La agresividad al volante y la velocidad influyen en las emisiones de NOx de los vehículos diésel

Un equipo de investigadores del Instituto Universitario de Investigación del Automóvil (INSIA) de la Universidad Politécnica de Madrid ha realizado un estudio para comparar diversas tecnologías de reducción de los óxidos de nitrogeno (NOₓ) en vehículos diésel en condiciones de conducción real, con equipos portátiles de medición de emisiones (PEMS), analizando el comportamiento del motor, el vehículo y la propia conducción.

Los resultados, publicados en la revista Applied Energy, revelan que, "en general, la probabilidad de producir altas emisiones instantáneas de NOx se incrementa a medida que aumenta la velocidad del motor, la temperatura de los gases de escape o la velocidad del propio vehículo", así como la agresividad durante la conducción.

Según los autores, estos hallazgos podrían ser útiles en el diseño de políticas de bajas emisiones y en la optimización de estrategias de control de este gas contaminante y de efecto invernadero.

Las emisiones de NOₓ afectan a la calidad del aire de las ciudades provocando enfermedades pulmonares y muertes prematuras. En la actualidad, los niveles de estos óxidos en el aire superan las recomendaciones establecidas por la Unión Europea y la Organización Mundial de la Salud.

En Europa, con el objetivo de reducir su impacto, se han adoptado nuevos procedimientos a partir de septiembre de 2017. Así, por ejemplo, se han introducido en la normativa europea ensayos en condiciones reales de conducción (RDE, por sus siglas en inglés: Real Driving Emission tests).

Las investigaciones realizadas en el INSIA con este tipo de ensayos, muestran nuevas perspectivas de este complejo fenómeno y revelan dónde se producen las mayores emisiones de NOₓ. En concreto, se incluyeron tres tipos de rutas (urbanas, rurales y autopista) en Madrid ciudad y sus alrededores, sumando 765 kilómetros y alrededor de 17 horas de medición y registro instantáneo. Los ensayos se hicieron bajo la normativa Europea (EU 2017/1151) que establece los criterios a cumplir para una conducción 'normal' en condiciones ambientales y de carretera reguladas.

Se ensayaron tres vehículos SUV (sport utility vehicle) diésel Euro6b, fabricados en 2016 o 2017 y equipados con diferentes tecnologías para la reducción de NOₓ. Uno poseía el sistema EGR (Exhaust Gas Recirculation), que reintroduce en la cámara de combustión los gases de escape del motor con el fin de reducir la temperatura de combustión; otro estaba equipado con EGR y LNT (Lean-NOₓ Trap) y el tercero con EGR y SCR (Selective Catalytic Reduction). Este último sistema usa el comercialmente conocido AdBlue® para la reacción catalítica.

Picos instantáneos de emisión

Uno de los resultados más importantes obtenido en el estudio ha sido determinar que las emisiones más altas de NOₓ son eventos puntuales o picos que ocurren durante un reducido porcentaje del tiempo de conducción, y se ha comprobado que, de forma general, el 80% del total de este gas se emite en menos del 20% del tiempo de conducción. Esto implica que los factores de emisión (en gramos de NOₓ por kilómetro), que evalúan el desempeño ambiental del vehículo, están muy influenciados por estos episodios puntuales de alta emisión.

La pregunta por contestar bajo esta premisa sería: ¿es difícil predecir estos picos de alta emisión de óxido de nitrógeno? Y la respuesta es que sí, que las emisiones de NOₓ son difíciles de predecir. Mientras que las emisiones de dióxido de carbono, CO₂ (el principal gas de efecto invernadero) dependen directamente del consumo de combustible −y por lo tanto de la potencia demandada− las emisiones de NOₓ dependen, además, de factores diversos y difíciles de controlar en las condiciones tan cambiantes dentro de la cámara de combustión de un motor y del desempeño de los sistemas de reducción (EGR, LNT, SCR) de este gas.

En la investigación realizada en el INSIA-UPM se ha demostrado que las altas emisiones de NOₓ tienen una mayor probabilidad de presentarse en ciertas condiciones operativas del motor (alto régimen de giro, etc.), circunstancias particulares de circulación del vehículo (mayor pendiente de la vía, límites de velocidad, etc.), y de la agresividad de la conducción (aceleración del vehículo, etc.). Esta interrelación de variables delimita las condiciones de funcionamiento del sistema de postratamiento.

Importancia del calor de los gases

Como indica Natalia Fonseca, una de las investigadoras del INSIA que ha formado parte del equipo de trabajo, “es de particular interés indicar que la temperatura de funcionamiento del sistema SCR es clave para el cumplimiento de las presentes y futuras normativas de emisión de NOₓ, puesto que, en condiciones óptimas, este sistema puede tener eficiencias en la reducción de NOₓ mayores al 90%, mientras que, en urbano, su rendimiento se puede reducir por las bajas temperaturas de funcionamiento”.

En resumen, continúa la investigadora, “el análisis de los picos de altas emisiones de óxido de nitrógeno aporta una perspectiva fresca de la naturaleza del problema y de la importancia de estos eventos particulares en el desempeño ambiental del vehículo diésel”.

Finalmente, teniendo en cuenta las variables involucradas en el incremento de altas emisiones de NOₓ, se puede deducir que existe una gran influencia de la agresividad de la conducción, y “es innegable la responsabilidad de los conductores y la aplicación de estrategias de ecodriving para la reducción de emisiones de los vehículos en general”, concluye Fonseca.