FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFECIONAL DE INGENÍERIA MECÁNICA ELÉCTRICA
IMFORME ACADÉMICO “La implementación de filtro de partículas en un vehículo de gasolina”
AUTORES:
Domínguez Aranda Duver Juberth (ORCID: 0000-0003-2850-3622) José Leiser Tafur Tasilla (ORCID: 0000 0001 7823 4382) Rolando Junior Acevedo Asiclo Emile Makey Vega Zegarra (ORCID: 0000 0001 8980 7510)
ASESOR: Mg. Ing. Dante Omar Panta Carranza (ORCID: 0000-0002-4731-263X)
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN sistemas y plan de mantenimiento
TRUJILLO-PERÚ 2020
INDICE
I. INTRODUCCIÓN
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II. PRESENTACIÓN
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III. CONCLUSIONES
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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ANEXOS
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I. INTRODUCCIĂ“N Juan es un empresario que tiene su maderera y decide comprar un camiĂłn para transportar madera del bosque hacia su maderera, al paso de los aĂąos juan observa que su camiĂłn bota mucho đ??śđ?‘‚2.(ver figura 01) Nosotros como estudiantes de la universidad cesar vallejo de la carrera de ingenierĂa mecĂĄnica elĂŠctrica, con la ayuda del docente el ing. Dante Omar Panta Carranza, implementaremos el filtro de partĂculas para un vehĂculo de gasolina para reducir đ??śđ?‘‚2. Debido al incremento en los niveles de contaminaciĂłn que impactan al medio ambiente, causado en gran parte por la cantidad de emisiones que producen los vehĂculos diariamente; especialmente los de combustiĂłn interna; el impacto ecolĂłgico ha sido significativo. Pese a los esfuerzos de los fabricantes al realizar modificaciones en el motor para reducir los niveles de contaminaciĂłn; los gases de escape generados en el proceso de combustiĂłn siguen siendo contaminantes, por lo que es necesario que estos gases nocivos se sometan a tratamientos mediante dispositivos adecuados que permitan reducir los niveles de contaminaciĂłn. En la actualidad, en la industria automotriz no existe en el mercado un filtro de partĂculas de carbono para motores de gasolina (GPF). Como objetivo general tenemos, Conocer las acciones y comportamientos del filtro de partĂculas (GPF) en caĂda de presiĂłn, reducciĂłn de partĂculas y su impacto en el sector ambiental para la reducciĂłn de las partĂculas de carbono y del objetivo general se desprenden los siguientes objetivos especĂficos: Conocer el funcionamiento del filtro de partĂculas de gasolina,
conocer el mecanismo de filtraciĂłn y Reducir las partĂculas contaminantes del vehĂculo. II. DESARROLLO El principal funcionamiento del filtro de partĂculas DPF es filtrar las partĂculas sĂłlidas (hidrocarburos no quemados) que se emiten por el tubo de escape del motor, es decir, eliminar las partĂculas de hollĂn de los gases de escape de un motor diĂŠsel. Procedimiento activo: Este tipo de procedimiento es llevado a cabo gracias a que el filtro estĂĄ cerca del motor, asĂ, aprovechando las altas temperaturas de los gases de escape. Este mĂŠtodo es realizado por un quemador montado delante del filtro (mĂŠtodo muy poco comĂşn) o mediante a la inyecciĂłn que es posterior del combustible a travĂŠs de la gestiĂłn del motor y con la incorporaciĂłn de un catalizado, asĂ, los gases alcanzan temperaturas muy altas quemando las partĂculas de hollĂn y regenerando el filtro de partĂculas
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Procedimiento pasivo: Es utilizado para lo carros que tienen un diseño que lleva el filtro demasiado alejado del motor y esto causa que los gases lleguen a temperaturas muy frías, para que no ocurra la regeneración. En este procedimiento se inyecta un aditivo mediante (gestión del motor) en el sistema de alimentación, junto a los gases de escape entran en contacto con el hollín reduciendo su temperatura a si pudiendo ser quemado y a si dando con el proceso de regeneración (CAMPOS, 2015). Filtro de Partículas para Gasolina (GPF) Los filtros de partículas resultaron ser muy eficiente en el control de las emisiones de número de partículas por lo cual fueron considerados como una opción para la nueva generación de vehículos GDI. Parte de la información sobre la posible aplicación de un filtro de partículas para vehículos, todo esto ayuda en la formulación de los posibles enfoques de la tecnología, a estimar los costos de implementación y estimar el tiempo para la integración al vehículo. Las temperaturas en los escapes de motores de gasolina son relativamente más altos de los de diésel. Las temperaturas de salida del motor oscilan entre 300 ° C y 500 ° C, bajo la conducción urbana, pero puede llegar a 700 ° C a alta velocidad como en una autopista. Si bien estas temperaturas son suficientemente altas para sostener la regeneración pasiva de un filtro de partículas Gasolina (GPF), la regeneración se observa generalmente en la desaceleración del vehículo en el punto donde se corta el combustible y el oxígeno esté disponible en los gases de escape. Los GPF catalizados con capacidades de almacenamiento de oxígeno pueden también permitir cortos períodos de funcionamiento con mezcla pobre para iniciar la regeneración pasiva o activa. En los motores de mezcla pobre es más sencillo esta oxidación, ya que existe generalmente un exceso de oxígeno en el escape y esto ayuda a la oxidación de las partículas. Las concentraciones de partículas en GDI son mucho más bajos, en comparación con las de los motores diésel. Después de un funcionamiento prolongado en condiciones reales de manejo. Se notó la baja carga de partículas en el filtro por consecuente permite el uso de filtros más compactos y por lo tanto menos costosos que los de diésel, debido al menor volumen y en el caso del GPF por el contenido de metales precioso que es inferior que el de un DPF. Mientras que en los vehículos diésel, el volumen del filtro es típicamente 1.5 a 2.5 veces mayor que los sistemas GPF ya que los GPF prevén tener un tamaño mucho más pequeño (Ver figura 02). De hecho, el tamaño óptimo de la GPF muy probablemente dependerá
del 78 nivel de emisiones, que se espera a ser mayor en los vehículos de gasolina debido a que el motor alcanza mayores velocidades. Algunos fabricantes GPF ya han realizado estudios específicos en evaluación de las capacidades de almacenamiento de partículas, que no revelan la acumulación de partículas o cualquier deterioro por el corto volumen de GPF examinados, hay más investigación en proceso. Los mecanismos de filtración (ver figura 03); se basa en la separación de partículas quemadas que son transportadas con la corriente del gas que está dentro del sistema y que se van depositando en una superficie de “recolección” del filtro. Esta separación implica el paso del gas a través de una barrera porosa que retiene las partículas. Los filtros, dependen del tipo de la barrera, se pueden dividir en filtros de profundidad y los filtros de tipo superficie. En los filtros de profundidad, el tamaño del poro del filtro es más grande que el diámetro de las partículas a recolectar. Las partículas se depositan en los canales de filtrado a través de una combinación de los mecanismos de filtración que son accionados por diversos campos de fuerza. Como un ejemplo, esos campos de fuerza pueden estar relacionadas con la velocidad o la concentración de gradientes en el gas. En los filtros de tipo superficie el diámetro del poro es menor que el diámetro de partícula. Las partículas se depositan en la pared del filtro a través de un tamizado. Estos dos tipos de filtración se muestran en la Figura 03. Fig. 04: mecanismos de filtración
Fuente: CAMPOS La filtración de profundidad es el principal mecanismo de filtración en la mayoría de los dispositivos de filtración de partículas, así como en la mayoría de los filtros de diésel. Por ejemplo, los limpiadores para admisión de aire del motor, trabajan primordialmente a través de la filtración profunda.
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En el filtrado de superficie la capa de partículas, es en sí mismo el medio de filtro principal en los filtros tipo superficie. Esa capa se conoce comúnmente como "Pastel de filtración" y el proceso se denomina como "filtración tipo pastel". Es muy común en la filtración de líquidos. Sin embargo, los filtros de partículas, tales como los monolitos de pared cerámica, pueden trabajar a través de una combinación de filtrado de profundidad y filtrado de superficie. Una filtración de superficie desarrolla cargas de hollín más altas, cuando la capacidad de la filtración profunda está saturada y se forma una capa de partículas que comienza a cubrir la superficie. La filtración de profundidad se basa en tres mecanismos de deposición: Deposición por difusión (ver Figura 05); Depende del movimiento Browniano exhibido por las partículas más pequeñas, en particular aquellos por debajo de 0,3 micras de diámetro. Estas partículas no se mueven de manera uniforme a lo largo de las líneas de corriente del gas. Más bien, se difunden desde el gas a la superficie del cuerpo recolector. Fig. 05: Deposición por difusión
Fuente: (CAMPOS, 2015).
Deposición Inercial También llamada interceptación por inercia, se hace más presente con el aumento de tamaño de partícula (masa). Las partículas arrastradas por la corriente del gas; al acercarse al cuerpo recolector, tienden a seguir la corriente golpeando al cuerpo debido a su inercia (ver fig. 06) Fig. 06: Deposición por Inercial
Fuente: (CAMPOS, 2015).
Intercepción en Línea de Flujo; Se puede producir cuando una línea de flujo pasa dentro de un radio del tamaño de una partícula o menor a este alrededor del cuerpo recolector. Entonces, una partícula que viaja a lo largo de la línea de la corriente va a tocar el cuerpo recolector y puede ser recogido sin la influencia de la difusión Browniano o de Inercia Figura 07. Fig. 07: Intercepción en Línea de Flujo
Fuente: (CAMPOS, 2015).
Reducir las partículas contaminantes del vehículo es el hollín generado en la combustión del diésel suele producir las características humaredas de color negro de gran densidad que antiguamente permitían distinguir en la distancia a los vehículos diésel de los vehículos de gasolina a simple vista. En los motores diésel, la combustión genera partículas sólidas en todo su rango de funcionamiento, pero la formación del hollín es principalmente destacable cuando se produce la combustión incompleta de la mezcla aire-combustible. “La eliminación de estas partículas ha supuesto a lo largo de la historia un problema difícil de resolver hasta la aparición del filtro de partículas. Su aplicación en los motores diésel a permitido reducir los niveles de emisiones sólidas de niveles cercanos a los 0,140 g/m en 1992 hasta 0.005 en 2014, reducción muy importante (entorno al 98%), que ha sido posible gracias a la aplicación de nuevas tecnologías a los filtros de partículas y a la adivinación del combustible para facilitar y mejorar la combustión de las partículas” (GARCIA , 2017).
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III. CONCLUSIONES -
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS -
Guillermo, Campos ocampo. 2015. desarrollo y evolucion de un filtro de particulas (GPF) para sistemas de escape en motores de gasolina. mexico : s.n., 2015.
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José, Ángel Rodrigo. 2016. filtro anti particulas. http://www.centro-zaragoza.com/
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Antonio Javier, García del Rio.2017. mantenimiento de sistema auxiliares de motor de siclo de diésel: s.l,2017
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ANEXOS Fig. 01: problemática
fuente: https://www.pinterest.es/pin/855050679231544769/
Fig.02: regeneración de partículas a diferentes temperaturas
Fuente: CAMPOS, 2015 fuente: www.pinterest.com/pin/309200330649960849
Fig.03. procedimientos pasivos de filtro de partícula de vehículo
sensor de presión filtro de partículas gases de escape no filtrado
Fuente: www.centro-zaragoza.com
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