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

Abstract

Contexto: Hay una tendencia en la sociedad moderna que se basa especialmente en el desarrollo de nuevos biocombustibles, direccionada específicamente hacia el campo de los motores de combustión interna, estableciéndose como punto central la pérdida de su rendimiento térmico. Este es uno de los principales retos, donde la investigación se dinamiza en forma compleja e importante. En este contexto,esta investigación fortalece este área del conocimiento y determina el comportamiento del desempeño de un motor monocilíndrico encendido por compresión con mezclas entre el diésel convencional y un biodiesel producido con técnicas innovadoras.

Método: En este trabajo se realizó un análisis en un banco de pruebas para motores de combustión interna tipo Diésel, donde se caracterizó y se determinó la eficiencia del motor utilizando diésel y diferentes mezclas como la B2, B5, B10, B20, B50 y B100, el número determina el porcentaje de biodiésel en la mezcla. El biodiésel utilizado contó como base el aceite de palma africana y se obtuvo por medio de la tecnología de radiación por microondas. Estas pruebas fueron realizadas utilizando la norma SAE J1349. La toma de datos como potencia, torque, consumo de combustibles y temperatura indicaron el desempeño del motor, lo que a su vez determinó los efectos de los diferentes combustibles en estudio.

Resultados: Al desarrollar las pruebas y realizar su análisis se evidenció que para todas las mezclas analizadas, la combustión ocurrió sin complicaciones; además de esto, al incrementar el porcentaje de biocombustible en la mezcla, el consumo de combustible reportó aumentos mayores o iguales al 20% del consumo de combustible, así como pérdidas de potencia en el rango del 40 %. Por lo tanto, el uso tecnología con microondas se mostró más eficiente para su producción.

Conclusiones: Con la metodología aplicada, se determinó que, para la mezcla B20, los valores de la potencia fueron los más estables en términos de rendimiento térmico. En el contexto del comparativo de los combustibles patrón, diésel colombiano y venezolano, sometidos bajos las mismas condiciones de operación, se obtuvo que el combustible tipo diésel venezolano presenta mejores características de rendimiento en cuanto a su potencia, torque y estabilidad térmica. Con respecto al consumo específico del combustible obtenido, se observa el aumento con mayor porcentaje de mezcla de biodiésel, esto directamente proporcional a la pérdida de potencia.

Context: There is a trend in modern society that is based especially on the development of new biofuels, specifically oriented towards the field of internal combustion engines, establishing the loss of their thermal performance as a central point. This is one of the main challenges, where research is dynamized in a complex and important way. In this context, this research strengthens this area of knowledge and determines the performance behavior of a single-cylinder engine ignited by compression with mixtures between conventional diesel and biodiesel produced with innovative techniques.

Method: In this work, an analysis was made in a test bench for Diesel internal combustion engines, where the efficiency of the engine was characterized and determined, using Diesel and different mixtures such as B2, B5, B10, B20, B50 and B100, whose number determines the percentage of biodiesel in the mixture. The employed biodiesel was based on African palm oil and was obtained by means of microwave radiation technology. These tests were performed using the SAE J1349 standard. Data collection of factors 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, combustion took place without complications. Additionally, when the percentage of biofuel in the mixture, fuel consumption reported increases greater or equal to 20 %, as well as power losses in the range of 40 %. Therefore, the use of microwave technology was shown to be more efficient for production.

Conclusions: With the applied methodology, it was determined that, for the B20 mixture, power values were the most stable in terms of thermal efficiency. In the context of the comparison of standard fuels, Colombian and Venezuelan diesel, under the same operating conditions, it was seen that the Venezuelan diesel-type fuel has better performance characteristics in terms of power, torque, and thermal stability. With respect to the specific consumption of the obtained fuel, the increase is observed with a higher percentage of biodiesel mixture, this being directly proportional to power loss.