Estudio de chorros diesel usando mecánica de fluidos computacional

RESUMEN: En este trabajo se desarrolló un modelo numérico para simular los principales subprocesos que ocurren en un chorro diesel usando un código CDF de libre acceso. El modelo se validó comparando valores predichos de la penetración de la punta del chorro para el dimetil éter (DME) con datos experimentales reportados en la literatura y resultados obtenidos a partir de correlaciones empíricas. Una vez validado, el modelo se usó para evaluar el efecto del tipo de combustible, la presión de inyección y la presión del gas ambiente en la penetración de la punta del chorro, el diámetro medio de Sauter (SMD) y la masa de combustible evaporada. Las propiedades del fluido afectaron significativamente los procesos de atomización y vaporización y en menor medida la penetración del chorro. Independientemente de las presiones de inyección y del gas ambiente, el SMD incrementó con la viscosidad y la tensión superficial mientras la tasa de evaporación incrementó con la volatilidad del combustible. A bajas presiones del gas ambiente el proceso de vaporización fue altamente favorecido así como la penetración del chorro. Para ambos combustibles, a medida que la presión de inyección se incrementó el SMD disminuyó y la tasa de evaporación aumentó.ABSTRACT: In this work a numerical model for simulating the main sub-processes occurring in a fuel spray was developed using an open-source CFD code. The model was validated by comparing predicted dimethyl ether (DME) spray tip penetrations with experimental data reported in literature and some results obtained from empirical correlations. Once validated, the model was used for evaluating the effect of fuel type, injection pressure and ambient gas pressure on spray tip penetration, Sauter mean diameter (SMD) and evaporated fuel mass. Fuel properties significantly affected the atomization and evaporation processes and in a lesser extent spray fuel penetration. Regarding the injection and ambient gas pressures, the SMD increased with viscosity and surface tension while the evaporation rate increased with fuel volatility. At low ambient gas pressures the evaporation process was highly favored as well as the spray penetration. For both fuels, as injection pressure increased the SMD decreased and the evaporation rate increased

Análisis energético y exergético de un motor diesel de automoción operando en diferentes altitudes

RESUMEN: La densidad del aire disminuye con el aumento de la altitud sobre el nivel del mar, este aspecto afecta el proceso de combustión, la formación de emisiones contaminantes y por tanto el desempeño del motor. En este trabajo se presenta el diagnóstico del proceso de combustión de un motor diesel de automoción turbo-alimentado, mediante la medición de presión en cámara operando en tres alturas diferentes sobre el nivel del mar, bajo condiciones estacionarias, utilizando diesel convencional (acpm) como combustible. A medida que aumenta la altura sobre el nivel del mar se incrementa la relación combustible/aire (mezcla más rica) y con ello el consumo específico de combustible, la duración de la combustión, la combustión en fase premezclada, la temperatura máxima, el calor transferido a los gases y la exergía destruida, mientras que el rendimiento térmico efectivo del motor, la presión máxima y la exergía en el cilindro disminuyen. Sin embargo, la eficiencia mecánica y el tiempo de inyección se mantienen aproximadamente constantes. Las diferencias encontradas en la exergía destruida se deben a las variaciones del proceso de combustión, ya que no se encontraron efectos significativos en las carreras de compresión y expansión. La mayor irreversibilidad debida al aumento de la altura se debe a la baja calidad de la energía de los gases de escape.ABSTRACT: Altitude above sea level produces a reduction in air density affecting the combustion process, pollutant emissions, and engine performance. In this work the combustion diagnosis of an automotive turbocharged diesel engine was carried out from in-cylinder pressure signal. Tests were performed at three altitudes above sea level, under steady state operating conditions, using conventional diesel fuel. As altitude above sea level increased, the fuel/air mixture became richer. The brake specific fuel consumption, combustion duration, premixed combustion phase, maximum temperature, heat rejected to the gases and exergy destruction were also increased; at the same time, brake thermal efficiency, maximum in-cylinder pressure and in-cylinder exergy decreased. Mechanical efficiency and injection timing remained approximately invariable. Exergy destruction differences were caused by the combustion process, without significant effects during compression and expansion. The greater irreversibility resulting from altitude increase was linked with the lower energy quality of the exhaust gases

Efecto de la altitud en el análisis termoeconómico de un sistema de cogeneración

RESUMEN: Se estima el efecto de la altitud sobre el diagnóstico termoeconómico de un sistema de cogeneración con turbina de gas. Para aislar este efecto se mantuvo constante la relación másica aire-combustible en la cámara de combustión. La variación de las condiciones del ambiente con la altitud se realizó por medio de un modelo hidrostático, considerando el aire como gas ideal y asumiendo variación lineal de la temperatura. Las condiciones del estado muerto se tomaron tanto constantes como variables para efectos de comparación. Al incrementar la altitud disminuye la densidad del aire, causando una caída de potencia en el sistema de aproximadamente 20%. Se encontró que ésta es la principal causa de disminución de la tasa de costo asociada al producto total. El costo exergético unitario del producto del sistema se incrementa cerca de 3% a 3000 metros sobre el nivel del mar (msnm), lo que significa que a mayor altitud cuesta más producir cada unidad de potencia

Efecto de la altitud en el análisis termoeconómico de un sistema de cogeneración

Se estima el efecto de la altitud sobre el diagnóstico termoeconómico de un sistema de cogeneración con turbina de gas. Para aislar este efecto se mantuvo constante la relación másica aire-combustible en la cámara de combustión. La variación de las condiciones del ambiente con la altitud se realizó por medio de un modelo hidrostático, considerando el aire como gas ideal y asumiendo variación lineal de la temperatura. Las condiciones del estado muerto se tomaron tanto constantes como variables para efectos de comparación. Al incrementar la altitud disminuye la densidad del aire, causando una caída de potencia en el sistema de aproximadamente 20%. Se encontró que ésta es la principal causa de disminución de la tasa de costo asociada al producto total. El costo energético unitario del producto del sistema se incrementa cerca de 3% a 3000 metros sobre el nivel del mar (msnm), lo que significa que a mayor altitud cuesta más producir cada unidad de potencia

Exergy diagnosis of the combustion process in a Diesel engine

RESUMEN: En este trabajo se desarrolla un modelo de diagnóstico exergético de una zona y dos especies, y se aplica para caracterizar la operación de un motor diesel. El modelo permite estudiar el proceso en el interior del cilindro durante el período de válvulas cerradas y determinar cómo se distribuye la exergía y cuál es el potencial exergético de las pérdidas. La experimentación se realizó en un motor diesel de automoción turboalimentado, de inyección directa montado en un banco de ensayos, operando bajo diferentes grados de carga. El diagnostico de combustión se realizó a partir de la presión instantánea en la cámara de combustión y se midieron y controlaron las principales variables de funcionamiento del motor para garantizar estado estacionario. Se determinaron las irreversibilidades y la distribución de la exergía a lo largo del proceso, encontrando que la combustión es la principal fuente de irreversibilidades. Los resultados mostraron que al aumentar el grado de carga disminuye la destrucción de exergía, lo cual se traduce principalmente en un aumento de la exergía de los gases de escape. Adicionalmente se identificó el potencial de cogeneración del motor, mostrando diferencias significativas entre los resultados de primera y segunda ley.ABSTRACT: In this work a single-zone and two-species exergy diagnosis model is developed and applied for characterizing the operation of a diesel engine from a secondlaw standpoint. The model allows to study the in-cylinder process during the closed-valve period, and to determine how the exergy is distributed and what is the exergy potential of the losses. Experiments were carried out in a test bed equipped with an automotive, direct injection, turbocharged diesel engine operating at several loads. Combustion diagnosis was made from instantaneous in-cylinder pressure signal and the main operation parameters of the engine were measured in order to guarantee steady state. Irreversibilities and exergy distribution throughout the process were determined. It was found that combustion is the main source of irreversibilities. Results show that exergy destruction decreases as load increases, which mainly led to an increase in the exergy of exhaust gases. Additionally, the cogeneration potential of the engine was identified, exhibiting significant differences between first and second-law results

Uso de energía en la producción de panela en Colombia (análisis exergético)

RESUMEN: El objetivo de este estudio es determinar cómo se usan los recursos energéticos en la producción de panela en Colombia. Para este fin, se realizaron mediciones en ocho trapiches que representan los procesos productivos típicos de la panela. Con los datos experimentales se obtuvieron los balances de primera y segunda ley de la termodinámica, a partir de los cuales se calcularon las eficiencias y algunos indicadores del uso de la energía. La comparación de los trapiches mostró que las mejoras tecnológicas permiten aumentar la eficiencia energética a niveles aceptables debido a un mejor proceso de combustión y a la reducción de las pérdidas energéticas asociadas con los gases de escape y la transferencia de calor a través de las paredes. El efecto de dichas mejoras sobre la eficiencia de segunda ley no es significativo, lo cual sugiere que se deberían implementar sistemas de cogeneración en los procesos de producción a gran escala con el fin de hacer un uso más racional de los recursos energéticos.ABSTRACT: The aim of this study is to determine how energy resources are used in the production of unrefi ned sugar in Colombia. To do this, measurements were carried out in eight sugar mills that represent the typical production processes for unrefi ned sugar. These data were used to obtain fi rst and second law balances, which were then used to calculate effi ciencies and some energy use indicators. By comparing the mills it was found that technological improvements enable energy effi ciency to be increased to acceptable levels due to better combustion processes and reductions in energy losses from exhaust gases and heat transfer to the walls. The effect of these improvements in second law effi ciency is not signifi cant, which suggests that cogeneration systems should be implemented in large-scale production processes in order to make a better use of the energy resources

Clonal chromosomal mosaicism and loss of chromosome Y in elderly men increase vulnerability for SARS-CoV-2

The pandemic caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2, COVID-19) had an estimated overall case fatality ratio of 1.38% (pre-vaccination), being 53% higher in males and increasing exponentially with age. Among 9578 individuals diagnosed with COVID-19 in the SCOURGE study, we found 133 cases (1.42%) with detectable clonal mosaicism for chromosome alterations (mCA) and 226 males (5.08%) with acquired loss of chromosome Y (LOY). Individuals with clonal mosaic events (mCA and/or LOY) showed a 54% increase in the risk of COVID-19 lethality. LOY is associated with transcriptomic biomarkers of immune dysfunction, pro-coagulation activity and cardiovascular risk. Interferon-induced genes involved in the initial immune response to SARS-CoV-2 are also down-regulated in LOY. Thus, mCA and LOY underlie at least part of the sex-biased severity and mortality of COVID-19 in aging patients. Given its potential therapeutic and prognostic relevance, evaluation of clonal mosaicism should be implemented as biomarker of COVID-19 severity in elderly people. Among 9578 individuals diagnosed with COVID-19 in the SCOURGE study, individuals with clonal mosaic events (clonal mosaicism for chromosome alterations and/or loss of chromosome Y) showed an increased risk of COVID-19 lethality

Thermodynamic and phase diagrams

RESUMEN: Los diagramas de fase son la representación del equilibrio termodinámico de un sistema y permiten predecir las fases presentes y sus proporciones para unas condiciones determinadas. En este trabajo se plantea su fundamento termodinámico y se usa el modelo de solución ideal para obtener los diagramas de equilibrio líquido-sólido de algunos sistemas binarios, utilizando datos termodinámicos existentes en la literatura. Este modelo, aunque simple, permite una buena aproximación a algunos sistemas, y en general es una herramienta útil cuando se carece de datos experimentales. Aunque los diagramas de equilibrio son de gran utilidad en la práctica ingenieril, en la práctica pocos sistemas exhiben comportamiento ideal, ya que esto requiere mucha semejanza entre los componentes