Estudio, análisis y medición de las emisiones de nox en buques auxiliares de puerto

  1. MURCIA GONZÁLEZ, JUAN CARLOS
Dirigida por:
  1. Germán de Melo Rodríguez Director/a
  2. Ignacio Echevarrieta Director/a

Universidad de defensa: Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)

Fecha de defensa: 14 de enero de 2011

Tribunal:
  1. Ramón Carreras Planells Presidente/a
  2. Jesús Andres Alvarez Flórez Secretario/a
  3. Antonio José Fraidias Becerra Vocal
  4. Rafael Rodríguez Valero Vocal
  5. Juan Moreno Gutiérrez Vocal

Tipo: Tesis

Teseo: 111649 DIALNET

Resumen

Los óxidos de nitrógeno emitidos a la atmósfera, además de tener un origen natural, también se producen como consecuencia de determinadas actividades humanas. Aunque las emisiones de origen antropogénico son cuantitativamente comparables a las emisiones naturales, su impacto sobre el medio ambiente es mayor debido a que se producen en zonas muy concretas del planeta. Esto da lugar a concentraciones locales elevadas de NOx, con los consecuentes perjuicios para la salud humana y el medio ambiente. El presente trabajo se realiza de la contaminación de NOx emitida por los buques auxiliares de puerto, específicamente por los remolcadores de puerto, porque debido a sus peculiares características operativas de funcionamiento, exigen unas grandes variaciones de potencia propulsora de forma discontinua, también poseen unas peculiares características técnicas, gran tonelaje y gran potencia propulsora, que los diferencian de los demás buques auxiliares de puerto. Además, de todas las características anteriormente mencionadas, no hay estudios realizados de la emisión de NOx provocada por motores a diferentes regímenes de potencias de trabajo, ya que, los fabricantes de motores no han medido estas emisiones en todo su rango de potencia de trabajo, sino que habitualmente sólo nos informan de la contaminación que producen sus motores a una potencia máxima continua. También existe la problemática con los puertos que se localizan en el interior de un núcleo urbano. Los 'puertos-ciudad', es decir, aquellos puertos que co-habitan con una ciudad tiene el gran problema causado por los contaminantes emitidos en el interior del puerto por industrias instaladas en él y en su periferia, también por los buques que llegan y atracan, buques que desatracan, etc. Además de todos aquellos buques auxiliares que realizan su trabajo, 24 horas al día, 365 días al año, en el interior de éste. Estos contaminantes que son emitidos en el interior del puerto, debido al viento, brisas y demás factores meteorológicos, así como la orografía particular de cada territorio, llevan los NOx al núcleo urbano, provocando problemas medioambientales y de salud a la población residente. El objetivo primero es establecer la cantidad teórica de óxidos de nitrógeno que son emitidos por un remolcador de puerto durante las maniobras que efectúa de atraque, desatraque y remoción de buques mercantes, en función de la potencia desarrollada por éste. Estableciendo, por tanto, una relación teórica entre la potencia desarrollada por el remolcador durante la realización de dichas maniobras y la emisión de óxidos de nitrógeno (NOx) durante éstas. En términos de las cantidades de emisiones de escape, la Organización Marítima Internacional estableció la contaminación atmosférica producida por las máquinas marinas mediante el uso de modelos de emisiones, basados en factores reales de emisión adoptados a partir de mediciones realizadas en las máquinas a bordo o de factores teóricos deducidos de las ecuaciones respectivas de reacciones químicas, combinados con el consumo real de combustible (basado en las estadísticas internacionales de venta de combustible). Una vez obtenidos dichos resultados, éstos podrán ser extrapolables a otros puertos que operen con unos remolcadores de las mismas características técnicas. Evaluando, por tanto, las cantidades de emisiones de óxidos de nitrógeno emitidas por cada remolcador y obteniendo un total de emisiones de NOx anual. El objetivo segundo es medir, in situ, las emisiones reales de óxidos de nitrógeno producidas por el remolcador. Estas emisiones de NOx serán medidas, en los diferentes rangos de potencia desarrollada, por un analizador de gases de la combustión en ambos motores propulsores del remolcador. Se obtendrán también, junto con la medición de la emisión NOx, una serie de parámetros de funcionamiento de los motores principales (rpm del motor, índice de cremalleras, potencia suministrada por el motor, carga del motor, consumo específico de combustible, temperatura aire, etc.) Se analizarán un gran número de maniobras efectuadas por el remolcador y se medirá el tiempo real que está el remolcador a una determinada potencia durante cada maniobra de atraque, desatraque o remoción y los valores de emisión de NOx para cada potencia. Conociendo el número total de maniobras que efectuó el remolcador a lo largo de un año (2009) se podrá obtener, la contaminación en función de la potencia y la contaminación total a lo largo de un año de funcionamiento del remolcador en el interior del puerto. Conociendo también el número total de remolcadores que operan en el puerto se podrá conocer la contaminación total emitida por los remolcadores en el interior del puerto a lo largo de un año. El objetivo tercero es establecer una comparativa entre los resultados obtenidos mediante el empleo de factores de emisión y mediante la toma, in situ, de emisiones de NOx reales; aprobando o descartando el empleo de dichos factores de emisión para los buques que operan con grandes variaciones de potencia. El objetivo cuarto es determinar el rango de potencia que produce una mayor contaminación, para este tipos de buques que trabajan con una gran variación de potencia propulsora, por kilogramo de combustible consumido. Dicho análisis será efectuado, tanto en los tres métodos que utilizan factores de emisión de NOx, como en las mediciones reales realizadas con el analizador de gases de la combustión. Obteniendo la cantidad de emisión de NOx de cada motor propulsor del remolcador, en función de la potencia desarrollada por éste, en relación con la cantidad de combustible consumido. Al finalizar, se efectúa una serie de conclusiones para reducir o mitigar de forma considerable las emisiones de NOx y los efectos dañinos que las emisiones de estos motores marinos provocan sobre el medio ambiente y sobre la salud de la población, especialmente en los puertos-ciudad.