Proyecto GRECO2 - EEA GRANTS

La recirculación de gases de escape (EGR: Exhaust Gas Recirculation) es un sistema implantado en la amplia mayoría de vehículos diesel para la reducción de contaminantes, en particular, los óxidos de nitrógeno. Actualmente, su utilización se está extendiendo a vehículos gasolina con la finalidad de reducir también el consumo, y por tanto, la emisión de CO₂.

Valeo Térmico, empresa localizada en Zaragoza perteneciente a la multinacional Valeo, es líder mundial en la fabricación de los intercambiadores de calor utilizados en dicho sistema de recirculación de gases de escape. Valeo Térmico cuenta además con un centro de investigación donde se conciben y desarrollan las evoluciones de dicho producto para todas las aplicaciones a nivel mundial desde 1999. La Universidad de Zaragoza es un colaborador de este centro de investigación desde sus inicios, de forma que ha participado en el desarrollo de sucesivas generaciones de productos a lo largo del tiempo.

La última generación de intercambiadores de calor EGR para vehículos que cumplen la normativa Euro VI de emisiones (a partir de 2014), llamada GRECO2, se ha desarrollado con la contribución de EEA Grants, programa cuyo objetivo es la reducción de diferencias económicas y sociales y el refuerzo de relaciones bilaterales entre 16 países europeos en Europa del Sur, Central y países Bálticos. En este marco de desarrollo, Valeo Térmico ha colaborado una vez más con la Universidad de Zaragoza con el objetivo de alcanzar soluciones innovadoras que respondan a las necesidades crecientes del mercado de automoción.

Esta nueva generación de intercambiadores, GRECO2, se enfrenta a dos principales retos en las próximas aplicaciones. Por un parte, las aplicaciones diesel deben garantizar la durabilidad de la función del sistema de recirculación de gas de escape durante la vida útil del vehículo. Para esto, es fundamental diseñar dicho sistema teniendo en consideración el efecto del ensuciamiento causado por el hollín producido por el motor diesel. En particular, el intercambiador EGR es el componente del sistema más afectado por este hollín, pues éste causa una importante degradación de la función de intercambio térmico que puede llegar al bloqueo y por tanto a la supresión completa de su funcionalidad. Por otra parte, las aplicaciones gasolina presentan una exposición a condiciones más críticas de funcionamiento que los motores diesel principalmente en cuanto a temperatura máxima de utilización. Esto unido a la durabilidad exigida a estos sistemas conlleva unas consideraciones importantes a tener en cuenta en el diseño del producto para garantizar la durabilidad en lo relativo a fatiga térmica.

En cuanto a la aplicación diesel, se ha diseñado un intercambiador de calor tubular con corrugaciones en los tubos que promueven la turbulencia del fluido y aseguran una sección de paso apropiada, de forma que se minimizan los efectos del ensuciamiento. Las corrugaciones diseñadas garantizan además un nivel óptimo de prestaciones en comparación con tecnologías existentes previamente. Para alcanzar este diseño, se han elaborado un elevado número de variantes, valorando su funcionalidad mediante simulaciones fluido-dinámicas. La opción seleccionada ha sido además validada en banco motor usando un ciclo de ensuciamiento representativo de la utilización en el vehículo.

Para la aplicación gasolina se ha desarrollado la utilización de un nuevo material, diferente del que se venía utilizando en las más extensiva aplicación diesel. Para ello, se han evaluado las propiedades mecánicas de los aceros inoxidables, dando como resultando la selección de un material ferrítico. Este material garantiza una mayor vida teniendo en cuenta la fatiga térmica a la que se somete, con temperaturas máximas de alrededor de 850ºC. La valoración inicial ha incluido simulaciones de vida a fatiga térmica, que han puesto de relieve la idoneidad de este material. Posteriormente se ha validado utilizando una instalación experimental que reproduce, como en el caso anterior, la utilización en la vida útil del vehículo. Los trabajos de diseño se han dirigido también al aseguramiento de fabricabilidad con este nuevo material, garantizando una estabilidad en la producción serie y porcentaje mínimo de fallos de calidad del producto.

Con estos nuevos desarrollos, Valeo Térmico se sitúa en el mercado como un proveedor técnico de primer nivel para los motores del futuro, contribuyendo al cumplimiento de las más estrictas regulaciones de emisiones.

Febrero 2016

Yolanda BRAVO - Research & Development Engineer