Image default
Echipamente si materiale de constructii Solutii Constructive

Echipamente de monitorizare si control al noxelor la motoarele cu ardere interna

Acestea poarta titulatura generica de poluare si se manifesta sub multiple aspecte si in toate zonele globului. In scopul limitarii cantitative, calitative si a efectelor nocive ale ei este necesara cunoasterea, supravegherea si limitarea principalelor surse de poluare, ceea ce implica o permanenta monitorizare si masurare a noxelor de toate felurile. 

Datorita largii lor raspandiri, dar si a produsilor emanati in atmosfera, motoarele cu ardere interna se situeaza intre principalele surse de poluare actuale. Pentru determinarea gradului de nocivitate a gazelor continute in gazele de evacuare ale motoarelor, in general, sau pentru determinarea nivelului de poluare al unei zone in care locuiesc si traiesc oameni se impune determinarea cu exactitate si in mod obiectiv a noxelor existente, a compozitiei acestora si implicit a surselor de provenienta. Deci este nevoie de realizarea unei monitorizari eficiente a emisiilor poluante.

Emisiile poluante

produse de catre motoarele cu ardere interna pot fi grupate in doua clase:

• substante poluante primare;
• substante poluante secundare.

Substantele poluante primare sunt cele emise direct de catre motor si, in functie de modul cum se prezinta starea lor fizica, acestea pot fi in stare gazoasa, sub forma de particule solide sau particule lichide.

Substantele poluante secundare sunt toxice si se formeaza prin interactiunea din atmosfera a substantelor primare cu aerul. In acest fel se formeaza smogul, care poate fi fotochimic sau umed.

O problema de limitare a noxelor o constituie faptul ca legislatia europeana considera importanta reducerea emisiilor de dioxid de carbon CO2, iar legislatia americana considera importanta limitarea emisiilor de oxid de azot NOx responsabile pentru diminuarea stratului de ozon. Foarte important de stiut este ca, procentual, acestea evolueaza antagonic in continutul gazelor de evacuare ale motoarelor (fig. 1). Aceasta problema trebuie avuta in vedere la realizarea diverselor echipamente de monitorizare si control al noxelor.

“Pentru limitarea emisiilor poluante de orice fel, produse prin functionarea motoarelor termice, trebuie utilizate toate caile si metodele pentru incadrarea acestora in normele actuale si viitoare.

In cazul motoarelor cu aprindere prin scanteie, sursele de poluare principale sunt:

• gazele de esapament, care reprezinta circa 65% din totalul gazelor poluante produse si contin ca poluanti: oxid de carbon CO, hidrocarburi, oxizi de azot NOx, aldehide, plumb si particule de carbon;
• gazele de carter, cu o pondere de aproximativ 20% din totalul de gaze, continand atat produse de ardere in diferite stadii, cat si vapori de combustibil
• vapori de combustibil la nivelul carburatorului (daca este cazul) si la nivelul rezervorului, care reprezinta circa 15% din totalul de gaze.

Emanatiile specifice de noxe ale motoarelor cu aprindere prin comprimare (diesel) contin substante poluante, precum hidrocarburi, aldehide, oxizi de azot, oxizi de sulf, la care se adauga, ca poluanti specifici, fumul si mirosul neplacut.

In regimurile tranzitorii ale motoarelor cu aprindere prin comprimare s-a constatat ca gazele de evacuare au urmatoarele trei categorii de particule:

– fractiunile organice solubile, care in principal sunt hidrocarburile nearse din ulei sau din combustibil;
– funinginea, care este o substanta pe baza de carbon, rezultata din arderi incomplete ale uleiului si combustibilului;
– componente pe baza de oxigen, care contin SO4, NO3, PO4 si H2O, preponderent fiind SO4.

Pentru limitarea emisiilor poluante de orice fel, produse prin functionarea motoarelor termice, trebuie utilizate toate caile si metodele pentru incadrarea acestora in normele actuale si viitoare. Masurile care se iau in acest sens de catre producatorii de motoare termice pot fi impartite in doua mari categorii:

a) masuri de tip constructiv ale ansamblului motor, care urmaresc, in general, arderi mai complete ale combustibililor si limitarea temperaturilor de ardere dezvoltate;
b)
sisteme si instalatii de optimizare a functionarii motoarelor atat pentru mo­ni­­torizarea si controlul calitatii gazelor de vacuare, cat si pentru prelucrarea a­cestora, in sensul diminuarii nocivitatii lor.

Din cauza acestei probleme numite poluare, dar si a legislatiilor tot mai restrictive privind emisiile de noxe si a pretului combustibililor care este intr-o continua ascensiune, domeniul echipamentelor pentru monitorizarea si controlul emisiilor poluante este intr-o permanenta dezvoltare. Echipamentele au devenit portabile, au softuri complexe si elaborate, de ultima generatie, iar gama senzorilor pentru “citirea” noxelor a crescut pentru a asigura o versatilitate mai mare.

In continuare este prezentat un echipament portabil pentru masurarea si controlul noxelor poluante din gazele de evacuare ale vehiculelor, dar si ale diferitelor instalatii care functioneaza pe baza arderii unor combustibili.

Un echipament de monitorizare este compus din doua parti distincte:

– unitatea de comanda si control (fig. 2);
– sonda pentru gaz, ce difera in functie de cerintele clientului, si furtunurile ce fac legatura cu unitatea de comanda (fig. 3);

Unitatea de comanda si control contine: un software pentru analiza masuratorilor (care se poate realiza atat dupa colectarea tuturor datelor, cat si in timp real, pentru realizarea de grafice), o memorie pentru stocarea datelor si o interfata pentru transferul datelor pe calculator. Conexiunea se face prin USB si prin Bluetooth, existand bineinteles si un display pe care sunt afisate, in timp real, masuratorile emisiilor. Unitatea este echipata cu acumulatori ca sursa de energie, iar memoria interna poate stoca pana la 250.000 de masuratori.

Echipamentul de monitorizare poate fi folosit si in alte ramuri producatoare de emisii poluante ale industriei, nu numai in domeniul auto. Sistemul poate fi dotat cu diferiti senzori (pentru emisii de dioxid de azot, dioxid de sulf, emisii scazute de monoxid de carbon, emisii scazute de monoxid de azot, de monoxid de azot, de monoxid de carbon si de oxigen), in functie de cerintele si necesitatile beneficiarului si ale ramurii din industria in care este utilizat (fig. 4). Sistemul este echipat standard cu senzor de oxigen, iar optional cu senzori speciali pentru masurarea concentratiilor joase de oxid de azot si oxid de carbon (NO si CO). Se poate masura, de asemenea, nivelul apei din emisii, temperatura, presiunea si debitul gazelor.

La masurarea gazelor, sonda utilizata trebuie sa suporte conditiile extreme de lucru, temperaturi inalte, mediu coroziv, praf, precum si incarcari mecanice, De aceea este esentiala alegerea corecta a sondei in functie de locul unde se realizeaza masuratorile, pentru a avea rezultatele corecte si reale (fig. 5).

Deci si sondele, la fel ca si senzorii, trebuie adecvate mediilor de masurare. Echipamentul este dotat in pachetul standard cu o sonda proiectata pentru o varietate larga de aplicatii, dar poate fi echipat si pentru probe speciale. Proba standard are o lungime intre 335 – 700 mm, iar furtunurile au o lungime standard de 2,2 m, cu posibilitatea de a fi de 5 m lungime, la varianta optionala.

Printre optiunile acestei instalatii de monitorizare a emisiilor se numara si o carcasa tip troller, pentru utilizarea in medii dure (fig. 6). Carcasa este echipata standard cu un ventilator automat care porneste la temperaturi mai mari de 15oC si se opreste la temperaturi mai mici decat acest nivel. Carcasa are dimensiunile 56,5 x 45,5 x 26,5 cm, iar intr-una din parti are un decupaj prin care se face legatura intre unitatea de control din interiorul ei cu furtunurile si celelalte accesorii.

Alte calitati tehnologice de ultima ora ale sistemului sunt conexiunile USB si Bluetooth, precum si posibilitatea transferului datelor in format EXCEL sau PDF.

Sistemul mai prezinta si o trapa, utilizata pentru eliminarea condensului ce se acumuleaza asupra senzorului de masurare, precum si un semnal de avertizare ce anunta momentul deschiderii ei.

Avantajele utilizarii unui echipament de monitorizare a emisiilor de ultima tehnologie sunt:

– usor de utilizat si manipulat;
– pret de cost scazut;
– senzorii pentru citirea emisiilor pot fi inlocuiti cu usurinta de catre utilizator;
– poate fi utilizat in diferite aplicatii cum ar fi motoare termice de toate felurile, atat ce­le care echipeaza autovehiculele, cat si industriale, focare industriale, turbine cu gaz etc.; 
– poate fi utilizat si in conditii dure de lucru;
– masurari separate ale emisiilor de oxid de azot si dioxid de azot;
– se pot realiza masuratori chiar si la concentratii mari de oxid de carbon;
– datorita gamei largi de senzori, echipamentul poate fi utilizat atat in Uniunea Europeana, cat si in Statele Unite ale Americii;
– pot fi identificati 18 combustibili standard si 10 predefiniti de catre utilizator;
– se pot implementa usor formule speciale pentru calcule individuale;
– se pot calcula factorii combustibililor, cand se utilizeaza combustibili speciali ai clientului.

Echipamentul contine si un sistem de diagnoza incorporat in unitatea de control. Acesta are rolul de a prezenta starea componentelor echipamentului, cum ar fi senzorul de emisii, dar si de avertizare, de exemplu atunci cand operatorul trebuie sa deschida trapa pentru eliminarea condensului. De asemenea, sistemul afiseaza si datele in care trebuie realizate reviziile.

Din cauza poluarii provocate de echipamentele ce functioneaza pe baza proceselor termice si prin avantajele si aplicabilitatea lui, acest tip de sistem de monitorizare si control va avea un loc important in combaterea poluarii.

bibliografie

1 . Ion, Ionescu, Motoare termice.  Solutii constructive si masuri generale pentru reducerea emisiilor poluante, Editura Matrix Rom, Bucuresti, 2005
2 . * * * – www.testo.com

Ing. Silviu George Ionescu
Facultatea de Utilaj Tehnologic
Catedra de Ma
sini de Constructii

Material preluat din revista de Unlete si Echipamente numarul de iunie

Articole similare

Consolidarea buiandrugilor

Constantin Stefan

Cladire in forma de peste

Elena Virlan

Trucuri pentru un climat interior optim in timpul verii

Velux

Lasă un comentariu