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Jueves, 09 Junio 2016 00:00

Procesos químicos que intervienen en el control de gases de escape en motores diesel Destacado

Escrito por Ing. Victor Mendoza
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1dCONTROL DE EMISIONES DE LOS GASES DE ESCAPE EN MOTORES DIESEL CONTROLADOS ELECTRÓNICAMENTE

Sistemas Post-tratamiento (DOC)

Los fabricantes de motores diésel con el objetivo de cumplir con las regulaciones y normas cada vez más estrictas sobre la emisión de gases de escape nocivos emitidos a la atmósfera, tales como la norma EURO (en la Unión Europea) y EPA (en USA), y “tropicalizadas” para Latinoamérica como la PROCONVE (en Brasil) y otras normas emanadas por autoridades o ministerios de medio ambiente y/o transporte en cada país, deben incorporar sistemas que realícen un proceso químico a estos gases emitidos por el motor diesel para garantizar los niveles adecuados que éstas requieren para preservar el medio ambiente. A este proceso se le denomina post-tratamiento y puede incorporar varios componentes y sistemas, básicamente son 4 (cuatro): DOC, DPF, DEF, SCR.

El catalizador de oxidación diésel (DOC) disminuye las emisiones de monóxido de carbono (CO) e hidrocarburos (HC) no quemados. El filtro de partículas diésel (DPF) disminuye el material particulado (PM), conocido comúnmente como hollín o humo. El fluido de escape diésel (DEF) dosifica una solución de urea inyectada antes del SCR que permite el funcionamiento de éste último. La reducción catalítica selectiva (SCR) disminuye las emisiones de NOx.

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Catalizador de oxidación para motor diésel (DOC)

En el DOC se realiza un proceso químico el cual tiene la capacidad de promover la oxidación de algunos gases de escape por medio del oxígeno (O2) presente en cantidades considerables en estos gases emitidos. El DOC se encarga de oxidar los hidrocarburos no quemados (HC), el monóxido de carbono (CO) y la fracción orgánica (SOF) del material particulado (PM). El DOC requiere para su óptimo funcionamiento, un combustible con un contenido pobre de azufre (S), alrededor de 150 partes por millón (ppm) o menos para evitar el riesgo que el azufre también se oxide, se formen sulfatos y con lo cual se aumentaría el nivel de PM.

Se estima que los niveles de PM se reducen entre un 20% y un 50% y entre un 60% y un 90% en el caso de los HC y el CO con la utilización del DOC y un combustible diésel con un contenido de azufre pobre (<150 ppm) o bajo (<50 ppm).

El DOC actualmente está fabricado con base a un monolito de sustrato cerámico. Se utilizan además materiales como platino (Pt) y paladio (Pd) sobre un revestimiento delgado de alúmina (óxido de aluminio - Al2O3) y zeolita, un mineral aluminosilicato microporoso (óxido de aluminio - Al2O3 + sílice – SiO2) que permiten la catálisis, proceso por el cual se aumenta la velocidad de una reacción química, con la participación de una sustancia llamada catalizador.

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En el DOC ocurren dos reacciones simultáneamente:

  1. La oxidación del monóxido (CO) de carbono a dióxido de carbono (CO2)
  2. La oxidación de los hidrocarburos no quemados o parcialmente quemados (HC) a dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O)

Por medio de las anteriores reacciones químicas de disminuyen los niveles de emisiones de gases contaminantes de los motores diésel como el CO y el HC para convertirse en CO2 y H2O.

En próximos artículos estudiaremos los demás sistemas de post-tratamiento como son el filtro de partículas diésel (DPF), el fluido de escape diésel (DEF) y la reducción catalítica selectiva (SCR).

 

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