NOTICIA DE INGENIERIA MECANICA

Un nuevo motor diesel emite humos más limpios

El diseño reduce la polución--¿pero resulta práctico?

Un nuevo motor diseñado en Alemania reduce los contaminantes en las emisiones de combustión de diesel a niveles apenas perceptibles. El motor está basado en un tipo de inyección y presiones de combustión extremadamente altas para poder consumir el combustible de forma más completa—reduciendo de forma dramática tanto el hollín como las emisiones de óxido de nitrógeno.

Los motores de diesel utilizan el combustible de forma más eficiente que los motores de gasolina y emiten menos dióxido de carbono, pero por el contrario suelen ser más contaminantes. Las temperaturas de combustión más altas necesarias para quemar el diesel conllevan un incremento en las emisiones de óxido de nitrógeno. Y puesto que el diesel es pesado y menos volátil que la gasolina, no todo el combustible se quema durante la combustión, lo que da como resultado la formación de partículas de hollín. Las mayores ofensas en cuanto a contaminación las provocan los autobuses y los camiones de carga pesada.

Los ingenieros de la Universidad Técnica de Munich (TUM) diseñaron el nuevo motor durante un proyecto de tres años llamado Niedrigst-Emissions-LKW-Dieselmotor (NEMo), que se traduce como “motor de camión diesel de emisión más baja.” Georg Wachtmeister, presidente de motores de combustión interna en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la universidad, se encargó de dirigir el proyecto. Mediante el uso de un motor de investigación de un solo cilindro, el equipo de Wachtmeister encontró el equilibrio entre la recirculación de los gases de combustión, la turboaceleración y la configuración de la boquilla del inyector de combustible. Un equilibrio que les permitió minimizar tanto el hollín como la formación de óxido de nitrógeno.

Los motores de diesel modernos reducen la formación de óxido de nitrógeno mediante el enfriamiento de parte de sus gases de combustión y su recirculación de vuelta a la cámara de combustión (junto al aire fresco que se utiliza para quemar el combustible). En esta mezcla, el dióxido de carbono y el agua de los gases de combustión moderan el proceso de combustión, manteniendo la temperatura a raya. Como resultado, se forman menos óxidos de nitrógeno—pero la producción de hollín se ve aumentada, puesto que la proporción de oxígeno en la mezcla de gases de combustión y aire es más baja y el combustible se quema de forma menos completa.

Los investigadores de TUM diseñaron su motor de pruebas para que el turbocargador comprimiese la mezcla de gases de combustión y aire a 10 barias—apenas 10 veces la presión atmosférica a nivel del mar—antes de introducirla en la cámara de combustión. Por el contrario, los motores producidos en masa son capaces de mezclar un máximo de alrededor de 3,5 barias. Una vez comprimida de este modo, la mezcla gases-aire en el nuevo motor contiene la suficiente cantidad de oxígeno para que el combustible diesel se queme de forma más completa. La presión del aire máxima dentro de la cámara de combustión es de 300 barias, el doble de la utilizada en la mayoría de los motores producidos.

Para compensar el incremento en la producción de hollín provocado por el cambio de la cuota de recirculación del gas de combustión, el equipo de NEMo modificó la boquilla del inyector de combustible para que atomizase el combustible de diesel a una presión por encima de las 3.000 barias, generando un vapor de combustible de partículas microscópicas que se quema muy rápidamente y prácticamente no provoca hollín. Los motores de producción más avanzados hoy día utilizan una presión de inyección de alrededor de 1.800 barias.