Especiación de hidrocarburos en un motor diésel empleando distintos combustibles y modos de operación
- Autores: Jose Guillen Flores
- Directores de la Tesis: Rosario Ballesteros Yañez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Castilla-La Mancha ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Magín Lapuerta Amigo (presid.), José Laureano Canoira López (secret.), Francisco Javier Cereceda Balic (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias y Tecnologías aplicadas a la Ingeniería Industrial por la Universidad de Castilla-La Mancha
- Materias:
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- Resumen
La especiación de las emisiones diésel ha tomado interés en los últimos años debido al riesgo que presentan sobre el medio ambiente y la salud humana. De todas las especies emitidas, los com-puestos carbonílicos y los hidrocarburos aromáticos policíclicos son los que más atención acaparan. Los primeros se caracterizan por tener una inestabilidad atmosférica muy alta, debido a la polaridad creada por el grupo carbonilo. Esto los hace muy reactivos, participando en la formación de ozono en las capas bajas de la atmósfera. Los segundos se estudian debido a la toxicidad y mutagénesis que presentan sobre los seres vivos. En esta tesis doctoral se estudian las emisiones de carbonilos recogidas directamente del escape y de hidrocarburos aromáticos policíclicos asociados al material particulado de un motor diésel, ensayando diferentes combustibles alternativos al diésel fósil (mezcla etanol-diésel denominado E-diésel, biodiésel procedente de grasas animales, GTL, HVO) bajo distintas condiciones de operación.
Para la realización de los ensayos se emplea un motor diésel monocilíndrico, cuyas características geométricas y funcionales se corresponden con las de un motor de vehículo pesado. El motor se encuentra conectado a un freno dinamométrico y a una serie de sistemas auxiliares independientes del motor, lo que permite variar las condiciones de operación individualmente. Para el muestreo de las emisiones de especies carbonílicas se utiliza una sonda calorifugada, conectada a un sistema de bombeo y filtros, y a un caudalímetro, tras el cual se colocan los cartuchos de 2,4-dinitrofenilhidrazina con los que se capturan los carbonilos. Posteriormente, los cartuchos se diluyen y la muestra se analiza mediante cromatografía líquida de alta resolución. Para el muestreo de los hidrocarburos aromáticos policíclicos se emplea un minitúnel de dilución, aprovechando y siguiendo el procedimiento regulado para la homologación de motores de automoción, donde se colocan filtros de fibra de vidrio sobre los que se recogen las partículas. Tras el muestreo, los filtros se someten a una extracción Soxhlet y el extracto se analiza también mediante cromatografía líquida. Así, en este trabajo ambos grupos de emisiones se analizan utilizando la misma técnica.
Los resultados de compuestos carbonílicos muestran que el biodiésel es el combustible que más carbonilos emite, debido a la presencia de oxígeno en su propia molécula. Las emisiones del E-diésel son ligeramente superiores a las del diésel, mientras que las del GTL y HVO son similares a las de este último. La reactividad específica, por el contrario, es más baja en el biodiésel debido a que las emisiones de este combustible se componen principalmente de acetona. En cuanto al resto de combustibles, el diésel presenta la reactividad específica más alta debido a la emisión de formaldehido, carbonilo con la mayor reactividad. Así, es posible establecer una relación entre el ratio O/C del combustible y las emisiones y reactividad de los carbonilos. Finalmente, se estudia también la toxicidad de estas emisiones mediante diversos parámetros propuestos por las agencias medioambientales internacionales, observando diferencias en las conclusiones dependiendo de cuál de ellos se estudie.
Por último, los resultados de aromáticos policíclicos muestran que el E-diésel es el que más compuestos emite, debido a factores como la alta entalpía de vaporización del etanol y el contenido en aromáticos del diésel. La toxicidad de las emisiones del E-diésel, por el contrario, es menor que la del diésel, ya que la mayor parte de los hidrocarburos emitidos son de bajo peso molecular, cuya toxicidad es baja. En cuanto al resto de combustibles, el biodiésel y los combustibles parafínicos son los que menos emiten, debido principalmente a la ausencia de aromáticos en su composición. La toxicidad, del mismo modo, es menor que la del diésel y E-diésel. Observando estos resultados, es posible establecer también una relación entre el ratio H/C del combustible y las emisiones de aromáticos policíclicos.
