Filtro por precipitación electrostática para la remoción de material particulado en el escape de motores diesel

Cuéllar Hernández, Oscar Alberto; Rincón Rodríguez, Ayder Fabian

Filtro por precipitación electrostática para la remoción de material particulado en el escape de motores diesel

dc.contributor.advisor	Villarreal López, Jesús David
dc.contributor.advisor	Ramírez Pastrán, Jesús Antonio
dc.contributor.author	Cuéllar Hernández, Oscar Alberto
dc.contributor.author	Rincón Rodríguez, Ayder Fabian
dc.contributor.cvlac	http://scienti.colciencias.gov.co:8081/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001519556
dc.contributor.cvlac	http://scienti.colciencias.gov.co:8081/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001585933
dc.contributor.googlescholar	https://scholar.google.com/citations?user=T-zgnQMAAAAJ&hl=es
dc.contributor.orcid	https://orcid.org/0000-0001-7097-6314
dc.contributor.orcid	https://orcid.org/0000-0002-9729-0993
dc.date.accessioned	2020-10-23T00:42:59Z
dc.date.available	2020-10-23T00:42:59Z
dc.date.issued	2020-10-22
dc.description	Desde que empezó la revolución industrial la población mundial ha experimentado los efectos de la contaminación del aire a causa de los combustibles fósiles. Año tras año los índices de calidad del aire que se respira han decaído debido a la quema de combustibles fósiles que generan gases y partículas dañinas para la salud, provenientes principalmente de automotores diésel. Los fabricantes de automóviles han optado por disminuir la emisión de gases nocivos para la salud a través de la producción de nuevos motores mejorados y más eficientes. Sin embargo, no se evidencian avances tecnológicos que realmente se ocupen de la problemática ambiental. Es entonces que las investigaciones se orientan hacia los filtros de precipitación electrostática (ESP), enfocados en la disminución de agentes contaminantes. Los estudios han demostrado con éxito que los ESP disminuyen en gran escala dichos agentes contaminantes, por lo cual en el presente proyecto se explorará la validez de un filtro para vehículos que trabajan a diésel y su posible implementación. El proyecto busca simular un filtro de precipitación teniendo en cuenta el componente eléctrico con el cual se alimenta, y el comportamiento del fluido dentro de este, mediante la utilización de los softwares MATLAB y ANSYS. Para esto, se realiza una revisión del funcionamiento de los ESP con el fin de establecer un prototipo de precipitador que sea adaptable a los vehículos de carga, teniendo en cuenta el requerimiento de voltaje y el comportamiento del flujo de gases a través de este, para dar una propuesta de un modelo de precipitador que cumpla con las condiciones de flujo adecuadas para la recolección del material, teniendo como base un porcentaje de recolección. A lo largo del proyecto se desarrollan simulaciones con diferentes condiciones de operación para verificar la viabilidad de implementación del filtro con las dimensiones seleccionadas, y se comprueba que el modelo propuesto se puede implementar en las diferentes condiciones atmosféricas que se dan en Colombia. Por último, se revisan las condiciones en las que opera el precipitador con el fin de establecer cuáles de estas son óptimas, es decir, que proporcionen la máxima eficiencia posible.	spa
dc.description.abstract	Since the industrial revolution began, the world's population has experienced the effects of air pollution caused by fossil fuels. Year by year, the quality of the air we breathe have decreased due to the burning of fossil fuels that generate gases and particles that are harmful to health, mainly coming from Diesel automotive. Car manufacturers have chosen to reduce the emission of gases that are harmful to health through the production of new, improved and more efficient engines. However, there are no technological advances that really deal with environmental problems. It is then that the research is oriented towards electrostatic precipitators (ESP), focused on reducing pollutants. Studies have successfully shown that ESPs reduce these pollutants on a large scale, which is why this project explore the validity of a filter for vehicles that work on diesel and its possible implementation. The project seeks to simulate a precipitation filter considering the electrical component with which it is fed, and the behavior of the fluid within it, by using the MATLAB and ANSYS software. For this, a review of the operation of the ESP is carried out in order to establish a prototype of precipitator that is adaptable to cargo vehicles, taking into account the voltage requirement and the behavior of the gas flow through it, to present a proposal for a precipitator model that meets the appropriate flow conditions for the collection of the material, based on a collection percentage. Throughout the project, simulations with different operating conditions are developed to verify the feasibility of implementing the filter with the selected dimensions, and it is verified that the proposed model can be implemented in the different atmospheric conditions that occur in Colombia. Finally, the conditions in which the precipitator operates are reviewed to establish which of these are optimal, that is, to provide the maximum possible efficiency.	spa
dc.description.degreelevel	Pregrado	spa
dc.description.degreename	Ingeniero Mecánico	spa
dc.description.domain	http://unidadinvestigacion.usta.edu.co	spa
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.citation	Cuéllar Hernández, O. A. & Rincón Rodríguez, A. F. (2020). Filtro por precipitación electrostática para la remoción de material particulado en el escape de motores Diesel [Tesis de Pregrado en Ingeniería Mecánica, Universidad Santo Tomás] Repositorio Institucional - Universidad Santo Tomás.	spa
dc.identifier.instname	instname:Universidad Santo Tomás	spa
dc.identifier.reponame	reponame:Repositorio Institucional Universidad Santo Tomás	spa
dc.identifier.repourl	repourl:https://repository.usta.edu.co	spa
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11634/30535
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Santo Tomás	spa
dc.publisher.branch	CRAI-USTA Bogotá	spa
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeniería Mecánica	spa
dc.publisher.program	Pregrado Ingeniería Mecánica	spa
dc.relation.references	WHO, «IARC: Diesel Engine Exhaust Carcinogenic,» World Health Organization, Lyon, France, 2012.	spa
dc.relation.references	A. Baraya Rubiano, «Colombia, cerca y lejos de Euro V,» 28 Julio 2017. [En línea]. Available: https://www.motor.com.co/actualidad/industria/colombia-cerca-lejos-euro-v/29098.	spa
dc.relation.references	Ayuntamiento de Valladolid, «Red de Control de la Contaminación Atmosférica del Ayuntamiento de Valladolid,» 2020. [En línea]. Available: https://www.valladolid.es/en/rccava/contaminantes/material-particulado-pm10-pm2-5.	spa
dc.relation.references	Insituto para la Salud Geoambiental, «Qué hacemos: Material particulado,» 2013. [En línea]. Available: https://www.saludgeoambiental.org/material-particulado.	spa
dc.relation.references	WHO, «Health Effects of Particulate Matter: Policy implications for countries in eastern Europe, Caucasus and central Asia,» World Health Organization: Regional Office for Europe, Copenhagen, 2013.	spa
dc.relation.references	WHO, «Air Quality Guidelines Global Update 2005,» World Health Organization: Regional Office for Europe, Copenhagen, 2005.	spa
dc.relation.references	E. Samoli, R. Peng, T. Ramsay, M. Pipikou, G. Touloumi, F. Dominici, R. Burnett, A. Cohen, D. Krewski, J. Samet y K. Katsouyanni, «Acute effects of ambient particulate matter on mortality in Europe andNorth America: results from the APHENA Study,» Environmental Health Perspectives, vol. 116, p. 1480–1486, 2008.	spa
dc.relation.references	ENHIS, «Exposure to Air Polution (Particulate Matter) in Outdoor Air,» Organización Mundial de la Salud: Regional for Europe, Copenhagen, 2011.	spa
dc.relation.references	P. M, G. U, B. R, W. M, G.-A. L, A. AM, B. X, B. C, C. M, F. F, d. H. K, G. R, G. O, H. G, J. A, K. C, K. IM, K. U, K. J, P. D y P. DS, «Elemental Constituents of Particulate Matter and Newborn’s Size in Eight European Cohorts,» Environ Health Perspect, p. 141–150, 2015.	spa
dc.relation.references	WHO, «Health Relevance Of Particulate Matter From Various Sources,» World Health Organization: Regional Office for Europe , Bonn, 2007.	spa
dc.relation.references	IARC, «Diesel and Gasoline Engine Exhaust and some Nitroarenes,» WHO: International Agency for Reseach on Cancer, Lyon, 2012.	spa
dc.relation.references	IARC, «Some Non-heterocyclic Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and Some Related Exposures,» WHO: International Agency for Research on Cancer, Lyon, 2010.	spa
dc.relation.references	IARC, «Household Use of Solid Fuels and High-temperature Frying,» WHO: International Agency for Research on Cancer, Lyon, 2010.	spa
dc.relation.references	ACEA, «Industry topics: Euro Standards,» 2020. [En línea]. Available: https://www.acea.be/industry-topics/tag/category/euro-standards.	spa
dc.relation.references	C. Carrión, «Abecé de la Ley que regula las emisiones de gases contaminantes de vehículos de ACPM y motocicletas,» PResidencia de la República, Bogotá, 2019.	spa
dc.relation.references	Y. A. Cengel y M. A. Boles, Thermodynamics: An Engineering Approach, 5th edition, New York: McGraw-Hill Education, 2004.	spa
dc.relation.references	T. D. Eastop y A. Mcconkey, Applied Thermodynamics for Engineering Technologists, 5th edition, London, UK: Pearson Prentice Hall, 1993.	spa
dc.relation.references	J. Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals, New York: McGraw-Hill Education, 1988.	spa
dc.relation.references	R. Prasad y V. R. Bella, «A Review on Diesel Soot Emission, its Effect and Control,» Bulletin of Chemical Reaction Engineering and Catalysis, pp. 69-86, 2010.	spa
dc.relation.references	A. Majewski W y M. K. Khair, Diesel Emissions and Their Control R-303, USA: SAE International, 2006.	spa
dc.relation.references	A. Azam, S. Ali y A. Lqbal, «Emissions from Diesel Engine and Exhaust After Treatment Technologies,» de 4th International Conference on Energy, Environment and Sustainable Development, Sindh, 2016.	spa
dc.relation.references	Y. A. Cengel y J. M. Cimbala, Mecánica de Fluidos: Fundamentos y Aplicaciones, México, D.F.: McGraw-Hill Interamericana, 2006.	spa
dc.relation.references	R. L. Mott y J. A. Untener, Applied Fluid Mechanics, London: Pearson, 2015.	spa
dc.relation.references	Y. A. Cengel y M. A. Boles, Termodinámica, México, D.F.: McGraw-Hill Interamericana, 2012.	spa
dc.relation.references	M. J. Castro, Trasnporte de momentum y calor. Teoría y aplicaciones a la ingeniería de proceso, Mérida, Yucatán: UADY, 2005.	spa
dc.relation.references	R. L. Mott y J. A. Untener, Applied Fluid Mechanics, London: Pearson, 2015, pp. 228, 231.	spa
dc.relation.references	S. Ebnesajjad, «Fluoroplastics, Volume 2,» Amsterdam, 2015.	spa
dc.relation.references	J. L. Escamilla Reyes, R. M. Guadalupe García Castelán y L. J. Neri Vitela, Fluidos, ondas y calor. Volumen 1, Monterrey: Editorial Digital del Tecnológico de Monterrey, 2014.	spa
dc.relation.references	V. A. Chiliquinga Toro y J. G. Ramón Chávez, «Estudio de factibilidad de la ionización de partículas de CO2 emitidas por automotores a Diésel, para su empleo en el desarrollo de filtros electroestáticos,» Universidad Politécnica Salesiana, Quito, 2016.	spa
dc.relation.references	A. Sudrajad y A. Fitri Yusof, «Review of Electrostatic Precipitator Device for Reduce of Diesel Engine Particulate Matter,» Energy Procedia, vol. 68, pp. 370-380, 2015.	spa
dc.relation.references	A. Jaworek, A. Marchewicz, A. Sobczyk, A. Krupa y T. Czech, «Two-stage electrostatic precipitators for the reduction of PM2.5 particle emission,» Progress in Energy and Combustion Science, vol. 67, pp. 206-233, 2018.	spa
dc.relation.references	H. Kawakami, A. Zukeran, K. Yasumoto, M. Kuboshima, Y. Ehara y T. Yamamoto, «Diesel Exhaust Particle Reduction using Electrostatic Precipitator,» International Journal of Plasma Environmental Science and Technology, vol. 5, nº 2, pp. 179-184, 2010.	spa
dc.relation.references	H. Hayashi, M. Kimura, K. Kawahara, Y. Takasaki, K. Takashima y A. Mizuno, «Collection of diesel exhaust using electrostatic charging prior to mechanical filtration.».	spa
dc.relation.references	Z. He y E. T. Mohan Dass, «Correlation of design parameters with performance for electrostatic Precipitator. Part I. 3D model development and validation.,» Applied Mathematical Modelling, vol. 57, pp. 633-655, 2018.	spa
dc.relation.references	D. Yang, B. Guo, X. Ye, A. Yu y J. Guo, «Numerical simulation of electrostatic precipitator considering the dust particle space charge,» Powder Technology, vol. 354, pp. 552-560, 2019.	spa
dc.relation.references	A. Srinivaas, S. Sathian y A. Ramesh, «Design and Optimisation of Electrostatic Precipitator for Diesel Exhaust,» IOP Conference Series Materials Science and Engineering, vol. 310, nº 1, 2018.	spa
dc.relation.references	J. H. Turner, P. A. Lawless, T. Yamamoto y D. W. Coy, «Controles de materia particulada,» Research Triangle Park, Durham, 1999.	spa
dc.relation.references	H. Lee, «Integrating Filtration Mechanism with 3D Diesel Particulate Filter (DPF) Model using STAR-CCM+,» de STAR Global Conference, Orlando, Florida, 2013.	spa
dc.relation.references	A. Fridman y L. A. Kennedy, Plasma Physics and Engineering, New York: CRC Press, 2004.	spa
dc.relation.references	K. L. Kaiser, Electrostatic Discharge, New York: CRC Press, 2005.	spa
dc.relation.references	M. J. Hurley, D. T. Gottuk y J. R. J. Hall, SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, Switzerland: Springer, 2015, p. 683.	spa
dc.relation.references	G. Lüttgens, S. Lüttgens y W. Schubert, Static Electricity: Understanding, Controlling, Applying, Weinheim, Germany: John Wiley and Sons, 2017, p. 94.	spa
dc.relation.references	D. Wang y L.-S. Fan, Fluidized Bed Technologies for Near-Zero Emission Combustion and Gasification, Oxford: Woodhead Publishing, 2013, pp. 60-64.	spa
dc.relation.references	K. Zhang, S. Chen, L. Tan, M. Xu, H. Zhang y D. Zhang, «Study on Mechanism and Characteristics of Particle Charging In Electrostatic Precipitator,» IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, vol. 667, nº 3, 2019.	spa
dc.relation.references	PPC, «Lesson 3: ESP Design Parameters and their Effects on Collection Efficiency,» PPC industries, Texas, USA, 2020.	spa
dc.relation.references	T. Luke, «Evaluation of an Electrostatic Filter System for Capturing Diesel Engine Particulates,» UniSA, Adelaide, Australia, 2015.	spa
dc.relation.references	F. W. Peek, Dielectric Phenomena in High Voltage Engineering, Ann Arbor, Michigan: McGraw-Hill Book Company, 1920.	spa
dc.relation.references	S. Jennings, «The mean free path in air,» Journal of Aerosol Science, vol. 19, nº 2, pp. 159-166, 1988.	spa
dc.relation.references	B. E. Rapp, Microfluidics: Modelling, Mechanics and Mathematics, Amsterdam: Elsevier, 2017.	spa
dc.relation.references	E. Cunningham y J. Larmor, «On the Velocity of Steady Fcdl of Spherical Particles through Fluid Medium,» 19Proc. R. Soc., pp. 357-365, 1910.	spa
dc.relation.references	K. B. Schnelle y C. A. Brown, Air Pollution Control Technology Handbook, Bellingham, Washington: CRC Press, 2016.	spa
dc.relation.references	G. Buelna Quijada, «Propuesta de diseño y construcción de un sistema de lavado y purificado de gases de un sistema de combustión, en planta piloto; método de absorción-adsorción,» Universidad de Sonora, Hermosillo, México, 1995.	spa
dc.relation.references	N. P. Deshpande, Electronic devices and circuits: principles and applications., New Delhi: McGraw-Hill, 2008.	spa
dc.relation.references	R. E. Thomas, A. J. Rosa y G. J. Toussaint, The Analysis and Design of Linear Circuits, Hoboken: John Wiley & Sons, 2016.	spa
dc.relation.references	A. P. Godse y U. A. Bakshi, Basic Electronics Engineering, Pune: Technical Publications Pune, 2008.	spa
dc.relation.references	R. Dufo-Lopez, J. Krzywanski y J. Singh, Emerging Developments in the Power and Energy Industry, London: Taylor & Francis Group, 2020.	spa
dc.relation.references	Mathworks, «Help Center: Simscape/electrical,» 2020. [En línea]. Available: https://www.mathworks.com/help/physmod/sps/powersys/ref/fullbridgemmc.html.	spa
dc.relation.references	Mathworks, «Hepl center: Simscape/electrical,» 2020. [En línea]. Available: https://www.mathworks.com/help/physmod/sps/powersys/ref/powergui.html.	spa
dc.relation.references	Mercedes-Benz, «Nuestros modelos: Chasis OF 1721,» 2020. [En línea]. Available: https://www.mercedes-benz-bus.com/es_AR/models/of1721.html.	spa
dc.relation.references	J. A. Pozo Palacios, «Influencia de la disposición del conducto de escape en el índice de contaminación de los buses de transporte masivo de pasajeros de la ciudad de Cuenca,» Universidad Politécnica Salesiana, Cuenca, Ecuador, 2010.	spa
dc.relation.references	ANSYS Inc, «Workbench User's Guide,» 2017. [En línea]. Available: http://ecourses.ou.edu/fem/manuals/Workbench_Users_Guide_v18.2.pdf.	spa
dc.relation.references	ANSYS Inc., «Meshing user's guide,» 2020. [En línea]. Available: https://ansyshelp.ansys.com/account/secured?returnurl=/Views/Secured/corp/v201/en/wb_msh/msh_book_wb.html.	spa
dc.relation.references	ANSYS Inc, «Fluent user's guide,» 2020. [En línea]. Available: https://ansyshelp.ansys.com/account/secured?returnurl=/Views/Secured/corp/v201/en/flu_ug/flu_ug.html.	spa
dc.relation.references	S. Velasco, F. L. Román, A. González y J. A. White, «A computer-assisted experiment for the measurement of the temperature dependence of the speed of sound in air,» Am. J. Phys., vol. 72 (2), pp. 276-279, Febrero 2004.	spa
dc.relation.references	L. Hookyung, C. Sangmin y K. Bonhkeun, «Understanding Coal Gasification and Combustion Modeling in General Purpose CFD Code,» Journal of the Korean Society of Combustion, vol. 15, p. 17, 2010.	spa
dc.relation.references	A. Shaha, Combustion engineering and fuel technology: Optimum utilization of fuels, New Delhi: Oxford and IBH Publishing Company, 1974.	spa
dc.relation.references	Secretaría distrital de Ambiente, «Programa de Filtros de Partículas Diesel para Bogotá - BDPF,» Alcaldia Mayor de Bogotá, Bogotá, 2014.	spa
dc.relation.references	Quality of Urban Air Review Group, «Diesel Vehicle Emissions and Urban Air Quality,» Institute of Public and Environmental Health, Birmingham, 1993.	spa
dc.relation.references	Departamento Nacional de Planeación, «Los costos en la salud asociados a la degradación ambiental en Colombia ascienden a $20,7 billones,» 7 Mayo 2017. [En línea]. Available: https://www.dnp.gov.co/Paginas/Los-costos-en-la-salud-asociados-a-la-degradaci%C3%B3n-ambiental-en-Colombia-ascienden-a-$20,7-billones-.aspx.	spa
dc.relation.references	Robert Bosch GmbH, Emissions-Control Technology for Diesel Engines: Bosch Technical Instruction, Germany: Bentley Pub, 2005.	spa
dc.relation.references	P. A. Tipler y G. Mosca, Física para la ciencia y la tecnología I, Barcelona: Reverté, 2004.	spa
dc.relation.references	European comission, «on the approximation of the laws of the Member States relating to measures to be taken against air pollution by gases from positive-ignition engines of motor vehicles,» Official Journal of the European Communities, pp. 171-191, 1970.	spa
dc.relation.references	N. Thonglek y T. Kiatsiriroat, «Agglomeration of sub-micron particles by a non-thermal plasma electrostatic precipitator,» Journal of Electrostatics, vol. 72, nº 1, 2013.	spa
dc.rights	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.local	Abierto (Texto Completo)	spa
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/
dc.subject.keyword	Collection efficiency	spa
dc.subject.keyword	Back pressure	spa
dc.subject.keyword	ESP - Electrostatic Precipitator	spa
dc.subject.keyword	Viscous model	spa
dc.subject.keyword	Simulation parameters	spa
dc.subject.keyword	Mesh	spa
dc.subject.keyword	Compressibility	spa
dc.subject.keyword	Diesel engines	spa
dc.subject.lemb	Parámetros de simulación	spa
dc.subject.lemb	Contrapresión	spa
dc.subject.lemb	Motores diesel	spa
dc.subject.proposal	Eficiencia de recolección	spa
dc.subject.proposal	FPE - Filtro de precipitación electrostática	spa
dc.subject.proposal	Modelo viscoso	spa
dc.subject.proposal	Enmallado	spa
dc.subject.proposal	Compresibilidad	spa
dc.title	Filtro por precipitación electrostática para la remoción de material particulado en el escape de motores diesel	spa
dc.type	bachelor thesis
dc.type.category	Formación de Recurso Humano para la Ctel: Trabajo de grado de Pregrado	spa
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.coarversion	http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa
dc.type.drive	info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
dc.type.local	Tesis de pregrado	spa
dc.type.version	info:eu-repo/semantics/acceptedVersion