Escape de diésel
Escape gaseoso producido por un motor diésel
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Locomotora diésel Deltic Clase 55 de British Rail con su característico escape denso al arrancar un tren.

El escape diésel es el gas de escape producido por un motor diésel , más las partículas que contenga . Su composición puede variar según el tipo de combustible o la tasa de consumo, o la velocidad de funcionamiento del motor (por ejemplo, al ralentí, a toda velocidad o bajo carga), y si el motor está en un vehículo de carretera, un vehículo agrícola, una locomotora, una embarcación marina o un generador estacionario u otra aplicación. [1]

Los gases de escape de los motores diésel son un carcinógeno del grupo 1 , que causa cáncer de pulmón y tiene una asociación positiva con el cáncer de vejiga . [2] [3] [4] [5] [6] Contiene varias sustancias que también están incluidas individualmente como carcinógenos humanos por el IARC . [7]

Existen métodos para reducir los óxidos de nitrógeno (NOx ) y las partículas en suspensión (PM) en los gases de escape. Así, aunque el combustible diésel contiene algo más de carbono (2,68 kg de CO2 / litro) que la gasolina (2,31 kg de CO2 / litro), las emisiones totales de CO2 de un coche diésel tienden a ser menores debido a su mayor eficiencia. En uso, en promedio, esto equivale a unos 200 g de CO2 / km para la gasolina y 120 g de CO2 / km para el diésel.

Composición

Un motor diésel que funciona por debajo del límite de emisión de humos produce un humo visible en el escape. En los motores diésel de los vehículos modernos, esta condición se evita generalmente quemando el combustible en exceso de aire incluso a plena carga.

Los principales productos de la combustión de combustible de petróleo en el aire son dióxido de carbono, agua y nitrógeno. Los demás componentes existen principalmente a partir de la combustión incompleta y la pirosíntesis. [1] [8] Si bien la distribución de los componentes individuales de los gases de escape diésel crudos (sin tratar) varía según factores como la carga, el tipo de motor, etc., la tabla adyacente muestra una composición típica.

Las condiciones físicas y químicas que existen dentro de estos motores diésel en cualquier condición difieren considerablemente de las de los motores de encendido por chispa, porque, por diseño, la potencia del motor diésel está controlada directamente por el suministro de combustible, no por el control de la mezcla de aire y combustible, como en los motores de gasolina convencionales. [9] Como resultado de estas diferencias, los motores diésel generalmente producen una variedad diferente de contaminantes que los motores de encendido por chispa, diferencias que a veces son cualitativas (qué contaminantes hay y cuáles no), pero más a menudo cuantitativas (qué cantidad de contaminantes particulares o clases de contaminantes hay presentes en cada uno). Por ejemplo, los motores diésel producen una veintiochoava parte del monóxido de carbono que los motores de gasolina, ya que queman su combustible en exceso de aire incluso a plena carga. [10] [11] [12]

Sin embargo, la naturaleza de combustión pobre de los motores diésel y las altas temperaturas y presiones del proceso de combustión dan como resultado una producción significativa de NO x ( óxidos de nitrógeno gaseosos ), un contaminante del aire que constituye un desafío único con respecto a su reducción. [ no verificado en el cuerpo ] Si bien los óxidos de nitrógeno totales de los automóviles de gasolina han disminuido alrededor del 96% mediante la adopción de convertidores catalíticos de escape a partir de 2012, los automóviles diésel aún producen óxidos de nitrógeno a un nivel similar a los comprados 15 años antes en pruebas del mundo real; por lo tanto, los automóviles diésel emiten alrededor de 20 veces más óxidos de nitrógeno que los automóviles de gasolina. [13] [14] [15] Los motores diésel modernos en carretera generalmente utilizan sistemas de reducción catalítica selectiva (SCR) para cumplir con las leyes de emisiones, ya que otros métodos como la recirculación de gases de escape (EGR) no pueden reducir adecuadamente el NO x para cumplir con los estándares más nuevos aplicables en muchas jurisdicciones. Los sistemas diésel auxiliares diseñados para remediar los contaminantes de óxido de nitrógeno se describen en una sección separada a continuación.

Además, las partículas finas (materia particulada fina) en los gases de escape de los motores diésel (por ejemplo, el hollín , a veces visible como humo oscuro opaco) han sido tradicionalmente motivo de mayor preocupación, ya que presentan diferentes riesgos para la salud y rara vez se producen en cantidades significativas en los motores de encendido por chispa . Estos contaminantes particulados especialmente dañinos están en su punto máximo cuando dichos motores funcionan sin suficiente oxígeno para quemar completamente el combustible; cuando un motor diésel funciona al ralentí, suele haber suficiente oxígeno para quemar el combustible por completo. [16] Desde el punto de vista de las emisiones de partículas, se ha informado que los gases de escape de los vehículos diésel son significativamente más dañinos que los de los vehículos de gasolina.

Los escapes de los motores diésel, conocidos desde hace tiempo por sus olores característicos, cambiaron significativamente con la reducción del contenido de azufre del combustible diésel y nuevamente cuando se introdujeron los convertidores catalíticos en los sistemas de escape. [ no verificado en el cuerpo ] Aun así, los escapes de los motores diésel continúan conteniendo una variedad de contaminantes inorgánicos y orgánicos, en varias clases y en concentraciones variables (ver más abajo), dependiendo de la composición del combustible y las condiciones de funcionamiento del motor.

Composiciones de los gases de escape de los motores diésel [ se necesita limpieza ]
EspeciesPromedio
(Reif 2014) [17]		Promedio
(Merker,
Teichmann, 2014) [18]		El primer motor diésel
(Hartenstein, 1895) [19]		(Khair y Majewski, 2006) [20](varias fuentes)
Porcentaje de volumen(¿Volumen?)
porcentaje
Nitrógeno (N 2 )75,2%72,1%-~67 %-
Oxígeno (O 2 )15%0,7%0,5%~9 %-
Dióxido de carbono (CO 2 )7,1%12,3%12,5%~12 %-
Agua ( H2O )2,6%13,8%-~11 %-
Monóxido de carbono (CO)0,043%0,09%0,1%-100–500 ppm [21]
Óxidos de nitrógeno ( NO x )0,034%0,13%--50–1000 ppm [22]
Hidrocarburos (HC)0,005%0,09%---
Aldehído0,001%n / A
Materia particulada
( sulfato + sustancias sólidas)		0,008%0,0008%--1–30 mg·m −3 [23]

Clases de química

Las siguientes son clases de compuestos químicos que se han encontrado en los gases de escape del diésel. [24]

Clase de contaminante químicoNota
Compuestos de antimonio [ cita requerida ]Toxicidad similar al envenenamiento por arsénico [25]
Compuestos de berilioCarcinógenos del grupo 1 según la IARC
Compuestos de cromo [26]Posibles carcinógenos del grupo 3 del IARC
Compuestos de cobalto
Compuestos de cianuro [26]
Dioxinas [26] y dibenzofuranos
Compuestos de manganeso [26]
Compuestos de mercurio [26]Posibles carcinógenos del grupo 3 del IARC
Óxidos de nitrógeno [26]5,6 ppm o 6500 μg/m³ [1]
Materia orgánica policíclica , incluidos
los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) [1] [26]
Compuestos de selenio
Compuestos de azufre [26]

Productos químicos específicos

Las siguientes son clases de sustancias químicas específicas que se han encontrado en los gases de escape de los motores diésel. [26] [ verificación necesaria ] [ necesita actualización ] [ 1 ] [ página necesaria ]

Contaminante químicoNotaConcentración, ppm
AcetaldehídoCarcinógenos del grupo 2B (posibles) de la IARC
AcroleínaPosibles carcinógenos del grupo 3 del IARC
AnilinaPosibles carcinógenos del grupo 3 del IARC
ArsénicoCarcinógenos del grupo 1 de la IARC , disruptores endocrinos [ cita requerida ]
Benceno [1]Carcinógenos del grupo 1 según la IARC
BifeniloToxicidad leve [ cita requerida ]
Ftalato de bis(2-etilhexilo)Disruptor endocrino [27] [28] [29] [30]
1,3-butadienoCarcinógenos del grupo 2A de la IARC
CadmioCarcinógenos del grupo 1 de la IARC , disruptores endocrinos [ cita requerida ]
CloroSubproducto de la inyección de urea [ cita requerida ]
ClorobencenoToxicidad “baja a moderada” [31]
Cresol §
Ftalato de dibutiloDisruptor endocrino [ cita requerida ]
1,8-dinitropirenoFuertemente cancerígeno [32] [33]
Etilbencina
FormaldehídoCarcinógenos del grupo 1 según la IARC
Plomo inorgánicoDisruptor endocrino [ cita requerida ]
metanol
Metiletilcetona
NaftalinaCarcinógenos del grupo 2B según la IARC
NíquelCarcinógenos del grupo 2B según la IARC
3-Nitrobenzantrona (3-NBA)Fuertemente cancerígeno [32] [34]0,6-6,6 [35]
4-NitrobifeniloIrritante, daña los nervios, el hígado y los riñones [36]2.2 [37] [38]
Fenol
Fósforo
Pireno [1]3532–8002 [37] [39]
Benzo(e)pireno487–946 [37] [39]
Benzo(a)pirenoCarcinógeno del grupo 1 según la IARC208–558 [37] [39]
Fluoranteno [1]Posibles carcinógenos del grupo 3 del IARC3399–7321 [37] [39]
Propionaldehído
EstirenoCarcinógenos del grupo 2B según la IARC
ToluenoPosibles carcinógenos del grupo 3 del IARC
Xileno §Posibles carcinógenos del grupo 3 del IARC

§ Incluye todos los regioisómeros de este compuesto aromático . Consulte las descripciones de los isómeros orto, meta y para en el artículo de cada compuesto.

Regulación

Para reducir rápidamente las partículas de los motores diésel de servicio pesado en California, la Junta de Recursos del Aire de California creó el Programa de Cumplimiento de Estándares de Calidad del Aire Carl Moyer Memorial para proporcionar fondos para actualizar los motores antes de que se implementen las regulaciones de emisiones. [40] En 2008, la Junta de Recursos del Aire de California también implementó la Regla Estatal de Camiones y Autobuses de California de 2008 que requiere que todos los camiones y autobuses diésel de servicio pesado, con algunas excepciones, que operan en California modernicen o reemplacen los motores para reducir las partículas de diésel. [ cita requerida ] La Administración de Seguridad y Salud en las Minas de los Estados Unidos (MSHA) emitió una norma de salud en enero de 2001 diseñada para reducir la exposición a los gases de escape diésel en minas subterráneas de metales y no metales; el 7 de septiembre de 2005, la MSHA publicó un aviso en el Registro Federal proponiendo posponer la fecha de vigencia de enero de 2006 hasta enero de 2011. [ cita requerida ]

Contenido de azufre

A diferencia del transporte marítimo internacional, que tenía un límite de azufre del 3,5 % masa/masa fuera de la ECA hasta 2020, cuando se redujo al 0,5 % fuera de la ECA, el diésel para uso en carretera y fuera de ella (equipo pesado) está limitado en toda la UE desde 2009.

"Desde 2009 (para vehículos de carretera) y 2011 (para vehículos no de carretera) el contenido de azufre del diésel y la gasolina está limitado a 10 ppm. También se aplican especificaciones obligatorias a más de una docena de parámetros del combustible". [41]

Daños a la salud

Preocupaciones generales

Las emisiones de los vehículos diésel son más dañinas que las de los vehículos de gasolina. [42] [43] [44] Los gases de escape de la combustión diésel son una fuente de hollín atmosférico y partículas finas , que es un componente de la contaminación del aire implicada en el cáncer humano, [45] [46] daños cardíacos y pulmonares, [47] y el funcionamiento mental. [48] Además, los gases de escape diésel contienen contaminantes enumerados como cancerígenos para los humanos por el IARC (parte de la Organización Mundial de la Salud de las Naciones Unidas ), como están presentes en su Lista de carcinógenos del Grupo 1 del IARC . [7] En 2014, la contaminación por gases de escape diésel representó alrededor de una cuarta parte de la contaminación del aire y una gran parte de las enfermedades causadas por la contaminación automotriz. [49] [ se necesita una mejor fuente ]

Efectos sobre la salud ocupacional

Dos instrumentos portátiles con pantallas y cables sobre un fondo blanco.
Dos monitores de partículas diésel.

La exposición a los gases de escape de diésel y a las partículas de diésel (MPD) es un riesgo laboral para los camioneros , los trabajadores ferroviarios , los ocupantes de viviendas en las proximidades de un patio de maniobras y los mineros que utilizan equipos diésel en minas subterráneas. También se han observado efectos adversos para la salud en la población general en concentraciones de partículas atmosféricas ambientales muy inferiores a las concentraciones en entornos laborales.

En marzo de 2012, científicos del gobierno de Estados Unidos demostraron que los mineros subterráneos expuestos a altos niveles de humos diésel tienen un riesgo tres veces mayor de contraer cáncer de pulmón en comparación con aquellos expuestos a niveles bajos. El estudio sobre los humos diésel en los mineros (DEMS, por sus siglas en inglés), que costó 11,5 millones de dólares, siguió a 12.315 mineros y controló los principales carcinógenos, como el humo de cigarrillo, el radón y el amianto. Esto permitió a los científicos aislar los efectos de los humos diésel. [50] [51]

Durante más de 10 años, en los EE. UU. se han planteado preocupaciones sobre la exposición de los niños al DPM cuando viajan en autobuses escolares propulsados ​​por diésel hacia y desde la escuela. [52] En 2013, la Agencia de Protección Ambiental (EPA) estableció la iniciativa Clean School Bus USA en un esfuerzo por unir a las organizaciones privadas y públicas para frenar la exposición de los estudiantes. [53]

Preocupaciones por las partículas

Camión pesado, con partículas de hollín visibles.

Las partículas de diésel (DPM), a veces también llamadas partículas de escape diésel (DEP), son el componente particulado del escape diésel, que incluye hollín diésel y aerosoles como partículas de ceniza, partículas de abrasión metálica, sulfatos y silicatos . Cuando se liberan a la atmósfera , las DPM pueden tomar la forma de partículas individuales o agregados en cadena, la mayoría en el rango submicrométrico invisible de 100 nanómetros , también conocidas como partículas ultrafinas (UFP) o PM0.1.

La principal fracción de partículas de los gases de escape de los motores diésel está formada por partículas finas . Debido a su pequeño tamaño, las partículas inhaladas pueden penetrar fácilmente en los pulmones. [1] Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) presentes en los gases de escape estimulan los nervios de los pulmones, lo que provoca tos refleja, sibilancia y dificultad para respirar. [54] Las superficies rugosas de estas partículas facilitan su unión con otras toxinas del medio ambiente , lo que aumenta los riesgos de inhalación de partículas. [16] [ verificación necesaria ] [1]

Omidvarborna y sus colaboradores informaron sobre un estudio de las emisiones de material particulado (PM) de los autobuses de tránsito que funcionan con ULSD y una mezcla de biodiésel y diésel convencional (B20), en el que concluyeron que las emisiones de PM parecían ser menores en los casos de uso mixto de diésel/biodiésel, donde dependían del modelo de motor , los modos de ralentí frío y caliente y el tipo de combustible, y que los metales pesados ​​en el PM emitido durante el ralentí caliente eran mayores que los del ralentí frío; se sugirió que las razones para la reducción de PM en las emisiones de biodiésel eran el resultado de la estructura oxigenada del combustible biodiésel, así como de los cambios en la tecnología (incluido el uso de un convertidor catalítico en este sistema de prueba). [55] Otros estudios concluyeron que, si bien en ciertos casos específicos (es decir, cargas bajas, materias primas más saturadas, ...), las emisiones de NOx pueden ser menores que con el combustible diésel, en la mayoría de los casos las emisiones de NOx son mayores, y las emisiones de NOx incluso aumentan a medida que se mezcla más biocombustible. El biodiésel puro (B100) incluso termina teniendo entre un 10 y un 30 % más de emisiones de NOx en comparación con el combustible diésel normal. [56]

Efectos específicos

Las exposiciones se han relacionado con síntomas agudos a corto plazo, como dolor de cabeza , mareos , aturdimiento , náuseas , tos , respiración dificultosa o trabajosa , opresión en el pecho e irritación de los ojos, la nariz y la garganta. [57] Las exposiciones a largo plazo pueden provocar problemas de salud crónicos y más graves, como enfermedades cardiovasculares , enfermedades cardiopulmonares y cáncer de pulmón . [45] [46] [58] El carbono elemental atribuible al tráfico se asoció significativamente con sibilancias a la edad de 1 año y sibilancias persistentes a la edad de 3 años en el estudio de cohorte de nacimiento del Estudio de alergia infantil y contaminación del aire de Cincinnati. [59]

El proyecto sobre contaminación del tráfico y salud en Londres, financiado por NERC-HPA y que se lleva a cabo en el King's College de Londres, está actualmente [ ¿cuándo? ] intentando mejorar la comprensión de los efectos de la contaminación del tráfico en la salud. [60] La contaminación del aire ambiental relacionada con el tráfico se asoció con una disminución de la función cognitiva en hombres mayores. [48]

El estudio de las nanopartículas y la nanotoxicología está en sus inicios, y los efectos sobre la salud de las nanopartículas producidas por todos los tipos de motores diésel todavía se están descubriendo. Está claro que los efectos perjudiciales para la salud de las emisiones de partículas finas de los motores diésel son graves y generalizados. Aunque un estudio no encontró evidencia significativa de que la exposición a corto plazo a los gases de escape de los motores diésel produzca efectos extrapulmonares adversos , efectos que se correlacionan con un aumento de las enfermedades cardiovasculares , [61] un estudio de 2011 publicado en The Lancet concluyó que la exposición al tráfico es el desencadenante prevenible más grave de los ataques cardíacos en la población general, ya que es la causa del 7,4% de todos los ataques. [47] Es imposible decir cuánto de este efecto se debe al estrés de estar en el tráfico y cuánto se debe a la exposición a los gases de escape. [ cita requerida ]

Dado que el estudio de los efectos nocivos para la salud de las nanopartículas ( nanotoxicología ) aún está en sus inicios y se sigue descubriendo la naturaleza y el alcance de los impactos negativos para la salud de los gases de escape del diésel, sigue siendo controvertido si el impacto de los diésel en la salud pública es mayor que el de los vehículos alimentados con gasolina. [62]

Variación según las condiciones del motor

Los tipos y cantidades de nanopartículas pueden variar según las temperaturas y presiones de funcionamiento, la presencia de una llama abierta, el tipo de combustible fundamental y la mezcla de combustibles, e incluso las mezclas atmosféricas. Por ello, los tipos de nanopartículas resultantes de diferentes tecnologías de motores e incluso de diferentes combustibles no son necesariamente comparables. Un estudio ha demostrado que el 95% del componente volátil de las nanopartículas diésel es aceite lubricante sin quemar. [63] Aún es necesario aclarar mejor los efectos a largo plazo, así como los efectos en grupos susceptibles de personas con enfermedades cardiopulmonares.

Los motores diésel pueden producir hollín negro (o, más específicamente, partículas de diésel) a partir de sus gases de escape. El humo negro consiste en compuestos de carbono que no se han quemado debido a las bajas temperaturas locales donde el combustible no está completamente atomizado. Estas bajas temperaturas locales se producen en las paredes del cilindro y en la superficie de las gotas grandes de combustible. En estas áreas donde hace relativamente frío, la mezcla es rica (al contrario de la mezcla general, que es pobre). La mezcla rica tiene menos aire para quemar y parte del combustible se convierte en un depósito de carbón. Los motores de los automóviles modernos utilizan un filtro de partículas diésel (DPF) para capturar partículas de carbono y luego las queman de forma intermitente utilizando combustible adicional inyectado directamente en el filtro. Esto evita la acumulación de carbono a costa de desperdiciar una pequeña cantidad de combustible. [ cita requerida ]

Al arrancar en frío, la eficiencia de combustión del motor se reduce porque el bloque frío del motor extrae calor del cilindro en la carrera de compresión. [64] El resultado es que el combustible no se quema por completo, lo que produce humo azul y blanco y menor potencia hasta que el motor se calienta. Este es especialmente el caso de los motores de inyección indirecta, que son menos eficientes térmicamente. Con la inyección electrónica, la sincronización y la duración de la secuencia de inyección se pueden alterar para compensar esto. Los motores más antiguos con inyección mecánica pueden tener un control mecánico e hidráulico del regulador para alterar la sincronización, y bujías incandescentes multifásicas controladas eléctricamente , que permanecen encendidas durante un período después del arranque para garantizar una combustión limpia; las bujías se cambian automáticamente a una potencia más baja para evitar que se quemen. [ cita requerida ]

Wärtsilä afirma que existen dos formas de formación de humo en los grandes motores diésel: una es cuando el combustible choca con el metal y no tiene tiempo de quemarse, y la otra es cuando hay demasiado combustible en la cámara de combustión .

Wärtsilä ha probado un motor y ha comparado la emisión de humo al utilizar un sistema de combustible convencional y un sistema de combustible common rail; el resultado muestra una mejora en todas las condiciones de operación cuando se utiliza el sistema common rail. [65]

Efectos ecológicos

Los experimentos realizados en 2013 demostraron que los gases de escape del diésel perjudicaban la capacidad de las abejas para detectar el aroma de las flores de colza . [66]

Las emisiones de los motores diésel contribuyen a la producción de ozono troposférico, que puede dañar los cultivos, los árboles y otra vegetación. Los gases de escape de los motores diésel también contribuyen a la formación de lluvia ácida, que afecta el suelo, los lagos y los arroyos, y puede entrar en la cadena alimentaria humana a través del agua, los productos agrícolas, la carne y el pescado. [67]

Los gases de escape de los motores diésel influyen en el cambio climático. La reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) de los motores diésel mediante estrategias de ahorro de combustible o de reducción del ralentí puede ayudar a abordar el cambio climático, mejorar la seguridad energética de nuestro país y fortalecer nuestra economía. [67]

Remedios

General

Con el endurecimiento de las normas sobre emisiones , los motores diésel tienen que ser más eficientes y tener menos contaminantes en sus gases de escape . [ cita requerida ] Por ejemplo, los camiones ligeros ahora [ ¿cuándo? ] deben tener emisiones de NOx inferiores a 0,07 g/milla, [ ¿dónde? ] [ cita requerida ] y en los EE. UU., para 2010, las emisiones de NOx deben ser inferiores a 0,03 g/milla. [ cita requerida ] Además, en los últimos años, los Estados Unidos, Europa y Japón han ampliado las regulaciones de control de emisiones para que no cubran los vehículos de carretera, sino que incluyan vehículos agrícolas y locomotoras, embarcaciones marinas y aplicaciones de generadores estacionarios. [68] Cambiar a un combustible diferente (es decir, éter dimetílico y otros bioéteres como éter dietílico ) [69] tiende a ser un medio muy eficaz para reducir contaminantes como NOx y CO. Cuando se funciona con éter dimetílico (DME), por ejemplo, las emisiones de partículas son casi inexistentes, e incluso se podría omitir el uso de filtros de partículas diésel. [70] Además, dado que el DME se puede fabricar a partir de desechos animales, alimentarios y agrícolas, incluso puede ser neutro en carbono (a diferencia del diésel normal). La mezcla de bioéter (u otros combustibles como el hidrógeno) [71] [72] en el diésel convencional también tiende a tener un efecto beneficioso sobre los contaminantes que se emiten. Además de cambiar el combustible, los ingenieros estadounidenses también han ideado otros dos principios y sistemas distintos para todos los productos en el mercado que cumplen con los criterios de emisiones de EE. UU. de 2010, [ cita requerida ] [ necesita actualización ] la reducción no catalítica selectiva (SNCR) y la recirculación de gases de escape (EGR). Ambos se encuentran en el sistema de escape de los motores diésel y están diseñados además para promover la eficiencia. [ cita requerida ]

Reducción catalítica selectiva

La reducción catalítica selectiva (SCR) inyecta un reductor como amoníaco o urea (este último acuoso, donde se lo conoce como fluido de escape diésel , DEF) en el escape de un motor diésel para convertir los óxidos de nitrógeno (NO x ) en nitrógeno gaseoso y agua. Se han creado prototipos de sistemas SNCR que reducen el 90% del NO x en el sistema de escape, y los sistemas comercializados son algo inferiores. [ cita requerida ] Los sistemas SCR no necesitan necesariamente filtros de partículas (PM); cuando se combinan filtros SNCR y PM, se ha demostrado que algunos motores son entre un 3 y un 5 % más eficientes en el consumo de combustible. [ cita requerida ] Una desventaja del sistema SCR, además del costo de desarrollo inicial adicional (que se puede compensar con el cumplimiento y el rendimiento mejorado), [ cita requerida ] es la necesidad de rellenar el reductor, cuya periodicidad varía con las millas recorridas, los factores de carga y las horas utilizadas. [73] [ cita completa necesaria ] [ mejor fuente necesaria ] [ fuente de terceros necesaria ] El sistema SNCR no es tan eficiente a mayores revoluciones por minuto ( rpm ). [ cita necesaria ] El SCR se está optimizando para tener una mayor eficiencia con temperaturas más amplias, para ser más duradero y para satisfacer otras necesidades comerciales. [68]

Recirculación de gases de escape

La recirculación de gases de escape (EGR), en motores diésel, se puede utilizar para lograr una mezcla de combustible y aire más rica y una temperatura máxima de combustión más baja. Ambos efectos reducen las emisiones de NO x , pero pueden afectar negativamente la eficiencia y la producción de partículas de hollín. La mezcla más rica se logra desplazando parte del aire de admisión, pero sigue siendo pobre en comparación con los motores de gasolina, que se acercan al ideal estequiométrico . La temperatura máxima más baja se logra mediante un intercambiador de calor que elimina el calor antes de volver a ingresar al motor y funciona debido a la mayor capacidad térmica específica de los gases de escape que el aire. Con la mayor producción de hollín, la EGR a menudo se combina con un filtro de material particulado (PM) en el escape. [74] [ cita completa requerida ] En los motores turboalimentados, la EGR necesita un diferencial de presión controlado a través del colector de escape y el colector de admisión, que se puede lograr mediante ingeniería como el uso de un turbocompresor de geometría variable, [ cita requerida ] que tiene álabes guía de entrada en la turbina para generar contrapresión de escape en el colector de escape que dirige el gas de escape al colector de admisión. [74] También requiere tuberías y válvulas externas adicionales, por lo que requiere mantenimiento adicional. [ cita requerida ] [75]

Sistemas combinados

John Deere , el fabricante de equipos agrícolas, está implementando un diseño combinado SCR-EGR en un motor diésel de 9 litros "6 en línea" que involucra ambos tipos de sistemas, un filtro PM y tecnologías de catalizador de oxidación adicionales. [76] [ mejor fuente necesaria ] [ fuente de terceros necesaria ] El sistema combinado incorpora dos turbocompresores , el primero en el colector de escape, con geometría variable y que contiene el sistema EGR; y un segundo turbocompresor de geometría fija. El gas de escape recirculado y el aire comprimido de los turbocompresores tienen enfriadores separados, y el aire se fusiona antes de ingresar al colector de admisión, y todos los subsistemas están controlados por una unidad de control central del motor que optimiza la minimización de contaminantes liberados en el gas de escape. [76]

Otros remedios

Air Ink ha creado una nueva tecnología que se está probando en 2016 y que recoge partículas de carbono mediante un dispositivo cilíndrico "Kaalink" que se instala en el sistema de escape de un vehículo y, tras procesarlo para eliminar metales pesados ​​y carcinógenos, la empresa planea utilizar el carbono para fabricar tinta. [77]

En la India, el kit de combustible dual Chakr moderniza un grupo electrógeno diésel para que funcione con una mezcla de gas y diésel, con un 70 % de gas natural y un 30 % de combustible fósil . [78]

Recuperación de agua

Se han realizado investigaciones sobre formas en que las tropas en los desiertos pueden recuperar agua potable de los gases de escape de sus vehículos. [79] [80] [81] [82] [83]

Véase también

Referencias y notas

  1. ^ abcdefghij Lippmann, Morton, ed. (2009). Tóxicos ambientales (PDF) . págs. 553, 555, 556, 562. doi :10.1002/9780470442890. ISBN . 9780470442890. la composición puede variar notablemente con la composición del combustible, el tipo de motor, las condiciones de funcionamiento... la combustión del combustible de petróleo produce principalmente dióxido de carbono, agua y nitrógeno... Los riesgos para la salud residen en las partículas pequeñas, invisibles o poco visibles... el núcleo de carbono (EC) del hollín diésel... sirve como núcleo para la condensación de compuestos orgánicos del combustible no quemado o quemado de forma incompleta... todavía parece que los HAP nitrados son los mutágenos bacterianos más predominantes
  2. ^ "IARC: LOS ESCAPE DE MOTORES DIÉSEL SON CARCINÓGENOS" (Nota de prensa) . Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer (IARC). 12 de junio de 2012. Consultado el 14 de agosto de 2016. El Grupo de Trabajo revisó a fondo la evidencia científica y, en general, concluyó que existía evidencia suficiente en humanos sobre la carcinogenicidad de los escapes de diésel. El Grupo de Trabajo encontró que los escapes de diésel son una causa de cáncer de pulmón (evidencia suficiente) y también observó una asociación positiva (evidencia limitada) con un mayor riesgo de cáncer de vejiga.
  3. ^ "Informe sobre carcinógenos: partículas de escape de diésel" (PDF) . Programa Nacional de Toxicología, Departamento de Salud y Servicios Humanos. 2 de octubre de 2014. Se prevé razonablemente que la exposición a partículas de escape de diésel sea un carcinógeno humano, con base en evidencia limitada de carcinogenicidad de estudios en humanos y evidencia de respaldo de estudios en animales experimentales y estudios mecanísticos.
  4. ^ "Escape de motores diésel; CASRN NA" (PDF) . Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos. 28 de febrero de 2003. Según el borrador revisado de 1999 de las Directrices para la evaluación del riesgo de carcinógenos de la EPA de Estados Unidos (US EPA, 1999), es probable que el escape de motores diésel (DE) sea carcinógeno para los seres humanos por inhalación debido a exposiciones ambientales.
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    "... Se utilizaron los odds ratios y las frecuencias de cada factor desencadenante para calcular las fracciones atribuibles a la población (PAF), que estiman la proporción de casos que podrían evitarse si se eliminara un factor de riesgo. Las PAF dependen no solo de la fuerza del factor de riesgo a nivel individual, sino también de su frecuencia en la comunidad. ... [L]a prevalencia de exposición a los factores desencadenantes en la ventana temporal de control pertinente varió de 0,04% para el consumo de cocaína a 100% para la contaminación del aire. ... Teniendo en cuenta el OR y las prevalencias de exposición, la PAF más alta se estimó para la exposición al tráfico (7,4%) ...
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  • Partículas de escape diésel: se prevé razonablemente que sean cancerígenas para los seres humanos
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  • Escape de diésel: lo que necesitas saber
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