados a dióxido de carbono y agua: C x H 2x+2 + [(3x+1)/2] O 2 → xCO 2 + (x+1) H 2 O Este tipo de catalizadores se usan en motores diesel ya que trabajan con exceso de oxígeno, generando unas tasas muy altas de Óxidos de Nitrógeno incompatibles con el metal noble que los disocia. En estos motores el NOx se elimina con la recirculación de gases de escape (EGR)

Catalizador de tres vías En un catalizador de triple vía ocurren tres reacciones simultáneas: Reducción de óxidos de nitrógeno a nitrógeno y oxígeno: 2NO x → xO 2 + N 2 Oxidación de monóxido de carbono a dióxido de carbono: 2CO + O 2 → 2CO 2 Oxidación de hidrocarburos no o parcialmente quemados a dióxido de carbono y agua: C x H 2x+2 + [(3x+1)/2] O 2 → xCO 2 + (x+1) H 2 O. Estos catalizadores pertenecen a los MEP ya que la proporción de NOx es mucho menor que en los MEC, al no trabajar con exceso de oxígeno.

Catalizador de tres vías

Normativa

FIN Bibliografía Motores de combustión interna alternativos – Payri Apuntes asignatura motores y turbomáquinas térmicas Internal Combustion Engine Fundamentals: John Heywood Wikipedia.org