TAZ-PFC-2013-077


Desarrollo y optimización de programas experimentales para la calibración de catalizadores SCR y DOC

Sebastián Hernando, Laura
Muñoz Rodríguez, Mariano (dir.) ; Schmeißer, Volker (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2013
Ingeniería Mecánica department, Máquinas y Motores Térmicos area

Ingeniero Industrial

Abstract: La simulación de sistemas de post-tratamiento de gases se ha convertido en una parte esencial en la industria automovilística. Sin embargo, los parámetros cinéticos utilizados en la simulación deben ser determinados de antemano en un proceso experimental de calibración. Para la calibración, la variación de un solo componente de la corriente de gases manteniendo el resto constante es sólo posible con un banco de pruebas de gas sintético. El objetivo de este trabajo es el desarrollo y optimización de programas experimentales para la ejecución de mediciones cinéticas sobre catalizadores SCR (Reducción Catalítica Selectiva) y DOC (Catalizador de Oxidación Diésel) para la posterior parametrización de los modelos matemáticos de post-tratamiento. Al mismo tiempo, el entendimiento de las reacciones que ocurren bajo condiciones iniciales cambiantes es esencial para describir comportamiento catalítico. La caracterización técnica tanto del reactor dinámico como estacionario es el primer punto de este proyecto. Tras analizar los resultados, se observa que el reactor dinámico muestra una mezcla laminar de los flujos de N2 (frío-caliente), lo que implica un offset de temperatura en su interior. Por lo tanto, el reactor dinámico no es adecuado para la calibración, donde se requiere un preciso control de la temperatura. Sólo el reactor estacionario puede ser utilizado. Un estudio comparativo de las cuatro alternativas existentes para el desarrollo del proceso experimental de calibración basadas en el escalonamiento de la alimentación, de la relación NO2/NOx y de la temperatura se lleva a cabo. Para ello, se tiene en cuenta la reducción de tiempo sin influir sobre la calidad de los experimentos y su reproducibilidad. La alternativa 2 basada en el concepto de escalonamiento del ratio NO2/NOx es la más adecuada para la calibración. Al mismo tiempo, algunas condiciones iniciales como concentración de agua y de HC, las condiciones de envejecimiento y la dirección de la rampa de temperatura se modifican para observar su influencia sobre los parámetros. Una parte adicional del trabajo estudia el comportamiento del SCR a bajas temperaturas (después de arranque en frío) cuando el catalizador de oxidación se vuelve inactivo, por lo que hidrocarburos inquemados y monóxido de carbono alcanzan el catalizador SCR. La completa descomposición de NO2 a NO con C3H6 (hidrocarburo representativo) y/o CO tiene lugar a temperaturas por debajo de 300°C. La última sección está destinada a la optimización de los procesos de calibración del catalizador DOC. Para evitar que la desactivación de los metales nobles influya negativamente a los resultados, distintos procesos de preacondicionamiento son estudiados. Los resultados de este trabajo serán usados para la posterior calibración de los modelos matemáticos aplicados a la simulación y la documentación generada servirá como manual de instrucciones para futuras mediciones cinéticas en el banco de ensayo. Al mismo tiempo, las conclusiones del proyecto contribuyen a una mejor compresión de las tecnologías DOC y SCR para motores diésel.


Free keyword(s): post-tratamiento de gases de escape ; reducción catalítica selectiva (scr) ; catalizador de oxidación diésel (doc)
Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera
Notas: Desarrollo para Mercedes-Benz

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