Estrategias Avanzadas para la Reducción de Emisiones y Filtrado de Partículas

Sustancias Emitidas y su Procedencia

• CO (Monóxido de Carbono): Procede de la combustión incompleta. Se genera en mezclas ricas por falta de O₂ y en mezclas pobres por la congelación de la formación de CO₂.
• NOx (Óxidos de Nitrógeno): Se forman en la combustión a alta temperatura y en presencia de O₂. Un mayor tiempo de residencia de los gases aumenta su cantidad. Los máximos de NO se dan con dosados de 0,9 (ligeramente pobres). El NO₂ es pequeño en mezclas pobres.
• HC (Hidrocarburos) y COVs (Compuestos Orgánicos Volátiles): Resultan de la evaporación y la combustión incompleta. Esto ocurre por el no encendido de la llama en mezclas muy ricas o muy pobres, o por enfriamiento en las paredes.
• SOx (Óxidos de Azufre): Su origen está en el combustible.
• PM (Partículas en Suspensión): Se deben a inquemables o a una mala combustión, especialmente en mezclas no homogéneas a alta temperatura.

Reducción de las Emisiones

• CO: Se reduce con aire en exceso, homogeneidad de la mezcla y enfriamiento lento.
• HC: Se controla con aire suficiente, reducción de resquicios, alta temperatura y oxidación post-llama.
• NOx: Se minimiza con baja temperatura de combustión, dosado pobre o rico, adición de H₂O o inertes, tiempo de residencia a alta temperatura corto y a baja temperatura alto.
• PM: Se mejora con buena evaporación y premezcla, homogeneidad y postcombustión con aire suficiente.

Reducción de Emisiones en Motores de Combustión (MEC)

• Mejora de los combustibles (más ligeros y con mayor número de cetano).
• Evitar altos dosados.
• Combustión de baja temperatura.
• Sistemas de inyección por pulverización.
• Inyección de agua.
• EGR (Recirculación de los Gases de Escape).

Reducción de Emisiones en Motores de Encendido por Chispa (MEP)

• Trabajar en mezclas pobres (para reducir HC, CO, NO).
• Encendido por autoignición.
• Estratificación de la mezcla.
• EGR (Recirculación de los Gases de Escape).
• Cámara de combustión compacta.

Regeneración en Filtros de Partículas

La regeneración es crucial para mantener la eficiencia de los filtros de partículas.

1. Regeneración Activa

Es una regeneración térmica que se logra mediante la modificación de las estrategias de inyección de combustible o a través de sistemas eléctricos de calentamiento. Busca el aumento de la temperatura del gas y el incremento de la presencia de NO₂ en la relación de NOx/PM. Es utilizada en flujos cruzados.

2. Regeneración Pasiva

Utiliza un catalizador o aditivo en el combustible para disminuir la temperatura de oxidación de las PM. Para aquellos con tecnología CRT (Continuously Regenerating Technology), el sistema requiere temperaturas de los gases de escape superiores a 260 ºC durante al menos el 40% del tiempo operativo, y una relación NOx/PM mayor que 25. Presenta problemas en motores antiguos sin DPF de origen o en motores grandes con baja potencia debido a la baja temperatura de funcionamiento.

Como solución, se puede utilizar la regeneración activa para incrementar la temperatura de los gases del motor y, así, quemar el hollín usando CO₂. También, se puede mejorar la regeneración pasiva del sistema de filtrado promoviendo la combustión del hollín.

CCRT es un CRT avanzado que ofrece ventajas como: uso con bajas relaciones NOx/PM, mejores rendimientos incluso a bajas cargas, y la posibilidad de instalarse en cualquier tipo de aplicación.

Sistemas de Filtrado en Instalaciones Industriales

• 1. SCR (Reducción Catalítica Selectiva)

  Utilizado comúnmente en calderas de carbón para la reducción de NOx.

• 2. Precipitador Electrostático

  VENTAJAS:

  • Alta eficiencia de recolección con bajo gasto de energía.
  • Bajas caídas de presión.
  • Mínimo mantenimiento y operación continua.
  • Operan a altas presiones y temperaturas.

  DESVENTAJAS:

  • Alto coste inicial.
  • Sensibles a cambios de flujo.
  • Requieren un gran espacio.
  • Riesgo de explosión en ciertas condiciones.

• 3. Ciclones

  Son sedimentadores utilizados para separar gotas de líquido en suspensión de un gas y partículas sólidas en suspensión en un líquido. Ofrecen rendimientos de hasta el 98% y no tienen partes móviles.