5 formas de reducir las emisiones del motor diésel

El objetivo de cero emisiones ha llevado a muchas empresas de motores y sistemas de propulsión a adoptar tecnologías sin combustión interna. Esto suele implicar algún tipo de fuente de energía eléctrica. No obstante, se siguen fabricando motores diésel, por lo que la reducción de emisiones sigue siendo una prioridad absoluta.

En la edición impresa de enero-marzo de Power Progress International , el editor Julian Buckley analizó diversas tecnologías utilizadas para reducir las emisiones de los motores diésel, así como sus ventajas y desventajas. Puede leer su artículo completo en línea , pero a continuación encontrará extractos que abordan cinco maneras de reducir las emisiones de diésel.

Uso de combustibles alternativos

Refinería de Neste, fabricante de combustibles sostenibles, en Róterdam, Países Bajos, donde la empresa fabrica HVO. Fuente: Neste Oyj.

Los motores diésel no necesitan quemar combustible diésel derivado del petróleo. Existen alternativas. El diésel renovable, también llamado aceite vegetal hidrotratado (HVO), es una opción especialmente prometedora. Al ser químicamente idéntico al diésel derivado del petróleo, es un sustituto directo, lo que significa que puede alimentar un motor diésel sin modificaciones.

Un artículo reciente de Power Progress analizó por qué el HVO fue elegido como el Creador de Noticias del Año 2023 de la revista. «No hay moléculas en el HVO que no se encuentren en el combustible diésel», afirmó Markku Honkanen, jefe de servicios técnicos de Neste, fabricante de combustibles renovables, en dicho artículo, «por lo que es químicamente muy similar, salvo que le faltan algunas de las sustancias nocivas que dificultan su combustión limpia».

Otra opción es el biodiésel. Sin embargo, existen muchas diferencias entre el HVO y el biodiésel. Por ejemplo, el biodiésel es químicamente distinto del diésel de petróleo, lo que le confiere propiedades diferentes.

“Debido a la composición química del biodiésel, este absorbe agua y la convierte en solvente, lo que obliga a limpiar los tanques y las líneas de combustible que han estado funcionando durante mucho tiempo”, dijo Matt Leuck, gerente de servicios técnicos de Neste, en el artículo de Power Progress antes mencionado.

Un motor que aprovecha esta ventaja es la Serie Perkins 2600. Presentado en un evento de prensa en el Reino Unido en septiembre de 2023, este motor de 13 litros es compatible con HVO y biodiésel para reducir su huella de carbono.

Lea el artículo completo, “Lograr la reducción de emisiones”, en la edición del primer trimestre de 2024 de Power Progress International ( enero-marzo de 2024).

Ingeniería de mejor software

El software utilizado para controlar un motor también puede tener un efecto drástico en las emisiones. Por ejemplo, el software Dynamic Skip Fire (dDSF) de Tula Technology, con sede en California, utiliza algoritmos patentados para decidir si se saltan o se encienden cilindros individuales para satisfacer las demandas de par.

Liebherr Components y Tula realizaron un estudio conjunto del software en maquinaria pesada, con el objetivo de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y óxidos de nitrógeno (NOx) en motores diésel. El estudio utilizó un motor Liebherr D966. En 2022, Power Progress informó sobre sus resultados , que mostraron que, en simulaciones del software, las emisiones de CO2 se redujeron en un 9,5 % y las de NOx en un 41 %.

Mejora de los turbocompresores

Los turbocompresores introducen los gases de escape del motor presurizados en la cámara de combustión. Esto permite inyectar más combustible para aumentar la potencia del motor. También reduce las emisiones.

Cummins Turbo Technologies, fabricante de los turbocompresores Holset. (Foto: Cummins)

Cummins desarrolla y fabrica sus propios turbocompresores, comercializados bajo la marca Holset. La geometría variable de los últimos modelos Holset VGT facilita la recirculación de gases de escape (EGR) de recorrido corto, lo que reduce los niveles de NOx.

Brett Fathauer, director ejecutivo de investigación e ingeniería de Cummins Turbo Technology, dijo que la compañía busca acelerar la tecnología que reducirá las emisiones de CO2.

“Estamos analizando tecnología de manejo de aire, incluidos compresores, turbinas, mejoras de eficiencia, junto con actualizaciones de máquinas eléctricas y desarrollos aplicables a sistemas de propulsión híbridos y de celdas de combustible”, dijo.

Buckley dijo que los cargadores de próxima generación están diseñados para aprovechar la energía "pulsada" y las interfaces de cubierta rediseñadas, cada una de las cuales está destinada a optimizar la interacción entre el flujo de aire y las turbinas y dirigir eficientemente el flujo hacia la cámara de combustión para brindar niveles de potencia optimizados.

Mejorando la inyección de combustible

Mejorar la tecnología de inyección de combustible es otra estrategia para reducir las emisiones. Por ejemplo, el sistema modular common-rail de Bosch para vehículos comerciales (CRSN), diseñado específicamente para aplicaciones fuera de carretera, incorpora inyectores de válvula solenoide CRIN que operan a presiones de hasta 2500 bares (36 259 psi). Esto atomiza el combustible en gotitas microscópicas. El CRIN también conmuta rápidamente, inyectando "una cantidad específica de combustible en los cilindros para adaptarse a la situación de conducción", según el sitio web de Bosch. Ambos resultados resultan en una combustión más limpia, con menores emisiones de CO2 y partículas.

Cómo abordar los arranques en frío

Según un informe técnico publicado en 2023 por la Escuela de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Nantong (China), la combustión incompleta del combustible es inevitable cuando la temperatura del aire y del motor son bajas. El informe cita datos que indican que las emisiones de NOx de los motores diésel de servicio pesado en condiciones de arranque en frío podrían aumentar entre un 40 % y un 90 %.

Los combustibles alternativos como el HVO y el biodiésel pueden ayudar a abordar este problema. Según el informe técnico, el biodiésel puede reducir significativamente las emisiones de CO2. Si bien los cambios en las emisiones de NOx e hidrocarburos son mínimos, estos contaminantes se reducen con mayor rapidez con el biodiésel que con el diésel de petróleo.

El informe técnico indica que los componentes del sistema de calefacción son la mejor solución para abordar las emisiones durante el arranque en frío. Esto forma parte del enfoque que está adoptando Eminox, fabricante británico de sistemas de postratamiento.

En una entrevista con Power Progress International , Anthony Greatwood, gerente global de producto de Eminox, afirmó que la compañía está explorando maneras de mejorar los sistemas de reducción catalítica selectiva (SCR) para abordar las emisiones de arranque en frío. Según Greatwood, Eminox está investigando la introducción de una dosis doble de fluido de escape diésel (DEF) en el flujo de escape, así como el calentamiento eléctrico del catalizador para mejorar el rendimiento antes de que aumente la temperatura del motor.

Proyecto de camión de reparto postal a propano muestra emisiones y ahorros de costos Lanzado en 2021 y recientemente finalizado, el proyecto exploró la viabilidad del propano como alternativa al combustible diésel en camiones.