INSTITUTO TECNOLGICO DETLALNEPANTLAOPCION I: TESIS PROFESIONAL

CONTROL DE CONTAMINANTES EN UNA MAQUINA DE COMBUSTION INTERNA

TRABAJO PROFESIONALQUE PARA OBTENER EL TITULO DEINGENIEROS MECATRONICOSP R E S E N T A N:

GEORGINA CRUZ LUNA

MARIA CONCEPCION LOPEZ HERNANDEZ

TLALNEPANTLA DE BAZ, EDO. DE MEXICO FEBRERO 2015DEDICATORIAS

Ma. Concepcin Hernndez LpezAgradezco a mis padres por todo lo que me ensearon a valorar, por todo lo que me apoyaron, ya que sin su apoyo no hubiera encontrado la fortaleza para seguir adelante en los momentos ms difciles.A mis hermanas y hermano que sin sus consejos, su apoyo incondicional que cuando ms los necesite estuvieron presentes y en especial agradezco toda su paciencia que tuvieron para conmigo. A mis amigos y compaeros que directa o indirectamente me apoyaron con sus conocimientos para seguirme formando como profesional.A mis asesores por tenerme mucha paciencia, haber compartido un poco de sus conocimientos y apoyado para la elaboracin de esta tesis.

Georgina Cruz LunaA lo largo de este recorrido y hasta el final, agradezco infinitamente a mis padres por estar conmigo en todo, en momentos difciles, su apoyo incondicional para lograr una meta, por lo cual he luchado da a da para lograr y terminar, gracias a ellos lo he logrado.Mi familia, hermanos que con su apoyo, siempre me brindaron y me escucharon en los momentos ms difciles de la carrera, sintiendo su apoyo me fortalec para seguir y lograr mi meta, gracias por todo.Le doy gracias a la vida por permitirme compartir, este logro con la persona , con mi compaero de vida, que me ayudo, me levanto cuando estaba en momentos crticos, su fuerza y su apoyo incondicional, la paciencia que tuvo conmigo para no dejarme caer, gracias infinitas porque sin ti no tendra con quien compartir mis logros Ismael Iturria.Amigos, compaeros que a lo largo de esta etapa, convivimos y que compartieron su conocimientos para llegar a la meta, momentos que viv son inolvidables gracias por su apoyo.A mis Profesores, gracias por todo sus conocimientos que me aportaron para formarme como profesional, su paciencia para terminar y asesorar a la elaboracin de la tesis, gracias por todo.

RESUMEN Los motores disel, son el principal motor de un camin o tracto camin, su funcionamiento es hacer la combustin y sus diferentes facetas , para liberar el humo que arroja las partculas del combustible fsil , el humo negro que lleva , xido de nitrgeno este representa alto nivel de dao a la salud, al no ser controlado tiene consecuencias en el medio ambiente, se tienen programas para controlar la contaminacin ambiental y en la calidad del aire , Mxico se encuentra en el sexto lugar de los pases mas contaminados , en Mxico se lleva acabo programas para evitar la mala calidad del aire y para prevenir enfermedades que se pueden formar con la vida cotidiana, es importante llevar un control de emisiones, uno de ellos es la afinacin y verificacin de los automviles, en que periodo es recomendable realizar la afinacin como la verificacin , en que momento el motor requiere el mantenimiento preventivo para evitar el humo negro indicando un exceso de combustible , en los motores disel se debe a uno o varios inyectores goteando en lugar de atomizar el Disel o puede deberse a sobredosificacin de la bomba de inyeccin, corregir este problemas es localizar el problema si son los inyectores cambiarlos, para dar un mejor manteniendo es llvalo a su tiempo a afinacin y verificacin para evitar los contaminantes y prolongar la vida til del motor.Pero la presencia de holln en los gases de escape de los motores diesel no solo depende de una adecuada afinacin, verificacin o mantenimiento en el tiempo requerido, sino que tambin depende mucho en que si la mezcla aire-combustible se define como pobre (la ms adecuada) o rica que es en la cual hay un exceso de combustible el cual un porcentaje de este saldr sin quemarse y por lo tanto tendremos el los gases de escape en su gran mayora emisiones de NOx y del holln. Ya que la cantidad de aire que entra a los pistones en los motores diesel es regulada mediante el acelerador, tendremos por consiguiente en este tipo de motores una mezcla rica.El catalizador es una pieza importante en todos los automviles que ayuda con la oxidacin de los gases de escape, pero debido a esto el holln es excesivamente pequeo lo cual lo hace ms difcil de eliminar o de filtrar y ms peligroso para las personas ya q es uno de los principales colaboradores en el porcentaje de muertes ocasionadas por la contaminacin ambiental. Se han propuesto varias tcnicas para la reduccin de NOx y de holln, la mayora de ellos logran la reduccin de un contaminante pero provocan el aumento del otro.Es importante trabajar en la disminucin de estos contaminantes para garantizar el funcionamiento ecolgico de los motores diesel y mejorara nuestro tipo de vida ambiental.

INDICE RESUMEN3JUSTIFICACION6CAPITULO I7FUNDAMENTO TEORICO71.1 MOTOR DE CONBUSTION INTERNA81.2 TIPOS PRINCIPALES DE MOTORES101.3 CLASIFICACIN DE LOS ALTERNATIVOS SEGN EL CICLO.111.4 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTORE DISEL131.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS161.6 PARTES DEL MOTOR DIESEL161.6.1 CMARA DE COMBUSTIN.161.6.2 SISTEMA DE ALIMENTACIN171.6.3 SISTEMA DE DISTRIBUCIN181.6.4 REFRIGERACIN EN MOTORES DE COMBUSTIN INTERNA191.6.5 SISTEMA DE ARRANQUE201.7 AFINACION EN LOS MOTORES DIESEL211.7.1 LIMPIEZA DE CMARA DE FILTRO DE AIRE221.7.2 ALIMENTACIN221.7.3 FILTRO DE AIRE MUY SUCIO241.7.4 MAL ESTADO DE AROS EN EL PISTN241.7.5 MAL ESTADO DE LOS RETENES DE VLVULAS241.7.6 MOTOR MUY VIEJO Y DESAJUSTADO.251.7.7 USO DE ACEITE DE DENSIDAD INADECUADA251.7.8 TURBOCOMPRESOR EN MAL ESTADO251.8 GASLEO (MEJOR CONOCIDO COMO DIESEL)261.8.1 PROPIEDADES271.8.2 TIPOS321.8.3 EL DIESEL MEXICANO321.9 EMISIONES CONTAMINANTES331.9.1 COMPONENTES DE LOS GASES DE ESCAPE361.10 EL HOLLIN411.11 EL SISTEMA DE ESCAPE431.11.1 PARTES DE UN SISTEMA DE ESCAPE441.12 CONTROL DE EMISIONES471.12.1 TECNCAS DE ELIMINACIN DE PARTCULAS481.12.2 TECNOLOGIAS BIOTECNOLGICAS.571.12.4 LA TECNOLOGIA SCR621.12.5 LA ELECTRNICA631.12.6 RECIRCULACIN DE LOS GASES641.12.7 SISTEMA DE CONTROL DE EMISIONES EVAPORATIVAS651.12.8 SISTEMA DE INYECCIN DE AIRE AL TUBO DE ESCAPE651.12.9 FILTROS DE PARTCULAS661.12.10 Sistema con aditivo.671.12.11 Sistema sin aditivo671.13 LA OMS691.14 LISTA DE LOS 10 PAISES MS CONTAMINADOS DEL MUNDO701.15 EL PROTOCOLO DE KYOTO711.15.1 PERMISOS DE CONTAMINACIN Y CMO SE COMERCIA CON ELLOS.711.16 BANCO MUNDIAL721.16.1 EL COMERCIO DE EMISIONES NO ES LA SOLUCIN AL CAMBIO CLIMTICO731.17 NORMAS741.17.1 NORMAS OFICIALES PARA LA CALIDAD DEL AIRE74CAPITULO II76PROCEDIMIENTO76INTRODUCCION772.1 OBJETIVO782.2 TEORIA782.3 GENERADOR DEL ALTO VOLTAJE802.4 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO812.5 CIRCUITO832.6 COMPONENTES PARA LA ELABORACION DEL PRECIPITADOR PROPUESTO.832.7 DISEO DEL FILTRO86CAPITULO III89IMPACTO ECONOMICO89INTRODUCCION903.1 FILTRO ELECTROSTTICO TIPO TUBO ALAMBRE92CONCLUSIONES95RECOMENDACIONES95BIBLIOGRAFIA96ANEXOS 197GLOSARIO108

JUSTIFICACION

Es necesario el uso de un filtro (control de holln) que contribuya a la reduccin de la contaminacin ambiental emitido por los motores Diesel, que perjudican a nuestro planeta y por supuesto a nuestra salud, por tales motivos es necesario implementar un filtro que pueda detener en mayor porcentaje el holln.

CAPITULO IFUNDAMENTO TEORICO

1.1 MOTOR DE CONBUSTION INTERNA Un motor de combustin interna (mostrado en la figura 1) basa su funcionamiento, como su nombre lo indica, en el quemado de una mezcla comprimida de aire y combustible dentro de una cmara cerrada o cilindro, con el fin de incrementar la presin y generar con suficiente potencia el movimiento lineal alternativo del pistn.

Figura 1. El motor de combustin interna

Este movimiento es transmitido por medio de la biela al eje principal del motor o cigeal, donde se convierte en movimiento rotativo, el cual se transmite a los mecanismos de transmisin de potencia (caja de velocidades, ejes, diferencial, etc.) y finalmente a las ruedas, con la potencia necesaria para desplazar el vehculo a la velocidad deseada y con la carga que se necesite transportar.Mediante el proceso de la combustin desarrollado en el cilindro, la energa qumica contenida en el combustible es transformada primero en energa calorfica, parte de la cual se transforma en energa cintica (movimiento), la que a su vez se convierte en trabajo til aplicable a las ruedas propulsoras; la otra parte se disipa en el sistema de refrigeracin y el sistema de escape, en el accionamiento de accesorios y en prdidas por friccin.En este tipo de motor es preciso preparar la mezcla de aire y combustible convenientemente dosificada, lo cual se realizaba antes en el carburador y en la actualidad con los inyectores en los sistemas con control electrnico. Despus de introducir la mezcla en el cilindro, es necesario provocar la combustin en la cmara del cilindro por medio de una chispa de alta tensin que la proporciona el sistema de encendido.

El principio de funcionamiento de un motor de combustin interna.En un motor el pistn se encuentra ubicado dentro del cilindro cuyas paredes le restringen el movimiento lateral como se ve en la figura 2, permitiendo solamente un desplazamiento lineal alternativo entre el punto muerto superior (PMS) y el punto muerto inferior (PMI); a dicho desplazamiento se le denomina carrera.

Figura 2.El conjunto mvil

Tanto el movimiento del pistn como la presin ejercida por la energa liberada en el proceso de combustin son transmitidos por la biela al cigeal. Este ltimo es un eje asegurado por los apoyos de bancada al bloque del motor, y con unos descentramientos en cuales se apoyan las bielas, que son los que permiten que el movimiento lineal del pistn transmitido por la biela se transforme en un movimiento circular del cigeal.Este movimiento circular debe estar sincronizado principalmente con el sistema de encendido y con el sistema valvular (figura 3), compuesto principalmente por el conjunto de vlvulas de admisin y de escape, cuya funcin es la de servir de compuerta para permitir la entrada de mezcla y la salida de gases de escape.Normalmente las vlvulas de escape son aleadas con cromo con pequeas adiciones de nquel, manganeso y nitrgeno, para incrementar la resistencia a la oxidacin debido a las altas temperaturas a las que trabajan y al contacto corrosivo de los gases de escape.

Figura 3. Sistemas de vlvulas

1.2 TIPOS PRINCIPALES DE MOTORES Alternativos. El motor de explosin ciclo Otto, cuyo nombre proviene del tcnico alemn que lo desarroll, Nikolaus August Otto, es el motor convencional de gasolina, aunque tambin se lo conoce como motor de ciclo Beau de Rochas debido al inventor francs que lo patent en 1862. El motor disel, llamado as en honor del ingeniero alemn nacido en Francia Rudolf Diesel, funciona con un principio diferente y suele consumir gasleo. La turbina de gas. El motor rotatorio. El Ciclo Atkinson.1.3 CLASIFICACIN DE LOS ALTERNATIVOS SEGN EL CICLO.De dos tiempos (2T): efectan una carrera til de trabajo en cada giro.Con un diseo adecuado puede conseguirse que un motor Otto o diesel funcione a dos tiempos, con un tiempo de potencia cada dos fases en lugar de cada cuatro fases. La eficiencia de este tipo de motores es menor que la de los motores de cuatro tiempos, lo que implica que la potencia que producen es menor que la mitad de la que produce un motor de cuatro tiempos de tamao similar.El principio general del motor de dos tiempos es la reduccin de la duracin de los periodos de absorcin de combustible y de expulsin de gases a una parte mnima de uno de los tiempos, en lugar de que cada operacin requiera un tiempo completo. El diseo ms simple de motor de dos tiempos utiliza, en lugar de vlvulas de cabezal, las vlvulas deslizantes u orificios (que quedan expuestos al desplazarse el pistn hacia atrs). En los motores de dos tiempos la mezcla de combustible y aire entra en el cilindro a travs del orificio de aspiracin cuando el pistn est en la posicin ms alejada del cabezal del cilindro. La primera fase es la compresin, en la que se enciende la carga de mezcla cuando el pistn llega al final de la fase. A continuacin, el pistn se desplaza hacia atrs en la fase de explosin, abriendo el orificio de expulsin y permitiendo que los gases salgan de la cmara.

De cuatro tiempos (4T) mostrado en la figura 4: efectan una carrera til de trabajo cada dos giros.

Figura 4.El motor diesel de 4 tiempos de gasoil.

En teora, el ciclo diesel difiere del ciclo Otto en que la combustin tiene lugar a un volumen constante en lugar de a una presin constante. La mayora de los motores diesel tienen tambin cuatro tiempos (figura 5), si bien las fases son diferentes de las de los motores de gasolina. En la primera fase se absorbe solamente aire hacia la cmara de combustin. En la segunda fase, la de compresin, el aire se comprime a una fraccin mnima de su volumen original y se calienta hasta unos 440 C a causa de la compresin. Al final de la fase de compresin el combustible vaporizado se inyecta dentro de la cmara de combustin y arde inmediatamente a causa de la alta temperatura del aire. Algunos motores diesel utilizan un sistema auxiliar de ignicin para encender el combustible para arrancar el motor y mientras alcanza la temperatura adecuada. La combustin empuja el pistn hacia atrs en la tercera fase, la de potencia. La cuarta fase es, al igual que en los motores Otto, la fase de expulsin. La eficiencia de los motores diesel, que en general depende de los mismos factores que los motores Otto, es mayor que en cualquier motor de gasolina, llegando a superar el 40%. Los motores diesel suelen ser motores lentos con velocidades de cigeal de 100 a 750 revoluciones por minuto (rpm o r/min), mientras que los motores Otto trabajan de 2.500 a 5.000 rpm. No obstante, algunos tipos de motores diesel pueden alcanzar las 2.000 rpm. Como el grado de compresin de estos motores es de 14 a 1, son por lo general ms pesados que los motores Otto, pero esta desventaja se compensa con una mayor eficiencia y el hecho de que utilizan combustibles ms baratos.

Figura 5. Fases o tiempos del motor diesel.1.4 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTORE DISELEn 1933 Citron crea el primer vehculo disel para su venta comercial. Adolphus Bush en St. Louis, Missouri se convirti en el primer constructor comercial de motores disel en Estados Unidos despus de ver en una exposicin en Alemania el motor funcionando. Compr la licencia de Diesel y empez a fabricar y vender motores en Norteamrica. Despus de la Primera Guerra Mundial, los ingenieros navales que tenan experiencia en la construccin de motores disel en submarinos empezaron a adaptarlos para la economa en tiempos de paz. Al principio eran vehculos muy contaminantes y generaban mucho humo.Las regulaciones impuestas a las emisiones a la atmsfera por los gobiernos desde los aos 1960 han modificado considerablemente la tecnologa de los motores disel. Nuevas tecnologas como la inyeccin a altas presiones, la recirculacin de gases o la inyeccin electrnica han hecho que los motores disel reduzcan sus emisiones contaminantes de un 80% a un 90% desde 1987. Esto no slo ha afectado a los motores, los gobiernos han exigido a los productores de gasleo menores cantidades de metales pesados y elementos contaminantes, lo que ha obligado a modificar las frmulas y los procedimientos continuamente.Cuando se obtiene de la destilacin del petrleo se denomina petrodisel y cuando se obtiene a partir de aceites vegetales se denomina biodisel. El disel cuesta algo menos que la gasolina por una cuestin de impuestos, su rendimiento es ms eficaz (un vehculo disel consume menos combustible por distancia recorrida que un vehculo de gasolina).Un motor disel funciona mediante la ignicin (encendido) del combustible al ser inyectado muy pulverizado y con alta presin en una cmara (o pre cmara, en el caso de inyeccin indirecta) de combustin que contiene aire a una temperatura superior a la temperatura de auto combustin. sta es la llamada auto inflamacin.La temperatura que inicia la combustin procede de la elevacin de la presin que se produce en el segundo tiempo del motor, la compresin. El combustible se inyecta (por medio de inyectores mostrados en la figura 6) en la parte superior de la cmara de combustin a gran presin desde unos orificios muy pequeos que presenta el inyector de forma que se atomiza y se mezcla con el aire a alta temperatura y presin (entre 700 y 900C). Como resultado, la mezcla se inflama muy rpidamente. Esta combustin ocasiona que el gas contenido en la cmara se expanda, impulsando el pistn hacia abajo.

Figura 6.Inyector diesel

Esta expansin, a diferencia del motor de gasolina es adiabtica generando un movimiento rectilneo a travs de la carrera del pistn. La biela transmite este movimiento al cigeal, al que hace girar, transformando el movimiento rectilneo alternativo del pistn en un movimiento de rotacin.Para que se produzca la auto inflamacin es necesario alcanzar la temperatura de inflamacin espontnea del gasleo. En fro es necesario pre-calentar el gasleo o emplear combustibles ms pesados que los empleados en el motor de gasolina, emplendose la fraccin de destilacin del petrleo fluctuando entre los 220C y 350C, que recibe la denominacin de gasleo o gasoil en ingls.En los motores disel, la combustin no utiliza la chispa de una buja para encender la mezcla (en la que el gasleo es el combustible y el oxgeno del aire el comburente), sino el aumento de presin y por lo tanto, de temperatura, que se produce en el segundo tiempo de los motores de combustin interna.

1.5 VENTAJAS Y DESVENTAJASComparados con los motores a gasolina, la principal ventaja de los motores disel es su bajo costo de operacin, debido al precio del combustible que necesita para funcionar. Existe una creciente demanda del mercado por motores de este tipo, especialmente en el rea de turismo (desde la dcada de 1990, en muchos pases europeos ya supera la mitad). Actualmente en los vehculos pequeos se est utilizando el sistema common-rail. Este sistema brinda una gran ventaja, ya que se consigue un menor consumo de combustible, mejorando las prestaciones del mismo; menor ruido (caracterstico de estos motores) y una menor emisin de gases contaminantes.Las desventajas iniciales de estos motores (principalmente valor de adquisicin, costos de mantenimiento, ruido y menos prestaciones) se estn reduciendo debido a mejoras tecnolgicas que se han hecho con el tiempo, en su diseo original sobre todo en inyeccin electrnica de combustible y mejoras en sistema de alimentacin de aire forzado con accesorios como el turbocompresor. El uso de una pre cmara para los motores de automviles, se consiguen prestaciones semejantes a las de los motores de gasolina, pero se presenta el inconveniente de incremento del consumo de combustible, con lo que la principal ventaja de estos motores prcticamente desaparece.

1.6 PARTES DEL MOTOR DIESEL1.6.1 CMARA DE COMBUSTIN.La cmara de combustin es un cilindro, por lo general fijo, cerrado en un extremo y dentro del cual se desliza un pistn muy ajustado al cilindro. La posicin hacia dentro y hacia fuera del pistn modifica el volumen que existe entre la cara interior del pistn y las paredes de la cmara. La cara exterior del pistn est unida por una biela (figura 7) al cigeal, que convierte en movimiento rotatorio el movimiento lineal del pistn.

Podemos distinguir las siguientes partes del cigeal ilustradas en la figura 8 Muequillas de apoyo o de bancada. Muequillas de bielas. Manivelas y contrapesos. Platos y engranajes de mando. Taladros de engrase.

Figura 7. Biela Figura 8. Cigeal

En los motores de varios cilindros, el cigeal tiene una posicin de partida, llamada espiga de cigeal y conecta a cada eje, con lo que la energa producida por cada cilindro se aplica al cigeal en un punto determinado de la rotacin. Los cigeales cuentan con pesados volantes y contrapesos cuya inercia reduce la irregularidad del movimiento del eje. Un motor alternativo puede tener de 1 a 28 cilindros.1.6.2 SISTEMA DE ALIMENTACINEn los motores disel se dosifica el combustible gasoil de manera no proporcional al aire que entra, sino en funcin del mando de aceleracin y el rgimen motor mediante una bomba inyectora de combustible mostrada en la figura 9.

Figura 9.Bomba de inyeccin de combustible para motor disel.

En los motores de varios cilindros el combustible vaporizado se lleva a los cilindros a travs de un tubo ramificado llamado colector de admisin mostrado en la figura 10. La mayor parte de los motores cuentan con un colector de escape o de expulsin, que transporta fuera del vehculo y amortigua el ruido de los gases producidos en la combustin.

Figura 10.Colectores1.6.3 SISTEMA DE DISTRIBUCIN

Figura 11. Vlvulas y rbol de levas.Cada cilindro toma el combustible y expulsa los gases a travs de vlvulas de cabezal o vlvulas deslizantes. Un muelle mantiene cerradas las vlvulas hasta que se abren en el momento adecuado, al actuar las levas de un rbol de levas rotatorio movido por el cigeal ilustradas en la figura 11, estando el conjunto coordinado mediante la cadena o la correa de distribucin (figura 12). Ha habido otros diversos sistemas de distribucin, entre ellos la distribucin por camisa corredera (sleeve-valve).

Figura 12.Cadena de distribucin.1.6.4 REFRIGERACIN EN MOTORES DE COMBUSTIN INTERNADado que la combustin produce calor, todos los motores deben disponer de algn tipo de sistema de refrigeracin. Algunos motores estacionarios de automviles y de aviones, y los motores fueraborda, se refrigeran con aire. Los cilindros de los motores que utilizan este sistema cuentan en el exterior con un conjunto de lminas de metal que emiten el calor producido dentro del cilindro. En otros motores se utiliza refrigeracin por agua, lo que implica que los cilindros se encuentran dentro de una carcasa llena de agua que en los automviles se hace circular mediante una bomba. El agua se refrigera al pasar por las lminas de un radiador. Es importante que el lquido que se usa para enfriar el motor no sea agua comn y corriente porque los motores de combustin trabajan regularmente a temperaturas ms altas que la temperatura de ebullicin del agua. Esto provoca una alta presin en el sistema de enfriamiento dando lugar a fallas en los empaques y sellos de agua, as como en el radiador; se usa un refrigerante, pues no hierve a la misma temperatura que el agua, sino a ms alta temperatura, y que tampoco se congela a temperaturas muy bajas.Otra razn por la cual se debe usar un refrigerante es que ste no produce sarro ni sedimentos que se adhieran a las paredes del motor y del radiador formando una capa aislante que disminuira la capacidad de enfriamiento del sistema. En los motores navales se utiliza agua del mar para la refrigeracin.1.6.5 SISTEMA DE ARRANQUEAl contrario que los motores y las turbinas de vapor, los motores de combustin interna no producen un par de fuerzas cuando arrancan, lo que implica que debe provocarse el movimiento del cigeal para que se pueda iniciar el ciclo. Los motores de automocin utilizan un motor elctrico (el motor de arranque) conectado al cigeal por un embrague automtico que se desacopla en cuanto arranca el motor. Por otro lado, algunos motores pequeos se arrancan a mano girando el cigeal con una cadena o tirando de una cuerda que se enrolla alrededor del volante del cigeal.Otros sistemas de encendido de motores son los iniciadores de inercia, que aceleran el volante manualmente o con un motor elctrico hasta que tiene la velocidad suficiente como para mover el cigeal. Ciertos motores grandes utilizan iniciadores explosivos que, mediante la explosin de un cartucho mueven una turbina acoplada al motor y proporcionan el oxgeno necesario para alimentar las cmaras de combustin en los primeros movimientos. Los iniciadores de inercia y los explosivos se utilizan sobre todo para arrancar motores de aviones.

1.7 AFINACION EN LOS MOTORES DIESELSe denomina afinamiento de motoral cambio de repuestos y limpieza de los componentes que influyen en la combustin del motor, con el fin de obtener mayor eficacia de la potencia, mejor rendimiento, y disminuir los gases contaminantes.El afinamiento se realiza tanto a motores bencineros como diesel. Existen pequeas diferencias entre ambos, pero de igual manera se les puede realizar esta mantencin (en la figura 13 se muestran dos filtros el de la izquierda es nuevo y derecha es un filtro ya usado).

Figura 13 Filtros

Los motores requieren de una afinacin cada 6 meses (aproximadamente) para mantenerlos en buen estado. En trminos generales, la afinacin consiste en algunos procedimientos muy estndares de cambios de piezas y lquidos, hay otros de ajuste. En concreto, una afinacin consiste en lo siguiente: Lavado de inyectores. Cambio de filtro de gasolina. Cambio de filtro de aire. Cambio de bujas. Revisin y correccin de tiempo bsico de encendido.1.7.1 LIMPIEZA DE CMARA DE FILTRO DE AIRELa afinacin forma parte del mantenimiento del motor, especialmente de las partes que ms rpidamente se desgastan por el uso porque son las que estn expuestas a mayor movimiento o mayor suciedad. Adems, se hace porque permite disminuir la cantidad y calidad de los gases txicos que un motor emite a la atmsfera mientras circula. Finalmente, deja el coche a punto para una conduccin segura y sin riesgos de fallas mecnicas en el motor.1.7.2 ALIMENTACINEn los motores Diesel debido a la forma de alimentacin de los cilindros, los humos indican otro tipo de averas o desajustes en el motor. 1.7.2.1 HUMOS NEGROSLos humos negros son debidos a combustiones incompletas, por estar el combustible parcialmente quemado. Estas combustiones producen residuos carbonosos que, al ser expulsados por el tubo de escape, originan un humo cuyo color oscila del gris oscuro al negro, segn la densidad u opacidad de los residuos. El humo negro en el escape se debe principalmente a las siguientes causas: Combustible con bajo ndice de cetano. Filtro de aire sucio. Mal reglaje de la bomba, con un caudal excesivo en la inyeccin. Holgura insuficiente en el reglaje de vlvulas. Sobrecargas excesivas del motor. Baja compresin en los cilindros. Inyectores sucios u obstruidos. Fugas por la vlvula de escape. Cmaras de combustin sucias. En lneas generales, los humos negros indican excesiva riqueza de la mezcla. Cuando se habla de mezcla se considera la mezcla de combustible y aire que es necesaria para generar una combustin. Si esta mezcla es rica significa que la cantidad de combustible supera ampliamente a la proporcin de combustible / aire aspirado. 1.7.2.2 HUMO BLANCO El humo blanco es debido a la participacin del agua en la combustin, la cual forma vapor de agua que se mezcla con los gases de escape. Principalmente hay dos razones por lo que esto puede suceder. Junta de tapa de cilindros rota, aplastada, quemada. La junta de tapa de cilindros es la junta que une el bloque de cilindros con la tapa de los cilindros, si esta misma se encuentra averiada, indudablemente traer problemas. Bulones de tapa de cilindros aflojados o sin el ajuste necesario. Rotura en la camisa (en el cilindro) que permite ingreso de agua (lquido refrigerante) a la acamara de combustin. 1.7.2.3 HUMO AZUL El humo azulado indica generalmente que el combustible sale sin quemar, produciendo humos en el escape que oscilan del blanco grisceo al azul. Las causas que originan este color del humo en el escape son las siguientes: El humo azul blanquecino, es normal cuando el motor est fro. Si el humo persiste al tomar temperatura el motor, generalmente acompaado de golpeteo, indica que alguna tobera del inyector est abierta o con insuficiente presin en la regulacin de la inyeccin. Comprobar si hay algn muelle roto y tarar los inyectores a la presin correspondiente. El humo azul, a cualquier velocidad y carga del motor, indica que el aceite de engrase se quema en los cilindros. Comprobar la holgura en los segmentos y en las guas de vlvulas. El humo azul en el escape, es siempre causado por un consumo indebido de aceite. 1.7.3 FILTRO DE AIRE MUY SUCIOInyectores averiados, obstruidos o sucios (ya sea naftenos o diesel)Turbo averiado o manguera de turbo rota (en los motores equipados con turboalimentados)Vlvula de EGR averiadaConductos de aire obstruidosCatalizador tapado u obstruido1.7.4 MAL ESTADO DE AROS EN EL PISTNEl ajuste entre los aros del pistn y las paredes del cilindro no se realiza con la suficiente efectividad. El aceite pasa desde el crter a la cmara de combustin en donde se quema con la mezcla.Comprobar la compresin del motor para ver si son los segmentos los culpables. Si se comprueba que los segmentos estn deteriorados, se tendrn que cambiar.1.7.5 MAL ESTADO DE LOS RETENES DE VLVULASEl aceite de la parte alta de la culata puede entrar a travs del vstago de vlvula y se gua hacia el colector de admisin. Luego la aspiracin del motor lo succionar hasta el interior de la cmara de combustin producindose as su consumo. Para evitar el gasto, las vlvulas suelen estar provistas de un retn que impide esta prdida. Cuando estos retenes se echan a perder el consumo de aceite se hace muy notable. En este caso el humo es particularmente azul cuando se acelera despus de un periodo de ralent, tendiendo a aclararse con el funcionamiento.Revisar el estado de los retenes y cambiarlos para eliminar la avera.

1.7.6 MOTOR MUY VIEJO Y DESAJUSTADO.La entrada de aceite en la cmara de combustin se puede producir tambin por un mal estado general del motor. Los pistones no ajustan bien con las paredes del cilindro y ello ocasiona la subida del aceite hasta la cmara de combustin y su posterior quemado. El consumo de aceite es muy elevado.El motor debe ser reacondicionado por completo.1.7.7 USO DE ACEITE DE DENSIDAD INADECUADALa utilizacin de aceites de una densidad inadecuada para el motor en concreto puede hacer que la temperatura del aceite lo haga extremadamente fluido, se rebaje el valor de la presin y se produzcan fugas a travs de los retenes de las vlvulas o de los aros. Aunque este caso no se presenta en el aceite multigrado hay que tenerlo en cuenta cuando un motor humea con tonalidad azulada.1.7.8 TURBOCOMPRESOR EN MAL ESTADOEn los motores equipados con turbocompresor la presencia de humos azulados en el escape resulta a veces bastante frecuente. Ello es debido al sistema de engrase de la mquina soplante y a la alta temperatura que sta inevitablemente adquiere. El aceite se vuelve muy fluido y pasa a travs del tubo de retorno a los cojinetes y de all hasta el escape.No se trata de una avera del motor, pero s del turbo, de modo que hay que desmontarlo y ajustarlo. Las juntas de hermeticidad de aceite del turbo pueden tambin haberse deteriorado.

1.8 GASLEO (MEJOR CONOCIDO COMO DIESEL)

Figura 14. Gasleo no es soluble en el agua

El gasleo (figura 14), es un hidrocarburo lquido de densidad sobre 832kg/m (0,832g/cm),[] compuesto fundamentalmente por parafinas y utilizado principalmente como combustible en calefaccin y en motores disel. Su poder calorfico inferior es de 35,86 MJ/l (43,1 MJ/kg)[] que depende de su composicin comercial.

Figura 15. Rudolf, ingeniero alemn que invent el motor que lleva su nombre.

La palabra disel (tambin es apropiada la escritura dsel, tal y como se indica en la ltima Ortografa acadmica publicada) se deriva del nombre del inventor alemn Rudolf Christian Karl Diesel[] (figura 14) que en 1892 invent el motor disel. Al principio consider que el combustible idneo para su motor era carbn en polvo, pero al intentar inyectarlo en los cilindros caus una explosin que destroz el prototipo. Despus prob con aceites vegetales y tuvo xito usando aceite de cacahuete. Finalmente Diesel consigui un producto estable a partir del refinado del petrleo produciendo lo que hoy conocemos como gasleo.Por otro lado, las calderas de calefaccin empezaron a emplear otro derivado del petrleo llamado fuelleo (hidrocarburo) de cadena ms larga que el gasleo que, con el tiempo se demostr era contaminante, por su relativamente alto contenido en azufre, poco a poco, fue prohibindose su uso (hasta llegar a su prohibicin en muchos pases), cambindolo por el gasleo. Si en principio era aceptable la palabra disel para denominar este combustible, su uso para la calefaccin, que no tiene nada que ver con el inventor del motor, hace que los nombres ms apropiados sean los de gasleo o gasoil.1.8.1 PROPIEDADESEn una refinera, el petrleo es convertido a una variedad de productos mediante procesos fsicos y qumicos (ver figura 16).El primer proceso al que se somete el petrleo en la refinera, es la destilacin para separarlo en diferentes fracciones. La seccin de destilacin es la unidad ms flexible en la refinera, ya que las condiciones de operacin pueden ajustarse para poder procesar un amplio intervalo de alimentaciones, desde crudos ligeros hasta pesados. Dentro de las torres de destilacin, los lquidos y los vapores se separan en fracciones de acuerdo a su peso molecular y temperatura de ebullicin. Las fracciones ms ligeras, incluyendo gasolinas y gas LP, vaporizan y suben hasta la parte superior de la torre donde se condensan. Los lquidos medianamente pesados, como la querosina y la fraccin diesel, se quedan en la parte media. Los lquidos ms pesados y los gasleos ligeros primarios, se separan ms abajo, mientras que los ms pesados en el fondo. Las gasolinas contienen fracciones que ebullen por debajo de los 200C mientras que en el caso del diesel sus fracciones tienen un lmite de 350C. Esta ltima contiene molculas de entre 10 y 20 carbones, mientras que los componentes de la gasolina se ubican en el orden de 12 carbones o menos.El combustible diesel, tambin se manufactura, en muchos casos a partir de mezclas de gasleos con querosinas, y aceite cclico ligero, el cual es producto del proceso de desintegracin cataltica fluida.En un tiempo, la manufactura de diesel involucr utilizar lo que quedaba despus de remover productos valiosos del petrleo. Hoy en da el proceso de fabricacin del diesel es muy complejo ya que comprende escoger y mezclar diferentes fracciones de petrleo para cumplir con especificaciones precisas. La produccin de diesel estable y homogneo requiere de experiencia, respaldada por un estricto control de laboratorio.

Figura 16. Propiedades del diesel1.8.1.1 NDICE DE CETANOAs como el octano mide la calidad de ignicin de la gasolina, el ndice de cetano mide la calidad de ignicin de un diesel. Es una medida de la tendencia del diesel a cascabelear en el motor.La escala se basa en las caractersticas de ignicin de dos hidrocarburos.El n-hexadecano tiene un periodo corto de retardo durante la ignicin y se le asigna un cetano de 100; el heptametilnonano tiene un periodo largo de retardo y se le ha asignado un cetano de 15. El ndice de cetano es un medio para determinar la calidad de la ignicin del diesel y es equivalente al porcentaje por volumen del cetano en la mezcla con heptametilnonano, la cual se compara con la calidad de ignicin del combustible prueba.Tpicamente los motores se disean para utilizar ndices de cetano de entre 40 y 55, debajo de 38 se incrementa rpidamente el retardo de la ignicin.En las gasolinas, el nmero de octano de las parafinas disminuye a medida que se incrementa la longitud de la cadena, mientras que en el diesel, el ndice de cetano se incrementa a medida que aumenta la longitud de la cadena. En general, los aromticos y los alcoholes tiene un ndice de cetano bajo. Por ello el porcentaje de gasleos desintegrados, en el diesel, se ve limitado por su contenido de aromticos.Muchos otros factores tambin afectan el ndice de cetano, as por ejemplo la adicin de alrededor de un 0.5 por ciento de aditivos mejoradores de cetano incrementan el cetano en 10 unidades. Estos aditivos pueden estar formulados con base a alquilnitratos, amil nitratos primarios, nitritos o perxidos. La mayora de ellos contienen nitrgeno y tienden, por lo tanto, a aumentar las emisiones de NOx.El ndice de cetano es una propiedad muy importante, sin embargo existen otras relevantes que caracterizan la calidad del combustible.1.8.1.2 AZUFREEl azufre ocurre naturalmente en el petrleo. Si ste no es eliminado durante los procesos de refinacin, contaminar al combustible.El azufre del diesel contribuye significativamente a las emisiones de partculas (PMs).La reduccin del lmite de azufre en el diesel a 0.05 por ciento es una tendencia mundial. La correlacin del contenido de azufre en el diesel con las emisiones de partculas y el S02 est claramente establecida. En la tabla 1 se presenta las fechas en que los principales pases han adoptado el 0.05 por ciento como mximo en el lmite de azufre en el diesel.

Tabla 1.reduccion de limites de azufre en el Diesel

Para poder cumplir con los requerimientos de niveles bajos de azufre, es necesario construir capacidades adicionales de desulfuracin. As como las unidades de desintegracin cataltica, son primordiales para la produccin de gasolina, la hidrodesintegracin es fundamental para la produccin de diesel. En ambos procesos la cuestin se enfoca en la seleccin de la materia prima alimentada.Mejorar la calidad del combustible no resolver el problema de la contaminacin a menos que se imponga un riguroso programa de inspeccin y mantenimiento para los vehculos viejos con motores a diesel. Los sper emisores del mundo del diesel son los motores viejos que han recibido un mantenimiento pobre.1.8.1.3 DENSIDAD Y VISCOSIDADLa inyeccin de diesel en el motor, est controlada por volumen o por tiempo de la vlvula de solenoide. Las variaciones en la densidad y viscosidad del combustible resultan en variaciones en la potencia del motor y, consecuentemente, en las emisiones y el consumo. Se ha encontrado, adems, que la densidad influye en el tiempo de inyeccin de los equipos de inyeccin controlados mecnicamente.

1.8.1.4 AROMTICOSLos aromticos son molculas del combustible que contienen al menos un anillo de benceno. El contenido de aromticos afecta la combustin y la formacin de PMs y de las emisiones de hidrocarburos poliaromticos.El contenido de aromticos influye en la temperatura de la flama y, por lo tanto, en las emisiones de NOx durante la combustin. La influencia del contenido de poliaromticos en el combustible afecta la formacin de PMs y las emisiones de este tipo de hidrocarburos en el tubo de escape.

1.8.1.5 LUBRICIDADLas bombas de diesel, a falta de un sistema de lubricacin externa, dependen de las propiedades lubricantes del diesel para asegurar una operacin apropiada. Se piensa que los componentes lubricantes del diesel son los hidrocarburos ms pesados y las substancias polares.Los procesos de refinacin para remover el azufre del diesel tienden a reducir los componentes del combustible que proveen de lubricidad natural. A medida que se reducen los niveles de azufre, el riesgo de una lubricidad inadecuada aumenta.1.8.1.6 COMPOSICINEl gasleo derivado del petrleo est compuesto aproximadamente de un 75% de hidrocarburos saturados (principalmente parafinas incluyendo isoparafinas y cicloparafinas) y un 25% de hidrocarburos aromticos (incluyendo naftalenos y alcalobencenos).[] La frmula qumica general del gasleo comn es C12H23, incluyendo cantidades pequeas de otros hidrocarburos cuyas frmulas van desde C10H20 a C15H28.1.8.2 TIPOSLos tipos de gasleo son:[] Gasleo A: Los 2 tipos de gasleo A, son los que estn permitidos para automviles en Espaa. Gasleo A habitual normalmente conocido como Gasleo A o Diesel Nuevo gasleo A normalmente conocido como Diesel Premium o Diesel + Gasleo B se utiliza para usos agrcolas. En Espaa tiene un tipo de impuestos distinto respecto al gasleo habitual. De ah que se conozca como Gasleo B o Bonificado. Para comprarlo hay que aportar cierta documentacin. Gasleo C se utiliza para la calefaccin domstica.

1.8.3 EL DIESEL MEXICANOEl diesel producido en las refineras de Pemex, cumple con estndares de calidad nacional e internacional y con lo exigido por los motores del parque vehicular de las compaas automotrices que operan en nuestro pas y el de los vehculos de procedencia y fabricacin extranjera. El mercado nacional demanda actualmente cerca de 250 mbpd de diesel.Desde 1986, el diesel que se vende en Mxico ha venido reduciendo gradualmente los niveles de azufre, hasta llegar a un contenido mximo de 0.5 por ciento para el diesel desulfurado y para pasar a 0.05 por ciento en el Pemex Diesel, ste ltimo con un contenido de aromticos del 30 por ciento y con un ndice de cetano desde 52 hasta 55, superando las especificaciones de este combustible producido en otros pases.La tabla 2 ofrece una comparacin de los combustibles diesel en varios pases. Es notorio el bajo valor del ndice de cetano del diesel americano, tal vez debido al bajo porcentaje de diesel virgen que se utiliza.Como se puede apreciar las caractersticas del diesel mexicano, Pemex Diesel, lo sitan como uno de los mejores del mundo.ESPECIFICACIONES DE RESULTADOS PROMEDIO

Pemex Diesel EUA Prom.EUA Carb.CanadAlemania Japn

Azufre,% P Max0.0210.030.020.030.03

1. de Cetano. min. 534648.24450.653

Viscosidad Cinemtica 3.02.52.02.583.0

Densidad 0.830.820-0.860

Aromticos 223723

Tabla 2. Comparacin de combustibles en varios pases

1.9 EMISIONES CONTAMINANTESLa contaminacin del aire representa un importante riesgo medioambiental para la salud, bien sea en los pases desarrollados o en los pases en desarrollo.Segn las ltimas estimaciones de la OMS sobre la carga mundial de morbilidad, la contaminacin del aire exterior e interior provoca unos siete millones de defunciones prematuras. Esto representa actualmente uno de los mayores riesgos sanitarios mundiales, comparable a los riesgos relacionados con el tabaco, y superado nicamente por los riesgos sanitarios relacionados con la hipertensin y la nutricin.La OMS estima que un 80% de las defunciones prematuras relacionadas con la contaminacin del aire exterior se deben a cardiopata isqumica y accidente cerebrovascular, mientras que un 14% se deben a neumopata obstructiva crnica o infeccin aguda de las vas respiratorias inferiores, y un 6% a cncer de pulmn.Una evaluacin de 2013 realizada por el Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cncer de la OMS determin que la contaminacin del aire exterior es carcingena para el ser humano, y que las partculas del aire contaminado estn estrechamente relacionadas con la creciente incidencia del cncer, especialmente el cncer de pulmn. Tambin se ha observado una relacin entre la contaminacin del aire exterior y el aumento del cncer de vas urinarias y vejiga.Segn estimaciones de 2012, la contaminacin atmosfrica en las ciudades y zonas rurales de todo el mundo provoca cada ao 3,7 millones de defunciones prematuras; esta mortalidad se debe a la exposicin a pequeas partculas de 10 micrones de dimetro (PM10) o menos, que pueden causar cardiopatas, neumopatas y cncer.Los habitantes de pases de ingresos bajos y medianos sufren desproporcionadamente la carga de morbilidad derivada de la contaminacin del aire exterior, lo que se constata por el hecho de que el 88%, de los 3,7 millones de defunciones prematuras, se producen en esos pases, y la mayor carga de morbilidad se registra en las regiones del Pacfico Occidental y el Asia Sudoriental de la OMS. Las ltimas estimaciones de la carga de morbilidad reflejan el importantsimo papel que cabe a la contaminacin del aire en las cardiopatas y las defunciones prematuras; mucho ms de lo que crean los cientficos anteriormente.La mayora de las fuentes de contaminacin del aire exterior estn ms all del control de las personas, y requieren medidas por parte de las ciudades, as como de las instancias normativas nacionales e internacionales en sectores tales como transporte, gestin de residuos energticos, construccin y agricultura.Existen numerosos ejemplos de polticas fructferas relativas a los sectores de transporte, planificacin urbana, generacin de electricidad e industria, que permiten reducir la contaminacin del aire: industria: utilizacin de tecnologas limpias que reduzcan las emisiones de chimeneas industriales; gestin mejorada de desechos urbanos y agrcolas, incluida la recuperacin del gas metano de los vertederos como una alternativa a la incineracin (para utilizarlo como biogs); transporte: adopcin de mtodos limpios de generacin de electricidad; priorizacin del transporte urbano rpido, las sendas peatonales y de bicicletas en las ciudades, y el transporte interurbano de cargas y pasajeros por ferrocarril; utilizacin de vehculos pesados de motor disel ms limpios y vehculos y combustibles de bajas emisiones, especialmente combustibles con bajo contenido de azufre; planificacin urbana: mejoramiento de la eficiencia energtica de los edificios y concentracin de las ciudades para lograr una mayor eficiencia; generacin de electricidad: aumento del uso de combustibles de bajas emisiones y fuentes de energa renovable sin combustin (solar, elica o hidroelctrica); generacin conjunta de calor y electricidad; y generacin distribuida de energa (por ejemplo, generacin de electricidad mediante redes pequeas y paneles solares). gestin de desechos municipales y agrcolas: estrategias de reduccin, separacin, reciclado y reutilizacin o reelaboracin de desechos, as como mtodos mejorados de gestin biolgica de desechos tales como la digestin anaerbica para producir biogs, mediante mtodos viables y alternativas econmicas en sustitucin de la incineracin de desechos slidos. En casos en que la incineracin sea inevitable, ser crucial la utilizacin de tecnologas de combustin con rigurosos controles de emisin.Las Directrices de la OMS sobre la Calidad del Aire publicadas en 2005 ofrecen orientaciones generales relativas a umbrales y lmites para contaminantes atmosfricas clave que entraan riesgos sanitarios. Las Directrices sealan que mediante la reduccin de la contaminacin con partculas (PM10) de 70 a 20 microgramos por metro cbico es posible reducir en un 15% el nmero de defunciones relacionadas con la contaminacin del aire.Las Directrices se aplican en todo el mundo y se basan en la evaluacin, realizada por expertos, de las pruebas cientficas actuales concernientes a: partculas (PM) ozono (O3) dixido de nitrgeno (NO2) y dixido de azufre (SO2), en todas las regiones de la OMS.Las emisiones atmosfricas contaminantes producidas por los automviles se localizan fundamentalmente en las emanaciones de vapores generados en: la combustin del motor, el depsito de combustible y, principalmente, los gases de escape que contribuyen en ms de un 70% sobre el resto.Evidentemente, el mayor porcentaje de emisiones contaminantes se localizan en los gases de escape procedentes de la combustin del motor, cuya composicin porcentual se sita entre un 1 a 2 %, y el resto es vapor de agua, anhdrido carbnico y nitrgeno.

1.9.1 COMPONENTES DE LOS GASES DE ESCAPEEl aire est compuesto bsicamente por dos gases: nitrgeno (N2) y oxgeno (02). En un volumen determinado de aire se encuentra una proporcin de nitrgeno (N2) del 79 % mientras que el contenido de oxgeno es aproximadamente de un 21 %.El nitrgeno durante la combustin, en principio, no se combina con nada y tal como entra en el cilindro es expulsado al exterior sin modificacin alguna, excepto en pequeas cantidades, para formar xidos de nitrgeno (NOx). El oxgeno es el elemento indispensable para producir la combustin de la mezcla.Cuando se habla de la composicin de los gases de escape de un vehculo se utilizan siempre los mismos trminos: monxido de carbono, xido ntrico, partculas de holln o hidrocarburos. Decir que estas sustancias representan una fraccin muy pequea del total de los gases de escape. Debido a ello, antes de describir las diferentes sustancias que integran los gases de escape, en la figura 17 se muestra la composicin aproximada de los gases que despiden los motores diesel y de gasolina.

Figura 17. Composicin de los gases de escape1.9.1.1 Sustancias que integran los gases de escape.El motor de combustin interna, por su forma de funcionar, no es capaz de quemar de forma total el combustible en los cilindros. Pero si esta combustin incompleta no es regulada, mayor ser la cantidad de sustancias nocivas expulsadas en los gases de escape hacia la atmsfera. Dentro de los gases generados en la combustin, hay unos que son nocivos para la salud y otros no (ver figura 18).

Figura 18. Gases toxico y no txicosa) Nitrgeno (N2): El nitrgeno es un gas no combustible, incoloro e inodoro, se trata de un componente esencial del aire que respiramos (78 % nitrgeno, 21 % oxgeno, 1 % otros gases) y alimenta el proceso de la combustin conjuntamente con el aire de admisin. La mayor parte del nitrgeno aspirado vuelve a salir puro en los gases de escape; slo una pequea parte se combina con el oxgeno O2(xidos ntricos NOx).b) Oxgeno (O2): Es un gas incoloro, inodoro e inspido. Es el componente ms importante del aire que respiramos (21 %). Es imprescindible para el proceso de combustin, con una mezcla ideal el consumo de combustible debera ser total, pero en el caso de la combustin incompleta, el oxgeno restante es expulsado por el sistema de escape.c) Agua (H2O): Es aspirada en parte por el motor (humedad del aire) o se produce con motivo de la combustin fra (fase de calentamiento del motor). Es un subproducto de la combustin y es expulsado por el sistema de escape del vehculo, se lo puede visualizar sobre todo en los das ms fros, como un humo blanco que sale por el escape, o en el caso de condensarse a lo largo del tubo, se produce un goteo. Es un componente inofensivo de los gases de escape.d) Dixido de carbono (CO2): Se produce al ser quemados los combustibles que contienen carbono. El carbono se combina durante esa operacin con el oxgeno aspirado. Es un gas incoloro, no combustible.El dixido de carbono CO2a pesar de ser un gas no txico, reduce el estrato de la atmsfera terrestre que suele servir de proteccin contra la penetracin de los rayos UV (la tierra se calienta). Las discusiones generales en torno a las alteraciones climatolgicas (efecto invernadero), el tema de las emisiones de CO2 se ha hecho consciente en la opinin pblica.e) Monxido de carbono (CO): Se produce con motivo de la combustin incompleta de combustibles que contienen carbono. Es un gas incoloro, inodoro, explosivo y altamente txico. Bloquea el transporte de oxgeno por parte de los glbulos rojos. Es mortal, incluso en una baja concentracin en el aire que respiramos. En una concentracin normal en el aire ambiental se oxida al corto tiempo, formando dixido de carbono CO2.f) xidos ntricos (NOx): Son combinaciones de nitrgeno N2y oxgeno O2. Los xidos de nitrgeno se producen al existir una alta presin, alta temperatura y exceso de oxgeno durante la combustin en el motor. El monxido de nitrgeno (NO), es un gas incoloro, inoloro e inspido. Al combinarse con el oxgeno del aire, es transformado en dixido de nitrgeno (NO2), de color pardo rojizo y de olor muy penetrante, provoca una fuerte irritacin de los rganos respiratorios.Las medidas destinadas a reducir el consumo de combustible suelen conducir lamentablemente a un ascenso de las concentraciones de xidos ntricos en los gases de escape, porque una combustin ms eficaz produce temperaturas ms altas. Estas altas temperaturas generan a su vez una mayor emisin de xidos ntricos.g) Dixido de azufre (SO2): El dixido de azufre o anhdrido sulfuroso propicia las enfermedades de las vas respiratorias, pero interviene slo en una medida muy reducida en los gases de escape. Es un gas incoloro, de olor penetrante, no combustible. Si se reduce el contenido de azufre en el combustible es posible disminuir las emisiones de dixido de azufre.h) Hidrocarburos (HC): Son restos no quemados del combustible, que surgen en los gases de escape despus de una combustin incompleta. La mala combustin puede ser debido a la falta de oxgeno durante la combustin (mezcla rica) o tambin por una baja velocidad de inflamacin (mezcla pobre), por lo que es conveniente ajustar la riqueza de la mezcla.Los hidrocarburos HC se manifiestan en diferentes combinaciones y actan de diverso modo en el organismo. Algunos de ellos irritan los rganos sensoriales, mientras que otros son cancergenos.i) Las partculas de holln MP(paticulate matter): Son generadas en su mayor parte por los motores diesel, se presentan en forma de holln o cenizas.1.9.1.2 EFECTOS SOBRE LA SALUDLa contaminacin con partculas conlleva efectos sanitarios incluso en muy bajas concentraciones; de hecho, no se ha podido identificar ningn umbral por debajo del cual no se hayan observado daos para la salud.Los efectos sanitarios de las partculas provienen de la exposicin que actualmente experimentan muchas personas, tanto en las zonas urbanas como rurales, bien sea en los pases desarrollados o en los pases en desarrollo, aun cuando la exposicin en muchas ciudades en rpido desarrollo suele ser actualmente muchsimo ms alta que en ciudades desarrolladas de tamao comparable.En las Directrices de la OMS sobre la Calidad del Aire se estima que una reduccin media anual de las concentraciones de partculas (PM10) de 70 microgramos/m3, comn en muchas ciudades en desarrollo, a 20 microgramos/m3, permitira reducir el nmero de defunciones relacionadas con la contaminacin en aproximadamente un 15%. Sin embargo, incluso en la Unin Europea, donde las concentraciones de PM de muchas ciudades cumplen los niveles fijados en las Directrices, se estima que la exposicin a partculas de origen antropognico reduce la esperanza media de vida en 8,6 meses.Existen graves riesgos sanitarios no slo por exposicin a las partculas, sino tambin al ozono (O3), el dixido de nitrgeno (NO2) y el dixido de azufre (SO2). Como en el caso de las partculas, las concentraciones ms elevadas suelen encontrarse en las zonas urbanas de los pases de ingresos bajos y medianos. El ozono es un importante factor de mortalidad y morbilidad por asma, mientras que el dixido de nitrgeno y el dixido de azufre pueden tener influencia en el asma, los sntomas bronquiales, las alveolitis y la insuficiencia respiratoria.El exceso de ozono en el aire puede producir efectos adversos de consideracin en la salud humana. Puede causar problemas respiratorios, provocar asma, reducir la funcin pulmonar y originar enfermedades pulmonares. Actualmente se trata de uno de los contaminantes atmosfricos que ms preocupan en Europa. Diversos estudios europeos han revelado que la mortalidad diaria y mortalidad por cardiopatas aumentan un 0,3% y un 0,4% respectivamente con un aumento de 10 g/m3 en la concentracin de ozono.Estudios epidemiolgicos han revelado que los sntomas de bronquitis en nios asmticos aumentan en relacin con la exposicin prolongada al La disminucin del desarrollo de la funcin pulmonar tambin se asocia con las concentraciones de NO2 registradas (u observadas) actualmente en ciudades europeas y norteamericanas.El SO2 puede afectar al sistema respiratorio y las funciones pulmonares, y causa irritacin ocular. La inflamacin del sistema respiratorio provoca tos, secrecin mucosa y agravamiento del asma y la bronquitis crnica; asimismo, aumenta la propensin de las personas a contraer infecciones del sistema respiratorio. Los ingresos hospitalarios por cardiopatas y la mortalidad aumentan en los das en que los niveles de SO2 son ms elevados. En combinacin con el agua, el SO2 se convierte en cido sulfrico, que es el principal componente de la lluvia cida que causa la deforestacin.

1.10 EL HOLLIN El holln est formado por pequeas partculas slidas del humo, es de color negro o casi negro, tiene reflejos brillantes y es bastante pegajoso. Tambin est demostrado que es una sustancia causante de cncer. Las autoridades mundiales llevan mucho tiempo luchando contra su presencia en la atmsfera ya que es uno de los agentes que ms tienen que ver con el calentamiento globalEl holln es una aglomeracin de partculas slidas muy pequeas compuestas por carbono impuro de color negro, que son generadas por la quema de madera, carbn y principalmente por los motores disel usados en buses de servicio pblico, trenes, barcos y hasta equipos de construccin.Precisamente debido a su microscpico tamao, el holln tiene la capacidad de introducirse fcilmente en el organismo. Se forma especialmente en las combustiones incompletas y con los combustibles Diesel. Est formado por partculas de carbn. Sobre ellas se fijan compuestos, como el benzopireno, que pueden ser cancergenos.La concentracin de carbono negro en la atmsfera, resultante del holln, es la segunda causa ms importante del calentamiento climtico despus de las emisiones de dixido de carbono. El carbono negro es una sustancia que absorbe la radiacin solar y no permite que la radiacin reflejada por la superficie terrestre salga de la atmsfera, por lo que eleva la temperatura del planeta.Son de uso comn las siguientes definiciones: Partculas gruesas: > 2.5 m (dimetro aerodinmico) Partculas finas: 0.1 2.5 m Partculas ultrafinas: < 0.1 m Nanopartculas: 1 999 nm

Caractersticas de las partculas de holln provenientes de motores de combustin El tamao de las partculas al final del tubo de escape es de alrededor de 100 nm (= 0.1 m) Gotas de condensacin (neblina) son en su mayora ms pequeas (alrededor de 20nm) Los condensados (hidrocarburos, cidos sulfricos, agua) son en su mayora solubles en agua y por tanto menos peligrosos Abrasin de metales, holln de aceite, mineral, aditivo (igualmente del rango nanomtrico), son substancias slidas peligrosas.1.11 EL SISTEMA DE ESCAPE Este sistema ilustrado en la figura 19, conduce gases del motor al exterior. Es importante porque ayuda a la expulsin de los gases del motor, a mejorar la combustin y la potencia final obtenida.La funcin de los motores de combustin interna es la de ayudar a los gases producidos en la combustin a escapar del motor hacia el exterior mejorar la combustin y reducir en algunos casos las emisiones de gases nocivos..

Figura19.Sistema de escape

1.11.1 PARTES DE UN SISTEMA DE ESCAPE1.11.1.1 Mltiple de escape El mltiple es una tubera la cual conduce los gases salientes de la cmara de combustin hacia la tubera de escape, est ubicado en la cabeza del cilindro y tiene entradas para permitir la inyeccin del aire dentro de este (figura 20).

Figura 20. Mltiple escape

1.11.1.2 HeaderEl Header es una tubera especial compuesta por tubos separados de igual largo y dimetro. Su funcin principal es facilitar el pase de los gases salientes ocasionados por la combustin para que estos se encuentren al final del header, al encontrarse estos gases crearn un impulso ms fuerte y una presin altsima expulsando los gases hacia fuera con mayor velocidad, permitiendo el mejor desplazamiento del vehculo en altas revoluciones.

1.11.1.3 Empacaduras de HeaderExisten varios tipos de empacaduras para el header, estas empacaduras permiten un rango de flexibilidad entre el header y la cmara evitando una posible ruptura al momento de aceleracin.

1.11.1.4 Convertidor cataltico Los primeros catalizadores (1975-1979) contenan platino y paladio como componentes activos y llevaban a cabo las reacciones de oxidacin del monxido de carbono y de los hidrocarburos no quemados.Estos primeros catalizadores fueron usados en los convertidores de actividad binaria (o de dos vas) pues convertan HC (hidrocarburos) y CO (monxido de carbono) solamente.En la figura 21 se aprecia el lugar donde va posicionado el convertidor as como la composicin interna de este.

Figura 21.Convertidor cataltico

A raz del descubrimiento de los mecanismos de formacin de ozono troposfrico debido a las altas concentraciones de xidos de nitrgeno emitidas por los vehculos, una segunda generacin de catalizadores fueron necesarios para convertir los xidos de nitrgeno, NOx, en los gases del escape, adems de convertir HC y CO. Estos catalizadores de actividad ternaria (o de tres vas, 1979-1986) contienen platino y rodio como fases activas y llegan a alcanzar conversiones totales de contaminantes hasta del 98% dependiendo de las condiciones de operacin. Esencialmente un convertidor cataltico consta de un soporte cermico, tpicamente cordierita de geometra tipo panal de abeja aunque los hay de tipo empacado usando esferas. El soporte es recubierto de una capa de almina que acta como soporte cataltico de las fases activas que son los metales nobles, platino y rodio. Aunque la formulacin especfica de un convertidor cataltico es normalmente mantenida en secreto y protegida por patentes, un convertidor tpico contiene platino y paladio y tiene una actividad ternaria, dos reacciones de oxidacin para disminuir las emisiones de HC y CO, y una reaccin de reduccin para disminuir el contenido de NOx en los gases de escape de los automviles.Para determinar la eficiencia en la reduccin de contaminantes de un convertidor cataltico, es necesario llevar a cabo pruebas bajo condiciones controladas que permitan garantizar que efectivamente un vehculo usando dicho convertidor no emite cantidades de contaminantes arriba de las permitidas por las leyes de proteccin ambiental.El respirar los gases de escape Diesel es el mtodo ms comn de exposicin. Segn respiramos, las pequeas partculas y los gases txicos del Diesel nos pueden entrar a los pulmones. El estar expuesto a los gases de escape Diesel durante perodos de tiempo cortos puede ocasionar dolor de cabeza, nusea, presin en el pecho, resuello al respirar, tos e irritacin de los ojos, la nariz y la garganta.

1.11.1.5 Sujetadores de Tubera de EscapeLos Sujetadores adems de mantener la tubera de escape bien ajustada y en su lugar, le permite al sistema completo cierta flexibilidad y al mismo tiempo reducen los niveles de ruido debido a que estn construidos a base de gomas flexibles.

1.11.1.6 Sistema de Cat-BackConocido en criollo como el sistema de escape completo diferente al original de fbrica de mayor tamao para mayor flujo de gases, est compuesto por un y/o dos silenciadores en forma ovalada con salidas mltiples.

1.11.1.7 Silenciador (Muffler) / ResonadorLos gases de admisin emiten una presin considerable una vez realizada la combustin del motor. Si estos gases salieran directamente del motor el ruido provocado sera muy escandaloso y el motor en cierta forma podra rendir un poco menos. Por tal motivo, el camarn enva los gases al mltiple de admisin, este los junta y los enva posteriormente a la tubera de escape, all los gases en forma de humo pasan por el silenciador o resonador (figura 22), el cual est compuesto por celdas metlicas en forma tubular y con agujeros conocidas como colmenas, para as salir expulsados hacia el exterior de forma circular.

Figura 22. Silenciador1.12 CONTROL DE EMISIONES Para obtener niveles de emisiones bajos, es necesario mantener la correcta operacin de los sistemas de combustible y encendido; no obstante esto no es suficiente, por lo cual se han diseado sistemas de control de emisiones a fin de disminuir la carga de polucin producida por los vehculos, ya que sta alcanza aproximadamente el 70% de la contaminacin del medio ambiente.La funcin primordial de los sistemas de control de emisiones es la de disminuir la salida de los gases contaminantes.El trmino control de emisiones en automviles se refiere a las tecnologas que se utilizan para reducir las causas de contaminacin del aire producida por los automviles. Los controles sobre las emisiones han reducido exitosamente las emisiones producidas por automviles en trminos de cantidad por distancia recorrida. Sin embargo, el aumento sustancial en las distancias recorridas por cada vehculo, as como el aumento del nmero de vehculos en circulacin tiene como consecuencia que la disminucin total de las emisiones sea cada vez menor.

1.12.1 TECNCAS DE ELIMINACIN DE PARTCULAS Un motor diesel puede ser considerado una excelente alternativa para disminuir la contribucin de los motores de combustin interna alternativos en el fenmeno conocido como efecto invernadero. Al ser el motor diesel ms eficiente que el motor a gasolina, tiene un menor consumo de combustible y por lo tanto una menor cantidad de emisin de dixido de carbono que es el principal gas de efecto invernadero. Por otra parte, un motor diesel emite una mayor cantidad de NOx que un motor a gasolina debido a que en el interior del motor diesel se alcanza una mayor temperatura que en los motores a gasolina. Los motores a diesel, adems, emiten partculas (holln) debido a que durante la inyeccin y combustin del combustible existen lugares en los cuales se forma una mezcla rica en combustible y este exceso de combustible se transforma en holln, esto no sucede en los motores a gasolina debido al alto grado de premezcla del aire-combustible en la admisin. Es importante trabajar en la disminucin de estos contaminantes para garantizar el funcionamiento ecolgico de los motores diesel. Se han propuesto varias tcnicas para la reduccin de NOx y de holln, la mayora de ellos logran la reduccin de un contaminante pero provocan el aumento del otro.En general, estas tecnologas pueden clasificarse en dos grupos dependiendo de las caractersticas de los contaminantes; aquellas para el control de contaminantes particulados (slido o lquido) con dimetro en el orden de micras o menores (polvo, smog, humo, aerosoles) y las usadas para contaminantes gaseosos. Entre las tecnologas para el control de contaminantes particulados se encuentran los sedimentadores gravitacionales, los separadores centrfugos, incluyendo los ciclones, los filtro de tela, los lavadores lquidos y el precipitador electrosttico.Los sistemas de control para vapores y gases se basan en diferentes principios fisicoqumicos que se encuentran descritas en la tabla 3.

TECNOLOGAS DE ELIMINACIN DE COVs

TecnologaPrincipio

AdsorcinLas molculas son retenidas sobre la superficie del adsorbente por fuerzas dbiles electrostticas. Se usa principalmente carbn activado. El adsorbente debe ser regenerado (in- situ o ex situ) una vez saturado.La adsorcin puede verse afectada por humedad, selectividad, temperatura, presin, y presencia de partculas.

AbsorcinEl contaminante es transferido del gas a un lquido absorbente por un gradiente de concentracin. Las soluciones absorbentes incluyen agua, sosa custica, aminas y algunos hidrocarburos. El absorbente empleado depender de las caractersticas de solubilidad del COV a remover.La eficiencia depende de la solubilidad contaminante, que a su vez depende de temperatura, presin y el pH. Pueden ser torres de aspersin o empacadas.

Lavadores qumicosProceso de absorcin con reaccin. Se usa para control de olores oxidando los contaminantes con hipoclorito u otro oxidante qumico.El oxidante se consume al reaccionar por lo que es necesario agregarlo continuamente.Se pueden generar compuestos indeseables por la oxidacin qumica parcial.Pueden ser torres de aspersin o empacadas.

Incineracin(Oxidacin trmica)Los contaminantes son oxidados a CO2 y H2O en quemadores entre 700 y 1000 C.Se requiere generalmente una corriente de combustible suplementaria. Pueden emitirse adems NOX, CO, HCl y otros COVs potencialmente peligrosos.Se utiliza cuando la concentracin de vapores orgnicos es generalmente 50% menor al lmite inferior de explosividad,

Oxidacin catalticaLa oxidacin es favorecida por un catalizador. Las temperaturas de operacin se encuentran entre los 300-450 C. Los catalizadores tpicamente utilizados en oxidacin cataltica incluyen xidos metlicos.Para concentracin menor del 25% de su lmite inferior de explosividad.Partculas y ciertos compuestos como H2S, HCl, pueden desactivar el catalizador.

CondensacinLos contaminantes gaseosos son removidos por el cambio de fase a lquido y la separacin de esta fase del gas. La condensacin es generalmente inducida enfriando la corriente de gas. La eficiencia depende principalmente de la temperatura de roco de la mezcla.Pueden ser condensadores convencioneralmente, refrigerados o criognicos.Frecuentemente utilizados para compuestos concentrados y capaces de ser reutilizados en el proceso.

Membranas selectivasEl aire contaminado pasa a travs de membranas selectivas en dnde los COV son selectivamente absorbidos y concentrados.Tecnologa emergente, altos costos.

Oxidaciones avanzadasUso de oxidantes ms potentes (UV, O3) o catalizadores que los generan (TiO2) para oxidar los contaminantes del aire.Tecnologas emergentes, altos costos.

Sistemas biolgicosLos contaminantes son mineralizados (CO2, H2O, S, SO4, NOX, HCl) por medio de microorganismos que se encuentran inmovilizados o en suspensin.Los sistemas ms comunes son biolavadores, biolavadores de lecho escurrido y biofiltros.

Tabla 3. Tabla de eliminacin de Covs1.12.1.1 FILTROS DE ESCURRIMIENTO (BLE)En los filtros de escurrimiento los procesos de absorcin de gases y regeneracin de la fase lquida ocurren simultneamente (figura 23)Generalmente consisten en columnas empacadas con material que permite el desarrollo de una pelcula microbiana que favorece el aumento de la densidad celular volumtrica. Por lo general el rea especfica del empaque (rea de contacto por unidad de volumen de columna) es relativamente baja (100 a 300 m2/m3) y se prefieren volmenes vacos altos (90 a 95%) para minimizar la cada de presin en la columna y el riesgo de que el espacio vaco sea obstruido por el crecimiento microbiano.Los empaques son generalmente plsticos estructurados o aleatorios.

En los filtros de escurrimiento se alcanzan valores de densidad de microorganismos de hasta 60 kg SST m-3 (slidos suspendidos totales) lo que incrementa sensiblemente la eficiencia de remocin volumtrica. Estos equipos son muy recomendados cuando los compuestos de oxidacin no son voltiles y se acumulan en la fase lquida. ste es el caso de los sulfatos, nitratos y cloruros (generados, entre otros, por la oxidacin de sulfuros, amoniaco y organoclorados) que, adems de disminuir el pH durante la degradacin, son inhibitorios para los microorganismos en concentraciones elevadas.

Figura 23. Esquematizacin de un filtro de escurrimiento1.12.1.2. BIOFILTROSEn los biofiltros, el gas contaminado pasa por un reactor empacado de material hmedo en donde se ha desarrollado una pelcula de microorganismos sobre la superficie y los macroporos del soporte.El contaminante es transferido desde el gas a esta biopelcula hmeda en donde es transformado eventualmente en CO2 y H2O, siendo estos compuestos arrastrados a la salida. En estos equipos se pueden alcanzar tasas de degradacin mayores a 200 g m-3 reactor h-1. Los materiales de empaque pueden ser tierra, diferentes tipos de compostas, desechos de madera, turba, bagazo de caa, cscaras de cacahuate, etc. Estos soportes normalmente contienen los suficientes minerales para sostener una poblacin adecuada aunque la adicin controlada de nutrientes y agua tiene un efecto estimulante. Se han estudiado adems soportes inertes, como vermiculita, agrolita, materiales cermicos, etc., en donde los nutrientes tienen que ser adicionados externamente. Las caractersticas de los materiales naturales hacen necesario el cambio del soporte al cabo de periodos de tres a cinco aos, aunque la operacin y caractersticas de los materiales de empaque pueden reducir o aumentar este rango. La profundidad del lecho es de 50 a 120 cm dependiendo de las propiedades mecnicas del empaque las cuales pueden ser mejoradas mezclando materiales orgnicos tales como madera o cortezas as como plsticos inertes o cermicos.En estos equipos la pelcula de lquido est estacionaria sobre el soporte lo que dificulta el control del microambiente en donde se encuentran los microorganismos. Sin embargo, la adicin intermitente de agua, medio nutritivo o neutralizante pueden resolver este problema manteniendo una humedad del lecho menor a la de su capacidad de campo y las condiciones apropiadas para la actividad biolgica. Existen diversos ejemplos de sistemas de biofiltracin en los que la pelcula de lquido estacionaria puede ser controlada como lo demuestra un biofiltro industrial de 150 m3 empacado con bagazo de caa recientemente instalado para tratar sulfuros gaseosos emitidos del tratamiento anaerbico de vinazas .En los inicios de la biofiltracin stos fueron usados principalmente para abatir los olores en las plantas de tratamiento de aguas residuales, en la industria alimentaria (rastros, caf y cacao), en las de aromas y sabores y para los casos de COV derivados de las industrias de pinturas, fotografa, plsticos y sntesis qumica. Algunas otras aplicaciones son las emisiones de suelos contaminados, gasolineras, campanas de extraccin, etctera.1.12.1.2.1 OTRAS CONFIGURACIONESLos biolavadores consisten de un compartimiento en donde se lleva a cabo la absorcin y otro, el reactor biolgico, de regeneracin (figura 24)En el absorbedor los contaminantes se transfieren a un medio acuoso hasta condiciones cercanas a la saturacin. El lquido se recircula al reactor biolgico en donde se lleva a cabo la oxidacin por microorganismos libres o inmovilizados. En casos en los que las concentraciones de contaminante son elevadas, se puede agregar aire no contaminado para completar la oxidacin. Una vez reducida la concentracin del contaminante en el lquido ste es reciclado al absorbedor. El lquido contiene nutrientes inorgnicos que sostienen una poblacin microbiana estable. Las densidades celulares son menores que en los filtros de escurrimiento.

Figura 24. ESQUEMATIZACIN DE UN BIOFILTRO

Entre las configuraciones innovadoras se encuentra el contactador biolgico rotatorio. En este sistema el gas se alimenta en los espacios libres de discos rotatorios permitiendo el control de la biopelcula.En una variacin se usan placas que se mueven en sentido perpendicular al flujo de gas, se sostiene que se mejora la transferencia.Uno de los grandes retos de la biofiltracin es el acoplamiento de diferentes tecnologas para poder hacer una eliminacin eficiente de corrientes complejas. En un reporte reciente se dise un sistema combinado para el tratamiento de corrientes gaseosas de acrilonitrilo.En este proceso se combina un biofiltro, para eliminar el compuesto carbonado y la nitrificacin y denitrificacin para eliminar el amoniaco formado durante el primer paso. El equipo consiste en un biofiltro para la transformacin del carbn en CO2 y se produce amoniaco, en un segundo biofiltro el amoniaco es oxidado a nitrato y finalmente este compuesto es reducido a nitrgeno elemental en un tanque anaerbico.Otros procesos combinados incluyen el uso de plantas como lo reportan para la limpieza del aire de interiores.Con la disponibilidad de nuevos materiales se empieza a desarrollar una nueva familia de sistemas de tratamiento biolgico basado en la separacin selectiva de los contaminantes por membranas y su destruccin por biopelculas que se formaran en el otro lado de la pared. En estos sistemas se podran reducir algunos de los principales problemas de la biofiltracin como son el taponamiento, el control de las condiciones microbianas, la formacin de canales (Figura 25).

Figura 25. ESQUEMATIZACIN DE UN BIOLAVADOR1.12.1.3 PRECIPITADORES ELECTROSTTICOS.Los precipitadores electrostticos (PE) son una herramienta comn para recolectar las partculas contenidas en los gases de combustin. Consisten en placas o tubos metlicos con carga elctrica instalados al interior de la chimenea o tubo de escape. Un primer conjunto de placas est cargado negativamente, lo que provoca que las partculas que pasan a travs de las placas adquieran una carga negativa. El segundo conjunto de placas, cargado positivamente, atrapa las partculas cargadas. Las investigaciones realizadas indican que el uso de PE ha sido la nica solucin para el control de partculas suspendidas en los gases producidos por la combustin, de ah que sea una opcin muy atractiva.

1.12.1.4 LAVADORES HMEDOS.Los lavadores hmedos se han utilizado como opcin para el control de emisiones de partculas suspendidas en muchas aplicaciones para fuentes estacionarias, sin embargo, la documentacin disponible sobre la aplicabilidad de esta tcnica a plantas, es muy escasa. Tericamente, los lavadores hmedos de gases son un medio prctico para reducir las partculas en cualquier aplicacin. El principio de su funcionamiento consiste en rociar o inyectar con un atomizador agua al interior de la chimenea o tubo de escape. Las partculas de agua chocan con las de ceniza y caen en un rea recolectora. Las desventajas de estos sistemas son que se requiere un suministro constante de agua y se producen aguas residuales. Adems, se desconoce qu tan eficiente resultar la tcnica para controlar los contaminantes especficos producidos por la combustin de llantas usadas (Zn, As, Pb, etc.). Aunque viable, no se considera sta como la mejor opcin de control debido a sus efectos ambientales adversos y la incertidumbre respecto de su capacidad para limpiar apropiadamente el humo de dichos metales pesados.

1.12.1.5 FILTROS DE TELA.Un sistema de filtros de tela consiste en varias capas de material similar a una tela, a travs de las cuales se hace pasar el flujo de gases. Los filtros de tela retienen las partculas secas y exhalan aire fresco. Si bien son muy eficientes, tienen el doble inconveniente de que entraan un elevado costo de capital y crean una cada de presin en la cmara de combustin, la cual, a su vez, da lugar a incrementos en los costos de operacin, al tiempo que puede tener efectos imprevistos sobre el proceso de combustin. Aun cuando la alta temperatura de los gases de escape y el contenido orgnico de las partculas implican desafos para el diseo de los sistemas de filtros de tela, la tecnologa se ha utilizado en aplicaciones con desafos similares. La obligacin de cumplir con la norma, de emisin de partculas suspendidas podra exigir a los hornos cementeros la eficiencia de control que ofrecen los filtros de tela.

1.12.1.6 CICLONES.Un cicln simplemente acelera la velocidad de los gases de salida, ocasionando que las partculas mayores se separen del fluido, en forma muy similar a lo que ocurre en una centrifugadora. Ya que este mtodo slo remueve las partculas mayores, en muy pocas ocasiones se utiliza como solucin nica a la emisin de partculas. Adems, el cicln ocasiona una cada de presin, de manera similar a un filtro de tela, lo cual reduce la eficiencia de combustin y podra, de hecho, ocasionar un incremento en la tasa de emisin de ciertos contaminantes para esta aplicacin. 1.12.2 TECNOLOGIAS BIOTECNOLGICAS.Estas tecnologas se basan en la degradacin o transformacin de los contaminantes en compuestos no dainos. El lmite de estos procesos es la biodegradabilidad de los contaminantes. Mientras que los compuestos biognicos (generados por procesos biolgicos) son fcilmente biodegradables, los compuestos xenobiticos (aquellos que no son producto de una biosntesis) pueden ser ms recalcitrantes. Los compuestos recalcitrantes son aquellos que resisten el ataque microbiano parcial o totalmente. La tabla 4 reporta los compuestos que han sido eliminados por biofiltracin.

EJEMPLO DE COMPUESTOS VOLTILES TRATADOSPOR PROCESOS BIOLGICOS

AcetonaToluenoAcrilonitrilocido sulfhdrico

Metil Etil Cetona,BencenoEtil acetatoBisulfuro de carbn

MetanolEtil bencenoCloruro metilenoMercaptanos

EtanolXilenosAcrilatosAmoniaco

Isopropanol,EstirenoVapores gasolinaSO2 y NOX

terMetil t- butil ter,Cloruro viniloOlores orgnicos

FormaldehdoEtil t- butil ter,Cloro- bencenos

n- Alcanos

(C1 a C6)t- amil metil ter,Pinenos

Tabla 4. Compuestos VoltilesEstos procesos son considerados tecnologas limpias por su menor uso en energa, que no adicionan sustancias peligrosas, que no requieren condiciones extremas de trabajo y que su costo de operacin es reducido.Estos sistemas comparten con las oxidaciones (incineracin y cataltica) el hecho que los contaminantes son destruidos y no transferido a otra fase como con otras tecnologas de control (adsorcin, absorcin y condensacin).Las principales tecnologas biolgicas son los filtros de escurrimiento y los biofiltros.

1.12.3 CONTROL DE PARTCULAS Para seleccionar el mejor equipo de control de un contaminante se deben conocer muy bien las caractersticas de las emisiones, por ejemplo en el caso de las emisiones contaminantes del aire los principales trminos que describen a las partculas suspendidas en el aire son los siguientes:

Partculas. Cualquier material, excepto agua no contaminada, que exista en estado soplido o lquido en la atmsfera o en una corriente de gas en condiciones normales. Aerosol. Una dispersin de partculas microscpicas, slidas o lquidas, en un medio gaseoso. Polvo. Partculas slidas de un tamao mayor que el coloidal (0.05 micras), capaces de estar en suspensin temporal en el aire. Ceniza fina. Partculas de ceniza finamente divididas y arrastradas por el gas producto de la combustin. stas pueden o no contener combustible no quemado. Niebla. Aerosol visible. Partcula. Masa discreta de materia slida o lquida. Humo. Partculas pequeas arrastradas por los gases que resultan de la combustin. Holln. Una aglomeracin de partculas de carbn.

Los tamaos de las partculas que contaminan el aire son su mejor descriptor y varios de los equipos de control se seleccionan por esta caracterstica. En la tabla 5 los tamaos establecidos de algunos elementos contaminantes del aire. Contaminante o material Rango del tamao en micras

Lluvia Roco Niebla Nubes Vapores Polvos metalrgicos Virus Humo de cigarro Humo de petrleo Negro de humo Vapores de xido de zinc Slica coloidal Polvo atmosfrico Ncleos de sal marina Bacterias Polvo daino Vapores alcalinos Talco molido Insecticidas Pigmentos de pinturas Niebla sulfrica Polvo de carbn Ceniza fina Polen Gotas de boquillas neumticas Gotas de boquillas hidrulicas Arena de playa 1000 a 10000 100 a 1000 0.001 a 10 12 a 90 0.001 a 1 0.001 a 100 0.006 a 0.09 0.01 a 1 0.05 a 1 0.01 a 0.15 0.01 a 0.12 0.03 a 0.08 0.001 a 80 0.05 a 0.7 0.5 a 50 0.8 a 8 0.1 a 8 0.8 a 80 0.8 a 10 0.1 a 8 0.5 a 5 1 a 100 1 a 400 10 a 100 10 a 100 70 a 8000 100 a 1500

Tabla 5. Rango de tamao de micras

Los equipos purificadores del aire se pueden relacionar con el tamao de partculas que pueden capturar. A continuacin se presenta la tabla 6 con informacin aproximada de los tamaos de partculas que pueden ser atrapadas por diferentes equipos de control.Equipo Rango de partculas que atrapa en micras

Precipitadores electrostticos Torres empacadas Filtros de papel Filtros de tela Lavadores de gases Separadores centrfugos Cmaras de sedimentacin 0.01 a 90 0.01 a 100 0.005 a 8 0.05 a 90 0.05 a 100 5 a 1000 10 a 10000

Tabla 6. Rango de Partculas

Los controles de emisin de partculas son, en su mayora, colectores mecnicos, precipitadores electrostticos, filtros de tela o lavadores hmedos. Los colectores mecnicos, como los ciclones, se utilizan en su capacidad de control previo, como dispositivos de precoleccion, para eliminar las partculas de mayor tamao. Los precipitadores electrostticos se usan sobre todo en procesos de alto ndice de escape y de emisin, como las plantas generadoras de electricidad de caldeo por carbn y las plantas siderrgicas. Los filtros de tela varan en su aplicacin, desde fuentes de emisin muy pequeas hasta las de gran escala, y se fabrican con telas o fibras muy diversas, dependiendo de las caractersticas de la corriente de escape: la carga de partculas, la temperatura y el contenido de humedad, entre otras. Si bien se han registrado importantes avances en la fabricacin de fibras resistentes a temperaturas elevadas, los filtros de tela tienen limitaciones en lo que a temperaturas se refiere. Los lavadores hmedos tienen diseos muy distintos para mejorar la eficiencia de contacto entre el agua y la materia particulada. Puesto que el uso de limpiadores o lavadores hmedos requiere un control de las aguas residuales, su aplicacin por lo general se restringe a las fuentes de emisin de partculas de mayor tamao.En la figura 23, se muestran los rangos de concentracin de contaminantes (compuestos voltiles orgnicos) y de flujos de aire en los cuales son ms rentables algunas de las principales tecnologas de control.

Figura 23. Rango de aplicacin para tratamiento de gases.1.12.4 LA TECNOLOGIA SCR

En la figura 24 se muestra la tecnologa SCR, esta tecnologa la utilizan los motores cummins, para reducir el humo negro, con este sistema SCR es una solucin acuosa de urea mezclada con 32.5% de urea pura y 67.5% de agua-ionizada. La UREA es un compuesto de nitrgeno que se convierte en amoniaco con el calor.

Figura 24. Sistema SCR

FUNCIONAMIENTO DEL SCR.La tecnologa SCR se basa en lo siguiente: El motor produce NOx (xido de nitrgeno) Txico El proceso de reduccin de NOx tiene lugar en Un catalizador SCR integrado en el silenciador de escape un aditivo, llamado AdBlue, se inyecta en el Catalizador SCR AdBlue convierte el NOx de los gases de escape en agua y nitrgeno

1.12.5 LA ELECTRNICALa regulacin o el reglaje electrnico de las bombas inyectoras de gasoil, o el comando de los conjuntos inyectores-bombas se tornan cada da ms importante sobre los vehculos Diesel en general.Estos dispositivos presentan las siguientes particularidades: Los mismos disponen de una extensa gama de "programas", que permiten una adaptacin del sistema de inyeccin a las normas vigentes en cada pas, y a los distintos tipos de vehculos y aplicaciones. Estos realizan el reglaje o la regulacin de la inyeccin en funcin de criterios ya determinados. La optimizacin casi instantnea de las cantidades de gasoil inyectado, en funcin del estado de carga del motor, contribuye a la disminucin de las emisiones contaminantes tales como; los xidos de nitrgeno; las partculas y los hidrocarburos no quemados. La unidad de control electrnico o calculador, corazn del sistema, recibe las seales o pulsos elctricos enviadas por las distintos "sensores" o sondas; de temperatura de aire de admisin y del circuito de enfriamiento del motor; de la presin de sobrealimentacin; de la velocidad del motor; de la posicin o relacin de caja de velocidades colocada; de la posicin de la mariposa de aceleracin; etc. Estos comandos electrnicos de inyeccin, evitan las variaciones demasiado importantes de los niveles de contaminacin en funcin del funcionamiento1.12.6 RECIRCULACIN DE LOS GASESEl reciclado de los gases de escape, debido a la reduccin de la temperatura de combustin que produce, obtiene un efecto positivo sobre las emisiones de xidos de nitrgeno.Como contrapartida podemos decir que una "relacin" demasiado alta de recirculacin, puede ser negativa respecto a la vida til del motor, la cual puede verse disminuida por polucin interna y desgaste.Para efectuar la recirculacin de los gases como se ve en la figura 25, se utiliza una vlvula EGR (Exhaust Gas Recirculation) que permite el reciclado de una parte de los gases, es decir del 30% como mximo, entre el colector de admisin y el mltiple de escape.Esta vlvula es controlada por una unidad o central electrnica, en donde son memorizadas en forma permanente las caractersticas propias del motor, sin afectar el consumo de gasoil y la produccin de hidrocarburos, los xidos de nitrgeno (NOx) pueden ser reducidos en un 40% en forma aproximada.

Figura 25. Esquema del sistema de recirculacin de los gases de escape EGR

Partes de sistema de recirculacin de gases:1. Entrada de aire desde el exterior.2. Filtro de aire.3. Colector de admisin.4. Colector de escape.5. Vlvula de recirculacin EGR.6. Conducto de recirculacin de gases1.12.7 SISTEMA DE CONTROL DE EMISIONES EVAPORATIVASEste sistema evita que los vapores generados en los depsitos de combustible salgan a la atmsfera, retenindolos o condensndolos en un canister o caja de carbn activado, para que posteriormente sean introducidos a la cmara de combustin y puedan ser utilizados. De esta forma se disminuye emisin de hidrocarburos livianos, causantes de la formacin de smog en la atmsfera.Este sistema cuenta con una vlvula de salida de vapores del tanque, que regula el paso hacia el canister, y una vlvula de purga conectada al mltiple de admisin o una electrovlvula controlada por el computador en los vehculos con sistemas electrnicos, que permite que por vaco el vapor condensado salga del canister.1.12.8 SISTEMA DE INYECCIN DE AIRE AL TUBO DE ESCAPEEste sistema utilizado en los modelos de vehculos de los aos 70 y algunos de los 80, inyecta aire al mltiple de escape y al convertidor cataltico, con el fin de controlar la temperatura de ambos dispositivos y de quemar los HC y CO remanentes en los gases de escape. Consta de un compresor, que introduce aire a la tubera del sistema y un conjunto de electrovlvulas de vaco controladas por la computadora, que dirigen el aire del compresor hacia el mltiple de escape y el convertidor cataltico (figura 26).Cuando el motor est fro, el aire se dirige hacia el mltiple de escape para generar all la oxidacin de los HC y el CO de los gases de escape, generando as una reduccin de la contaminacin y el calentamiento rpido del tubo de escape, y por ende del sensor de oxgeno y el catalizador.

Figura 26. Sistema de inyeccin de aireCuando se ha calentado el motor, el aire se dirige hacia el catalizador para evitar su sobrecalentamiento y contribuirle en la reaccin qumica de oxidacin que en l se produce.

1.12.9 FILTROS DE PARTCULASLa solucin a esa emisin de partculas, es incorporar un filtro de