Los gases de escape o gases de combustión se emiten como resultado de la combustión de combustibles como gas natural , gasolina (gasolina) , combustible diesel , fuel oil , mezclas de biodiesel [1] o carbón . Según el tipo de motor, se descarga a la atmósfera a través de un tubo de escape , chimenea o boquilla propulsora . A menudo se dispersa a favor del viento en un patrón llamado penacho de escape .
Es un componente importante de las emisiones de los vehículos de motor (y de los motores de combustión interna estacionarios ), que también puede incluir:
- Cárter blow-by
- Evaporación de gasolina no utilizada
Las emisiones de los vehículos de motor contribuyen a la contaminación del aire y son un ingrediente importante en la creación de smog en algunas grandes ciudades. Un estudio de 2013 realizado por el MIT indica que solo en los Estados Unidos ocurren 53,000 muertes prematuras por año debido a las emisiones de los vehículos. [2] Según otro estudio de la misma universidad, los humos del tráfico por sí solos provocan la muerte de 5.000 personas cada año sólo en el Reino Unido. [3]
Composición [ editar ]
La mayor parte de la mayoría de los gases de combustión es nitrógeno (N 2 ), vapor de agua (H 2 O) (excepto con combustibles de carbono puro) y dióxido de carbono (CO 2 ) (excepto combustibles sin carbono); estos no son tóxicos ni nocivos (aunque el vapor de agua y el dióxido de carbono son gases de efecto invernadero que contribuyen al calentamiento global ). Una parte relativamente pequeña del gas de combustión son sustancias indeseables, nocivas o tóxicas, como el monóxido de carbono (CO) de la combustión incompleta, los hidrocarburos (debidamente indicados como C x H y, pero normalmente se muestra simplemente como "HC" en las boletas de prueba de emisiones) de combustible no quemado, óxidos de nitrógeno (NO x ) de temperaturas de combustión excesivas y material particulado (principalmente hollín ).
Temperatura de los gases de escape [ editar ]
La temperatura de los gases de escape (EGT) es importante para el funcionamiento del convertidor catalítico de un motor de combustión interna . Puede medirse con un medidor de temperatura de los gases de escape . EGT también es una medida de la salud del motor en motores de turbina de gas (ver más abajo).
Motores fríos [ editar ]
Durante los primeros dos minutos después de arrancar el motor de un automóvil que no se ha operado durante varias horas, la cantidad de emisiones puede ser muy alta. Esto ocurre por dos razones principales:
- Requisito de una relación aire-combustible rica en motores fríos : cuando se arranca un motor frío, el combustible no se vaporiza por completo, lo que genera mayores emisiones de hidrocarburos y monóxido de carbono , que disminuyen solo cuando el motor alcanza la temperatura de funcionamiento. La duración de esta fase de arranque se ha reducido gracias a los avances en materiales y tecnología, incluida la inyección de combustible controlada por computadora , longitudes de admisión más cortas y precalentamiento de combustible y / o aire inducido.
- Convertidor catalítico ineficiente en condiciones de frío : los convertidores catalíticos son muy ineficientes hasta que se calientan a su temperatura de funcionamiento . Este tiempo se ha reducido mucho moviendo el convertidor más cerca del colector de escape y aún más colocando un convertidor pequeño pero rápido de calentar directamente en el colector de escape. El pequeño convertidor maneja las emisiones de arranque, lo que deja suficiente tiempo para que el convertidor principal más grande se caliente. Se pueden realizar mejoras adicionales de muchas formas, [4] incluyendo calentamiento eléctrico, batería térmica, precalentamiento por reacción química, calentamiento por llama y sobreaislamiento.
Resumen de emisiones de vehículos de pasajeros [ editar ]
| Componente | Tasa de emisión | Contaminación anual emitida |
|---|---|---|
| Hidrocarburos | 2.80 gramos / milla (1.75 g / km) | 77,1 libras (35,0 kg) |
| Monóxido de carbono | 20,9 gramos / milla (13,06 g / km) | 575 libras (261 kg) |
| NO x | 1,39 gramos / milla (0,87 g / km) | 38,2 libras (17,3 kg) |
| Dióxido de carbono - gas de efecto invernadero | 415 gramos / milla (258 g / km) | 11,450 libras (5,190 kg) |
Comparable con los estándares de emisión europeos EURO III tal como se aplicó en octubre de 2000
En 2000, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos comenzó a implementar estándares de emisiones más estrictos para vehículos ligeros. Los requisitos se introdujeron gradualmente a partir de los vehículos de 2004 y todos los automóviles y camiones ligeros nuevos debían cumplir con las normas actualizadas para fines de 2007.
| Componente | Tasa de emisión | Contaminación anual emitida |
|---|---|---|
| NMOG ( compuestos orgánicos volátiles ) | 0,075 gramos / milla (0,046 g / km) | 2,1 libras (0,95 kg) |
| Monóxido de carbono | 3,4 gramos / milla (2,1 g / km) | 94 libras (43 kg) |
| NO X | 0,05 gramos / milla (0,0305 g / km) | 1,4 libras (0,64 kg) |
| Formaldehído | 0,015 gramos / milla (0,0092 g / km) | 0,41 libras (0,19 kg) |
Tipos [ editar ]
Motores de combustión interna [ editar ]
Motores diésel y de encendido por chispa [ editar ]
En los motores de encendido por chispa, los gases resultantes de la combustión de la mezcla de aire y combustible se denominan gases de escape. La composición varía de los motores de gasolina a los diésel, pero se encuentra en estos niveles:
| Gases de escape de motores de combustión [7] Todas las cifras son aproximadas | % del total | |
|---|---|---|
| Compuesto | Gasolina | Diesel |
| nitrógeno | 71 | 67 |
| dióxido de carbono | 14 | 12 |
| vapor de agua | 13 | 11 |
| oxígeno | 10 | |
| Oligoelementos [ cita requerida ] | <0,6 | ~ 0.3 |
| oxido de nitrógeno | <0,25 | <0,15 |
| monóxido de carbono | 1-2 | <0.045 |
| materia particular | <0.045 | |
| hidrocarburos | <0,25 | <0.03 |
| dióxido de azufre | posibles rastros | <0.03 |
El 10% de oxígeno para "diesel" es probable si el motor estaba en ralentí, por ejemplo, en un banco de pruebas. Es mucho menor si el motor está funcionando con carga, aunque los motores diésel siempre funcionan con un exceso de aire sobre el combustible. [ cita requerida ] El contenido de CO para los motores de gasolina varía de ~ 15 ppm para un motor bien ajustado con inyección de combustible y un convertidor catalítico hasta 100,000 ppm (10%) para un motor de carburador bien ajustado, como el que se encuentra típicamente en pequeños generadores y equipos de jardinería . [8]
Aditivo de nitrometano [ editar ]
Los gases de escape de un motor de combustión interna cuyo combustible incluye nitrometano contienen vapor de ácido nítrico , que es corrosivo y, cuando se inhala, provoca una reacción muscular que imposibilita la respiración. Las personas que puedan estar expuestas a él deben usar una máscara de gas . [9]
Motores diesel [ editar ]
Motores de turbina de gas [ editar ]
- En los motores de turbina de gas de los aviones, la "temperatura de los gases de escape" (EGT) es una medida principal de la salud del motor. Normalmente, el EGT se compara con una indicación de potencia del motor primaria llamada "relación de presión del motor" (EPR). Por ejemplo: a plena potencia EPR habrá un límite máximo de EGT permitido. Una vez que un motor alcanza una etapa de su vida en la que alcanza este límite de EGT, el motor requerirá un mantenimiento específico para corregir el problema. La cantidad que el EGT está por debajo del límite de EGT se llama margen de EGT. El margen EGT de un motor será mayor cuando el motor sea nuevo o haya sido reacondicionado. Para la mayoría de las aerolíneas, esta información también es monitoreada de forma remota por el departamento de mantenimiento de la aerolínea por medio de ACARS .
Motores a reacción y motores de cohetes [ editar ]
En motores a reacción y motores de cohetes , escape de toberas de propulsión que en algunas aplicaciones muestra diamantes de choque . [ cita requerida ]
Otros tipos [ editar ]
De quemar carbón [ editar ]
- Gas de combustion
- Emisiones de gases de combustión por combustión de combustibles fósiles
Motores de vapor [ editar ]
En la terminología de las máquinas de vapor, el escape es vapor que ahora tiene una presión tan baja que ya no puede realizar un trabajo útil.
Principales emisiones de vehículos de motor [ editar ]
NO x [ editar ]
Los monóxidos de nitrógeno NO y NO 2 ( NOx ) (ya sean producidos de esta manera o naturalmente por un rayo ) reaccionan con el amoníaco , la humedad y otros compuestos para formar vapor de ácido nítrico y partículas relacionadas. Las partículas pequeñas pueden penetrar profundamente en el tejido pulmonar sensible y dañarlo, provocando la muerte prematura en casos extremos. La inhalación de especies de NO aumenta el riesgo de cáncer de pulmón [10] y cáncer colorrectal. [11] y la inhalación de tales partículas puede causar o empeorar enfermedades respiratorias como enfisema y bronquitis y enfermedades cardíacas. [12] [13][14]
En un estudio de la EPA de EE. UU. De 2005, las mayores emisiones de NOx procedían de los vehículos de motor de carretera, siendo el segundo mayor contribuyente los equipos no viales, que son principalmente las estaciones de gasolina y diésel. [14]
El ácido nítrico resultante se puede lavar en el suelo, donde se convierte en nitrato , que es útil para el cultivo de plantas.
Compuestos orgánicos volátiles [ editar ]
Cuando los óxidos de nitrógeno (NOx) y los compuestos orgánicos volátiles (COV) reaccionan en presencia de la luz solar, se forma ozono a nivel del suelo , un ingrediente principal del smog . Un informe de la EPA de los EE. UU. De 2005 señala a los vehículos de carretera como la segunda fuente más grande de COV en los EE. UU. Con un 26% y el 19% proviene de equipos no viales, que son principalmente estaciones de gasolina y diesel. [15] El 27% de las emisiones de COV proceden de disolventes que se utilizan en la fabricación de pinturas y diluyentes de pintura y otros usos. [dieciséis]
Ozono [ editar ]
El ozono es beneficioso en la atmósfera superior, [17] pero a nivel del suelo, el ozono irrita el sistema respiratorio , provocando tos, asfixia y reducción de la capacidad pulmonar. [18] También tiene muchos efectos negativos en todo el ecosistema. [19]
Monóxido de carbono (CO) [ editar ]
La intoxicación por monóxido de carbono es el tipo más común de intoxicación del aire mortal en muchos países. [20] El monóxido de carbono es incoloro, inodoro e insípido, pero muy tóxico. Se combina con la hemoglobina para producir carboxihemoglobina , que bloquea el transporte de oxígeno. En concentraciones superiores a 1000 ppm, se considera inmediatamente peligroso y es el peligro para la salud más inmediato de hacer funcionar los motores en un espacio mal ventilado. En 2011, el 52% de las emisiones de monóxido de carbono fueron creadas por vehículos móviles en los EE . UU. [21]
Contaminantes peligrosos del aire (tóxicos) [ editar ]
La exposición crónica (a largo plazo) al benceno ( C 6 H 6 ) daña la médula ósea . También puede causar un sangrado excesivo y deprimir el sistema inmunológico , aumentando la posibilidad de infección . El benceno causa leucemia y está asociado con otros cánceres de sangre y precánceres de sangre. [22] [23]
Material particulado (PM 10 y PM 2.5 ) [ editar ]
Los efectos sobre la salud de la inhalación de partículas en suspensión en el aire se han estudiado ampliamente en humanos y animales e incluyen asma , cáncer de pulmón , problemas cardiovasculares y muerte prematura . [24] [25] [26] Debido al tamaño de las partículas, pueden penetrar la parte más profunda de los pulmones. [27] Un estudio del Reino Unido de 2011 estima 90 muertes por año debido a la PM de los vehículos de pasajeros. [28] En una publicación de 2006, la Administración Federal de Carreteras de los Estados Unidos (FHWA) afirma que en 2002 aproximadamente el 1% de todas las PM 10 y el 2% de todas las PM 2,5las emisiones procedían de los gases de escape de los vehículos de motor en carretera (principalmente de los motores diésel ). [29]
Dióxido de carbono (CO 2 ) [ editar ]
El dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero . Las emisiones de CO 2 de los vehículos de motor forman parte de la contribución antropogénica al crecimiento de las concentraciones de CO 2 en la atmósfera que, según la gran mayoría de la comunidad científica, está provocando el cambio climático . [30] Se calcula que los vehículos de motor generan alrededor del 20% de las emisiones de CO 2 sintéticas de la Unión Europea , y los turismos aportan alrededor del 12%. [31] Las normas de emisión europeas limitan las emisiones de CO 2 de los turismos y vehículos ligeros nuevos. El CO 2 medio de los coches nuevos de la Unión EuropeaLa cifra de emisiones cayó un 5,4% en el año hasta el primer trimestre de 2010, hasta 145,6 g / km . [32]
Vapor de agua [ editar ]
El escape del vehículo contiene mucho vapor de agua .
Recuperación de agua [ editar ]
Se han realizado investigaciones sobre las formas en que las tropas en los desiertos pueden recuperar el agua potable de los gases de escape de sus vehículos. [33]
Reducción de la contaminación [ editar ]
Los estándares de emisión se enfocan en reducir los contaminantes contenidos en los gases de escape de los vehículos, así como en las chimeneas de gases de combustión industriales y otras fuentes de escape de contaminación del aire en varias instalaciones industriales a gran escala, como refinerías de petróleo , plantas de procesamiento de gas natural, plantas petroquímicas y plantas de producción química. . [34] [35] Sin embargo, estos a menudo se denominan gases de combustión . Los convertidores catalíticos de los automóviles tienen la intención de descomponer la contaminación de los gases de escape utilizando un catalizador. Los depuradores de los barcos tienen la intención de eliminar el dióxido de azufre (SO 2) de gases de escape marinos. Las regulaciones sobre las emisiones marinas de dióxido de azufre se están endureciendo, sin embargo, solo una pequeña cantidad de áreas especiales en todo el mundo han sido designadas para el uso de combustible diesel con bajo contenido de azufre.
Una de las ventajas que se atribuyen a los motores de tecnología de vapor avanzada es que producen cantidades menores de contaminantes tóxicos (por ejemplo, óxidos de nitrógeno) que los motores de gasolina y diésel de la misma potencia. [ cita requerida ] Producen mayores cantidades de dióxido de carbono pero menos monóxido de carbono debido a una combustión más eficiente.
Estudios de salud [ editar ]
Investigadores de la Facultad de Salud Pública de la Universidad de California en Los Ángeles dicen que los resultados preliminares de su estudio estadístico de los niños incluidos en el Registro de Cáncer de California nacidos entre 1998 y 2007 encontraron que la contaminación del tráfico puede estar asociada con un aumento del 5% al 15% en el probabilidad de algunos cánceres. [36] Un estudio de la Organización Mundial de la Salud encontró que los vapores de diesel causan un aumento en el cáncer de pulmón. [37]
Efectos localizados [ editar ]
La Junta de Recursos del Aire de California encontró en estudios que el 50% o más de la contaminación del aire ( smog ) en el sur de California se debe a las emisiones de los automóviles. [ cita requerida ] Las concentraciones de contaminantes emitidos por los motores de combustión pueden ser particularmente altas alrededor de las intersecciones señalizadas debido al ralentí y las aceleraciones. Los modelos de computadora a menudo pierden este tipo de detalle. [38]
Ver también [ editar ]
- Contaminación del aire # Ciudades más contaminadas
- Propulsión alternativa
- Modelado de dispersión atmosférica
- Automóvil # Impacto ambiental
- Acta para el aire Limpio
- Precios de congestión
- Estándar de emisión
- Normas de emisión europeas
- Gas de combustion
- Protocolo de Kyoto
- Gas de vertedero
- Zona de bajas emisiones
- Contaminación del aire por fuentes móviles
- Emisiones de vehículos de motor y embarazo
- Medusas espaciales
- Normas de emisión de Estados Unidos
- Control de emisiones vehiculares
Referencias [ editar ]
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Enlaces externos [ editar ]
- Publicación de Salud y Contaminación del Aire de la Junta de Recursos del Aire de California
- Cone, Tracie (13 de noviembre de 2008). "La contaminación del aire de California mata a más personas que los accidentes automovilísticos, muestra un estudio" . Huffington Post .
- "Productos químicos de escape de automóviles: efectos que causan enfermedades" . Alpha Online . Environmed Research Inc. Archivado desde el original el 5 de julio de 2014.
- "Coches, camiones y contaminación del aire" . Vehículos limpios . Unión de científicos interesados. 3 de septiembre de 2013.
- Acerca de los gases de escape diésel:
- Administración de Seguridad y Salud Ocupacional del Departamento de Trabajo de EE. UU .: Temas de seguridad y salud: Escape de diésel
- Lista parcial de sustancias químicas asociadas con el escape de diésel
- Partículas de escape de diésel: Se prevé razonablemente que sean un carcinógeno humano
- Estudio científico de los efectos nocivos del escape de diésel: respuestas inflamatorias agudas en las vías respiratorias y la sangre periférica después de una exposición a corto plazo al escape de diésel en voluntarios humanos sanos
- Escape diésel: lo que necesita saber
