Investigador de la UPV trabaja en avances en motores diesel de menor consumo y respetuosos con el medio ambiente

VALENCIA, 9 (EUROPA PRESS)

El investigador de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) Pedro Piqueras está desarrollando un trabajo para lograr la reducción de emisiones contaminantes en los motores diesel mediante el desarrollo de sistemas de postratamiento de los gases de combustión, informó hoy la institución académica en un comunicado.

El experto ha defendido su tesis doctoral que lleva por título “Contribución al modelado termofluidodinámico de filtros de partículas Diesel de flujo de pared” y ha obtenido el título de Doctor Ingeniero Industrial con la calificación de Sobresaliente Cum Laude, señalaron las mismas fuentes.

La tesis ha sido dirigida por los profesores José Ramón Serrano, y Francisco José Arnau, y el tribunal estuvo formado por los doctores José María Desantes, José Galindo, Magín Lapuerta, Pedro Acisclo Rodríguez, y Andrés Melgar.

El ya doctor Pedro Piqueras pertenece al Instituto de investigación CMT-Motores Térmicos de la UPV, donde ha desarrollado su investigación que está enmarcada en la reducción de emisiones contaminantes en los motores Diesel mediante el desarrollo de sistemas de postratamiento de los gases de combustión.

A la pregunta de cuál es el alcance y el interés de su trabajo, el investigador ha señalado que “pese al desarrollo de los filtros de partículas en la década de los 80, no ha sido hasta la actualidad cuando se ha generalizado el uso de estos sistemas como solución tecnológica para la reducción de la emisión de partículas en motores diesel”.

“Las razones hay que encontrarlas en la creciente presión de las normativas anticontaminantes, cercanas al límite tecnológico de otro tipo de soluciones basadas en el control del proceso de combustión”, agrega.

Este renovado interés por los filtros de partículas Diesel requiere, por parte de los investigadores, profundizar en el análisis y estudio de este sistema de post-tratamiento no únicamente desde la perspectiva del monolito cerámico que rige su comportamiento fluidodinámico sino abordando también la importancia de su interacción con otros elementos del motor.

En este sentido, cobra especial relevancia el planteamiento de una novedosa arquitectura de la línea de escape en la que el filtro de partículas se ubicara aguas arriba de la turbina de sobrealimentación. Esta arquitectura conduciría a incrementar el nivel térmico al que estaría sometido el filtro de partículas, favoreciendo su proceso de regeneración pasiva.

Esta característica supone que a la eliminación de la emisión de partículas se añadiría la disminución del consumo de combustible adicional que supone el uso de este sistema de post-tratamiento, lo que se traduce en la reducción de las emisiones de CO2 a la atmósfera.

Sin embargo, no existen modelos termofluidodinámicos para el estudio de filtros de partículas Diesel del tipo flujo de pared, de mayor implantación comercial, capaces de ser aplicados con garantías al cálculo ante el flujo altamente pulsante al que se sometería al filtro en esta nueva ubicación aguas arriba del sistema de sobrealimentación.

Por ello, esta tesis doctoral ha tenido como objeto el desarrollo de un modelo termofluidodinámico de filtro de partículas Diesel de flujo de pared con la capacidad de predecir el comportamiento térmico, dinámico y acústico del mismo ante flujo no-estacionario, compresible y no-homoentrópico, propio del colector de escape en motores de combustión interna alternativos.

MODELO MATEMÁTICO

El modelo desarrollado ha sido integrado en una herramienta de cálculo computacional denominada “modelo de acción de ondas”, aplicada al estudio de la renovación de la carga. Esta labor ha requerido del desarrollo adicional de submodelos de cálculo para el transporte de especies químicas a lo largo del motor y de métodos numéricos para la resolución del sistema de ecuaciones de conservación adaptados a las singularidades del transporte de gases de escape en los canales de sección cuadrada y paredes porosas del filtro de partículas.

El modelo matemático desarrollado ha sido sometido a validación experimental de complejidad progresiva, comprobando la capacidad del modelo para caracterizar con éxito las diferentes contribuciones a la pérdida de presión del flujo, correlacionada con el inherente aumento de consumo de combustible que supone el empleo de estos sistemas de post-tratamiento.

Por otra parte, mediante una metodología de caracterización teórico-experimental ante flujo estacionario frío, ha sido posible a su vez cuantificar el valor de propiedades que definen la estructura porosa del filtro de partículas, como son la permeabilidad o magnitudes de su geometría microscópica como la porosidad o el diámetro medio de poro. Disponer de estas características del filtro ha dotado al modelo de la capacidad de predicción de la respuesta termofluidodinámica ante flujo pulsante y a elevada temperatura.

Con este trabajo de investigación, se ha obtenido un equipo de diseño de filtros de partículas Diesel para nuevos conceptos de arquitecturas de escape, lo que permitirá mejorar el comportamiento térmico y fluidodinámico de los sistemas de filtrado, que contribuirán al desarrollo de una nueva generación de motores Diesel de menor consumo y más respetuosos con el medio ambiente.

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