Filtros para Vehículos Diésel de Transporte Pesado … · dependiendo del nivel de SOF emitido...
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Filtros para Vehículos Diésel de
Transporte Pesado (HDD)
February 19, 2016
Johnson Matthey
Tecnologías de Controles de Emisiones
Audubon, PA - EEUU
Confidential 2
Índice
• Introducción
• Emisiones de Motores Diésel
• Regulaciones
• Tecnologías para Controlar Partículas de Carbón (PM)
• Catalizador para oxidación de diésel (DOC)
• Filtros para partículas de diésel (DPF)
• Filtros parciales
• Impacto de Azufre en el Combustible
• Aplicaciones de Retrofit
• Conclusiones
Filtros para vehículos diésel de transporte pesado
Confidential 3
Introducción
Los motores diésel mueven al mundo:
• Transporte comercial
• Camiones, buses, trenes, buques
• Vehículos y maquinaria para uso fuera de vía
• Máquinas amarillas y verdes
o Agricultura
o Construcción
o Minería
• Autos de pasajeros y mini vanes
• En Europa mercado diésel es de ~40% y continúa creciendo
Sin embargo, la combustión de diésel produce emisiones que necesitan ser controladas…
Motores diésel
Confidential 4
Emisiones de Motores Diésel
• Las emisiones de combustión de diésel incluyen:
• Monóxido de carbono (CO)
• Hidrocarburos (HC)
• Óxidos de nitrógeno (NOx)
• Óxidos de azufre (SOx)
• Partículas de carbón/hollin (PM)
• Estas emisiones pueden crear:
• Smog (luz solar + HC + NOx)
• Lluvia acida (agua + NOx, SOx)
• Otros efectos dañinos para la salud
• Las emisiones de vehículos contribuyen significativamente a esta contaminación del ambiente
Composición e impacto
http://www.greenbiz.com
Confidential 5
Reimpreso con permiso de publicación SAE No. 940233 C 1994 Society of Automotive Engineers, Inc.
Hidrocarburos
volátiles
Esferas de carbón solido
(hollín seco) o 0.01 - 0.08 mm de diámetro
Hidrocarburos adsorbidos
Hidrocarburos condensados
Sulfatos hidratados
17 9701
Emisiones de Motores Diésel
Esquema de partículas de carbón de diésel (PM)
Hidrocarburos adsorbidos y condensados forman la fracción orgánica
soluble (SOF) de las partículas diésel
Confidential 6
Emisiones de Motores Diésel
PM identificado como potencial daño para la salud
• Expertos en medicina sugieren
que el PM puede evitar las
defensas nasales y llegar a los
pulmones, creando enfermedades
pulmonares y cardíacas
• Los hidrocarburos también son
considerados cancerígenos
• La Organización Mundial de Salud
ha expresado que la exposición
crónica a partículas contribuye al
riesgo de enfermedades
cardiovasculares, respiratorias y al
cáncer
PM2.5 PM10
Énfasis en PM10 y PM2.5 pone la atención a emisiones vehiculares
Confidential 7
Estudio de CARB (California Air Regulation Board)
Emisiones de Motores Diésel
• Catalogar emisiones diésel
como carcinógenas
• Implementar reglas para
camiones y buses
• Implementar limpieza de
• Buses escolares
• Camiones de basura
• Autobuses de tránsito
• Vehículos municipales
Múltiples medidas de corrección implementadas en California en los
últimos 25 años han permitido la reducción de PM2.5
Confidential 8
Regulaciones Mundiales para Diésel
Emisiones de PM y NOx para nuevos vehículos pesados
De Euro III a Euro IV
80% reducción en PM
30% reducción en NOx
Confidential 9
Tecnologías para Controlar Partículas de Carbón
• Catalizador para oxidación de diésel (DOC)
• Filtros para partículas de diésel (DPF)
• DPF pasivos
• DPF regenerados activamente
• Filtros parciales (PF)
Múltiples opciones dependiendo de la aplicación y regulación
Motor DOC 10 – 60% PM
50 – 90% CO & HC
Conversiones Típicas
Motor DOC DPF > 85% PM
> 80% CO & HC
Motor DOC PF > 50% PM
> 80% CO & HC
Confidential 10
Catalizador de Oxidación de Diésel (DOC)
• El más simple sistema de control de contaminación
• Oxida hasta 90% del CO y HC a CO2 y H2O
• Oxida los hidrocarburos del PM (SOF, HC adsorbidos) reduciendo la cantidad de PM entre 20-50%
• No reduce partículas de hollín
• Puede trabajar con combustible LSD (<500 ppm S)
• Mejores resultados con ULSD (<15 ppm S)
• Bajo costo
• No necesita mantenimiento
• Utilizado exitosamente en vehículos nuevos y retrofit alrededor del mundo
Características del sistema
Confidential 11
Catalizador de Oxidación de Diésel (DOC)
Oxidación de PM a través de el DOC
Reducción de PM por el DOC vía la eliminación de SOF sobre las partículas de carbón
DOC
Confidential 12
Catalizador de Oxidación de Diésel (DOC)
• Se pueden usar en una variedad de tamaños y
geometrías
• Fácil de implementar en vehículos usados
(retrofit) o en nuevos diseños (OE)
• Uso en motores de 2 o 4 tiempos
• Puede usarse en aplicaciones con combustible
de azufre de nivel bajo (LSD 500 ppm), Euro IV
(50 ppm) o ultra bajo (ULSD 15 ppm)
• La combinación de el catalizador con el
silenciador provee atenuación de sonido y
beneficios ambientales
Aplicaciones
Confidential 13
Catalizador de Oxidación de Diésel (DOC)
Resultados con combustible LSD (<500 ppm S)
PM
(g/bhp-hr) Reducción
CO (g/bhp-hr)
Reducción HC
(g/bhp-hr) Redución
2 Tiempos
sin DOC 0.44 1.0 0.7
con DOC 0.22 50% 0.6 40% 0.4 43%
4 Tiempos
sin DOC 0.073 1.11 0.115
con DOC 0.055 25% 0.35 68% 0.014 88%
Tests desarrollados en Southwest Research Institute bajo el ciclo transitorio FTP aprobado por EPA (US Environmental Protection Agency)
Confidential 14
Catalizador de Oxidación de Diésel (DOC)
Catalizador de JM en aplicación retrofit con combustible LSD
Catalyst A, Fresh and Aged catalyst performance, FTP cycle, 500 ppm S fuel
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
HC CO PM
Emissions component
% r
ed
ucti
on
0 hours
400 hours
800 hours
1200 hours
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
CO HC NOx/10 PM
Em
iss
ion
s (
g/k
m)
Base Engine Emissions
Engine with DOC
27%
Bus de tránsito con motor
Euro II probado en India
bajo ciclo transitorio
Degradación acelerada de catalizador
bajo ciclo FTP en EEUU
Confidential 15
Catalizador de Oxidación de Diésel (DOC)
Catalizador de JM en aplicación retrofit con combustible ULSD
Degradación acelerada de catalizador
bajo ciclo FTP en EEUU
Catalyst B, HC, CO and PM conversions as a function of aging, FTP, ULSD
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
HC CO PM
Emissions Component
HC
, C
O,
PM
% R
ed
ucti
on
Fresh
300 cycles
600 cycles
900 cycles
1200 cycles
Confidential 16
Catalizador de Oxidación de Diésel (DOC)
• Catalizadores de oxidación de diésel (DOC) es la forma más
económica y probada de reducir PM
• Típicamente 15 – 50% del PM se puede reducir con un DOC,
dependiendo del nivel de SOF emitido por el motor
• Los DOC son efectivos para todo tipo de vehículo
• No hay necesidad de evaluar las emisiones antes de la
instalación
• Los DOCs pueden ser desarrollados con gran tolerancia hacia
el azufre
• Se han usado en los EEUU para aplicaciones diésel de
trabajo pesado usando combustible con 500 ppm S por
muchos años
• El uso de ULSD (<15 ppm S) mejora los resultados y la
durabilidad
• JM produce los DOC en series para el mercado mundial
Resumen
Confidential 17
Filtros para Partículas de Diésel (DPF)
Flujo a través de las paredes del filtro usados para capturar el PM
• Canales alternos bloquean el paso del gas a través de la pared,
atrapando el hollín en la pared
• El hollín atrapado necesita ser quemado o regenerado
• De lo contrario, el filtro se taponea, la contrapresión aumenta y
el motor cesa de operar
Cortesía de Corning Inc.
Confidential 18
Filtros para Partículas de Diésel (DPF)
Hollín atrapado quemado por oxígeno o dióxido de nitrógeno
Combustión de hollín por NO2 ocurre a temperaturas mas bajas
Regeneración por NO2 =
Pasiva
(no acción necesaria)
Regeneración por O2 =
Activa
(el sistema requiere
elevar la temperatura)
Confidential 19
Filtros para Partículas de Diésel: CRT
• Control de 90+% para CO/HC/PM
cuando se combina un DOC con un
DPF
• Desarrollado como Sistema
totalmente pasivo
• Usa NO2 producido por DOC para
oxidar el hollín recolectado en el filtro
a condiciones típicas (temperatura)
de un motor diésel
• Requiere un DOC diseñado
especialmente para esa función
• Requiere combustible ULSD o
similar (menos de 30 ppm S)
Filtros con Tecnología de Regeneración Continua
Confidential 20
Operación de sistemas CRT
Filtros para Partículas de Diésel: CRT
Confidential 21
Filtros para Partículas de Diésel: CRT
Temperatura mínima
• 40% del tiempo a >240°C
Nivel máximo de emisiones de PM
• EEUU 1994 y Euro II (0.10 g/bhp-hr)
Proporción NOx a PM generada por el motor
• NOx/PM >25
Nivel de azufre en el combustible
• Máximo 30 ppm, preferible <15 ppm
• Sistema se daña con niveles muy altos de azufre
Factores que afectan la aplicación del sistema CRT
Confidential 22
Admisión del filtro
Descarga del filtro
Sección de admisión del CRT
Sección de descarga del CRT
Filtros para Partículas de Diésel: CRT
Filtro de bus en Nueva York después de un año de operación
Confidential 23
Filtros para Partículas de Diésel: CRT
Ejemplos de unidades CRT instaladas en los EEUU
Autobús de Tránsito Camión de combustible Camión sanitario
Autobús escolar Vehículo municipal Vehículo de construcción
Confidential 24
Filtros para Partículas de Diésel: CRT
Programas internacionales donde se ha probado el sistema
Mumbai, India Seúl, Corea México City
Confidential 25
Filtros para Partículas de Diésel: CRT
Resultados de reducción de emisiones en aplicación retrofit
1.5
6.4
8
7.0
3
9.1
13
6.5
1.4
7.1
8
7.0
3
0.6
0.2
3
0.4
1.4
6.9
5
6.8
6
1.6
0.9
0.5
0
2
4
6
8
10
12
14
FE
(mpg)
CO2
(Kg/mile)
NOx/10
(g/mile)
THC*10
(g/mile)
CO
(g/mile)
PM *10
(g/mile)
OE w/ LSD CRT w/ ULSD Start CRT w/ ULSD End of Test
Motor DDC Series 50
Ciclo NYB, Prueba en vehículo
Motor Euro I
Ciclo ESC, Prueba en vehículo
Reducción de PM > 90%
Confidential 26
Filtros para Partículas de Diésel: CRT
Análisis del tamaño y número de partículas
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
1.E+05
1.E+06
1.E+07
1.E+08
1.E+09
1.E+10
30 60 110 180 270 420 680 1100 1700 2600 4200 6800
Size (nm)
Nu
mb
er
(#/c
c)
OE
OE & ULSD
ULSD & CRDPF
CNG
>99% en reducción de número de partículas con CRT
Autobús Series 50 bajo ciclo Commerce Business Daily (CBD)
Tamaño de la partícula (nm)
Núm
ero
de
pa
rtíc
ula
s (
#/c
c)
Confidential 27
Filtros para Partículas de Diésel: CCRT
• CCRT® = DOC + CSF
• Ventajas del CCRT:
• Hollín regenerado mas rápido que con CRT
• Instalable en aplicaciones exigentes
• Baja temperatura (200 – 250°C)
• Bajo NOx/PM (NOx/PM>15)
• Exitosamente comercializada en EEUU, Europa y Asia
• Solución para nuevos camiones en EEUU desde el 2007
Regeneración catalizada continua para aplicaciones exigentes
El filtro es catalizado (CSF)
para generar aún más NO2
e incrementar la reacción
de combustión de hollín
DOC CSF
Confidential 28
Filtros para Partículas de Diésel: CCRT
CCRT instalado en camiones de basura la ciudad de Nueva York
Motor Mack E7:
• Temperatura de los gases de escape
es muy baja
• Solamente 8 - 10% del tiempo > 260°C
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
100 125 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 325 350 375 400 425 450
Exhaust Temp (°C)
Tim
e A
bo
ve T
em
p (
%)
CW 026 (CCRT) 12/26/03 to 8/5/04
CW 316 (CCRT) 12/26/03 to 8/5/04
Tie
mp
o a
te
mp
era
tura
(%
)
Temperatura (°C)
Peak Pressure on MACK DOS Truck 25CW-316
2/5/04 to 8/5//04
0
1
2
3
4
5
6
1/14/04 2/3/04 2/23/04 3/14/04 4/3/04 4/23/04 5/13/04 6/2/04 6/22/04 7/12/04 8/1/04 8/21/04
Date
Back P
ressu
re (
in H
g)
CCRT mantiene la
contrapresión del sistema
bajo control
Confidential 29
• Temperatura 40% del tiempo
> 320°C
• NOx/PM promedio << 20
• No aumento de contrapresión
en el sistema con CCRT®
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
9/1/02 10/31/0
2
12/30/0
2
2/28/03 4/29/03 6/28/03 8/27/03 10/26/0
3
12/25/0
3
2/23/04 4/23/04
Date
Bacl
Pre
ssu
re (
in H
g)
CRT CCRT
Linear (CRT) Linear (CCRT)
CRT CCRT
Filtros para Partículas de Diésel: CCRT
• Ejemplo de motor de 8L con NOx/PM = 30 durante ciclo FTP
• Bajo ciertas condiciones de operación, el NOx/PM baja a
menos de 10
• El CRT® se taponearía en meses
• El CCRT® funciona exitosamente por más de un año
Beneficios del CCRT sobre el CRT con bajo NOx/PM
Confidential 30
Filtros para Partículas de Diésel: CRT and CCRT
• Tecnología más avanzada en sistemas pasivos y activos
• Solución demostrada en EEUU para vehículos desde 1991
• Millones de nuevos vehículos usando sistemas CCRT desde
el 2007
• Máxima reducción de PM >90%
• Reducción de 70 – 90% de contaminantes
• CCRT para temperaturas muy bajas o motores con bajo NOx/PM
• CRT y CCRT también usado en maquinaria fuera de vía
Resumen
Confidential 31
Regeneración Activa de Filtros
• La reacción de carbón con O2 requiere temperaturas >550°C
• Estas temperaturas no son producidas por el motor diésel
• Requiere un sistema auxiliar para aumentar la temperatura del filtro
• Regeneración activa es requerida cuando la regeneración pasiva no
puede ser garantizada debido a:
• Temperaturas bajas
• Bajo NOx a PM
• El vehículo opera en condiciones normales hasta que ocurra
a) Un aumento de la contrapresión por encima del limite pre-definido
b) El motor llega a un kilometraje pre-definido
o Por ejemplo: 600-1000 km desde la última regeneración
Combustión del hollín en el filtro utilizando oxígeno
Confidential 32
Regeneración Activa de Filtros
Regeneración a temperaturas altas (550-600°C) con O2:
• Inyección de combustible
• Quemador (mechero)
• Calentamiento eléctrico
Ventajas
• Regeneración rápida
Desventajas
• Regeneración discontinua
• Alto riesgo de perjudicar al filtro mediante generación de
reacción exotérmica descontrolada
Estrategias recomendadas para la regeneración activa
Confidential 33
Regeneración Activa de Filtros
Inyección de combustible para elevar la temperatura
• Inyección de combustible optimizado para evitar residual de HC
• Típico ciclo regenerativo: 400 – 600 segundos
• Temperatura del filtro > 600°C
Confidential 34
DPF
DOC
Regeneración Activa de Filtros
Inyección de combustibles en sistema ACRT™
Confidential 35
Cortesía:
Regeneración Activa de Filtros
Temperatura y contrapresión
Contrapresión del sistema
Temperatura tras el DOC
Temperatura antes del DOC
3 horas
Límite
Confidential 36
Regeneración Activa de Filtros
• Sistemas basados en inyección de combustible, quemador o
calentamiento eléctrico
• Todos mantienen una reducción significativa de PM >90%
• Sistemas que se basan en inyección de combustibles son más
adecuados para aplicación móvil y áreas remotas; utilizado en
EEUU 2007 y 2010
• Sistemas que se basan en calentamiento eléctrico son más
adecuados para aplicaciones estacionarias fuera de vía
• Ambos sistemas proveen durabilidad
• Quemadores pueden ser difíciles de controlar
Resumen
Confidential 37
Tecnología de Filtros Parciales (PCRT)
Cono de descarga
Filtro parcial
Módulo pre-catalizador
Cono de admisión
Sistema de filtros parciales = DOC + filtro parcial
• Los filtros parciales son capaces de reducir significativamente el
PM, CO, y HC
• Riesgo reducido de taponear el filtro
• Funcionan con combustible ULSD
• Pueden tolerar cantidades limitadas de combustible LSD
Confidential 38
Tecnología de Filtros Parciales (PCRT)
Reducción de PM con combustible LSD (350 ppm S)
47%
59%
76%
64%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
1989 C8.3 Single Filter 1991 N14 Single Filter 1998 3126 Dual Filter 2004 ISM EGR Single
Filter
Promedio de 3 ciclos US FTP
PCRT puede ser usado en una variedad de motores
certificados a diferentes niveles de PM
Confidential 39
Tecnología de Filtros Parciales (PCRT)
Pruebas de campo en California con 1988 MACK E7
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
6/28/03 8/17/03 10/6/03 11/25/03 1/14/04 3/4/04
Date
Bac
k P
res
su
re (
in H
g)
0
350
700
1050
1400
1750
2100
2450
2800
3150
3500
0 100 125 150 175 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 375 400 425 450 475 500 550 600
Temperature (C)
Fre
qu
en
cy
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Tim
e a
t T
em
p (
%)
• Temperatura de escape 40%
del tiempo arriba de 300°C
• Motores antiguos con alto PM
• Filtros parciales que
operan con alta - pero
estable - contrapresión
(6-7 pulgadas de Hg)
Confidential 40
Tecnología de Filtros Parciales (PCRT)
Retrofit con PCRT en diferentes ciudades del mundo
Autobuses EURO 0 and 1 Camiones EURO 1 and 2
Confidential 41
Tecnología de Filtros Parciales (PCRT)
Pruebas de campo de autobuses con combustible LSD
Peak On-Road Back Pressure
Euro II Mercedes Benz Transit Bus 0243
Quito, Ecuador
0
50
100
150
200
250
300
350
400
4-Dec-06 9-Dec-06 14-Dec-06 19-Dec-06 24-Dec-06 29-Dec-06 3-Jan-07 8-Jan-07 13-Jan-07
Date
Ba
ck
Pre
ss
ure
(m
ba
r)
Total Hours in Service: 349.08
Peak On-Road Pressure Beijing 2473
0
50
100
150
200
250
300
19-Dec-06 21-Dec-06 23-Dec-06 25-Dec-06 27-Dec-06 29-Dec-06 31-Dec-06 2-Jan-07 4-Jan-07 6-Jan-07 8-Jan-07
Date
Bac
k P
res
su
re (
mb
ar)
Total Hours of Operation: 317.17
PCRT en Beijing
PCRT en Quito
Contrapresión se mantiene
constante a pesar del uso de
combustible LSD
Confidential 42
Tecnología de Filtros Parciales (PCRT)
• Conveniente para alto PM
• Motores antiguos donde el sistema CRT no puede ser
usado
• Típicamente puede reducir el PM entre un 50 – 70%
• Depende de la especiación del PM a la salida del motor
• Para la regeneración del filtro y operación estable, buena
temperatura de operación y NOx/PM es requerido
• El sistema es capaz de tolerar altos niveles de azufre (500 ppm)
en el combustible, pero se recomienda minimizar dicha
exposición
• Alto rendimiento y durabilidad para la reducción de PM con
combustible ULSD
• JM tiene en producción DOC con sistemas de filtros parciales
para el mercado de EUIV OEM HDD
Resumen
Confidential 43
Impacto del Azufre en el Combustible
• Azufre en exceso puede generar múltiples
problemas en sistemas como el CRT o
CCRT:
• Inhibición del catalizador
• Reducción de regeneración del filtro
• Aumento de contrapresión en el sistema
• Aumento de PM (vía aumento de
sulfatos)
Sistemas CRT y CCRT
Confidential 44
Impacto del Azufre en el Combustible
• El catalizador se inhibe con altos niveles de azufre
• Reacciones como la oxidación de NO a NO2 o oxidación de
hidrocarburos se desaceleran
• Inhibición es más pronunciada a bajas temperaturas
• La reducción de NO2 afecta la regeneración del filtro
• Inadecuada regeneración del filtro causa acumulación de hollín
y un aumento de contrapresión en el sistema
Inhibición del catalizador y de la regeneración del filtro
Confidential 45
Impacto del Azufre en el Combustible
Temperatura de funcionamiento del CRT
0
10
20
30
40
50
60
70
80
150 200 250 300 350 400 450 500 550 600
Temperature (C)
NO
Co
nvers
ion
to
NO
2 (
%)
10 ppm S
50 ppm S
100 ppm S
500 ppm S
1500 ppm S
Co
nve
rsio
n d
e N
O a
NO
2 (
%)
Temperatura (°C)
Confidential 46
Impacto del Azufre en el Combustible
Efecto de altos niveles de azufre a la generación de NO2
20
40
60
80
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
NO a NO2 (%)
Time exposed (hours)
350 ppm S 3 ppm S3 ppm S
Estudio de laboratorio en motor con CRT
Horas de Operación (°C)
Confidential 47
Impacto del Azufre en el Combustible
• En los sistemas CRT, el catalizador que oxida NO a NO2 también
puede oxidar el SO2 a SO3, que luego se convierte en sulfatos
SO2 + O2 = SO3
SO3 + MO = MSO4
• Alta concentraciones de azufre en el combustible llevan a emisiones
altas de sulfatos que se acumulan en los filtros de partículas
• Al igual que el PM, el sulfato se acumula en los filtros de papel
(medidas de PM) y contribuye al peso del PM generado
Aumento de PM vía sulfatos
Confidential 48
Impacto del Azufre en Combustibles
Análisis de la composición del PM coleccionado tras un CRT
• Análisis del filtro de papel revela que la mayoría del PM que se
obtiene después del CRT esta formada por sulfatos
Nivel de S en combustible (ppm)
Ma
sa
(m
g)
Confidential 49
Impacto del Azufre en el Combustible
Emisiones de PM durante ciclo ESC en sistema CRT
Los motores con CRT para las regulaciones de EU III no
satisfacen las regulaciones de EU IV en términos de PM cuando
los niveles de azufre exceden 30 ppm
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0 10 20 30 40 50 60
Fuel S Level (ppm)
PM
Em
iss
ion
s (g
/kW
-hr)
EU IV – Límite de PM
Nivel de S en combustible (ppm)
Em
isio
ne
s d
e P
M (
g/k
W-h
r)
Confidential 50
Impacto del Azufre en Combustibles
350 ppm vs. 15 ppm combustible con CRT en ciclo FTP
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.1
BSHC BSNOx/100 BSCO/10 BSPM
Em
iss
ion
s (
g/b
hp
-hr)
Base Engine with LSD
CRT with LSD
Base Engine with ULSD
CRTwith ULSD
Hidrocarburos NOx CO PM
Confidential 51
Impacto del Azufre en Combustibles
• Los altos contenidos de azufre en combustibles afectan la
regeneración de los filtros CCRT al inhibir la formación y
regeneración de NO2 sobre el DOC y CSF, respectivamente
• Igualmente, alta formación de sulfatos sobre el catalizador
contribuye significativamente en las emisiones de PM
• Para obtener alta reducción en PM (>80%) y que la
regeneración del filtro sea eficiente durante operaciones en
ciclos transitorios, bajos niveles de azufre en diésel es
requerido
• Menos de 30 ppm S, preferiblemente < 15 ppm S para
CRT y CCRT
Resumen
Confidential 52
Aplicaciones de Retrofit
• El vehículo debe ser evaluado antes de la instalación del CRT
para asegurar que el CRT funcione apropiadamente
• La temperatura de escape debe ser mayor de 240°C al menos
por 40% del tiempo de operación
Procedimiento DS-E-0060
• Los niveles de emisión de NOx y PM deben tener una
proporción > 25
• Si la emisión de NOx = 3.7 g/bhp-hr y PM = 0.08 g/bhp-hr
entonces el NOx/PM = 46.25 que es aceptable
• El motor debe estar en condiciones de operación aceptable
• Opacidad de humos < 20%
• Lista de verificación del motor
• Forma de Evaluación FDS-E-0049
Inspección del Vehículo antes de la Instalación.
Confidential 53
Aplicaciones de Retrofit
• Datos de temperatura deben ser colectados y analizados antes
de la instalación
• El termopar debe instalarse en la entrada del silenciador
• Medir la temperatura por al menos 24 horas de tiempo de
operación
• Registrar la temperatura promedio en intervalos de 5
segundos
• JM a desarrollado herramientas de análisis para los datos
Inspección del vehículo – Evaluación del ciclo de trabajo
Confidential 54
Aplicaciones de Retrofit
• Lista de Verificaciones:
• Conducir la prueba de opacidad de
humos SAE J1667
• Si la opacidad es mayor de 20%
hay un problema con el motor que
debe corregirse antes de instalar
el CRT
• Errores del OBD se deben
investigar y corregir antes de la
instalación del CRT
Inspección del Vehículo – Evaluación del motor
• Verificar si el motor tiene más de 800,000 Km sin examinarse
• Verificar si el motor consume más de 1/4 de aceite por cada 2000 Km
de operación
• Si la respuesta es afirmativa, el motor se examinar antes de
instalar el CRT
Confidential 55
Aplicaciones de Retrofit
• Turbo compresor
• Hay antecedentes de fallas del turbo con el motor?
• Tiene el turbo una fuga de aceite?
• Hay evidencia de desgasto en la rueda del compresor?
• Inyector de Combustible
• Hay antecedentes de fallos en los inyectores?
• Es el motor bajo de potencia?
• Verificar si las válvulas de entrada/salida han sido reemplazadas
• Por qué fallaron anteriormente?
• Verificar si el refrigerador de aire esta sucio o tapado?
• Examinación del motor antes de instalar el CRT o PCRT en caso
que alguna de las respuestas sea sí
Inspección del Vehículo – Evaluación del motor
Confidential 56
Aplicaciones de Retrofit
Proyecto de certificación en Corea del Sur
Autobús de tránsito Daewoo BH116
Motor Daewoo DE12TI, 1998, 310, 340 HP
Ejemplos de Aplicaciones en Retrofit
Confidential 57
Aplicaciones de Retrofit: Trabajo Previo
Información requerida antes de iniciar el retrofit
Documentación de detalles actuales en la aplicación
Confidential 58
Aplicaciones de Retrofit: Pre-Retrofit
Medida y documentación detallada del sistema existente
Confidential 59
Aplicaciones de Retrofit: Trabajo Previo
Fotos de vehículo antes de instalación del sistema
Confidential 60
Aplicaciones de Retrofit: Trabajo Previo
Fotos de vehículo antes de instalación del sistema
Confidential 61
Aplicaciones de Retrofit: Trabajo Previo
Temperatura de operación del motor sin sistema retrofit
Daewoo Bus 6362 BH116
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
100 120 140 160 180 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 325 350 375 400 425 450
Fre
qu
en
cy A
bso
lute
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
90.00%
100.00%
Tim
e O
ver
Tem
p (
%)
Ferquency
Time Over temp
Temperatura mayor de
240°C más de 40% del tiempo
Temperatura (°C)
• Temperaturas grabadas al menos por 24 horas
Confidential 62
Aplicaciones de Retrofit
Selección y configuración del sistema basado en la evaluación
de la aplicación
Diseño
Dibujo de CCRT
Confidential 63
Aplicaciones de Retrofit
Detalles del sistema de suporte
• Se necesitan suportes especiales
Dibujo de Instalación
Confidential 64
Aplicaciones de Retrofit
Sistema instalado y fabricado
Confidential 65
Aplicaciones de Retrofit
Instalación completa
Confidential 66
Aplicaciones de Retrofit
Monitoreo del funcionamiento
Contrapresión bajo control
Confidential 67
NOx (g/bhp-hr)
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0 1 2
PM
(g
/bh
p-h
r) 1
2
Inicio: Motor 1998 EEUU
4 CRT®, CCRT®
DOC
3 PCRT®
Recopilación
Efecto de controles retrofit en motores actuales
Gran reducción de PM obtenida por
los diferentes sistemas
Confidential 68
Conclusiones
• Los motores diésel son esenciales en el mundo comercial, pero
emisiones contaminantes, especialmente partículas de carbón o
hollín, son reconocidas como elementos dañinos para la salud
• Johnson Matthey provee una variedad tecnologías para
controlar el PM dependiendo de la necesidad local:
• DOC, CRT, CCRT y PCRT
• Dependiendo de la tecnología escogida, diferentes niveles de
control de PM se pueden alcanzar en vehículos diésel usados o
nuevos
• Mejoras en la calidad del combustible, especialmente, niveles
ultra bajos de azufre (< 30 ppm) permiten el uso de las
tecnologías mas avanzadas (CRT y CCRT)
• Retrofit de vehículos existentes tiene diferentes retos que se
pueden superar con preparación y cuidadosas evaluaciones de
los vehículos a usarse
Filtros para vehículos diésel de transporte pesado