ESTUDIO Y DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL DE EMISIONES DE NOX EN LOS MOTORES UTILIZADOS PARA EL TRANSPORTE MARÍTIMO

Abstract

Los óxidos de nitrógeno (NOx) involucran una variedad de compuestos formados por nitrógeno y oxígeno, donde el monóxido de nitrógeno (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) son los más importantes por su mayor concentración y reactividad con otros compuestos. Los NOx provienen de fuentes naturales, como los incendios y la descomposición de materia orgánica o; fuentes antropogénicas, como el transporte, procesos industriales y la actividad humana. Son considerados uno de los mayores contaminantes de riesgo para la salud humana y el ambiente, resaltando que, según la concentración de los NOx en el aire y el tiempo de exposición, se pueden presentar problemas que van desde síntomas leves, como irritación en la nariz, ojos, garganta y pulmones; hasta síntomas más graves, como acumulación de líquido en los pulmones, quemaduras y dilatación de los tejidos de la garganta y vías respiratorias superiores, disminución de oxígeno en los tejidos del cuerpo e, inclusive, la muerte. En relación a los efectos sobre el medio ambiente, los NOx participan en la formación del smog fotoquímico, además de originar la lluvia ácida.

Los problemas más graves de los NOx provienen de fuentes de emisión localizadas, tal es el caso del sector transporte que representa la fuente principal a la atmósfera (47,8 - 50%), resaltando el transporte marítimo con responsabilidad del 15% de las emisiones mundiales, valor de gran importancia en zonas portuarias y de alto tránsito marítimo. Esta situación ha motivado a la Organización Marítima Internacional (IMO) a exigir reducciones severas de las emisiones contaminantes, especialmente en zonas costeras.

En la actualidad, se dispone de varias metodologías para mitigar la emisión de NOx en los procesos de combustión y poder cumplir con las exigencias legales, entre ellas se encuentran la reducción de temperatura, reducción del tiempo de residencia, oxidación, retirada N de la combustión y reducción. En este sentido, las tecnologías basadas en la reducción, principalmente la tecnología SCR, donde se emplea un agente reductor, como la urea, a los gases de escape para reducir la valencia de los óxidos de nitrógeno, representan las herramientas más eficientes para reducir las emisiones NOx en los procesos de combustión, logrando disminuir hasta un 90% de las emisiones, lo que permite cumplir con las legislaciones más estrictas, incluyendo posibles normativas futuras aún más severas.

Por la situación expuesta y la necesidad inmediata de proponer soluciones eficientes, se ha planteado estudiar y diseñar un sistema de control de emisiones de NOx en los motores utilizados para el transporte marítimo, considerando la viabilidad técnica y económica del uso de la tecnología SCR en barcos y embarcaciones para reducir la concentración de este tipo de compuestos, además de considerar los impactos positivos sobre la salud y el medio ambiente. Para ello, se han estudiado y comparado las tecnologías disponibles de reducción de NOx, seleccionando la tecnología SCR para ser incorporada en el buque elegido para el estudio, el buque Tinerfe, el cual está equipado con un motor diésel lento de 2 tiempos con 8.080 caballos (5.920 kW) de potencia y velocidad máxima de 173 rpm. La selección del sistema SCR para reducir las emisiones de NOx se basó en las múltiples ventajas que ofrece en relación a las otras tecnologías disponibles, como son los altos niveles de reducciones (hasta aproximadamente 90%), el buen funcionamiento a bajas concentraciones de NOx, las bajas temperaturas de trabajo y de amplio rango y que su implementación no requiere de modificaciones en la unidad de combustión.