Universidad
Politécnica de Madrid

10.02.2020

Un equipo de investigadores del Instituto Universitario de Investigación del Automóvil (INSIA) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha realizado un estudio para comparar diversas tecnologías de reducción de óxido nitroso (NOₓ) en vehículos diésel en condiciones de conducción real. Los resultados muestran las probabilidades de producir altas emisiones instantáneas de NOx en relación a variables analizadas del motor, del vehículo y la agresividad en la conducción. Estos hallazgos podrían ser útiles en el diseño de políticas de bajas emisiones y en la optimización de estrategias de control de este gas contaminante y de efecto invernadero.

Vehículo diésel Euro6b con el equipo portátil de medición de emisiones (PEMS) utilizado para el estudio. Imagen: INSIA-UPM.

Las emisiones de óxido nitroso (NOₓ) afectan a la calidad del aire de las ciudades provocando enfermedades pulmonares y muertes prematuras. En la actualidad, los niveles de NOₓ en el aire superan las recomendaciones establecidas por la Unión Europea y la Organización Mundial de la Salud. En Europa, con el objetivo de reducir el impacto de estas emisiones provenientes de la combustión en los motores de los vehículos, se han adoptado nuevos procedimientos a partir de septiembre de 2017. Así, por ejemplo, se han introducido en la normativa europea ensayos en condiciones reales de conducción, denominados ensayos RDE (Real Driving Emission tests). Las investigaciones realizadas en el INSIA-UPM con este tipo de ensayos, muestran nuevas perspectivas de este complejo fenómeno y revelan dónde se producen las mayores emisiones de NOₓ.

Los ensayos RDE realizados incluyeron tres tipos de rutas −urbanas, rurales y autopista− en Madrid ciudad y sus alrededores, sumando 765 kilómetros y alrededor de 17 horas de medición y registro instantáneo. Estos ensayos se hicieron bajo la normativa Europea (EU) 2017/1151 que establece los criterios a cumplir para una conducción “normal” en condiciones ambientales y de carretera reguladas. Se ensayaron tres vehículos SUV (sport utility vehicle) diésel Euro6b, de fabricación 2016-2017, y equipados con diferentes tecnologías para la reducción de NOₓ. Un vehículo poseía el sistema EGR (Exhaust Gas Recirculation), que reintroduce en la cámara de combustión los gases de escape del motor con el fin de reducir la temperatura de combustión. El segundo vehículo estaba equipado con EGR + LNT (Lean-NOₓ Trap) y el tercer vehículo con EGR + SCR (Selective Catalytic Reduction). Este último sistema usa el comercialmente conocido AdBlue® para la reacción catalítica.

Uno de los resultados más importantes obtenido en el estudio ha sido determinar que las emisiones más altas de NOₓ son eventos puntuales (picos) que ocurren durante un reducido porcentaje del tiempo de conducción, y se ha comprobado que, de forma general, el 80% del total de este gas se emite en menos del 20% del tiempo de conducción. Esto implica que los factores de emisión (en gramos de NOₓ por kilómetro), que evalúan el desempeño ambiental del vehículo, están muy influenciados por estos episodios puntuales de alta emisión. La pregunta por contestar bajo esta premisa sería: ¿Es difícil predecir estos “picos” de alta emisión de óxido nitroso? Y la respuesta es que sí, que las emisiones de NOₓ son difíciles de predecir. Mientras que las emisiones de dióxido de carbono, CO2 (el principal gas de efecto invernadero) dependen directamente del consumo de combustible −y por lo tanto de la potencia demandada− las emisiones de NOₓ dependen, además, de factores diversos y difíciles de controlar en las condiciones tan cambiantes dentro de la cámara de combustión de un motor y del desempeño de los sistemas de reducción (EGR, LNT, SCR) de dicho gas.

En la investigación realizada en el INSIA-UPM se ha demostrado que las altas emisiones de NOₓ tienen una mayor probabilidad de presentarse en ciertas condiciones operativas del motor (alto régimen de giro, etc.), circunstancias particulares de circulación del vehículo (mayor pendiente de la vía, límites de velocidad, etc.), y de la agresividad de la conducción (aceleración del vehículo, etc.). Esta interrelación de variables delimita las condiciones de funcionamiento del sistema de postratamiento. Como indica Natalia Fonseca, una de las investigadoras del INSIA-UPM que ha formado parte del equipo de trabajo, “es de particular interés indicar que la temperatura de funcionamiento del sistema SCR es clave para el cumplimiento de las presentes y futuras normativas de emisión de NOₓ, puesto que, en condiciones óptimas, este sistema puede tener eficiencias en la reducción de NOₓ mayores al 90%, mientras que, en urbano, su rendimiento puede reducir por las bajas temperaturas de funcionamiento”.

En resumen, continúa la investigadora, “el análisis de los picos de altas emisiones de óxido nitroso aporta una perspectiva fresca de la naturaleza del problema y de la importancia de estos eventos particulares en el desempeño ambiental del vehículo diésel”. Finalmente, teniendo en cuenta las variables involucradas en el incremento de altas emisiones de NOₓ, se puede deducir que existe una gran influencia de la agresividad de la conducción, y “es innegable la responsabilidad de los conductores y la aplicación de estrategias de ecodriving para la reducción de emisiones de los vehículos en general”, concluye Fonseca.

Zamir Mera, Natalia Fonseca, José-María López, Jesús Casanova. Analysis of the high instantaneous NOx emissions from Euro 6 diesel passenger cars under real driving conditions. (2019). Applied Energy 242: 1074-1089. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.03.120