Validación experimental de un modelo fluidodinámico de valor medio para filtros de partículas diésel

Abstract

Hoy en d´ıa, uno de los principales factores que contribuyen al aumento de los niveles de contaminaci´on atmosf´erica, es el uso de motores de combusti´on interna alternativos (MCIA) en medios de transporte. El origen de dichos contaminantes, es el proceso de combusti´on de los hidrocarburos, debido a que son el combustible m´as usado actualmente. En un intento por reducir los niveles de emisiones, y por tanto su impacto en el medio ambiente y sobre la salud de las personas, se han desarrollado una serie de normativas cada vez m´as estrictas y limitantes. En el caso de la Uni´on Europea, surgi´o la denominada Normativa EURO I en torno al a˜no 1992. Actualmente, es la Normativa EURO V la que est´a en vigor, y ha impuesto una serie de restricciones sobre todo veh´ıculo de nueva fabricaci´on. Dicha normativa, hace necesaria la implantaci´on de los denominados sistemas de post-tratamiento, situados en la carrera de escape del motor a fin de reducir las emisiones contaminantes. De entre todos los sistemas de posttratamiento empleados en los motores di´esel, los filtros de part´ıculas di´esel (DPF) tienen como objetivo reducir la cantidad de part´ıculas emitidas, cuando los gases de escape lo atraviesan. Pese a que existen numerosas tipolog´ıas de filtros de part´ıculas, los monolitos cer´amicos de flujo de pared (objeto de estudio en este trabajo), son los m´as comunes en el ´ambito automovil´ıstico. Cuando los gases de escape atraviesan el monolito cer´amico, las part´ıculas quedan retenidas sobre su pared porosa. El aumento de la cantidad de part´ıculas acumuladas, as´ı como su distribuci´on afectan sobre la manera de filtrar del monolito, adem´as de provocar una penalizaci´on sobre las prestaciones del motor en cuanto a consumo y eficiencia; por lo tanto, es necesario el desarrollo de estrategias que permitan reducir dicha acumulaci´on. A este tipo de procesos se les denomina regeneraciones y consisten en la oxidaci´on del holl´ın. Existen numerosas maneras de llevar a cabo estos procesos, desde aportes externos de energ´ıa (regeneraciones activas), hasta m´etodos en los que por v´ıa qu´ımica se consigue la oxidaci´on del holl´ın (regeneraciones pasivas), pasando por procesos mixtos que emplean parte de ambas t´ecnicas. Con el objetivo de conocer y estudiar el comportamiento de los filtros de part´ıculas di´esel, as´ı como de todos los fen´omenos asociados a ´estos, se hace necesario el uso de herramientas computacionales. De estas herramientas, se requiere que sean r´apidas y que consuman los m´ınimos recursos computacionales posibles, con la finalidad de que su uso sea m´as econ´omico y m´as r´apido que un ensayo experimental. En este ´ambito se enmarca el software VEMOD, desarrollado por el Departamento de M´aquinas y Motores T´ermicos de la Universidad Polit´ecnica de Valencia. Este trabajo surge con el fin de ajustar y validar el comportamiento de un modelo de valor medio para filtros monol´ıticos cer´amicos de flujo de pared, implementado en el software VEMOD, a partir de diferentes datos experimentales.