catalizadores y dpf para motores a diesel

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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA FACULTAD DE INGENIERÍAS ESCUELA DE INGENIERÍA MECANICA AUTOMOTRIZ CURSO DE GRADUACIÓN PARA INGENIEROS AUTOMOTRICES TEMA: “CATALIZADORES Y FILTROS DE PARTÍCULAS PARA MOTORES DIESEL” INTEGRANTES: * CLAUDIO OSWALDO ESTRELLA RUIZ * HENRY PATRICIO PADILLA CALLE * CHRISTIAN OMAR PULLA MOROCHO * FREDY GONZALO TACURI MOSCOSO * CRISTIAN ANDRES TERÁN CORREA FECHA: Jueves 26 de Julio del 2007 CUENCA - ECUADOR

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Page 1: Catalizadores y dpf para motores a diesel

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA

FACULTAD DE INGENIERÍAS

ESCUELA DE INGENIERÍA MECANICA AUTOMOTRIZ

CURSO DE GRADUACIÓN PARA INGENIEROS

AUTOMOTRICES

TEMA:

“CATALIZADORES Y FILTROS DE PARTÍCULAS PARA MOTORES DIESEL”

INTEGRANTES:

* CLAUDIO OSWALDO ESTRELLA RUIZ

* HENRY PATRICIO PADILLA CALLE

* CHRISTIAN OMAR PULLA MOROCHO

* FREDY GONZALO TACURI MOSCOSO

* CRISTIAN ANDRES TERÁN CORREA

FECHA: Jueves 26 de Julio del 2007

CUENCA - ECUADOR

Page 2: Catalizadores y dpf para motores a diesel

1. TEMA:

CATALIZADORES Y FILTROS DE PARTÌCULAS PARA MOTORES

DIESEL

2. OBJETIVO GENERAL:

Conocer la normativa que regula la emisión de gases contaminantes.

Conocer los dispositivos para el tratamiento de los gases de escape

tales como catalizadores y filtros de partículas utilizados en los motores

diesel.

3. OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Conocer las leyes que regulan las emisiones de gases contaminantes

emitidos por el motor del vehículo.

Establecer la importancia de los catalizadores y filtros de partículas en el

vehículo.

Conocer las características principales y principios de funcionamiento de

los catalizadores y filtros de partículas.

Determinar la ubicación de los catalizadores y filtros de partículas en el

vehículo.

Conocer los tipos de catalizadores y filtros de partículas existentes en el

mercado automotriz.

4 ESQUEMA DE CONTENIDOS.

CAPITULO 1: Normativas para la regulación de emisión de gases de escape.

CAPITULO 2: Catalizadores para gases de escape de motores Diesel.

CAPITULO 3: Filtros de partículas para gases de escape de motores Diesel.

5 CONCLUSIONES.

6 BIBLIOGRAFIA.

7 ANEXOS.

Page 3: Catalizadores y dpf para motores a diesel

INTRODUCCION

La combustión de un combustible derivado del petróleo, ya sea

gasolina, diesel, etc. produce como productos residuales gases

contaminantes, los mismos que son nocivos para el medio ambiente y afectan

directamente el bienestar de los seres vivos. La industria automovilística es

una de las principales causantes de las emisiones contaminantes, ya que los

motores que impulsan los vehículos utilizan para su funcionamiento

combustibles derivados del petróleo, y sumado a esto la implementación de

sistemas de dosificación de combustible poco eficientes con mandos

mecánicos, han agravado notablemente el problema de la contaminación.

Afortunadamente a partir de las últimas décadas y con el objetivo de

contar con motores más eficientes se han innovado los sistemas de

dosificación de combustible de tal manera que la combustión de la mezcla

aire/combustible es más completa y por lo tanto la emisión de contaminantes

es menor. Además de los nuevos sistemas de alimentación de combustible

existentes actualmente se ha formulado leyes que regulan los porcentajes de

contaminantes de un motor de combustión interna (gasolina o diesel) que

deben ser emitidos por el tubo de escape. Un ejemplo de esto son las

normativas EURO ( 0 …..5), las mismas que cada vez son más exigentes de

tal manera que obliga a los fabricantes de motores a mejorar continuamente

los sistemas de control del motor y a las vez a introducir sistemas de

tratamiento de los gases de escape tales como los Catalizadores y Filtros de

Partículas con la finalidad de evitar las emisiones nocivas para la salud y el

medio ambiente.

Además de esto se debe de tener conciencia de las partículas se esta

convirtiendo en algo cada vez más importante, puesto que éstas partículas que

provienen de los gases de escape son muy cancerigenas.

Por tal razón, cada vez más países y ciudades están sacando leyes y

normas, entre estos países tenemos los siguientes: EEUU, Suiza, Dinamarca,

Austria y Alemania que son líderes en estos aspectos.

Page 4: Catalizadores y dpf para motores a diesel

CAPITULO I

NORMATIVAS PARA LA REGULACIÓN DE EMISIÓN DE GASES DE ESCAPE

Las nuevas normas de reducción de gases de escape Euro imponen

duras exigencias a todos los fabricantes de vehículos. La diferencia en los

requisitos de emisiones de escape entre un motor Euro 3 y otro Euro 4 es

considerable. Las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) se deben reducir de

5 a 3,5 g/kWh, es decir, un 30%. Las emisiones de partículas (PM) deben

reducirse de 0,1 a 0,02 g/kWh. Corresponde a una reducción de no menos del

80%.

Es así que la norma Euro 4 entró en vigor a partir del 1° de Octubre del

2006 y la norma Euro 5 comenzará a partir del 1° de Octubre del 2009

En el diagrama siguiente se muestra la reducción significativa de NOx y

de PM que es necesaria para cumplir la norma Euro 4, y especialmente la

norma Euro 5:

Así también los camiones y vehículos comerciales pesados equipados con

la tecnología SCR cumplirán las normas de emisiones de gases de escape

Euro 4 establecidas a partir de 2006 y, en una versión mejorada, también

podrán cumplir la siguiente fase, Euro 5, que entrará en vigor en 2009.

Como es necesario destacar al haber menos substancias contaminantes

en el tubo de escape resulta una mayor compatibilidad medioambiental con lo

Page 5: Catalizadores y dpf para motores a diesel

cual las normas Euro han evolucionado con el fin de reducir al máximo los

niveles de contaminación del gas de escape.

Desarrollo de las Normas Euro

Page 6: Catalizadores y dpf para motores a diesel

CAPITULO II

CATALIZADORES PARA GASES DE ESCAPE DE MOTORES DIESEL

2.1 INTRODUCCION.

Un Motor Diesel debido a la combustión de este carburante produce una

mezcla compleja de gases de escape, los mismos que son expulsados junto

con partículas de hollín y de diesel. Los principales componentes de los gases

de escape son:

• Monóxido de carbono.

• Dióxido de carbono.

• Dióxido de azufre.

• Óxidos de nitrógeno.

• Aldehídos como el benceno? y el formaldehido?.

• Hidrocarburos.

• Hidrocarburos aromáticos policiclicos?.

• Hollín.

A continuación se indica una tabla con los porcentajes generales de las

emisiones producidas por un motor diesel.

Gas Formula química Porcentaje %

Monóxido de carbono CO

Dióxido de carbono CO2

Dióxido de azufre SO2.

Óxidos de nitrógeno NOX

Aldehídos como el benceno C6H6

Aldehídos como el formaldehido HCHO

Hidrocarburos HC

Hidrocarburos aromáticos policiclicos

PAHS

Hollín 60 – 80

Page 7: Catalizadores y dpf para motores a diesel

El componente principal es el hollín, y es justamente este elemento el

que se distingue fácilmente por el conducto de escape de un vehículo con

motor diesel, lo cual es indispensable el filtro de partículas para retenerlos,

evitando que se emanen como partículas hacia el medio ambiente, lo cual

trataremos el tema más adelante.

2.2 Efectos sobre la salud

La inhalación de gases de escape repercute sobre la salud a corto plazo

y a largo plazo.

Como se puede observar en la figura siguiente que nos permite dar una

clara idea del tamaño de diferentes partículas; por lo tanto debemos de tener

muy en cuenta de que las partículas emanadas en el conducto de escape no

son gases lo cual eso puede llevar a riesgo y peligro en nuestros pulmones.

Page 8: Catalizadores y dpf para motores a diesel

2.2.1 Repercusiones a corto plazo.- la inhalación voluntaria o

involuntaria de gases de escape de un motor diesel, provoca los siguientes

malestares a corto plazo.

• Tos.

• Picazón o quemazón de los ojos.

• Presión en el pecho.

• Respiración con silbido.

• Respiración dificultosa.

Estos son básicamente los síntomas que presenta una persona cuando

tiene una exposición directa a los gases de escape de un motor diesel. Estos

síntomas desaparecen una vez que la persona se aleja de la fuente que origina

estos gases.

2.2.2 Repercusiones a largo plazo.- las partículas de diesel o también

conocidas como “partículas finas” son de fácil inhalación y se depositan

fácilmente en la parte baja de los pulmones. Tomando como referencia de

largo plazo veinte años, estas partículas pueden aumentar el riesgo de cáncer de pulmones y de vejiga. Además existen evidencias de que las partículas

finas pueden agravar los problemas de corazón y enfermedades respiratorias

como el asma.

Page 9: Catalizadores y dpf para motores a diesel

Fotografía que nos muestra partículas que han sido aspiradas en el

pulmón.

Enseguida mostramos una figura que de acuerdo al tamaño del

contaminante se localizan en diferentes partes del sistema respiratorio.

2.3 Finalidad del Catalizador.

El convertidor catalítico es un dispositivo de post-tratamiento para los

gases de escape con el objeto de tomar gases de poca estabilidad molecular

(dañinos para el cuerpo humano) para convertirlos en productos de alta

estabilidad molecular y con casi nula reactividad en condiciones normales de

presión y temperatura.

2.4 Funcionamiento del Catalizador.

Antes de salir a la atmosfera los gases de escape atraviesan un

catalizador, donde son depurados los contaminantes mediante un proceso de

reacción químico y se convierten en sustancias inocuas presentes en la

atmosfera tales como Nitrógeno, Agua y Dióxido de Carbono. Los gases de

escape son forzados a pasar al interior en un flujo turbulento, ya que de esta

manera se consigue un mejor contacto entre el gas y el catalizador, mejorando

de esta manera las condiciones para una transferencia de masa y elevar la

eficiencia de conversión.

Page 10: Catalizadores y dpf para motores a diesel

2.4.1 Reacción Química en el Catalizador.

A medida que los gases de escape pasan por el catalizador, reaccionan

con el recubrimiento de metales preciosos y se transforman en gases inertes

como agua, Nitrógeno y Bióxido de Carbono, menos perjudiciales a la salud.

Reacción química.

Las reacciones de la oxidación con O2:

CO + ½ O2 CO2

HC + ½ O2 CO2 + H2O

HC + ½ O2 CO + H2O

H2 + ½ O2 H2O

Las reacciones de Oxidación/reducción con NO:

CO + NO ½ N2 + CO2

HC + NO N2 + H2O + CO2

HC + NO N2 + H2O + CO

H2 + NO ½ N2 + H2O

H2 + 2 NO N2O + H2O

5/2 H2 + NO NH3 + H2O

2 NO + 2 NH3 + ½ O2 2N2 + 3 H2O

Page 11: Catalizadores y dpf para motores a diesel

La reacción de cambio de agua-gas:

CO + H2O CO2 + H2

Las reacciones reformando:

HC + H2O CO2 + H2

HC + H2O CO + H2

2.5 Tipos de catalizadores.

2.6 Materiales de los catalizadores.

Consta de un panal (preferentemente de cerámica) al cual se le han

incrustado partículas de metales preciosos (Platino, Paladio, Rodio). Todo esto

en un envolvente metálico (acero inoxidable).

2.7 Esquema de posición del catalizador en el sistema de escape.

Este elemento se ubica luego del múltiple de escape, esto se debe

básicamente a que para su buen funcionamiento el catalizador debe

incrementar su temperatura y esto lo realiza ganando energía térmica de los

mismos gases de escape.

2.8 Aplicaciones de catalizadores en vehículos con motores diesel

2.9 Cuidados en el catalizador

Variados elementos químicos tienen la propiedad de envenenar el

catalizador o cubrir su superficie, impidiendo el contacto entre los gases del

Page 12: Catalizadores y dpf para motores a diesel

escape y las partes catalizadoras. Las sustancias que deben ser evitadas

incluyen fósforo, zinc, metales pesados, plomo, arsénico, vanadio y silicona.

Algunos de estos elementos pueden venir incluidos como aditivos en los

lubricantes del motor. El bajo consumo de lubricante y el uso de aceites de bajo

contenido de fósforo son guías para una prolongada vida del catalizador.

Filtraciones de lubricante en el sistema de escape son determinantes y pueden

desactivar irreversiblemente el catalizador en pocas horas o días.

CAPITULO III

FILTRO DE PARTICULAS PARA GASES DE ESCAPE DE MOTORES DIESEL

FILTRO DE PARTICULAS

¿Qué es el Filtro de partículas?

El filtro de partículas diésel es un sistema para separar la materia en

forma de partículas de los gases de escape producidos por los motores diesel.

Page 13: Catalizadores y dpf para motores a diesel

El Filtro de partículas nace de una necesidad

de que los motores convencionales causan un deterioro de la calidad del aire,

especialmente material particulado (MP) y óxidos de Nitrógeno (NOx)

Las Partículas de hollín emitidas por los motores diesel penetran en

profundidad en los pulmones al respirarlas, y pueden tener consecuencias

graves para la salud, mientras los hidrocarburos que la contienen dichas

emisiones son cancerígenos.

En esta grafica aumentada en

microscopio se puede observar lo

dicho anteriormente y éstas a su vez

pueden introducirse en el sistema

Page 14: Catalizadores y dpf para motores a diesel

respiratorio y las que dan origen a los efectos en la salud, como se describió

con anterioridad.

En esta grafica se puede observar la reducción progresiva Porcentual de las

emisiones producidas por los vehículos de alta capacidad en La Unión

Europea.

Fuente: IAA aktuell, 10 – 2004

En esta otra grafica se puede observar la reducción progresiva de las emisiones desde la Euro 1 a Euro 5.

Fuente: MTZ, Motorentech nische Zeitung, junio/2005

Se debe tener en claro la estrecha relación existente entre las emisiones de

NOx y las Partículas; el por qué es lo siguiente: “La temperatura de

Combustión del Combustible donde las emisiones de NO (NO, NO2, NOx) son

bajas, llevan altas emisiones de hollin y Viceversa”, presentando un diagrama

de lo explicado.

Page 15: Catalizadores y dpf para motores a diesel

¿Cómo se integra el filtro de Partículas en la línea de Escape?

La línea de escape, que incluye al filtro de partículas, se extiende desde

la salida del motor hasta la parte trasera del vehículo, como se puede observar

en la siguiente grafica.

Como es sabido que en un motor de combustión, los gases quemados

se concentran en el colector (múltiple de escape), dirigiéndose hacia la salida

a través de diferentes elementos, principalmente el filtro de partículas.

Page 16: Catalizadores y dpf para motores a diesel

Además cabe recalcar que la combustión en los motores a diesel libera

cuatro tipos de contaminantes nocivos:

• El Monóxido de Carbono,

• Los hidrocarburos no quemados,

• Los Óxidos Nítricos,

• Los Humos.

A la entrada del colector de los motores Diesel, los gases de combustión

alcanzan temperaturas de aproximadamente 450 °C.

La integración del Filtro de partículas en el Vehículo.

Como se puede observar en la figura, el Filtro de partículas forma parte

de la estrategia global para la reducción de las emisiones de gases

contaminantes.

Page 17: Catalizadores y dpf para motores a diesel

El acometido del filtro de partículas radica en su capacidad de retener en

el filtro éstas partículas, para luego proceder a la destrucción, de manera que el

conductor no nota el momento que se da lugar esta función: que es la

regeneración.

Debido a que en la línea de escape de los motores a Diesel, no superan

los 450°C, es necesario que estos gases se quemen a una temperatura

cercana a 550°C, para que se de la regeneración, el sistema utiliza diferentes

técnicas, como la post-inyección, que en los sistemas de inyección “COMMON

RAIL”, se puede darse esta técnica; para lograr aumentar la temperatura de los

gases de escape hasta el umbral de combustión.

Los filtros de partículas de diesel (DPF´s) reducen el material

particulado al filtrarlo mecánicamente del flujo de escape. Los más recientes

DPF´s (tasa de reducción de 90 - 95%) también reducen el tamaño de las

partículas de manera uniforme, lo que significa que las partículas pequeñas y

grandes serán reducidas. Los DPF´s también pueden combinarse con los

catalizadores de oxidación.

Debido a que las partículas filtradas, por otra parte, acumularán y

taponarán el filtro, sistemas de filtros exitosos deben proporcionar una forma de

quemar el MP (Material Particulado) juntado, así llamado regeneración, o, de

lo contrario, de remover las partículas capturadas.

Una variedad de materiales filtrantes se han usado en filtros de

partículas diesel que incluyen: materiales cerámicos y carburos de silicona,

cartuchos de fibra enrollada, bobinas de fibras de sílice tejidas, espuma

cerámica, tela metálica, sustratos de metal aglomerados, y, en el caso de los

filtros descartables, papel resistente a las temperaturas. La eficiencia del filtro

ha sido rara vez un problema con los materiales del filtro mencionados arriba.

Muchas técnicas pueden y están siendo usadas para regenerar un filtro

de particulado diesel. Algunas de estas técnicas se usan en conjunto en el

mismo sistema de filtro para lograr una eficiente regeneración. Existen

sistemas de regeneración en el vehiculo y externos a él. Las principales

Page 18: Catalizadores y dpf para motores a diesel

técnicas de regeneración se mencionan más abajo, pero antes conozcamos lo

siguiente.

Resumiendo, El Filtrado o “como atrapar las partículas” que depende

del medio filtrante; Los métodos de Filtro cerrado y Filtro abierto así como

diferentes medios filtrantes como por ej. SiC, Cordierita, Metal sinterizado son

las que marcan la diferencia.

Pero cabe aclarar que los filtros cerrados son los que garantizan una alta

eficiencia de filtrado, más no los filtros abiertos.

Filtro abierto o non wall flow (sin flujo continuo).- éste filtro trabaja

como un convertidor catalítico. Posee gran ventaja de la superficie de que el

filtro no se puede bloquear, pero como se dijo que tiene una mala eficiencia del

filtrado de 40% a 60%.

Filtro Cerrado o wall- flor (flujo contínuo).- Un filtro cerrado tiene una

alta eficiencia, entre valores de aproximadamente 95%. Para que no se

bloquee con las partículas, estos filtros necesitan tener un método de

regeneración; siendo estos los más utilizados en la actualidad, lo cual va a ser

estudiados.

Page 19: Catalizadores y dpf para motores a diesel

Y en Cuanto a la Regeneración o “Como librarse de las particulas” que también depende de que si lleva de Regeneración activa: Para quemar el

hollín, se alcanza la temperatura de ignición de 550°C añadiendo energía

térmica por medio de un quemador de combustible o un calentador eléctrico; Y

Regeneración pasiva: Para quemar el hollín, se reduce la temperatura de

ignición de 550°C por medio de aditivos en el combustible o utilizando los

catalizadores de oxidación.

La filtración y la Regeneración son, por lo tanto, las dos funciones

principales de un filtro de partículas de diesel.

Por eso no deben ser considerados como un catalizador. Un catalizador

sólo "convierte" gases y maneja una tasa de cambio media.

Un filtro de partículas siempre "filtra" el mismo número de partículas

alcanzadas en el filtro. Este conduce a un aumento de la presión de los gases

de combustión. Así que no se permite que excedan 150 mbar. Cuando la

presión se acerca a este límite, el filtro tiene que ser regenerado.

El sistema de MA o FAP: Nadie lo ve, nadie lo reconoce.

El sistema MA se regenera durante la conducción. Un aditivo que actúa

como un catalizador es añadido al combustible del motor. El aditivo es añadido

a las partículas diesel directamente de su existencia. Siempre que la

temperatura de gas de escape sea suficiente y la carga de hollín del filtro esté

por encima de un nivel decente, la regeneración ocurre.

Los criterios de la Regulación TRGS-554 también influyeron en el

desarrollo de este sistema, porque usamos una unidad de inyección para

añadir eficientemente el aditivo en el combustible.

(TRGS-554, 2001).-(regulación acerca del tratamiento de sustancias dañinas).

La versión de 2001 de la regulación TRGS-554 trata las emisiones de los motores diesel. Esta

regulación limita las emisiones de partículas en el aire ambiental en 50 µg/m3 en un máximo de

Page 20: Catalizadores y dpf para motores a diesel

35 días por año. La razón de este son los efectos cancerígenos de los gases de escape de

sustancia de riesgo alemana (GefStoffV).

La Sección 4 del TRGS-554 pone varias medidas de seguridad en una lista contra emisiones

de motores diesel. El filtro de partículas de diesel es llamado como una medida eficaz contra

las partículas diesel.

En esta fotografía se puede observar la diferencia existente entre un motor sin FDP con otro

que si lo posee.

Dependiendo del estado de carga y velocidad del vehículo la dosis es

aumentada, reducida o completamente interrumpida.

Por lo tanto el consumo aditivo es minimizado, en 1 a 3000. Un aditivo

de un litro basta para 3000 litros de diesel.

En la grafica posterior se puede observar los componentes principales

que conforman este sistema.

Page 21: Catalizadores y dpf para motores a diesel

Entonces este sistema se compone de:

• Un elemento filtrante, asociado a un precatalizador previamente ubicado,

con sensores de control de temperatura y presión.

Page 22: Catalizadores y dpf para motores a diesel

• Un software altamente sofisticado, para la gestión del motor HDi common

rail, que determina la regeneración del filtro y el autodiagnóstico del

sistema.

• Un aditivo, que se añade al carburante por medio del sistema de

inyección, que cuenta con un calculador-dosificador, un depósito

específico para este aditivo y una bomba.

La regeneración consiste en quemar, periódicamente, las partículas

acumuladas en el filtro. Estas partículas están compuestas, en su mayoría, por

carbono e hidrocarburos. Para que se produzca su combustión en el filtro, se

necesita la presencia de oxígeno y una temperatura de 550ºC.

La regeneración del filtro está dirigida por el sistema de inyección common rail,

que permite producir inyecciones múltiples, con el fin de subir la temperatura

inicial del gas (del orden de 150ºC en circulación urbana) hasta 450º a la salida

del colector de escape.

Esta operación de aumento de la temperatura se desarrolla en dos etapas:

• Una post-inyección de carburante, que se realiza en la fase neutra del

pistón y que origina una post-combustión en el cilindro e implica una

subida de temperatura de los gases de 200ºC a 250ºC (es decir, suben

hasta 350ºC ó 400°C).

• Una post-combustión complementaria, generada por un catalizador de

oxidación, colocado antes del filtro, que afecta a los hidrocarburos no

quemados procedentes de la post-inyección. La temperatura se eleva en

más de 100ºC (lo que significa alcanzar de 450ºC a 500°C).

Para alcanzar el umbral de regeneración, un aditivo denominado Eolys,

fabricado por la sociedad Rhodia, se añade al carburante, lo que rebaja la

temperatura de la combustión natural de las partículas hasta 450º.

Page 23: Catalizadores y dpf para motores a diesel

El filtrado de los gases de escape es permanente. Según el nivel de

saturación del filtro, la regeneración se producirá cada 400 ó 500 kilómetros, de

forma totalmente inapreciable para el conductor.

Pero en la actualidad la firma PSA Peugeot- Citroën esta en avance en

la tecnología para que muy pronto El mantenimiento de filtro de Partículas ya

no sea necesario antes de los 250000 Km. Es el FAP sin mantenimiento

Esta es una ventaja que se ha vuelto realidad gracias a la mejora del

aditivo y del soporte filtrante.

En cuanto al soporte filtrante

podemos decir que tiene una forma

octogonal y el mayor diámetro de los

canales de entrada aumentan

claramente la capacidad de

almacenamiento de los residuos.

Veamos las características que posee el sistema FAP PSA PEUGEOT CITROËN que esta en la figura anterior.

El sistema está compuesto por:• un medio filtrante:

Proveedor: IBIDEN.Material: carburo de silicio.Densidad de celdas: 200 cpsi, espesor de las paredes: 0,4 mm.Longitud: 250 mm - Diámetro: 144 mm – Volumen: 4,15 l.Eficacia de filtración: casi el 100% en cualquier condición de conducción.Durabilidad: alrededor de 120 000 Km. según los vehículos.Utilización: filtración de las partículas.

Nota: 1. La cerámica de alta tecnología como el Carburo de Silicio (SiC) es el material

más adecuado para los filtros de partículas. Ellos combinan las ventajas de una alta eficacia de filtración con una presión posterior baja en un solo material y además puede soportar temperaturas hasta 1800º.

2. cpsi nos indica el número de celdas octogonales en una superficie de una pulgada cuadrada.

Page 24: Catalizadores y dpf para motores a diesel

• un aditivo para optimizar la regeneración:Proveedor: Rhodia.Tipo: EOLYS 176 a base de elementos de hierro y cerio.Utilización: inyección regular en el depósito de combustible para bajar la temperatura y aumentar la velocidad de combustión del hollín.

• una bomba de dosificación:Proveedor: Marwall.Utilización: inyección del aditivo en el depósito de combustible.

Page 25: Catalizadores y dpf para motores a diesel

• un calculador de aditivación:Proveedor: Magnetti Marelli.Utilización: gestión de la inyección del aditivo de regeneración en el combustible.

• un depósito de almacenamiento del aditivo: Capacidad: 5 litros.

• un captor de temperatura:Utilización: gestión del cebado del catalizador de oxidación.

• un captor de presión:Utilización: control del estado de carga del filtro de partículas.

• un software específico de control del motor.

¿Por qué un control electrónico es necesario para supervisar la función de un filtro de partículas de diesel??

Un filtro de partículas es un componente importante en un vehículo. En caso de funcionamiento defectuoso el motor puede ser dañado. Por lo tanto es necesario supervisar la función correcta del filtro por una unidad electrónica. Sobre todo cuando la estrategia de regeneración está basada en el motor y resulta indispensable un control electrónico sofisticado.

¿Cuál es la razón de registrar y almacenar datos en un sistema DataLogger? ?

La grabación de datos relevantes es en algunos mercados, como por ejemplo Suiza, regulada según la ley. Al lado de este, el DataLogger ofrece posibilidades buenas de examinar si el filtro fue tratado correctamente. Analizando los funcionamientos defectuosos de un filtro, los datos de un DataLogger resultan de gran ayuda.

¿Qué efectos tiene el azufre del combustible en un filtro de partículas?? El contenido de azufre en el combustible tiene que ser considerado. Los

sistemas activos, como el MK, MÍ y W que estudiaremos un poco mas adelante uno de ellos, son independientes del contenido de azufre. Ya los sistemas pasivos generales con monolitos cubiertos o catalizadores de oxidación sufren con el azufre. Si el contenido es demasiado alto, la capa puede ser envenenada y como consecuencia resultar ineficaz.

Sistema MK: Independencia para vehículos "fríos"

Aquí, el sistema MK es la solución más adecuada. Esto pasa por la

independencia de las temperaturas del gas de escape.

Normalmente, en el manejo apropiado, un daño del motor o del

turbopropulsor es excluido. Según la TRGS-554 ninguna emisión secundaria

debe ser producida durante la regeneración debido al cierre del motor.

El filtro es capaz de cargar las partículas diesel dañinas entre 8 y 10

horas de trabajo. Entonces el máximo de presión permitido es alcanzado y el

Page 26: Catalizadores y dpf para motores a diesel

filtro tiene que ser regenerado. Para este fin, el quemador diesel es encendido

mientras el motor esté apagado. Según el tamaño del filtro, la regeneración es

completamente terminada entre 5 y 35 minutos. El poderoso quemador Diesel

puede calentar el material a más de 550 ° C para quemar las partículas de

hollín. Aproximadamente 100 ml a 300 ml de diesel son necesarios para cada

regeneración.

Todo el proceso es supervisado por el dispositivo electrónico de Control HUSS.

Soluciones Liberadas tanto para aplicaciones firstfit como retrofit

Una de las áreas que siempre resulta complicada es la

integración profesional en el vehículo. Los sistemas

HUSS están disponibles tanto en firstfit como en

aplicaciones retrofit.

Los técnicos de servicio se acercan a las

instalaciones del cliente e instalan el filtro

profesionalmente. La formación de operadores es el

siguiente paso.

Para el sector de firstfit HUSS ha desarrollado equipos de instalación

específicos de vehículo, liberados por el productor de la aplicación, por

ejemplo, compañías como Jungheinrich, Mitsubishi y Oruga.

Los sistemas HUSS, profesionalmente integrados por nuestros propios

técnicos, son específicos para cada tipo de vehículo. Sin problema alguno, el

cliente puede hacer una adaptación (retrofit) en su vehículo diesel o hacer un

pedido para adaptarlos antes de que salgan de la fábrica.

La regeneración del sistema MK depende del tamaño del filtro. El filtro más

pequeño es el FS 40 MK XS (hasta 30 kW o 40 hp) que es completamente

regenerado después de 5 minutos. El filtro más grande es el FS 100 MK L que

es completamente regenerado después de 35 minutos. Después de la

Page 27: Catalizadores y dpf para motores a diesel

regeneración los filtros pueden ser cargados por el hollín por otras 8-10 horas

de trabajo.

¿Es advertido el conductor cuando el filtro tiene que ser regenerado?

El conductor es advertido de varios modos cuando el filtro tiene que ser

regenerado. Primero, un gráfico de barras muestra la carga de hollín del filtro.

Después de esto el equipo muestra la siguiente frase “filtro lleno“. Por último,

una alarma acústica advierte sobre la carga de hollín. Las escrituras en la

pantalla pueden ser mostradas en diferentes idiomas.

¿Puede el conductor no hacer caso de la alarma del control electrónico?

En general lo principal detrás del control electrónico es el uso

profesional del filtro. Por parte del cliente varias medidas de seguridad

adicionales pueden ser tomadas. Primero de todo se puede instalar un "freno

de ignición”. Si el filtro tiene que ser regenerado, pero el conductor no

reacciona, el motor no se encenderá la próxima vez. Otra opción sería un

"cierre de motor”. Si el filtro llegara a sobrecargarse, el motor puede ser

apagado inmediatamente.

¿Por qué es necesario regenerar el filtro durante el cierre de motor? La regeneración tiene que ser hecha mientras el motor es cerrado. El

quemador diesel es muy poderoso, pero no lo suficiente como para calentarse

hasta el volumen de flujo de los gases de combustión durante el modo de

operación. Los sistemas de los filtros gemelos son, muy a menudo, demasiado

grandes para la instalación espacial y también demasiado caros.

¿Es permitido regenerar el filtro en áreas cerradas como pasillos y túneles?

La regeneración puede comenzarse en áreas cerradas, ya que no se

levanta ninguna emisión secundaria.

¿Es posible instalar el sistema MK verticalmente? El sistema MK también puede ser instalado en la dirección vertical.

Pero ahora veamos como funciona este sistema.

Page 28: Catalizadores y dpf para motores a diesel

Funcionamiento del Sistema MK.

El filtro es cargado por el hollín entre 8-10 horas de trabajo. Después de esto el

filtro tiene que ser regenerado. La regeneración ocurre mientras el motor esta

cerrado. Con la ayuda de un enchufe de llama y el diesel del motor se enciende

un quemador diesel. El quemador es muy poderoso y calienta las estructuras

del filtro por encima de la temperatura que el hollín necesita para encenderse.

El hollín en el filtro es oxidado en CO2 inocuo, que es gaseoso y puede

escaparse por el filtro. De acuerdo con el filtro la regeneración se termina por

completo entre los 5 y 35 minutos. Después de esto, el vehículo puede ser

usado durante otras 8-10 horas sin otra regeneración.

Pues en esta fotografía se observa como

realizan pruebas en cuanto al quemador.

En cambio en esta otra fotografía se puede

observar el conjunto del sistema MK.

En esta otra fotografía se observa la unidad de

control.

Page 29: Catalizadores y dpf para motores a diesel

En la grafica anterior se puede ver esquemáticamente de los componentes que

interactúan en este sistema.

Page 30: Catalizadores y dpf para motores a diesel

En la grafica que antecede es del registro que lleva incorporado la unidad, es

decir que registra datos Datalugger.

DATALOGGER

PRINCIPIO DE FUNCION.-

El sistema datalogger, como instrumento independiente, es una ayuda para la

decisión del modo de regeneración. No todos los vehículos tienen una temperatura de

gas de escape alta tan permanente que permita a un sistema de regeneración pasivo

funcionar con exactitud.

Page 31: Catalizadores y dpf para motores a diesel

Para ofrecer un sistema de filtro óptimo un almacenador de datos integrado hace

posible registrar la presión trasera, temperatura y RPM. Esto permite una

documentación profesional de los datos e informes. El uso de un sistema datalogger

es, sobre todo importante, cuando los vehículo funcionan en el cambio de

condiciones (por ejemplo Stop and go traffic).

BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS ELECTRONICAS

1. http://www.psa-peugeot-citroen.com/modules/fap/anglais/index.html

2. www.ehcteknik.com

3. http://www.automotriz.net/cgi-bin/info-add.pl

4. http://www.sustainability.psa-peugeot-citroen.com

5. http://ect.jmcatalysts.com/technologies-diesel.htm

6. http://wikipedia.org-wiki-Diesel_particulate_filter

7. http://www.bmw.com/articles-diesel

Page 32: Catalizadores y dpf para motores a diesel

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• Las emisiones de material particulado de motores diesel tiene altos

impactos en la salud de la población.

• Los filtros de partículas permiten reducir el material particulado fino en

99,9%. En la práctica solucionan el problema del MP de los vehículos

diesel.

• Se puede contar con certificados (ENGELHARD, HJS y HUSS) para

proveer de los filtros de partículas.

Page 33: Catalizadores y dpf para motores a diesel

ANEXOS

Page 34: Catalizadores y dpf para motores a diesel
Page 35: Catalizadores y dpf para motores a diesel

Recomendación para disminuir la exposición a estos gases.

Se debe tener en cuenta que todo proceso industrial o cualquier obra en

general, en la que se involucren la utilización de un motor diesel tiene distintas

peculiaridades, se pueden tomar algunas medidas comunes para reducir la

exposición a estos gases.

1. Use combustible diesel bajo en azufre, (< 0,05 % de S) de esta

manera reduce

a) Las emisiones de azufre y los olores asociados.

b) Los costos de mantenimiento por el desgaste del motor.

2. Instalar en lo motores un filtro especial que sirve para atrapar las

partículas de diesel, evitando que entren al área de trabajo.

a) Filtros de papel desechables para gases de diesel.

b) Filtro de cerámica para partículas diesel.

3. Ubicar el conducto de escape de tal manera que los gases de

escape no queden dirigidos hacia el operador ni a los

trabajadores cercanos.

4. Se debe tener una buena ventilación en los interiores del lugar de

trabajo, para ello se puede utilizar aberturas en el techo, abrir

puertas y ventanas, ventiladores de techo.

5. Coloque una manguera en el tubo de escape de tal manera que

los gases sean evacuados al exterior, y asegúrese de que estos

no vuelvan hacia el interior de la zona de trabajo.

6. Use cabinas cerrada con clima controlado y presurizadas y

equipadas con filtros de alta eficiencia. La presurización es para

asegurar la circulación del aire de adentro hacia fuera.

7. El mantenimiento de los motores diesel ayuda de gran manera a

disminuir la emisión de gases. El color del humo (humo

negro/azul) indica la necesidad de mantenimiento

Page 36: Catalizadores y dpf para motores a diesel

8. Las prácticas de trabajo contribuyen con la reducción de gases

contaminantes.

a) Apague los motores cuando los vehículos se detengas pos

varios minutos.

b) Capacitar a los operadores para que sepan realizar el

mantenimiento de rutina, o cuando y como se debe

cambiar un filtro de tubo de escape.

9. Al comprar un vehículo se debe comprobar que este equipado

con los sistema de control de emisiones más modernos del

mercado.

10.En vehículos con motores antiguos instale un sistema de

precalentamiento (eléctrico) de tal manea que arranque sin

dificultad y por lo tanto reducir las emisiones.

11.Utilice respiradores. A continuación se detallan recomendaciones

para el uso del respirador.

a) Los respiradores son una medida provisional, hasta que se

apliquen controles tales como la ventilación.

b) Los trabajadores deben estar capacitados y aptos para el

uso de los respiradores.

c) Los respiradores deben llevar un número de aprobación

por la NIOSH, (Instituto Nacional de Salud y Seguridad

Ocupacional) no use mascarillas que no tengan

numeración aprobada por la NIOSH.

d) Los trabajadores deben tener la cara bien afeitada para el

uso de los respiradores, la barba puede permitir el paso del

humo y como consecuencia su inhalación.

Page 37: Catalizadores y dpf para motores a diesel

Use un convertidor catalítico para reducir el monóxido de carbono, los aldehídos y los hidrocarburos de los gases de diesel. Esos dispositivos

deben utilizarse con combustibles de bajo contenido de azufre. Si se utilizan

con combustible diesel de alta concentración de azufre, los combustibles

podrían dañar, en vez de beneficiar, la calidad del aire.