Estudio de las emisiones de motores diésel de automoción en condiciones de funcionamiento transitorias al usar biodiesel
- Autores: María Dolores Cardenas Almena
- Directores de la Tesis: Octavio Armas Vergel (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Castilla-La Mancha ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: María del Pilar Dorado Pérez (presid.), Arantzazu Gómez Esteban (secret.), Vicente Bermúdez Tamarit (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: RUIdeRA
- Resumen
La tecnología diésel presenta una clara ventaja frente a su competidor directo en el sector de turismos, el vehículo con motor de encendido provocado: su mayor eficiencia. Hasta la fecha, éste ha sido el pilar sobre el que los fabricantes de vehículos europeos sostienen su apuesta por la tecnología diésel como clave para cumplir los objetivos de CO2 a 2020. Este hecho, unido a una ventaja fiscal del gasóleo frente a la gasolina ha posicionado al vehículo diésel en un lugar de equidad, si no destacado, en el mercado europeo. Sin embargo, existen otros factores que juegan en contra del motor diésel: las emisiones contaminantes de partículas y NOx, de gran impacto en la calidad del aire de las ciudades. Además, estas emisiones se agravan bajo condiciones transitorias y para atajarlas, se requieren complejos y costosos sistemas de control. Por ello, el funcionamiento transitorio de motor constituyen el foco de atención de investigadores y reguladores, no sólo por formar parte de la operación en conducción real (aceleraciones, incrementos de pendiente de la calzada, …) y, si no también porque suponen condiciones críticas para la emisión de contaminantes (y también de CO2). La mayor presión legislativa en materia de emisiones contaminantes, cada vez más estricta en cuanto a límites y forma de evaluación (ciclo más transitorio unido a la regulación bajo condiciones de conducción real) pondrá en un compromiso a la tecnología diésel para cumplirlo tecnológicamente manteniendo su competitividad en coste frente a su competidor, el vehículo de gasolina, cuyos niveles de emisión de estos contaminantes de tal impacto en la calidad del aire, son muy inferiores en la actualidad. Además, otras alternativas de propulsión, como los vehículos de gasolina híbridos, son una solución real para recortar las emisiones de CO2 del transporte por carretera. En el plano de las emisiones de CO2, los biocarburantes son una solución alternativa real a día de hoy. Sin embargo, deben ser económicos, sostenibles y aceptados por los consumidores y fabricantes de vehículos, y probar su contribución real a la “descarbonización” del transporte. El biodiésel, en particular, mostradas sus ventajas en materia de emisión de algunos contaminantes (partículas, hidrocarburos, monóxido de carbono), el potencial de contener otros mediante control electrónico (óxidos de nitrógeno) y demostrada su sostenibilidad económica y medioambiental, puede jugar un papel en el futuro próximo de la tecnología diésel, no sólo en bajas, sino también en altas concentraciones. Todo ello ha motivado la realización de esta tesis doctoral cuyo objetivo fundamental es contribuir a la generación de conocimiento sobre el efecto de biodiésel usado en altas concentraciones sobre las emisiones y prestaciones de un motor diésel ligero con sistema de inyección common rail bajo condiciones transitorias de funcionamiento. Este objetivo se puede desglosar en los tres siguientes: • Estudio experimental del comportamiento de prestaciones y emisiones de un motor diésel alimentado con gasóleo convencional en algunas de las condiciones transitorias de funcionamiento más críticas desde el punto de vista de las emisiones y prestaciones, como son el incremento de par a régimen de giro constante, la reducción de régimen de giro a par constante, el arranque en frío y en caliente y una combinación de ellas, como es el ciclo de homologación europeo en materia de emisiones contaminantes. • Estudio comparativo del efecto del biodiésel puro de diferentes orígenes (aceite vegetal usado y sin usar de colza, girasol y soja) y sus mezclas al 30 y 70 % v/v con el gasóleo de referencia en las condiciones transitorias mencionadas anteriormente. • Estudio del impacto de diferentes estrategias de control de motor (inyección y recirculación de gases de escape) en el efecto de emisiones y prestaciones de motor al emplear gasóleo convencional y biodiésel bajo condiciones de funcionamiento transitorias. Los resultados obtenidos evidencian, por un lado, que la estrategia de control del motor presenta mayor impacto en las emisiones gaseosas y opacidad del humo durante los transitorios de motor que el efecto aislado de combustible y, por otro lado, que en un motor optimizado para el empleo de gasóleo de origen fósil (EN 590), el efecto del biodiésel (y sus mezclas) en las emisiones gaseosas y opacidad del humo durante los transitorios evaluados, es un efecto agregado que puede desglosarse en (a) el efecto de las propiedades físico-químicas intervinientes en el proceso de inyección, evaporación, mezcla, combustión y oxidación (en sistemas de pos-tratamiento, en este caso, catalizador de oxidación) y (b) el efecto del poder calorífico y densidad en la estrategia de control del motor.
