Tesis:
Modelo fluidodinámico para el análisis modal de los gases de escape de un motor diesel de automoción
- Autor: ARIZTEGUI CORTIJO, Javier
- Título: Modelo fluidodinámico para el análisis modal de los gases de escape de un motor diesel de automoción
- Fecha: 2005
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: INGENIERIA ENERGETICA Y FLUIDOMECANICA
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: CASANOVA KINDELAN, Jesús
- Resumen: Esta tesis doctoral analiza las emisiones contaminantes generadas por los motores de combustión interna alternativos empleados para automoción en condiciones reales de circulación. El problema se aborda desde dos perspectivas diferentes, que dan lugar a las dos partes en que se ha dividido el documento. La primera parte está dedicada a los métodos de medida de emisiones contaminantes que se han empleado hasta ahora y a los modelos de estimación de emisiones que se han derivado de los antedichos métodos de medida. Con este fin, se centra el problema en los contaminantes dependientes del desarrollo del proceso de combustión (CO, HC, NOx y PM) que se generan con el motor caliente. Se repasan los distintos métodos de medida de emisiones y la utilidad cada uno de ellos, lo cual conduce a una revisión de los métodos estadísticos que permiten estimar las cantidades de emisiones generadas por todo el parque de vehículos (inventarios de emisiones). Para comprobar la validez de dichos métodos de estimación, se realiza un inventario circunscrito a la zona central de la ciudad de Madrid. Para ello, se emplea la metodología Copert III, complementada con datos experimentales. Entre las conclusiones del inventario destaca que los vehículos antiguos, que representan un 36 por ciento del parque, son responsables del 78 por ciento y el 89 por ciento de las emisiones de CO y HC respectivamente. Las emisiones de NOx y PM, en cambio, no están tan afectadas por la fracción de vehículos antiguos debido a la dieselización experimentada por el parque en los últimos años.El documento continúa con un análisis crítico de los modelos de estimación. Entre las características positivas de dichos modelos se identifican las siguientes: fácil aplicación y disponibilidad, uso conjunto de los métodos bottom-up y top-down y posibilidad de pronosticar escenarios futuros. En el debe de estos modelos se deben apuntar varios problemas: los factores de emisión que proponen se apoyan en datos muy dispersos; únicamente explican las emisiones en función de la velocidad media; y algunos estudios indican que la inclusión de más parámetros explicativos medios no consigue solucionar los problemas anteriores. Todo ello conduce al desarrollo de modelos de emisiones instantáneas (modelado modal). Sin embargo, los modelos existentes de este tipo no son precisos por dos motivos: procedimientos de medida en banco de rodillos poco depurados y uso de ciclos de homologación (no representativos de la realidad) que provocan un sesgo en los resultados finales. Una posible solución a estos problemas se encuentra en la medida de emisiones embarcada en el vehículo circulando en condiciones reales. La segunda parte del documento se centra en el estudio de este método y en el desarrollo de un prototipo. Dicha segunda parte comienza con una revisión del estado actual de la ciencia en tres aspectos: métodos de análisis de gases susceptibles de ser montados en el interior de un vehículo; métodos de recogida de datos del motor y del vehículo y métodos de corrección de los retrasos y las distorsiones que se producen en la medida instantánea de emisiones. Con esta información, se aborda el diseño de un prototipo de sistema embarcado de medida de emisiones y variables de funcionamiento del motor y del vehículo, que se monta en un vehículo real. En paralelo a dicho prototipo, se crean modelos matemáticos y fluidodinámicos que permiten corregir los problemas de retraso y distorsión de la concentración, asociados a la medida instantánea de emisiones. Finalmente, se validan los modelos mediante ensayos experimentales. Todo ello permite contar actualmente con un sistema embarcado de medida de emisiones y parámetros del motor capaz de acoplar correctamente todos los datos.