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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

Filtros para Vehículos Diésel de Transporte Pesado (HDD)...Confidential 3 Introducción Los motores diésel mueven al mundo: • Transporte comercial • Camiones, buses, trenes,

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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 (

  • 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 (

  • 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 (

  • 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

  • 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

  • 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