Control ambiental uide

1. UNIVERSIDAD
INTERNACIONAL
DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERIA
AUTOMOTRIZ
Control Ambiental I
Profesor: Ing. Edwin Puente

2. COMBUSTIBLES
Valores Característicos

3. COMBUSTIBLES
Valores Característicos

4. COMBUSTIBLES
Potencia Calorífica – Poder de Combustión
POTENCIA ENERGÉTICA DE LOS
COMBUSTIBLES
magnitudes
Potencia calorífica específica Hu
(potencia calorífica inferior)
Intervención de agua de combustión
en forma vaporosa
Tienen una
potencia calorífica
inferior que los
hidrocarburos
puros porque el
oxígeno combinado
con ellos no
participa en la
combustión
Poder de combustión específico Ha
(potencia calorífica superior)
WORLDWIDE FUEL
CHARTER
Contienen oxígeno
(oxigenados)
alcoholes, éter, metiléster
de ácidos grasas
Aumenta el consumo de
combustible.

5. COMBUSTIBLES
Potencia Calorífica – Mezcla
POTENCIA CALORÍFICA DE LA
MEZCLA A/C
Determina la potencia del motor
Es casi igual de grande con la misma
relación estequiométrica para todos
los combustibles líquidos y gases
licuados
Contienen oxígeno
(oxigenados)
aprox. 3,5 a 3,7 MJ/m3

6. COMBUSTIBLES
Gasolinas
Norma Europea
Norma Estadounidense
EN 228 - Gasolina sin plomo
ASTM 04814 (American Society for Testing and
Materials, Sociedad Americana de Ensayos y
Materiales)

7. COMBUSTIBLES
Gasolinas
GASOLINA
hidrocarburos + componentes orgánicos oxigenados
+ aditivos = mejorar a de sus propiedades
Distintas situaciones
NORMAL
SUPER
SUPER - PLUS
VERANO
-
RESISTENCIA A LA DETONACIÓN
INVIERNO
+
-
VOLATILIDAD
Denominaciones comerciales que pueden
variar según países
Componentes deben
variar según regiones
+

8. COMBUSTIBLES
Gasolinas
MOTOR INYECCIÓN
ELECTRÓNICA
GASOLINA
CATALIZADOR
Gasolina sin
Plomo
Gasolina con Plomo
(combustible o aditivo)
El plomo daña el
recubrimiento de
metales nobles (p.ej.,
platino) y sonda
lambda

9. COMBUSTIBLES
Gasolinas
PROPIEDADES DE LAS
GASOLINAS
DENSIDAD
OCTANAJE
EN 228
720 a 775 kg/m3
Precalentamiento de la mezcla
Número de revoluciones más alto
Ajuste variable del punto de encendido
Carga térmica más elevada del combustible
Procedimiento MON
Índice de Octanos del Motor
Procedimiento RON
Índice de Octanos Investigado
VOLATILIDAD
Golpeteo a gran velocidad
EN 228
10 clases de volatilidad
diferentes (A-F, C1-F1)
presión de vapor
el transcurso de la ebullición
VLI (Vapour Lock Index, índice de bolsa de vapor)
Golpeteo en aceleración
Volátiles para asegurar un
arranque en frío seguro
No volátiles en caso de
temperaturas más altas

10. COMBUSTIBLES
Gasolinas
En Europa,
están
autorizados,
p.ej., E5
(máx. 5% de
etanol); en los
EE.UU., E10
Y en Brasil,
E20-E26
INCREMENTO DE
OCTANAJE
USO DE
PLOMO
USO DE
ADITIVOS NO
METÁLICOS
Dismunición
de desgaste
en el motor
Daño de
catalizador y
sensor de
oxígeno
Daño
ambiental
Efecto éter
(p.ej., MTBE:
Methyl Tertiary
Butyl Ether, éter
bulílico terciario
metílico, 3 a
15%).
Alcoholes
(metanol,
etanol)
Remapeo
EEPROM

11. COMBUSTIBLES
Gasolinas
Otras Propiedades de la
Gasolina
•
•
Transcurso de la
ebullición
Presión de vapor
Indíce de bolsa de vapor
(VLI)
Azufre
La proporción de evaporación es
dada a 70ºC, 100ºC y 150ºC
A 37,8ºC (100ºF) en verano es
de 60 kPa como máximo,
mientras que en invierno es de
90 kPa como máximo
•
Hasta los 70ºC debe ascender a una
cantidad mínima para garantizar un
arranque fácil del motor frío.
La proporción a los 100ºC evaporada
tampoco puede ser demasiado grande,
ya que, de lo contrario, pueden formarse
burbujas de vapor.
El volumen evaporado hasta los 150ºC no
debe ser demasiado bajo a fin de impedir
que el aceite lubricante se diluya.
Un aumento de la presión de vapor
porque se ha añadido una mezcla de
alcohol sólo se hace evidente, cuando las
temperaturas son más altas. Proporción
vapor-líquido (relación VLI).
Es la suma calculada de la
presión de vapor multiplicada por
diez (en kPa a 37,8ºC) y la
cantidad multiplicada por siete de
la proporción de combustible
evaporado hasta 70ºC.
El contenido de azufre de las gasolinas se limitará a 10 mg/kg en toda Europa a partir de 2009. Este producto sin azufre ya
está introducido en Alemania después de que en 2003 se impusiera una tasa de castigo sobre los combustibles con azufre.

12. COMBUSTIBLES
Gasolinas
ADITIVOS
Protección Contra el
Envejecimiento
Limpieza del Sistema de
Admisión
Protección Contra la
Corroción
Antioxidantes.- aumentan
su estabilidad de
almacenamiento
Detergentes.- condición para
mantener el ajuste y la
preparación de mezcla
óptimizados
Añadiendo inhibidores de la
corrosión que se fijan como
una película fina sobre la
superficie metálica
Los desactivadores
metálicos impiden que
los iones de metal tengan
un efecto catalítico sobre
el envejecimiento del
combustible.
Funcionamiento de marcha
sin averías y una
minimización de las
substancias nocivas de los
gases de escape
La entrada de agua
puede provocar
corrosión en el
sistema de
inyección

13. COMBUSTIBLES
Gasolinas

14. COMBUSTIBLES
Gasóleos
Norma Europea
EN 590
Los gasóleos se componen de una variedad de
hidrocarburos que entran en ebullición entre los 180ºC
y los 370ºC.
Destilación progresiva del petróleo
Aceites más pesados al
disociar las moléculas

15. COMBUSTIBLES
Gasóleos
Valores Característicos
Propiedad de un combustible de iniciar el autoencendido en un
motor Diesel
Facilidad de encendido
Expresa la facilidad de encendido. Es más alto cuanto mayor es la
facilidad con la que se inflama el combustible.
Número de cetanos CN
Al n-hexadecano (cetano), que tiene una gran facilidad de encendido, se le
asigna el número de cetanos 100, mientras que al metilnaftaleno, que se
enciende con más lentitud, se le asigna el número de cetanos O.
Índice de cetanos
Se calcula a partir de la densidad Como es
natural, esta magnitud es puramente calculada
Norma EN 590

16. COMBUSTIBLES
Gasóleos
Otros Valores Característicos
Comportamiento en frío
Se puede obstruir el filtro de combustible debido a la
segregación de cristales de parafina y, en consecuencia, se
puede interrumpir la alimentación de combustible
La parafina se puede empezar a segregar ya a 0ºC o más
cuando las circunstancias son desfavorables
CFPP: Cold Filter Plugging
Point, Punto de Obturación
del Filtro en Frío
Diferentes clases que los distintos países pueden establecer en función
de las condiciones climáticas y geográficas predominantes .
Norma EN 590
Antes, al gasóleo se le añadía ocasionalmente un poco de gasolina
en el depósito del vehículo para mejorar su resistencia al frío. Con
los combustibles adecuados a la normativa, esto ya no es necesario
y, además, podría producir la pérdida de todos los derechos de
garantía en caso de que se produjeran daños.

17. COMBUSTIBLES
Gasóleos
Otros Valores Característicos
Temperatura a la que un líquido inflamable desprende tanto
vapor al aire que lo rodea.
Punto de Inflamación
Por motivos de seguridad (transporte, almacenamiento), el gasóleo
pertenece a la categoría de peligro A III (punto de inflamación> 55ºC).
Intervalo de Ebullición
Densidad
Si se amplia este intervalo hacia temperaturas más bajas, se obtiene un
combustible adecuado para el frío, aunque su número de cetanos baja.
Si la temperatura del punto final del proceso de ebullición sube,
se obtendría mejor aprovechamiento del combustible, pero hay
mayor formación de hollín y una mayor coquización de los
inyectores (acumulación de residuos de combustión).
La potencia calorífica del gasóleo depende de su
densidad; es mayor al aumentar la densidad
Densidades altas → mayor emisión de hollín
Densidades reducidas → disminuye la potencia

18. COMBUSTIBLES
Gasóleos
Otros Valores Característicos
Viscosidad
Demasiado baja provoca unas mayores pérdidas de fuga en la bomba de
inyección por ende una falta de potencia. Si es mucho mayor, en los
sistemas sin regulación de presión (p.ej., unidad bomba-inyector), provoca
un aumento de la presión máxima cuando las temperaturas son altas.
La capacidad lubricante se mide en un test de desgaste por vibraciones
(HFRR, dispositivo de oscilación de alta frecuencia)
Capacidad Lubricante
Azufre
La capacidad lubricante hidrodinámica de los gasóleos tiene una
importancia secundaria frente a la capacidad lubricante en el intervalo de
rozamiento mixto.
En función de la calidad del petróleo crudo y de los componentes utilizados
para su mezcla, los gasóleos contienen azufre combinado químicamente.
Los componentes de craqueo suelen tener unos altos contenidos de azufre
que se pueden reducir, no obstante, en la refinería mediante un tratamiento
con hidrógeno (hidrogenación).

19. COMBUSTIBLES
Gasóleos
Otros Valores Característicos
Tendencia a la coquización
Coquizar los inyectores.- En la coquización influyen sobre todo aquellos
componentes que el gasóleo contiene al final de la ebullición
(especialmente de las proporciones de craqueo).

20. COMBUSTIBLES
Gasóleos
ADITIVOS
Agentes para mejorar la
capacidad lubricante
Correctores del encendido
(corrector de cetanos)
Correctores de fluencia
Concentración total de los aditivos es <O,1% → muchos valores
característicos físicos no se modifican.
Biodiésel EN 590.- ácidos grasas, ésteres de ácidos grasos o glicerinas.
Ésteres de ácido nítrico .- acortan el retraso del encendido con unas
repercusiones positivas sobre la generación de ruidos y las emisiones de
partículas.
Poliméricos .- sólo se añaden en invierno.
Detergentes
Sistema de Admisión.- impide la formación de depósitos y reduce la
coquización en los inyectores.

21. COMBUSTIBLES
Gasóleos
ADITIVOS
Concentración total de los aditivos es <O,1% → muchos valores
característicos físicos no se modifican.
Inhibidores de la corrosión
Impiden que se corroan las piezas metálicas al entrar agua en el sistema
de inyección.
Inhibidores de espuma
(antiespumantes)
Las espuma excesiva que se forma al llenar rápidamente el depósito de
combustible se puede prevenir añadiendo antiespumantes.

22. COMBUSTIBLES
Gasóleos

23. COMBUSTIBLES
Combustibles Alternativos
ALCOHOLES
Motores Gasolina
La mayoría de las ocasiones, estos alcoholes se utilizan como
componentes del combustible para aumentar el octanaje
- ADAPTACIONES ESPECIALES -
• Éter butílico terciario metílico (MTBE) o el éter butílico
terciario etílico (Ethyl Tertiary Butyl Ether, ETBE), que se
pueden producir a partir de los alcoholes con isobuteno
como por ejemplo la Úrea.
• (M100) Metanol que se puede fabricar a partir de
materias primas que contienen carbono y que son muy
abundantes como los carbones, el gas natural, el aceite
pesado, etc.
• (E100) Etanol que tiene una gran importancia por su
origen biogénico (fermentación de la caña de azúcar en
Brasil y de cereales en los EE.UU.).
Los alcoholes poseen otras propiedades materiales (potencia calorífica, presión de vapor,
resistencia de material, corrosividad, etc.) que deben tenerse en cuenta desde el punto
de vista de la construcción.

24. COMBUSTIBLES
Combustibles Alternativos
GAS – Motores Gasolina
Gas Natural GNC
Gas Liquado GLP
Autogás.- Mezcla de propano y butano,
• Metano comprimido
se emplea en menores cantidades para
• Muy pocas emisiones de substancias
el funcionamiento de vehículos.
nocivas, menos CO2.
Se licua bajo presión.
• Mayor relación H/C de 4:1 frente al
prEN 589.
2:1 de la gasolina.
El octanaje es > 89MON.
• El GNC necesita 4 veces más de
espacio volumétrico de
almacenamiento para el mismo
contenido de energía, respecto a la
gasolina.
•El GNC se emplea sobre todo en motores Otto (octanaje≈130).
•Experimentalmente en motores Diesel.
•En la combustión del motor Diesel, se impide casi por completo que se forme hollín.
•Los vehículos deben adecuarse muy bien para el funcionamiento con GNC.
•Hasta el momento no existen normas europeas para el GNC.

25. COMBUSTIBLES
Combustibles Alternativos
GAS – Motores Gasolina
Gas Natural GNC
GNL (Gas Natural Licuado) = Gas licuado a -162ºC.
Capacidad de almacenamiento tres veces mayor
del GNL en comparación con el GNC pero coste
energético elevado.
Gas Liquado GLP
Autogás.- Mezcla de propano y butano,
se emplea en menores cantidades para
el funcionamiento de vehículos.
Se licua bajo presión.
prEN 589.
El octanaje es > 89MON.

26. COMBUSTIBLES
Combustibles Alternativos
GAS – Motores Gasolina
Gas Liquado GLP

27. COMBUSTIBLES
Combustibles Alternativos
Metiléster de ácidos grasos (FAME)
Biodiesel
prEN 14214
Cumplen prEN 590
Grasas o los aceites vegetales o animales que se transesterifican con metanol.
Metilésteres frecuentes:
•
•
•
•
•
•
aceite de semillas de colza (RME, Europa)
aceite de saja (SME, EE.UU.)
aceite de girasol
aceite de palma
aceite de cocina usado (UFOME: Used Frying Oil Methyl Ester)
sebo vacuno (TME: Tallow Methyl Ester)
En lugar del metanol se puede utilizar
etanol.
Brasil se produce el etiléster de aceite de
saja (SEE).
Normalmente se emplean junto con otros FAME.
•
•
Se producen considerables problemas, por la elevada viscosidad y a una fuerte coquización de los inyectores.
Los FAME pueden utilizarse en estado puro (B100) o añadidos al gasóleo (B5) con una proporción de hasta el 5% como
máximo.
El empleo de los FAME puede estar relacionado también con fallos de funcionamiento.

28. COMBUSTIBLES
Combustibles Alternativos
Metiléster de ácidos grasos (FAME)

29. COMBUSTIBLES
Combustibles Alternativos
Emulsiones (Gasóleos)
Emulsiones de agua o etanol en gasóleos.
El agua y los alcoholes presentan
una mala solubilidad en el gasóleo
Reducen las emisiones de hollín y de óxidos de nitrógeno
Bombas de Inyección en Línea
Emulgentes eficaces impiden
permanentemente una
desmulsificación.
Protección contra el desgaste
y corroción

30. COMBUSTIBLES
Combustibles Alternativos
Dimetil éter (DME)
Semisintético con un número de cetanos CN≈55
Baja densidad y a la elevada
proporción de oxígeno
Estado Gaseoso
Reducen las emisiones de hollín y de óxidos de nitrógeno
Adaptación en Sistemas de Inyección
Potencia calorífica reducida.

31. COMBUSTIBLES
Combustibles Alternativos
COMBUSTIBLES SINTÉTICOS
Synfuels®
Sunfuels®
Gas sintético (H2 y CO) en el
procedimiento Fischer-Tropsch
Se obtiene Gasóleos y Gasolinas
de alta calidad
COSTES ELEVADOS DE
PRODUCCIÓN
Carbones, coque o gas
natural para obtener gas
sintético
Biomasa - cosechas
agrícolas o residuos
animales
Productos derivados:
gas licuado y parafinas
Procedimiento Fischer-Tropsch, el gas sintético se
convierte en hidrocarburos mediante un proceso
catalítico .
SIN AZUFRE Y SIN SUBSTANCIAS AROMÁTICAS

32. COMBUSTIBLES
Combustibles Alternativos

33. COMBUSTIBLES
Combustibles Alternativos

34. MOTORES DE COMBUSTIÓN
INTERNA

35. MOTORES DE COMBUSTIÓN
INTERNA
Motor Otto
Motor Otto → Motor de pistones con formación de la mezcla interior o exterior y encendido por chispa.
MEZCLA ESTEQUIMÉTRICA
MEZCLA HOMOGÉNEA
MEZCLA HETEROGÉNEA
Formación exterior
λ = 0,6 a 1,6
Presión de compresión: 20 a 30 bar
ξ= 8 a 12
Temperatura final de compresión: 400 a 500°C
Motores con catalizador de tres vías → λ = 0,98 y 1,02,
Grado de homogeneización:
• momento de la formación de mezcla
• distribución del combustible en la cámara de combustión
Formación interior
BDE - GDI
λ = 0,8 a 1,4

36. MOTORES DE COMBUSTIÓN
INTERNA
Motor Diesel
Motor Diesel → Motor de pistones con formación de la mezcla interior y autoencendido.
MEZCLA ESTEQUIMÉTRICA
MEZCLA HETEROGÉNEA
Presión de compresión: 30 a 55 bar
Sobrealimentados: 80 a 110 bar
ξ= 16 a 21
Temperatura final de compresión: 700 a 900°C
Formación interior
Inyección Directe o Indirecta
λ cubre la gama que va del
aire puro en la zona exterior
del chorro (λ=∞)
0,3<λ<1,5
Energía Cinética del chorro del combustible:
• Depende de la caída de presión en el orificio de inyección del inyector.
• Determina con el cono del chorro definido por la geometría del inyector y la velocidad de salida del
combustible resultante

37. MOTORES DE COMBUSTIÓN
INTERNA
Motores para Varios Combustibles
Motor para varios combustibles → Motor exclusivamente con formación interior de la mezcla e inicio de
encendido tardío (similar al Diesel)
Utilización de Varios Combustibles
Detonancia distintas calidades
Mezcla interior de mezcla
Con formación de mezcla externa
Trabajar con combustibles de distinta calidad
sin que sufra daños el motor.
ξ = 25:1
Los motores para varios
combustibles apenas tienen
relevancia, ya que no
permiten cumplir los
exigentes valores límite de
los gases de escape
ξ = 14 a 15
Fuentes de encendido externas, como bujías de encendido

38. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Gasolina

39. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Gasolina

40. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Gasolina

41. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Gasolina

42. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Gasolina

43. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Gasolina

44. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Gasolina

45. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Gasolina

46. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Gasolina

47. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Gasolina

48. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Gasolina

49. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Gasolina

50. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Gasolina

51. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Diesel

52. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Diesel

53. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Diesel

54. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Diesel

55. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Diesel

56. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Diesel

57. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Diesel

58. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Diesel

59. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Diesel

60. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Diesel

61. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Diesel

62. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Diesel

63. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Diesel

64. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Diesel

65. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motocicletas

66. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motocicletas

67. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motocicletas

68. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motocicletas

69. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motocicletas

70. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motocicletas

71. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motocicletas

72. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motocicletas

73. SISTEMAS DE REDUCCIÓN DE
EMISIONES
Motor Gasolina
INVESTIGACIÓN:
SISTEMAS DE REDUCCIÓN
DE EMISIONES

74. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales
Las principales normativas sobre gases de escape son
las siguientes:
•
•
•
•
Normativa
Normativa
Normativa
Normativa
CARB (California Air Resources Board).
EPA (Environmental Protection Agency).
en la UE (Unión Europea).
japonesa.

75. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales

76. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales
Historia de las Regulaciones en USA

77. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales
Historia de las Regulaciones en EU

78. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales
Historia de las Regulaciones en Japón

79. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales
Valores de regulaciones en USA, EU, Japón

80. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales
Valores de regulaciones en Japón (Camiones Diesel)

81. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales
Valores de regulaciones en USA

82. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales
Valores de regulaciones en EU

83. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales
Óxidos Nitrosos vs. Material Particulado HD (diesel)

84. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales
Óxidos Nitrosos vs. Material Particulado HD (diesel)

85. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales
Regulación de distintos paises

86. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales

87. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales
Óxidos Nitrosos PC

88. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales
Óxidos Nitrosos vs. Material Particulado PC (diesel)

89. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales
Normativas Ecuatorianas
Trabajo: Revisión NTE

90. LEGISLACIÓN SOBRE GASES DE
ESCAPE
Normativas Internacionales
Concentración de Óxidos Nitrosos y Ozono

92. CONTROL AMBIENTAL I