Sistema de dilució de gasos d'escapament d'un vehicle compatible amb un sistema de mesura de contaminació ambiental

Abstract

L’objecte principal del projecte final de màster és aconseguir regular de forma correcte la dilució del gas dièsel expulsat pel tub d’escapament dintre d’un sistema simulat, per tal de facilitar la feina al sensor ambiental de partícules, així com l’adaptació futura d’altres sensors. Aquest tipus de sensors, originàriament ideats per la mesura de la contaminació ambiental, sota les condicions creades pel sistema realitzat en aquest projecte, permetrà l’obtenció de la quantitat i mida de partícules en suspensió emeses, factor clau en la contaminació de molts cotxes dièsel. Amb l’ajuda d’un model 3D que permetrà la fàcil modificació de paràmetres claus en l’estudi (diàmetre de l’orifici que genera l’efecte venturi), formes o contorns de la geometria, es podrà identificar, orregir i verificar possibles canvis bàsics en l’estructura del sistema estudiat, permetent així una flexibilitat difícilment reproduïble en una maqueta o model experimental. A l’anàlisi del projecte s’estudiarà la correcta dilució del gas dièsel injectat en l’aire circulant al sistema, utilitzant una simulació computacional a través d’un programari CFD. Això permetrà efectuar l’estudi de les modificacions geomètriques anteriorment mencionades, validant o escartant possibles hipòtesis i realitzant de noves de forma ràpida i concisa. La modificació del diàmetre de l'orifici o les velocitats rotacionals dels ventiladors són dos exemples d’aquestes variacions, les quals permetran regular l’entrada del gas dièsel d’escapament al sistema, per tal d’obtenir una ilució adient per dur a terme la posterior mesura de la barreja amb el sensor ambiental. Per tant, l’estudi computacional serà un punt clau en l’elaboració d’aquest projecte, tenint tan o més protagonisme que el propi objectiu principal anteriorment citat. Donada la complexitat dels models estudiats, s’explicarà amb detall tot el procés realitzat al llarg de les proves, incloent models, iteracions, errors i correccions realitzades, adjuntant les seves justificacions pertinents. Tot i que esta subjecte a canvi, la idea inicial del projecte és que el sistema consti d’un tub d’aire circular, amb dos ventiladors (entrada i sortida) amb un orifici (reducció puntual del diàmetre en una zona concreta) que generarà un efecte venturi pròxim a la part central del tub, prèvia injecció posterior del gas dièsel provinent del tub d’escapament del cotxe. A la figura 1 es pot observar un croquis simplificat d’un tall per l’eix de simetria focalitzat a la secció on es produeix l’efecte venturi i la dilució dels gasos. Les mesures encara no estan estipulades, però el croquis ajuda a clarificar conceptes claus dels que recurrentment es fa referència en aquest projecte. S’ha de tenir present la figura ressaltada en color blau clar, que exemplifica una plantilla amb un orifici central, la qual serà substituïble per tal de modificar fàcilment el diàmetre sense tenir que realitzar grans canvis a la geometria. L’aire destacat en color blau fort indica el seu sentit de moviment fins que arriba a l’orifici de la plantilla, que contraurà aquest aire generant l’efecte venturi destacat al cercle de color verd posterior, i on es produirà la dilució dels dos gasos. Aquest efecte venturi afectarà i regularà l’entrada del gas dièsel injectat, representat en color vermell, en funció de la mida del diàmetre de l’orifici que l’ha originat