Contexto: La inminente preocupación en torno a la emisión de gases de efecto invernadero asociada a los motores de combustión interna ha motivado a la industria y la academia a proponer soluciones confiables para mitigar los efectos adversos de las maquinas térmicas. La sustitución parcial de combustible es una diversa, conveniente y prometedora tecnología que puede contribuir a minimizar los niveles de emisión. Método: El estudio incorporó un montaje para pruebas experimentales de un motor diésel de baja cilindrada que permite controlar las condiciones de operación para evaluar el desempeño térmico, de consumo de combustible y de niveles de emisión. Se produjo una mezcla biodiésel de aceite de alga a un porcentaje de substitución del 5 % (AB5) y 15 % (AB15) a través de una técnica de transesterificación. La evaluación de desempeño se centró en el impacto de la relación de compresión variable y el margen de torque del motor. Resultados: La implementación del aceite de alga como mezcla biodiésel redujo los niveles de emisión del CO, CO2 y HC en un 40-95 % en comparación con la operación autónoma de diésel comercial. En contraste, se incrementaron las emisiones de NOx en una proporción razonable (&lt;45%). Se pudo obtener una minimización adicional de las emisiones de CO y HC al incrementar la relación de compresión, pero las emisiones de CO2 y NOx fueron negativamente afectadas. Adicionalmente, al aumentar la relación de compresión se incrementó la presión durante la combustión, lo cual mejoró el consumo de combustible y el desempeño térmico. Contrariamente, un mayor contenido de aceite de alga en la mezcla biodiesel redujo la presión dentro del cilindro, lo que aumentó el consumo de combustible y redujo el desempeño térmico. Conclusiones: En conclusión, la implementación de biodiésel demostró ser una herramienta robusta para mitigar en gran medida las emisiones globales del motor. Los resultados negativos en cuanto a desempeño térmico y consumo de combustible son consecuencia de la alta densidad y la menor capacidad calorífica. Sin embargo, esto puede ser parcialmente contrarrestado al incrementar la relación de compresión del motor. La exploración del hidrógeno e hydroxy es alta recomendada para contribuir a mejorar el desempeño global de las tecnologías de sustitución parcial de combustible. 

Análisis experimental de las características de emisión de motores diésel de baja cilindrada operando con mezclas de biodiésel de aceite de alga

Una desventaja del uso de biodiésel es su precio, debido a los altos costos de la materia prima y al acondicionamiento del aceite requerido para obtenerlo por medio de una transesterificación tradicional, lo que le impide alcanzar precios más accesibles y dificulta su competitividad con el diésel de petróleo. Por esta razón, se investigó una alternativa para la obtención de biodiésel mediante transesterificación in situ o extracción reactiva (ER) a partir de semillas de Jatropha curcas L. Con esta alternativa en auge, que no compite con el mercado alimenticio, se busca reducir etapas en el proceso de producción y así disminuir costos de operación respecto al método y aceites convencionales. Se determinó la influencia de la temperatura, concentración másica de catalizador (g NaOH/g aceite) y relación molar metanol:aceite, con el fin de maximizar el rendimiento y la concentración de FAME del biodiésel obtenido, mediante un diseño experimental central compuesto (DCC) con método de superficie de respuesta. Se encontró que las condiciones más apropiadas para la obtención de biodiésel por transesterificación in situ fueron una temperatura de reacción de 44 °C, con una concentración másica de catalizador respecto al aceite de 1,2 g NaOH/100 g aceite y una relación molar metanol:aceite de 135:1, con presencia de hexano, manteniendo constantes la velocidad de agitación (635 rpm) y el tiempo de reacción (3 h). En estas condiciones, se alcanza un rendimiento de 71,99 % p/p (g biodiésel/g aceite) y un contenido de FAME del 90,36 % p/p (g FAME/g biodiésel). Los resultados de este estudio establecen las bases para una alternativa al proceso tradicional que no necesita las etapas de extracción y pretratamiento de los aceites utilizados como materia prima, además de disminuir los lavados necesarios en el proceso convencional, que incrementan los costos de dicho proceso industrial e impactan en el medioambiente.

Obtención de biodiésel por transesterificación in situ a partir de semillas de Jatropha curcas L.

Context: The imminent concern regarding greenhouse gas emissions associated with internal combustion engines has motivated both the industrial and academic sectors to propose reliable solutions in order to mitigate the adverse effects of thermal machines. Partial fuel substitution with biodiesel blends is a promising, convenient, and diverse technology that can contribute to minimizing emission levels. Method: This study incorporated an experimental test bench for a low-displacement diesel engine that enabled control of the operating conditions in order to evaluate thermal performance, fuel metrics, and emission levels. An algae oil biodiesel blend at replacement percentages of 5 % (AB5) and 15 % (AB15) was produced via a transesteriﬁcation technique. The performance evaluation was centered on the impact of the variable compression ratio and torque ranges of the engine. Results: The implementation of algae oil as a biodiesel blend reduced the emission levels of CO, CO 2 , and HC by 40-95 % compared to diesel standalone operation. In contrast, it boosted NOx emissions in a reasonable proportion (<45 %). Further emission minimization of CO and HC could be reached by increasing the compression ratio, but CO 2 and NOx emissions were negatively affected. Moreover, increasing the compression ratio intensiﬁed the combustion pressure while improving both fuel consumption and thermal performance. Contrarily, a higher algae oil content in the biodiesel blend reduced the in-cylinder pressure, thus increasing the fuel consumption and reducing the thermal performance. Conclusions: In conclusion, biodiesel implementation demonstrated to be a robust tool to mitigate the global emissions of the engine to a great extent. The negative results regarding thermal performance and fuel consumption are a consequence of the higher density and lower heating value. However, this can be partially offset by increasing the compression ratio of the engine. The exploration of hydrogen and hydroxy is strongly recommended to contribute to enhancing the overall performance of partial fuel substitution technologies.

Experimental Assessment of the Emissions Characteristics of Low-Displacement Diesel Engines Operating with Biodiesel Blends from Algae Oil

espanolContexto: La tendencia de la cultura de la sociedad moderna, se basa especialmente en el desarrollo de nuevos biocombustibles, donde se direccionan mas especificamente en el campo de los motores de combustion interna, estableciendose como punto central, la perdida de su rendimiento termico. Este factor es uno de los principales retos, donde la investigacion se dinamiza en forma compleja e importante. En este contexto, la investigacion aqui propuesta, fortalece esta area del conocimiento, tambien, determina el comportamiento del desempeno de un motor monocilindrico encendido por compresion y con mezclas entre el diesel convencional y un biodiesel producido con tecnicas innovadoras. Metodo: En este trabajo se realizo, un analisis en un banco de pruebas para motores de combustion interna tipo Diesel, donde se caracterizo y se determino la eficiencia del motor, utilizando Diesel y diferentes mezclas como la B2, B5, B10, B20, B50 y B100 lo cual el numero determina el porcentaje de biodiesel en la mezcla. El biodiesel utilizado, conto como base el aceite de palma africana y se obtuvo por medio de la tecnologia de radiacion por microondas. Estas pruebas fueron realizadas utilizando la norma SAE J1349. La toma de datos como potencia, torque, consumo de combustibles y temperaturas, indicaron el desempeno del motor, que a su vez determinaron los efectos de los diferentes combustibles en estudio. Resultados: Al desarrollar las pruebas y realizar su analisis, se evidencio que, para todas las mezclas analizadas, la combustion se formo sin complicaciones, ademas de esto, al incrementar el porcentaje de biocombustible en la mezcla, se identifico aumentos mayores o iguales al 20% del consumo de combustible y perdidas de potencia en el rango del 40%. Ahora, respecto a la utilizacion del proceso por la tecnologia con microondas se mostro mas eficiente para la produccion del mismo Conclusiones: Con la metodologia aplicada, se determino que para la mezcla B20, los valores de la potencia fueron los mas estables en terminos de rendimiento termico. En el contexto del comparativo de los combustibles patron, diesel colombiano y venezolano, sometidos bajos las mismas condiciones de operacion, se obtuvo que el combustible tipo diesel venezolano presenta mejores caracteristicas de rendimiento en cuanto a su potencia, torque y estabilidad termica. Con respecto al consumo especifico del combustible obtenido, se observa el aumento con mayor porcentaje de mezcla de biodiesel, esto directamente proporcional a la perdida de potencia. EnglishContext: The trend in modern society's culture is based especially on the development of new biofuels, where they are directed more specifically in the field of internal combustion engines, establishing as a central point, the loss of their thermal performance. This factor is one of the main challenges, where research is dynamized in a complex and important way. In this context, the research proposed here strengthens this area of knowledge, also, determines the performance behavior of a single-cylinder engine ignited by compression and with mixtures between conventional diesel and biodiesel produced with innovative techniques. Method: In this work, an analysis was made in a test bench for internal combustion engines type Diesel, where the efficiency of the engine was characterized and determined, using Diesel and different mixtures such as B2, B5, B10, B20, B50 and B100 which number determines the percentage of biodiesel in the mixture. The biodiesel used was based on African palm oil and was obtained by means of microwave radiation technology. These tests were performed using SAE J1349 standard. Data collection such as power, torque, fuel consumption, and temperature, indicated engine performance, which in turn determined the effects of the different fuels under study. Results: During the development of the tests and their analysis, it was evidenced that, for all the analyzed mixtures, the combustion was formed without complications. In addition, when increasing the percentage of bio-fuel in the mixture, increases greater or equal to 20% of the fuel consumption and power losses in the range of 40% were identified. Now, with respect to the use of the process by the technology with microwaves, it was shown more efficient for the production of the same Conclusions: With the methodology applied, it was determined that for the B20 mixture, the power values were the most stable in terms of thermal efficiency. In the context of the comparison of the standard fuels, Colombian and Venezuelan diesel, submitted under the same operating conditions, it was obtained that the Venezuelan diesel type fuel presents better performance characteristics in terms of power, torque, and thermal stability. With respect to the specific consumption of the fuel obtained, the increase is observed with a higher percentage of biodiesel mixture, this being directly proportional to the loss of power.

/pdf/analisis-del-desempeno-de-la-potencia-y-el-torque-de-un-4ooodo95qx.pdf

Carlos Eduardo Castilla Álvarez

Papers

Análisis del desempeño de la potencia y el torque de un motor diésel operando con mezclas de biodiésel de palma