PJ – DC – 217 Alternativa de filtro para un escape convencional.

La contaminación atmosférica generada por los motores de combustión interna representa uno de los problemas ambientales más importantes en el mundo actual. Los vehículos que utilizan combustibles fósiles, como la gasolina y el diésel, emiten diversos gases y partículas contaminantes a través de sus sistemas de escape. Entre los principales contaminantes se encuentran el dióxido de carbono, el monóxido de carbono, los óxidos de nitrógeno y el material particulado fino. Estas sustancias afectan directamente la calidad del aire que respiran las personas y contribuyen al deterioro del medio ambiente. El dióxido de carbono es uno de los principales gases responsables del calentamiento global, ya que contribuye al efecto invernadero y al cambio climático. Por su parte, el monóxido de carbono puede ser peligroso para la salud humana porque reduce la capacidad de la sangre para transportar oxígeno. Los óxidos de nitrógeno también son dañinos, ya que participan en la formación de smog y lluvia ácida, lo cual perjudica tanto a los ecosistemas como a la salud de la población. Las zonas urbanas con gran cantidad de vehículos son especialmente vulnerables a este tipo de contaminación. En estas áreas, el tráfico constante provoca concentraciones elevadas de contaminantes que pueden causar problemas respiratorios, cardiovasculares y otras enfermedades en la población. Por ello, la contaminación del aire se ha convertido en un tema de gran preocupación para gobiernos, científicos y organizaciones ambientales. Aunque actualmente existen tecnologías como los convertidores catalíticos y algunos sistemas de filtración que ayudan a disminuir las emisiones contaminantes de los vehículos, su fabricación, instalación y mantenimiento requieren procesos especializados y costos relativamente altos para muchas economías.

Air pollution produced by internal combustion engines is one of the most important environmental problems in the modern world. Vehicles that run on fossil fuels such as gasoline and diesel release different polluting gases and particles through their exhaust systems. Among the main pollutants are carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen oxides, and fine particulate matter. These substances directly affect the quality of the air people breathe and contribute to the deterioration of the environment.Carbon dioxide is one of the gases mainly responsible for global warming because it strengthens the greenhouse effect and accelerates climate change. Carbon monoxide can also be dangerous for human health because it reduces the ability of blood to transport oxygen throughout the body. Nitrogen oxides are harmful as well since they participate in the formation of smog and acid rain, which damages ecosystems and also affects public health. Urban areas with a large number of vehicles are especially vulnerable to this type of pollution. Constant traffic increases the concentration of contaminants in the air and can cause respiratory and cardiovascular problems as well as other illnesses among the population. For this reason air pollution has become an issue of great concern for governments, scientists, and environmental organizations around the world.Although technologies such as catalytic converters and filtration systems can reduce some vehicle emissions, their production, installation, and maintenance still require specialized processes and significant economic resources in many countries today where budgets are limited and cleaner transportation alternatives are still developing or expensive options.

In tlālli-ehecatl tlazōtlaliztli tlen quichīhua motores tlen gasolina ihuan diésel quicuā, ce hueyi tlamantli ipan in tonalli. In carros quimotēqui gases quen dióxido de carbono, monóxido de carbono ihuan óxidos de nitrógeno, tlen quipoloa in cualāni ehecatl ihuan quicocolia in tlacameh. Yehica monequi tictemōz alternativas tlen cuali quipalehuīz tlālli ihuan nemiliztli.

La contaminación del aire generada por los vehículos con motores de combustión interna representa un problema ambiental importante, debido a la emisión de gases y partículas nocivas a través de los escapes convencionales. Ante esta situación, el presente proyecto propone el diseño de una alternativa de filtro para escape utilizando materiales ecológicos y de fácil obtención, con el fin de reducir las emisiones contaminantes de manera accesible y experimental. Esta propuesta busca demostrar que es posible implementar soluciones sencillas que contribuyan al cuidado del medio ambiente y a la disminución del impacto del transporte en la calidad del aire.

El transporte que utiliza motores convencionales es una de las principales fuentes de emisiones contaminantes dentro del sector del transporte, debido a la liberación de partículas sólidas y gases nocivos durante el proceso de combustión. Estas emisiones afectan negativamente la calidad del aire y contribuyen al cambio climático, además de representar un riesgo para la salud de las personas que habitan en las zonas transitadas. A pesar de los avances tecnológicos en materia de transporte sustentable, una gran parte de las empresas automotrices continúan operando con tecnología contaminante, principalmente por razones económicas y por la falta de infraestructura adecuada para la implementación de sistemas más limpios. La sustitución total de los motores  por alternativas como los sistemas eléctricos o de hidrógeno requiere inversiones elevadas, procesos de modernización complejos y un largo periodo de transición. Esta situación limita la adopción inmediata de dichas tecnologías en muchas regiones, lo que hace necesario buscar soluciones intermedias que permitan reducir el impacto ambiental del transporte sin modificar por completo el sistema existente. En este contexto, el desarrollo de filtros de emisiones se presenta como una opción accesible y viable para disminuir la cantidad de contaminantes liberados al ambiente.El presente proyecto propone el diseño y elaboración de un filtro casero que simula la reducción de emisiones generadas por un motor, empleando materiales ecológicos y de fácil obtención. A través de este modelo experimental, se pretende analizar el comportamiento de las partículas contaminantes y observar cómo un sistema de filtrado puede retener parte de ellas. Esta propuesta permite comprender los principios básicos de la filtración de emisiones y evaluar su posible aplicación como una alternativa de bajo costo.Además, este proyecto posee un importante valor educativo, ya que promueve el aprendizaje activo, el desarrollo del pensamiento crítico y la creatividad en los estudiantes. Al abordar una problemática ambiental real, se fomenta la reflexión sobre la importancia de implementar estrategias sustentables y se impulsa la conciencia ambiental dentro de la comunidad escolar. Asimismo, el uso de materiales accesibles facilita la replicación del experimento y favorece la difusión de conocimientos relacionados con la reducción de la contaminación y el cuidado del medio ambiente.

El transporte es un elemento clave para la movilidad diaria y de comercio, debido a su eficiencia, variedad y bajo costo. Sin embargo, una gran parte de las empresas automotrices que conforman los sistemas  actuales continúan operando con motores contaminantes. Este tipo de motores, al funcionar mediante la combustión de combustibles fósiles, produce diversas emisiones contaminantes, entre las que se encuentran el dióxido de carbono (CO₂), los óxidos de nitrógeno (NOx) y las partículas sólidas conocidas como hollín. Dichas emisiones contribuyen al calentamiento global, al deterioro de la calidad del aire y a la aparición de problemas de salud, principalmente enfermedades respiratorias, que afectan tanto a las personas como al entorno natural.

En los últimos años se han desarrollado tecnologías más limpias para reducir el impacto ambiental del transporte ferroviario, como motores eléctricos y sistemas avanzados de filtración de emisiones. No obstante, la implementación de estas alternativas implica elevados costos económicos, la necesidad de infraestructura especializada y procesos de adaptación tecnológica que no siempre están disponibles en todas las regiones. Esta situación resulta especialmente evidente en países o zonas donde la red automotriz es antigua o donde los recursos financieros son limitados, lo que provoca que los motores sigan siendo ampliamente utilizados.

Si se diseña y adapta una  alternativa de filtro para escape utilizando materiales de fácil obtención, entonces se logrará reducir las emisiones contaminantes.

Desarrollar una alternativa de filtro para un escape convencional mediante el diseño de un sistema de filtrado que permita disminuir la emisión de contaminantes generados por los vehículos.

Diseñar y adaptar un sistema de filtrado para escapes que contribuya a la disminución de emisiones contaminantes mediante el uso de materiales ecológicos accesibles.

7. Garantizar el acceso a una energía asequible, segura, sostenible y moderna para todos. 

13. Adoptar medidas urgentes para combatir el cambio climático y sus efectos. 

11. Lograr que las ciudades y los asentamientos humanos sean inclusivos, seguros, resilientes y sostenibles.

La contaminación atmosférica es uno de los principales problemas ambientales que enfrenta la sociedad actual, especialmente en las zonas urbanas e industriales, donde el tránsito vehicular es constante. El uso cotidiano de automóviles, camiones, autobuses y otros medios de transporte que funcionan con motores de combustión interna ha provocado un aumento considerable en la emisión de gases contaminantes, los cuales son liberados directamente al aire a través de los sistemas de escape convencionales.Los motores de combustión interna operan mediante la quema de combustibles fósiles como la gasolina y el diésel. Durante este proceso de combustión se generan diferentes sustancias contaminantes, entre las que se encuentran el monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO₂), óxidos de nitrógeno (NOx), hidrocarburos no quemados y material particulado. Estas emisiones contribuyen a la formación de smog, a la degradación de la calidad del aire y al incremento del efecto invernadero, además de representar un riesgo para la salud humana, especialmente en personas con enfermedades respiratorias.Diversos estudios ambientales han señalado que la exposición continua a estos contaminantes puede ocasionar irritación en las vías respiratorias, problemas pulmonares, afecciones cardiovasculares y una disminución en la calidad de vida. Por esta razón, en distintos países se han implementado normas ambientales más estrictas con el fin de controlar y reducir las emisiones vehiculares, lo que ha impulsado el desarrollo de tecnologías orientadas a la mitigación de la contaminación generada por los escapes de los vehículos.Como respuesta a estas regulaciones, la industria automotriz ha desarrollado sistemas como los convertidores catalíticos y los filtros de partículas, diseñados para reducir la cantidad de contaminantes expulsados al ambiente. Sin embargo, estos dispositivos suelen fabricarse con materiales costosos y requieren procesos tecnológicos avanzados, además de un mantenimiento especializado para asegurar su correcto funcionamiento. Estas características limitan su disponibilidad en vehículos antiguos y dificultan su uso con fines educativos o experimentales.Ante estas limitaciones, en el ámbito académico, especialmente en proyectos escolares y de investigación a nivel medio superior, se han explorado alternativas de filtración utilizando materiales accesibles y de bajo costo. Entre los materiales más comunes se encuentran el carbón activado, fibras naturales, arena, mallas metálicas y materiales reciclados, los cuales han sido empleados en la construcción de filtros experimentales a escala. Estos trabajos buscan analizar de manera cualitativa el comportamiento de los gases de escape al atravesar diferentes capas de filtrado.Asimismo, el uso de modelos experimentales y simulaciones controladas permite estudiar el funcionamiento de estos filtros alternativos sin necesidad de utilizar motores reales en condiciones de riesgo. A través de estas simulaciones es posible observar cambios visibles en la densidad y color del humo, la acumulación de residuos en los materiales filtrantes y la resistencia al paso de los gases, aspectos que resultan relevantes para el análisis del desempeño de los sistemas de filtración propuestos.En este contexto, el desarrollo de proyectos de investigación enfocados en la creación de una alternativa de filtro para un escape convencional representa una oportunidad para analizar el impacto de distintos materiales filtrantes y su posible aplicación en sistemas de control de emisiones. Además, este tipo de proyectos fomenta el aprendizaje de conceptos relacionados con la contaminación ambiental, la combustión, la experimentación científica y el uso responsable de los recursos, dentro de un entorno académico y formativo.

Materiales (Escape):

– 6 Tornillos

-6 Tuercas

-Lata de metal

-Abrazadera de metal

-Mica tipo vidrio

-Tubo de metal color negro

-Ventilador pequeño con su motor

-Lata de pintura color negro

-Tubo de metal 

-Soporte de metal

-Lata de pintura color gris

-Lata de pintura color negro

Procedimiento:

1. Se cortó el tubo a la medida necesaria
2. Se cortó la mica a la medida necesaria.
3. Se cortaron las aspas del ventilador a la medida de la circunferencia del tubo.
4. Se despinto y cortó una lata de pintura.
5. Se adaptó el ventilador con el chupón de goma a través de una base.
6. Con la parte de un escritorio en forma de L se fabricó una base para que sostenga el tubo de metal.
7. Se hizo una perforación en la parte baja del tubo de metal de la circunferencia de la lata de metal y posteriormente se insertó la lata de metal.
8. Se perforaron 6 hoyos para asegurar las 2 bases en la mica tipo vidrio
9.  Se ensamblo todo de manera que fuera resistente además de soldar el tubo de metal con la  base del escritorio.
10. Se pinto la mica, la base con el tubo de color gris.
11. Se pinto el chupón que conecta al tubo, la lata y el soporte del ventilador de color negro.

Materiales (Filtro):

-Cartón delgado

-Algodón

-Tela tipo gasa

-Pegamento

Procedimiento:

1. Se cortó el cartón al doble del diámetro del tubo de metal.
2. Se dobló en rectángulos.
3. Se cortó una capa muy fina de algodón y se pegó al cartón.
4. Se cortó la tela tipo gasa y se  pegó al cartón.
5. Se pegó el filtro en el interior del tubo.

El filtro experimental desarrollado con materiales como cartón, algodón y tela tipo gasa logró una reducción visible en las emisiones de gases contaminantes. Durante las pruebas, se observó que el humo generado por el escape se tornó menos denso y más claro al pasar a través del sistema filtrante. Aunque la eficiencia del filtro no fue comparable con los sistemas industriales avanzados, los resultados indicaron que los materiales utilizados son capaces de atrapar una porción de las partículas contaminantes. Esto confirma que, incluso con recursos limitados, es posible diseñar filtros funcionales para la reducción de emisiones.

El diseño de un filtro ecológico para escapes utilizando materiales accesibles y de bajo costo demuestra que se pueden obtener soluciones efectivas, aunque limitadas, para la reducción de contaminantes vehiculares. A pesar de que no reemplaza la eficacia de los sistemas de filtrado avanzados, este enfoque puede ser útil en contextos educativos y en vehículos antiguos, promoviendo la conciencia ambiental y ofreciendo una opción accesible para mitigar los efectos de la contaminación.

Lee, Y.-Y., Wang, Y.-F., Kogularasu, S., Huang, B.-W., Li, I.-C., & Chen, Y.-F. (2025). Advanced ceramic fiber filters: Innovations and efficacy in exhaust gas treatment for enhanced air quality. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 152, 33–57. https://doi.org/10.1016/j.jiec.2025.04.063

Stewart, M. L., Gallant, T. R., Kim, D. H., Maupin, G. D., & Zelenyuk, A. (2010). Fuel efficient diesel particulate filter (DPF) modeling and development (Technical Report). U.S. Department of Energy.
Recuperado de https://www.osti.gov/biblio/991593

Ashok, B. (Ed.). (2021). NOx Emission Control Technologies in Stationary and Automotive Internal Combustion Engines: Approaches Toward NOx Free Automobiles. Elsevier.